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TIRISTOR (SCR)
O retificador controlado a silíco
(SCR – Silicon Controlled Rectifier ) é mais útil do
que um diodo de quatro camadas porque ele tem um condutor extra ligado
à base da seção npn, Pode-se visualizar as quatro
regiões dopadas separadas em dois transistores, portanto o SCR é
equivalente a uma trava com um disparo de entrada.
Disparo
pela porta
A porta de um SCR é aproximadamente equivalente a um diodo.
Por esta razão é preciso pelo menos 0,7 V para disparar um
SCR. Além disso , para a regeneração ter início,
é necessário uma corrente de entrada mínima. As folhas
de dados fornecem a tensão de disparo e a corrente de disparo para
os SCRs. Por exemplo, a folha de dados de um 2N4441 fornece uma tensão
de disparo típica de 0,7 V e uma corrente de disparo de 10 mA. A
fonte que alimenta a porta de um 2N4441 pode alimentar pelo menos 10 mA
em 0,7 V ; caso contrário, o SCR não fechar’[a a trava.
Tensão
de bloqueio
Os SCRs não são construídos para funcionamento
em interrupção. As tensões de interrupção
situam-se na faixa de cerca de 50 V a mais de 2500 V, dependendo do tipo
de SCR. A maioria dos SCRs são projetados para fechar com disparo
e abrir com baixa corrente. Em outras palavras , um SCR permanece aberto
até que um disparo acione a sua porta. Aí então o
SCR trava e permanece fechado , mesmo que o disparo desapareça .
O único modo de abrir um SCR é com um desligamento por baixa
corrente.
A maioria das pessoas pensa que o SCR é um dispositivo que bloqueia
a tensão até que o disparo feche. Por esta razão ,
a tensão de interrupção é frequentemente chamada
tensão de bloqueio direta nas folhas de dados. Por exemplo, o 2N4441
tem uma tensão de bloqueio direta de 50 V. Desde que a tensão
de alimentação seja menor do que 50 V, o SCR não pode
interromper. O único modo de fechá-lo é com um disparo
pela porta.
Altas
correntes
Quase todos os SCRs são dispositivos industriais que podem trabalhar
com correntes grandes variando numa faixa de menos de 1 até
mais de 2500 A, dependendo do número do tipo. Pelo fato de
serem dispositivos de alta corrente, os SCRs têm um diparo relativamente
alto e grandes correntes de manutenção. O 2N4441 pode conduzir
até 8 a continuamente; a sua corrente de disparo é de 10
mA, e esta também é a sua corrente de manutenção.
Isto significa que você precisa alimentar a porta com pelo menos
10 mA para controlar até 8 A de corrente no anodo. Um outro exemplo,
o C701 é um SCR que conduz até 1250 A com uma corrente de
disparo de 500 mA e uma corrente de manutenção de 500 mA.
Taxa
crítica de elevação
Em muitas aplicações , é usada uma tensão
de alimentação ca com o SCR. Fazendo o disparo através
da porta num certo ponto do ciclo, podemos controlar grandes quantidades
de potência ca para uma carga como um motor, um aquecedor, ou qualquer
outra carga. Devido às capacitâncias da junção
dentro do SCR, é possível que uma tensão de alimentação
variando rapidamente dispare o SCR. Colocando de outra forma, se a taxa
de elevação de tensão direta for suficientemente alta,
a corrente de carga capacitiva pode iniciar a regeneração.
Para evitar o disparo falso de um SCR, a taxa anódica de variação
de tensão não deve exceder a taxa crítica de elevação
da tensão fornecida pela folha de dados. Por exemplo, um 2N4441
tem uma taxa crítica de elevação de tensão
de 50 V/?s. Um outro exemplo, o C701 tem uma taxa crítica de elevação
de tensão de 200 V/?s . Para evitar um fechamento falso, a tensão
do anodo não deve aumentar mais rapidamente do que 200 V/?s .
