Capitulo-15-tiristores PDF

Preview

Summary

deber...

Description

NOMBRE: EDWIN JACHO ELECTRONICA DE POTENCIA

MATERIA:

CURSO: 3 AR DE ENTREGA: 15/01/2019

FECHA

Resumen del capítulo 15

Tiristores La palabra tiristor viene del griego y significa “puerta”, puesto que se comporta como una puerta que se abre y permite el paso de corriente a través de ella. Un tiristor es un dispositivo semiconductor que utiliza realimentación interna para producir un nuevo tipo de conmutación. Los tiristores más importantes son los rectificadores controlados de silicio (SCR: Silicon Controlled Rectifier) y el triac, pueden conmutar grandes corrientes. La principal aplicación de estos dispositivos es el control de grandes corrientes de carga para motores, calentadores, sistemas de iluminaci6n y otras cargas semejantes. El diodo de cuatro capas: El funcionamiento del tiristor se puede explicar mediante el circuito equivalente que se ve en la Figura 15-1a. Obsérvese que el transistor superior, Q1, es un dispositivo pnp, y el inferior, Q2, es un dispositivo npn. El colector de Q1 excita la base de Q2, y el de Q2 lo hace con la base de Q1. Realimentación positiva: Un cambio en la corriente de base de Q2 se amplifica y retorna al mismo punto a través de Q, para aumentar el cambio original. Esta realimentación positiva continúa cambiando la corriente de base de Q, hasta que ambos transistores llegan a saturación o a corte. Por ejemplo, si la corriente de base de Q2 se incrementa, aumenta la corriente de colector de Q2, lo que obliga a que más corriente de base circule por Q, y, por tanto, se genera una corriente de colector mayor en Q1, lo cual excita más la base de Q2. Este aumento y realimentaci6n en las corrientes continua hasta que ambos transistores se saturan. El circuito de la Figura 15- 1a es estable en cualquiera de los dos estados: cerrado o abierto. Permanecerá en uno de ellos indefinidamente. Si el interruptor se cierra, se mantendrá cerrado hasta que algo cause que las comentes disminuyan. Si está abierto, persistirá así hasta que también algo obligue a las comentes a aumentar. Debido a que el circuito puede permanecer en cualquiera de ambos estados indefinidamente, se denomina latch (que significa “pestillo”). Como cerrar un latch: La unica forma de cerrar el latch es mediante una tensión de cebado. Esto significa utilizar una tensión de alimentaci6n Vcc suficientemente grande como para llevar a ruptura el diodo colector de Q1, la Figura 15-2a muestra un latch conectado a una resistencia de carga con una fuente de alimentaci6n de Vcc. Se supone que el latch está abierto, como se observa en la Figura 15-2b. Puesto que no hay corriente a través de la resistencia de carga, la tension de salida es igual a la tensi6n de la fuente, lo que indica que el punto de funcionamiento esd en el extremo inferior de la recta de carga (Fig. 15-26).

www.tecnologicosucre.edu.ec

Como abrir un latch: Reduciendo a cero la tensi6n de alimentaci6n VCc, lo que fuerza a1 transistor a pasar de saturaci6n a corte. A este tipo de apertura se le denomina bloqueo por disminución de corriente porque depende de reducir la corriente del latch a un valor suficientemente bajo como para sacar a los transistores de la zona de saturación. El diodo Schockley: Se usan varios nombres para este dispositivo: diodo de cuatro capas, diodo pnpn e interruptor unilateral de silicio (SUS: Silicon Unilateral Switch). El dispositivo solo permite el paso de comente en una dirección. Función de transferencia: El dispositivo tiene dos zonas de funcionamiento: no conducción (corte) y conducción (saturación). La línea a trazos es la transición entre ambas zonas y esta dibujada así para indicar que el dispositivo conmuta rápidamente entre los estados de conducción y no conducción. La aproximación ideal de un diodo de cuatro capas es un interruptor abierto cuando no conduce y un interruptor cerrado cuando lo hace. La segunda aproximación incluye la tensión de cod0 Vfi pr6xima a 0,7. EL RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO El SCR es el tiristor que más se usa. Puede conmutar corrientes muy elevadas y, por ello, se emplea en control de motores, hornos, sistemas de aire acondicionado y calentadores de inducción. Disparo del latch: Para cerrar el latch, es posible introducir un disparador (pulso afilado) en la base de Q2. El disparador incrementa momentáneamente la comente de base de Q2. Esto inicia la realimentaci6n positiva, lo que lleva ambos transistores a saturacion. Disparo de puerta: La entrada se denomina puerta, la parte superior es el ánodo y la parte inferior es el cátodo. El SCR resulta mucho más útil que un diodo de cuatro capas porque el disparo de puerta es más sencillo que el disparo mediante tensión de cebado.

