Presentación de la unidad dos de electrónica II donde se ve teoria y practica de algunos tyristores

1. TIRISTORES
Electrónica II, Unidad 2
Ing. Rubén Loredo Amaro

2. LOS TIRISTORES
 Los tiristores son dispositivos  En 1956 se desarrollo el
especialmente populares en primer Tiristor Bell
Electrónica de Potencia. Telephoned Laboratory.
 Son sin duda los dispositivos
electrónicos que permiten
alcanzar potencias mas altas, son  Inicialmente fue llamado
dispositivos realmente robustos. Transistor PNPN (hoy
conocido como SCR)
Ing. Rubén Loredo Amaro

3. Definición y Tipos
SCR (Silicon Controlled Rectifier).
Interruptor unidireccional
 Dispositivo de 4 capas con estados
GTO (Gate Turn-off)
estables de conducción y bloqueo Interruptor unidireccional.
 Interruptor de potencia muy alta Apagado por puerta
 Potencias y tensión muy altas
TRIAC (Triode AC)
 Frecuencias de conmutación no Interruptor bidireccional
superiores a 2kHz
DIAC. (Diode AC) Diodo Interruptor
bidireccional para el disparo de
tiristores
Ing. Rubén Loredo Amaro

4. SCR: Silicon Controlled Rectifier
A
¡El SCR A
Siempre es
p2 I
de Silicio! E
p2
A
sus siglas J1
n2
en español n2
B
es el: C J2
Rectificador A
Controlado G C p1 p1
B
de Silicio, es J3
n1
el tiristor n1
por E C
excelencia.
K
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5. Parámetros del SCR
 VRDM: Máximo voltaje inverso de cebado (VG = 0)
 VFOM: Máximo voltaje directo sin cebado (VG = 0)
 IF: Máxima corriente directa permitida.
 PG: Máxima disipación de potencia entre compuerta y cátodo.
 VGT-IGT: Máximo voltaje o corriente requerida en la compuerta
(G) para el cebado.
 IH: Mínima corriente de ánodo requerida para mantener
cebado el SCR.
 dv/dt: Máxima variación de voltaje sin producir cebado.
 di/dt: Máxima variación de corriente aceptada antes de
destruir el SCR.
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6. Disparo de un SCR
 El funcionamiento de un tiristor en corriente
continua es fácil de entender.
 Normalmente el tiristor trabaja con polarización
directa entre ánodo (A) y cátodo (C o K) (la
corriente circula en el sentido de la flecha del
tiristor).
 Con esta condición, sólo es necesario aplicar un
pulso en la compuerta (G) para activarlo. Este pulso
debe de tener una amplitud mínima, para que la
corriente de compuerta (IG) provoque la conducción.
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7. Conducción del SCR
 El SCR se comporta como un circuito abierto
hasta que activa su compuerta (GATE) con un
pulso de tensión que causa una pequeña
corriente. (se cierra momentáneamente el
interruptor S). El tiristor conduce y se mantiene
conduciendo, no necesitando de ninguna señal
adicional para mantener la conducción.
 No es posible desactivar el tiristor (que deje
de conducir) con la compuerta
Ing. Rubén Loredo Amaro

8. Protecciones con Tiristores (SCR)
 El tiristor puede
dañarse si no
consideran las
protecciones
adecuadas
para el circuito
Ing. Rubén Loredo Amaro

9. Deriva de Corriente di/dt
 "La derivada de la corriente con respecto al tiempo".
La di/dt máxima es especificada por el fabricante.
 Este problema aparece cuando se tiene una carga
capacitiva (tiene el comportamiento de un capacitor).
 Un capacitor descargado se comporta inicialmente (al
ser conectado) como un corto circuito y la gran
demanda de corriente tiene que atravesar el tiristor.
 Para evitar este problema se pone en serie con la
carga un inductor (ver diagrama) de poco valor, para
retardar el incremento de la corriente a un valor
aceptable. Acordarse que el inductor se opone a
cambios brusco de corriente.
Ing. Rubén Loredo Amaro

10. Deriva de la tensión dv/dt
 La derivada de la tensión con respecto al tiempo". Los
cambios bruscos de tensión entre el ánodo (A) y el cátodo
(K = C), pueden producir disparos no deseados, causando
con ello que el tiristor se dispare y empiece a conducir. El
dv/dt máximo es especificado por el fabricante.
 A veces por diferentes motivos, la tensión entre los
terminales del SCR pueden cambiar en forma repentina y
de manera evidente (el cambio de tensión es grande)
 Para evitar este inconveniente, se utiliza un circuito RC en
paralelo con el tiristor como se muestra en el gráfico de la
derecha. Este circuito limita la velocidad de subida de la
tensión en los terminales del tiristor. Acordarse que el
capacitor se opone a cambio bruscos de tensión.
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11. Transistor Unijuntura UJT
Ing. Rubén Loredo Amaro

12.  El UJT es un dispositivo de tres
terminales construida de una barra
de silicio tipo n ligeramente dopado
tiene dos contactos de base
extremos de una superficie y una
varilla de aleación de alumnio en la
superficie opuesta. La union p-n del
dispositivo se forma en la frontera
entre la varilla de aluminio y la
barra de silicio tipo n
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13. Oscilador de relajación con UJT
 El condensador se carga hasta que se
carga el voltaje de disparo del UJT,
cuando esto sucede este se descarga a
través de la unión E-B1.
 El condensador se descarga hasta que
llega a un voltaje que se llama de
valle (Vv), aproximado de 2.5 Voltios,
con este voltaje el UJT se apaga (deja
de conducir entre E y B1) y el
condenador inicia su carga otra vez.
(ver gráfico de línea verde siguiente)
 El gráfico de línea negra representa el
voltaje que aparece en la resistencia
R3 conectada entre B1 y tierra cuando
el condensador se descarga
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14. DIAC
A1 A2
 Dispositivo auxiliar (p.e. disparo de tiristores).
 Soporta picos de corrientes elevados.
 Se debe conocer la Tensión de cebado (p.e. 33V
en el DB3).
 DB3: DIAC comercial muy popular.
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15. Construcción y curva de respuesta
T2
N3 N3
P1
T2
N1
P2
N2 N2
T1
Podemos decir que es un interruptor que se cierra por tensión
T1 (Tensión de ruptura) y permanece cerrado hasta que la
corriente por el pase por cero (corriente de mantenimiento)
Ing. Rubén Loredo Amaro