O chaveamento por transientes é a causa principal de se exceder
a taxa crítica de elevação de tensão. Uma forma
de se reduzir os efeitos de chaveamento por transientes é com um
amortecedor RC . Se um transiente de chaveamento de alta velocidade aparecer
na tensão de alimentação, a sua taxa de elevação
será reduzida no anodo devido ao circuito RC. A taxa de elevação
de tensão do anodo depende da resistência de carga, bem como
dos valores de R e C.
Os SCRs maiores também têm uma taxa crítica de
elevação de corrente. Por exemplo, o C701 tem uma taxa crítica
de elevação de corrente de 150 A/?s. Se a corrente do anodo
tentar subir mais rápido do que este valor, o SCR pode ser destruído.
Incluindo um indutor em série, reduz-se a taxa de elevação
de corrente e ajuda também o amortecedor RC a diminuir a taxa de
elevação de tensão.
Alavanca
SCR
Uma das aplicações do SCR é de proteger
uma carga contra uma sobretensão produzida por uma fonte
de alimentação. Este processo de alavanca, embora seja uma
forma drástica de proteção, é necessário
em vários CIs digitais; eles não suportam muita sobretensão.
Em vez de destruir CIs dispendiosos, podemos usar uma alavanca SCR para
por em curto os terminais da carga ao primeiro indício de sobretensão.
As fontes de alimentação com uma alavanca SCR precisam de
limitação de corrente para evitar uma corrente excessiva
quando o SCR fecha.
Variações
do SCR
Há outros dispositivos pnpn cujo funcionamento é análago
ao do SCR. O que se segue é uma rápida descrição
dessas variações do SCR. Os dispositivos a seres discutidos
servem para aplicações em baixa potência.
Foto SCR
GCS
DIAC
TRIAC
UJT
GTO SCS
APLICAÇÕES
DE TIRISTORES
Os tiristores vêm se tornando gradativamente
mais populares no controle da potência ca para cargas resistiva indutiva,
tais como motores , solenóides e elementos aquecedores. Comparando-os
com os dispositivos competitivos como os relés , os tiristores oferecem
um custo mais baixo e maior confiabilidade.
Ignição
de automóvel
Os pulsos estreitos de disparo que saem do oscilador
de relaxação UJT podem ser usados para disparar um SCR. Por
exemplo, a figura abaixo mostra parte do sistema de ignição
de um automóvel. Com os pontos do distribuidor abertos, o capacitor
carrega exponecialmente até 12 V. Logo que a tensão do capacitor
exceder a tensão de afastamento intrínseca, o UJT conduz
fortemente através do enrolamento do primário. A tensão
do secundário dispara então o SCR. Quando as travas do SCR
fecham, o terminal positivo do capacitor de saída é subitamente
aterrado. À medida que o capacitor de saída descarrega através
da bobina de ignição, um alto pulso de tensão alimenta
um dos plugues de centelha. Quando os pontos se fecham, o circuito
se auto – reativa preparando-se para o ciclo seguinte.
Controle
de onda completa
O diac da figura abaixo pode disparar o triac em cada semiciclo da
linha de tensão. A resistência variável R1 controla
a constante de tempo RC do circuito de controle do diac. Desde que isto
varie o ponto do ciclo no qual o diac dispara, temos o controle do ângulo
de condução do triac. Dessa forma, podemos variar a grande
corrente de carga.
SCR
Controlado a Micro Processador
Em sistemas robóticos o microprocessador controla os motores
e outras cargas. A figura abaixo é um exemplo simples de como isto
é feito. Um pulso retangular proveniente de um microprocessador
alimenta um seguidor do emissor , cuja saída controla a porta de
um SCR. Enquanto o pulso de controle retangular for alto, o SCR chaveará
durante os semiciclos positivos e se fechará durante os semiciclos
negativos. A duração do pulso retangular do processador determina
o número de semiciclos positivos durante os quais a carga recebe
alimentação.
Colaboração :O mundo da eletrônica.
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