Projeto de Circuito Tiristor: Circuitos SCR

Projeto de Circuito Tiristor: Circuitos SCR

Os circuitos tiristores ou SCR são usados ​​para muitos usos de controle de energia, desde controle de iluminação até motores de energia CA e outras aplicações de comutação.

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Nosso tutorial sobre projeto do circuito do tiristor inclui:

Cartilha de design de circuito tiristor | Funcionamento do circuito | Projeto de circuito de disparo | SCR Tiristor Crowbar | Circuitos TRIAC

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O tiristor ou retificador controlado por silício, SCR é um componente particularmente útil e encontra muitos usos em áreas como controle de potência, onde esses componentes podem ser usados ​​para alternar altas tensões e correntes. Os tiristores assumiram a maioria das aplicações de comutação de energia que antes eram tratadas por relés, embora ainda sejam usados ​​contatores de alta tensão.

Tiristor ou retificador controlado por silício, o projeto SCR pode ser realizado de maneira direta. Os dispositivos, embora um pouco incomuns, seguem as mesmas regras básicas de projeto de circuito que também regem outros componentes.

A questão principal é certificar-se de que todos os componentes sejam adequadamente classificados, já que muitas vezes os circuitos de tiristores são usados ​​em aplicações de alta potência.

Tiristor, princípios básicos do circuito SCR

O retificador controlado por tiristor ou silício opera de maneira diferente de um transistor bipolar padrão ou FET.

O tiristor possui dois eletrodos que são conectados ao circuito principal a ser controlado. Esses dois eletrodos são chamados de ânodo e cátodo.

Um terceiro eletrodo chamado gate é usado para controlar o tiristor dentro do circuito.

Tiristor ou símbolo do circuito SCR
Tiristor ou símbolo do circuito SCR

Nota sobre a tecnologia do tiristor:

Os tiristores ou SCRs são baseados em uma estrutura única de uma estrutura PNPN e possuem três eletrodos: ânodo, cátodo e porta. Quando o portão recebe uma corrente de disparo, ele dispara o tiristor, permitindo que a corrente flua até que a tensão entre o ânodo e o cátodo seja removida. Isso permite que o tiristor comute altas tensões e correntes, embora seja apenas na metade do ciclo. Dois podem ser usados ​​para cobrir ambas as metades do ciclo.

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Tecnologia de Tiristores

Para entender como o SCR opera dentro de um circuito, é melhor olhar para o seu circuito equivalente. A partir disso, pode-se ver que o SCR pode ser considerado como composto por dois transistores interconectados.

Sob condições iniciais não há condução entre o ânodo e o cátodo. No entanto, se a corrente for aplicada ao portão em um sentido que faça o TR2 conduzir, o SCR ligará, mas em apenas uma direção. Essa condução será mantida mesmo se a corrente do gate for removida. Desta forma, a corrente do portão pode ser considerada como um impulso de disparo.

Para interromper a condução, a tensão entre o ânodo e o cátodo precisa ser reduzida abaixo do nível de queda. Isso ocorre quando um ou ambos os transistores atingem seu modo de corte. Nesse ponto, a condução de todo o dispositivo será interrompida e o portão precisará ser acionado novamente.

Circuito equivalente de um tiristor / SCR
Circuito equivalente de um tiristor

Como pode ser percebido, o tiristor, SCR só conduz em uma direção. Quando usado com um sinal CA, ele precisa ser reativado para cada meio ciclo de condução.

Uma vez que o tiristor, SCR está em seu estado totalmente condutor, a queda de tensão no dispositivo é geralmente em torno de 1 V para todos os valores de corrente anódica até seu valor nominal.

O SCR então continua a conduzir enquanto a corrente do ânodo permanece acima da corrente de retenção para o dispositivo que normalmente é denotado como IH. Abaixo deste valor o SCR para de conduzir. Portanto, em CC e em alguns circuitos CA altamente indutivos, deve haver um meio de desligar o dispositivo, pois o SCR continuará conduzindo.

Projeto de circuito de portão de tiristor

A fim de evitar a sobrecarga do portão e também disparos falsos, alguns resistores são frequentemente colocados no circuito do portão.

Tiristor mostrando resistores de porta para evitar disparos falsos
Circuito tiristor mostrando resistores de porta adicionais

Ao projetar um circuito SCR, geralmente são incluídos dois resistores de porta.

No diagrama, R1 é incluído para limitar a corrente do gate a um nível aceitável. Esse resistor é escolhido para fornecer corrente suficiente para acionar o SCR, sem fornecer tanto que a junção do portão seja colocada sob tensão.

O segundo resistor, R2, é o resistor de cátodo da porta, às vezes indicado como RGK incluído para evitar disparos espúrios. Ele efetivamente reduz a sensibilidade do portão.

Às vezes, esse resistor pode ser incluído no próprio pacote do SCR e nenhum resistor externo pode ser necessário. É necessário verificar a folha de dados do fabricante para determinar o que é necessário.

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