16. El Triac
 El triac es un dispositivo
semiconductor de tres terminales que T2
se usa para controlar el flujo de
corriente promedio a una carga, con
la particularidad de que conduce en
ambos sentidos y puede ser
bloqueado por inversión de la
tensión o al disminuir la corriente por
debajo del valor de mantenimiento G
 El triac puede ser disparado
independientemente de la T1
polarización de puerta, es decir,
mediante una corriente de puerta
positiva o negativa.
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17. Diagrama Interno Circuito Equivalente Símbolo IT
T2
T2
n4 n4
P1 T2
n1 IG
P2
G -VB +VB
n3 n2 G IG
T1
T1 T1 VT
G
NOTA:
Se puede disparar con pulsos positivos o
negativos de corriente en puerta
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18. Practicas con Tiristores
Practica 2.1: Control Pulsante con SCR
Practica 2.2: Regulación Luz con SCR y UJT
Practica 2.3: Disparo de TRIAC con
opto- acoplador
Practica 2.4: Dimmer TRIAC controlado por DIAC
Ing. Rubén Loredo Amaro

19. Practica 2.1: Control Pulsante con SCR
OBJETIVO
 Hacer un control de fase a
partir de la constante de
tiempo de una red
resistencia- capacitor que
determinara el punto de
disparo del SCR a partir
de una onda de
rectificación de onda
completa
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20. Forma de onda en la salida con carga
Resistiva (foco)
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21. Forma de Onda en la salida con carga
Inductiva (Motor)
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22. Practica 2.2 Regulación de Luz basada
en SCR y UJT
 Para ello, se estudia un circuito práctico que permite
En esta
variar, en función de un potenciómetro, la potencia
práctica se entregada a una bombilla de baja tensión. El
pretende circuito de disparo seleccionado está basado en un
introducir los transistor uniunión (UJT) que actúa como oscilador
conceptos de relajación. Este circuito permite fijar el ángulo de
básicos de la conducción (en fase con la red eléctrica) del SCR y,
regulación de por consiguiente, la potencia disipada por la
potencia bombilla que se observa fácilmente por la
basada en intensidad luminosa que emite.
SCRs.
Ing. Rubén Loredo Amaro

23. Practica 2.2: Control de iluminación con
SCR y UJT
 El UJT
(UniJunction
Transistor) es
un dispositivo
de tres
terminales
 Una
aplicación
muy común es
el disparo de
otros
dispositivos
como el SCR.
Ing. Rubén Loredo Amaro

24. Funcionamiento del Circuito
Ing. Rubén Loredo Amaro

25. Practica 2.3: Disparo de TRIAC con
opto- acoplador
 Los opto acopladores son  El aislamiento se logra mediante
dispositivos que aíslan la etapa de
control con la de potencia. un acoplamiento óptico
 Sirven para disparar TIRISTORES en constituido por un LED infrarrojo
este caso el TRIAC en caso de que de GaAs que activa un
existan cortos o sobretensiones en los
circuitos de potencia.  foto-DIAC (MOC3011)
 Los circuitos de control estarán  foto-TRIAC (MOC3041)
protegidos contra picos de voltaje
de 7500 VCA durante un segundo el
la red de voltaje de 60hz
Ing. Rubén Loredo Amaro

26. Practica 2.3: Disparo de TRIAC con
opto- acoplador
Empaque MOC3011 MOC3041
Ing. Rubén Loredo Amaro

27. Disparo de TRIAC con
opto- acoplador MOC3011
La Resistencia RL es un Foco de
100W. La resistencia Rin es de 330
ohm, VCC=5v.
5V
Las condiciones lógicas para que A
encienda la lámpara serán tener B
A=1 Y B=1 esto provocará un cero
lógico a la salida y fluirá la corriente
para encender el LED esto enviara la
señal de luz que activará al DIAC
que disparará al TRIAC activando la
carga (Foco) Ing. Rubén Loredo Amaro

28. Disparo de TRIAC con
opto- acoplador MOC3041cruce por cero
 Aunque el funcionamiento es el
mismo existen ventajas en
utilizar un opto-aislador que
sincronice el dispara del TRIAC
con el cruce por cero de la
corriente alterna, esto aumenta
la vida útil de la lámpara
significativamente porque el
encendido empieza desde cero
y no en cualquier parte de la
señal senoidal con un voltaje
arbitrario que reduciría la vida
útil de la lámpara
Ing. Rubén Loredo Amaro

29. Practica 2.4 TRIAC controlado por DIAC
 El triac controla el paso de la
corriente alterna la carga
conmutando entre los estados
de conducción (pasa corriente)
y corte (no pasa corriente)
durante los semiciclos negativos
y positivos de la señal de
alimentación (110 / 220
voltios.)
 El triac se disipará cuando el
voltaje entre el condensador y
el potenciómetro (conectado a
la compuerta del TRIAC) sea el
adecuado para que el DIAC se
cierre al voltaje de este (33v)
y mande disparar al TRIAC
Ing. Rubén Loredo Amaro

30. Forma de onda del Triac en la carga
Ing. Rubén Loredo Amaro