Projeto de Circuito de Disparo e Acionamento de Tiristor SCR
O circuito de disparo é uma das principais áreas do tiristor ou projeto de circuito SCR – garantir que o retificador controlado por silício seja acionado quando necessário e não acionado falsamente é fundamental.
_______________________________________________________________________
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
______________________________________________________________________
Ao projetar um tiristor, circuito SCR, atenção especial deve ser dada ao circuito de disparo em qualquer projeto de circuito eletrônico usando esses componentes eletrônicos.
A operação de toda a área do circuito retificador controlado por tiristor ou silício depende em grande parte da maneira como ele dispara.
Garantir que não haja disparos falsos, ao mesmo tempo em que garante que o tiristor seja acionado quando necessário, precisa receber atenção especial quando o projeto do circuito é realizado.
Dentro do disparo de tiristores ou SCRs, vários aspectos, incluindo os requisitos de acionamento do portão se o disparo do portão for usado, tempo de disparo em que o tempo do estímulo de disparo aplicado precisa ser mantido para o circuito travar e outros são importantes.
A importância dos vários parâmetros depende, obviamente, da forma de disparo do SCR usada. Como vários mecanismos de acionamento estão disponíveis, é necessário estar ciente de todos eles para garantir que ocorra o acionamento correto.
Resumo de disparo/disparo de SCR
Compreender as diferentes maneiras pelas quais um tiristor pode disparar é uma ajuda considerável ao realizar um projeto de circuito eletrônico usando esses componentes.
Conhecer as diferentes maneiras pelas quais o tiristor pode disparar pode garantir que o dispositivo só dispare quando necessário, e não quando outro estímulo acionar o mecanismo de disparo dentro do dispositivo.
Existem várias maneiras pelas quais um tiristor ou SCR pode ser acionado ou disparado, e nem todas podem ser óbvias à primeira vista.
Acionamento do portão:
Essa forma de disparo do SCR é a mais comumente vista em projetos de circuitos eletrônicos. É simples, confiável, eficiente e também fácil de implementar para a maioria das aplicações – um sinal de disparo simples pode ser aplicado, com processamento adequado, se necessário.
Isso significa que outros circuitos eletrônicos podem ser usados para derivar um sinal de disparo adequado e isso pode ser aplicado à porta SCR dentro do projeto do circuito.
Para que o disparo do SCR do portão seja usado, o SCR deve operar abaixo de sua tensão de ruptura e uma margem de segurança adequada também deve ser permitida para acomodar quaisquer transientes que possam ocorrer. Caso contrário, pode ocorrer tensão direta ou disparo de quebra.
Para ativar um SCR, uma tensão de porta positiva entre porta e cátodo. Isso dá origem a uma corrente de porta onde as cargas são injetadas na camada p interna do dispositivo. Isso reduz efetivamente a tensão na qual ocorre a ruptura direta. Pode-se concluir que a corrente do portão determina a tensão direta na qual o dispositivo muda para seu estado de condução. Quanto maior a corrente do portão, menor a tensão de interrupção direta.
Existem muitos métodos simples de aplicar o sinal de disparo. Possivelmente, um dos arranjos mais simples é mostrado no diagrama abaixo.
Aqui é pode ser visto que existem dois resistores. O primeiro é R1, que é incluído para limitar a corrente do gate a um nível aceitável. Esse resistor é escolhido para fornecer corrente suficiente para acionar o SCR, mantendo-o dentro dos limites seguros para o dispositivo. Ele pode ser facilmente calculado usando as classificações do dispositivo e a lei de Ohms.
O segundo resistor, R2, é o resistor do cátodo da porta. Às vezes, isso é indicado como RGK e é incluído para evitar acionamentos espúrios. A ação do resistor pode ser vista em relação à analogia de dois transistores do SCR. Isso mostra que uma baixa resistência externa entre o portão e o cátodo contorna alguma corrente ao redor da junção do portão.
Consequentemente, uma corrente de ânodo mais alta é necessária para iniciar e manter a condução. Verificou-se particularmente que os SCRs de alta sensibilidade e baixa corrente são acionados em níveis de corrente muito baixos e, portanto, uma resistência catódica externa é necessária para evitar o acionamento por corrente de fuga gerada termicamente na região do portão.
No entanto, a resistência do cátodo da porta contorna parte da corrente interna do ânodo causada pela rápida taxa de mudança da tensão do ânodo (dv/dt). Ele também aumenta a tensão de interrupção direta reduzindo a eficiência da região do transistor NPN, exigindo assim um efeito de multiplicação de avalanche um pouco maior para iniciar o acionamento.