www.tecnologicosucre.edu.ec

Tensión de entrada: Un SCR, posee una tensión de puerta VG. Cuando esta tensión es mayor que VG, el SCR conducirá y la tensi6n de salida caerá desde +Vcc a un valor bajo. Algunas veces se usa una resistencia de puerta, como se muestra aquí. La resistencia limita la comen- ' te de puerta a un valor seguro. La tensión de entrada que se necesita para disparar un SCR tiene que, ser mayor que

Vin=VGT + IGT ( RG ) En esta ecuación, VGT e IGT son la tensión y comente de disparo necesarias para la puerta del dispositivo. Reiniciar el SCR: La única forma de reiniciar el SCR consiste en reducir su corriente a un valor menor que la corriente de mantenimiento; esto se hace normalmente reduciendo Vcc a un valor bajo. la tensión de alimentaci6n para que el SCR conduzca tiene que ser menor que:

Vcc =0,7 V + I ( N )∗R(L) EL SCR COMO INTERRUPTOR: Si algo sucede dentro de la fuente de alimentación que cause que su tensión de salida se eleve, los resultados pueden ser devastadores. Esto se debe a que algunas cargas, como circuitos integrados muy caros, no pueden soportar tensiones de alimentación excesivas sin ser destruidos. Una de las aplicaciones más importantes del SCR es la protección de cargas delicadas y caras contra sobretensiones de la fuente de alimentación. Mas ganancia de tensión: Cuando se tiene en cuenta la tolerancia en las tensiones Zener, el encendido suave puede resultar en una tensión de alimentación peligrosamente alta antes de que el SCR se dispare. Una forma de solventar el encendido suave consiste en aumentar la ganancia de tensión. Normalmente el transistor está en corte, pero cuando la tensión de salida crece, el transistor puede pasar a conducir y produce una gran tensión en R. Como el transistor produce una ganancia de tensión aproximada de RJR3, una pequeña sobretensión puede disparar el SCR. interruptor SCR integrado: La solución más simple es, usar un interruptor SCR integrado, como se muestra en la Figura 15-16. Este es un circuito integrado con un diodo Zener, transistores y un SCR. La serie RCA SK9345 de interruptores SCR integrados es un ejemplo de lo que hay disponible en el mercado. El SK9345 protege fuentes de alimentación de +5 V, el SK9346 protege +12 V y el SK9347 protege +15 V. CONTROL DE FASE MEDIANTE UN SCR: Las tensiones de disparo varían entre 0,8 y 2 V, y las comentes de disparo entre 200 μ A y 50 mA. Nótese también que las comentes de ánodo varían de 1,5 a 70 A. Dispositivos como este pueden controlar cargas industriales elevadas utilizando el control de fase. Velocidad critica de crecimiento de la tensión: Para evitar falsos disparos de un SCR, el régimen de cambio de la tensi6n del modo no debe exceder la velocidad critica de crecimiento de la tensión señalada en la hoja de caracteristicas. TIRISTORES BlDlRECClONALES

www.tecnologicosucre.edu.ec

El diac y el triac son tiristores bidireccionales. Estos dispositivos pueden conducir en cualquier dirección. El diac se conoce a veces como SBS (del inglés: Silicon Bidirectional Switch). Diac: El diac puede tener corriente en cualquier dirección. Circuito equivalente de un diac es un par de diodos de cuatro capas en paralelo. El diac no conduce hasta que la tensión en sus extremos intenta exceder la tensión de cebado en cualquier dirección. El triac: El triac actúa como dos rectificadores controlados de silicio en paralelo e invertidos este dispositivo es equivalente a dos latchs. Por ello, el triac puede controlar la corriente en cualquier dirección. Si v tiene la polaridad positiva tenemos que aplicar un disparo positivo, cerrando el latch izquierdo. Interruptor triac: Un interruptor triac que se puede utilizar para proteger equipos contra tensiones de red excesivas. Si la tension de red crece mucho, el diac se ceba y dispara el triac. Cuando el triac se dispara, funde el fusible. Interruptor controlado por puerta: El interruptor controlado por puerta (GCS, del inglés Gate-Controlled Switch) se diseña para abrirse fácilmente con un disparo de polarización inversa. Un GCS se cierra mediante un disparo positivo y se abre por un disparo negativo. Cada disparo positivo cierra el GCS y cada disparo negativo lo abre. interruptor controlado de silicio: a las zonas dopadas de un interruptor controlado de silicio (SCS, del inglés Silicon Controlled Switch). Ahora un terminal externo se conecta a cada zona dopada. Un disparo de polarización directa en cualquiera de las bases cerrara el SCS. De la misma manera, un disparo de polarizaci6n inversa en cualquiera de las bases abrirá el dispositivo

www.tecnologicosucre.edu.ec

www.tecnologicosucre.edu.ec...