Tiristores de Potência SCR - Pesquisa sobre Circuitos de Disparo e Controle

Conteúdo estudar e pesquisar os circuitos mencionados Descrição da Atividade neste ponto sugerimos que a atividade seja realizada em dupla A primeira parte tem um teor de pesquisa faça uma pesquisa sobre os tiristores de potência circuitos e equipamentos nos quais são aplicados A segunda parte postar em grupo material abordando os circuitos de disparo e controle aplicados aos tiristores de potência Esta matéria deve ser focada nas tecnologias disponíveis para esses circuitos Orientações e Descrição da Tarefa Pesquisar e postar RecursosMateriais bibliografias básica e complementar e Internet O Tiristor é um elemento de circuito que é unidirecional em corrente e bidirecional em tensão isto é suporta a tensão em ambas as polaridades tensões positivas e negativa no anodo É semicondutor de potência semicontrolado na medida em que o usuário somente tem controle sobre o disparo do dispositivo Além disso o tiristor é a denominação de um conjunto de dispositivos cuja principal função é realizar o controle de potência de uma carga Dos diversos tipos de tiristores a pesquisa em questão abordará em detalhes o SCR Primeiramente o SCR é a sigla de Silicon Controlled Rectifier ou seja Retificador Controlado de Silício Tratase de um dispositivo de três terminais denominados anodo A catodo K e gatilho G O terminal gatilho é também conhecido pelo termo em inglês gate Salientase que O SCR é um tiristor unidirecional pois permite a condução da corrente em um único sentido isto é do anodo para o catodo tal como o diodo retificador Só que no SCR a corrente só pode circular quando um pulso é aplicado no terminal de gatilho que o coloca em estado de condução Analisandose a estrutura interna do SCR verificase que ele é formado por três junções PN como se fosse composto por três diodos retificadores conforme o modelo No modelo podese observar que se o SCR estiver polarizado reversamente ou seja com potencial positivo no catodo e negativo no anodo os diodos D1 e D3 tornamse reversamente polarizados de modo que não pode circular corrente pelo dispositivo Caso o SCR esteja polarizado diretamente ou seja com anodo positivo em relação ao catodo ainda assim o dispositivo não conduz pois D1 e D3 estão diretamente polarizados Apenas D2 fica reversamente polarizado Outra forma de representar o SCR é por meio de um outro modelo que o considera formado por dois transistores um PNP e outro NPN em vez de três diodos isso é verificado na imagem abaixo Aplicandose uma pequena corrente IG no terminal de gatilho que corresponde à base de T2 este entra em condução o mesmo ocorrendo com T1 Assim a base de T2 passa a receber corrente pelo coletor de T1 tornando desnecessária a manutenção da corrente de gatilho A partir do momento em que o SCR entra em condução ele se comporta como se fosse um diodo retificador só que nesse caso a queda de tensão entre anodo e catodo VAK é um pouco maior do que 06V O disparo do SCR para que ele entre em condução pode ser obtido de diferentes formas Tensão anodocatodo VAK Pulso positivo no terminal de gatilho Aplicação de luz No tocante a tensão anodocatodo temse que o aumento de VAK tem como consequência uma expansão na corrente de fuga que pode atingir níveis suficientes para produzir um brusco aumento na corrente de emissor fazendo com que o SCR dispare mesmo que a corrente de gatilho seja nula A tensão VAK que permite disparar o SCR sem corrente de gatilho é denominada VBO breakover voltage ou tensão de disparo Com a aplicação de um pulso no terminal de gatilho à medida que aumenta a corrente de gatilho a tensão VAK para que o SCR dispare diminui conforme mostram os diversos picos na saliência da curva característica No referente à aplicação de luz O efeito fotoelétrico pode ser utilizado para disparar o SCR pois a radiação incidente produz um aumento na quantidade de pares elétronlacuna o que aumenta a corrente de fuga até um valor suficiente para propiciar o disparo Esse tipo de SCR possui uma janela que permite à luz penetrar no local adequado para gerar esse efeito Tratase do LASCR Light Activated Silicon Controlled Rectifier ou Retificador Controlado de Silício Ativado por Luz Ele possui também o terminal de gatilho o que permite o disparo pelo método convencional De posse do entendimento acerca do disparo do SCR primeiramente será abordado o diparo do SCR em corrente contínua pra controlar a corrente em uma lâmpada CC Conforme mostra o circuito abaixo Ligandose a chave S1 embora o SCR esteja polarizado diretamente ele permanece bloqueado e a lâmpada apagada Fechandose a chave S2 a tensão VG do divisor de tensão formado por R1 e R2 é aplicada ao terminal de gatilho do SCR Assim a corrente IG e a tensão VAK são suficientes para colocálo em condução desde que a corrente de anodo seja maior do que IL Finalmente a lâmpada acende Abrindose a chave S2 o SCR permanece em condução e a lâmpada continua acesa Para bloquear o SCR podese abrir a chave S1 de modo que a corrente de anodo caia abaixo da corrente de manutenção IH O mesmo ocorre caso a chave S3 seja fechada pois toda corrente é desviada para ela anulando a corrente de anodo Nesse último caso enquanto S3 estiver fechada a lâmpada permanece acesa mas o SCR fica bloqueado Ao abrir S3 a lâmpada apaga Seguidamente será abordado o SCR em corrente alternada no qual é possível controlar a potência em cargas alimentadas por corrente alternada O circuito que detalha a situação em questão está exposto na figura abaixo Nesse caso o SCR acaba exercendo dupla função a primeira é retificar a corrente alternada já que ele conduz em um único sentido a segunda é controlar o intervalo de tempo do semiciclo de condução que é entregue à carga pelo controle do ângulo de disparo do SCR Com a chave S1 aberta o SCR não conduz nos semiciclos positivo e negativo pois ele se encontra bloqueado Quando a chave fecha o SCR ainda está bloqueado Vamos supor que o fechamento ocorra no exato momento do início do semiciclo positivo Nesse caso a junção gatilhocatodo que tem a mesma estrutura de um diodo coloca R2 em curto pois ela está diretamente polarizada Assim a corrente passa pelo diodo D1 por R1 e pela junção gatilhocatodo Quando ela atingir um determinado valor IG e a tensão da rede um determinado valor VAK que combinados propiciem o disparo do SCR este entra em condução e praticamente toda a tensão da rede é transferida para a carga A figura abaixo ilustra a tensão da rede e da carga nessa aplicação O intervalo de tempo Δt depende do valor de R1 Quanto maior o valor de R1 maior deve ser a tensão da rede para que IG atinja o valor necessário para o disparo do SCR Observase que no momento que a tensão da rede passa para o semiciclo negativo o SCR deixa de conduzir o mesmo ocorrendo com o diodo D1 Por isso a lâmpada apaga A potência dissipada pela lâmpada é no máximo metade de sua potência nominal no caso em que o disparo ocorre quase no início do semiciclo positivo quando R1 é de valor muito baixo Por fim concluise que os tiristores e nessa pesquisa representados pelo SCR são de suma importância em aplicações de engenharia pois a sua versatilidade permite aplicações tanto em corrente contínua quanto em corrente alternada além disso o conhecimento aprofundado em suas características permite um maior controle na operação de processos bem como para soluções de problemas que envolvem esse dispositivo