A corrente que contorna a junção do portão também afeta as correntes de travamento e retenção.
Portanto, pode-se ver que os efeitos do uso do resistor de desvio do cátodo da porta incluem:
- Aumente a capacidade dv/dt.
- Retenha o amortecimento da porta para garantir a capacidade VDRM máxima repetitiva de tensão fora do estado de pico.
- Aumente o travamento e mantenha os níveis atuais
- Reduza o tempo de desligamento, tq.
Embora o circuito simples mostrado acima seja adequado para muitas aplicações, onde é necessário um mecanismo de acionamento mais controlado, é necessário levar em consideração as características do portão antes do acionamento, durante o acionamento e depois. Isso é necessário porque as características do portão mudam como resultado das mudanças de corrente dentro do dispositivo.
Disparo do SCR de tensão direta do cátodo do ânodo:
Esta forma de disparo ou disparo de SCR ocorre quando a voltagem entre o ânodo e o cátodo causa a condução de avalanche. A forma como isso ocorre pode ser vista em conjunto com a estrutura do SCR.
Quando a tensão direta do ânodo para o cátodo é aumentada, a junção do diodo, J2, fica sob tensão crescente, pois é polarizada inversamente. Em última análise, o gradiente de tensão aumentará além do ponto de ruptura e ocorrerá uma avalanche, acionando o SCR. A tensão na qual isso ocorre é conhecida como tensão de interrupção direta VB0.
À medida que a junção J2 se rompe, a corrente fluirá e acionará o SCR para seu estado de condução. As junções J1, J3 já estão polarizadas diretamente e, portanto, a quebra da junção J2 permite o fluxo de portadores em todas as três junções, permitindo que a corrente de carga flua. Assim como em outras formas de acionamento do SCR, o dispositivo permanece em sua condição de condução.
O uso deste método para ligar o dispositivo não é recomendado porque exceder o valor de VB0 pode destruir o dispositivo. Qualquer circuito deve ser projetado para evitar esse método de disparo, observando o máximo de possíveis picos de tensão.
Disparo dv/dt:
O disparo do SCR também pode ocorrer sem qualquer corrente de porta se a taxa de aumento da tensão do ânodo para o cátodo exceder certos limites para o dispositivo específico.
É importante entender o disparo dV/dt porque as tensões transitórias no tiristor podem fazer com que ele dispare, às vezes inesperadamente. Muitas vezes, pode ser uma causa de acionamento indesejado e intermitente.
Disparo de temperatura:
Essa forma de acionamento do SCR pode ocorrer em algumas circunstâncias. Pode dar origem a respostas inesperadas e, portanto, seus efeitos devem ser observados como parte de qualquer processo de design.
O disparo de temperatura de SCRs ou tiristores ocorre conforme a tensão na junção J2 e qualquer corrente de fuga pode elevar a temperatura da junção. O aumento da temperatura aumenta ainda mais a temperatura, o que, por sua vez, aumenta a corrente de fuga. Esse processo cumulativo pode ser suficiente para acionar o SCR, embora tenda a ocorrer apenas quando a temperatura do dispositivo é alta.
Disparo de luz:
Esta forma de disparo ou disparo de SCR é freqüentemente usada com sistemas de alta tensão. Aqui não é necessária uma conexão elétrica do mecanismo de disparo e uma fonte de luz isolada pode ser usada.
Onde o disparo de SCR leve deve ser usado, SCRs especialmente fabricados estão disponíveis. O acionamento da luz ocorre dentro do tipo P interno posteriormente. Quando esta área é irradiada pela luz, são gerados portadores de carga livre e, assim como na aplicação de um sinal de gate, o SCR é acionado.
Para obter a máxima absorção de luz, são usadas estruturas SCR especializadas, geralmente com um recesso no tipo P interno posterior para permitir o máximo acesso à luz.
Para permitir o disparo da luz, muitas vezes a luz é direcionada para o ponto correto no tiristor/SCR usando fibra óptica. Uma vez que a luz excede uma certa intensidade, ocorre a comutação. Um SCR desse tipo geralmente é chamado de SCR ativado por luz ou LASCR. Esses LASCRs têm sido usados em centros de comutação de distribuição de energia de alta tensão. A comutação óptica permite que níveis muito altos de isolamento sejam alcançados enquanto ainda é capaz de comutar com circuitos de baixo nível.
É particularmente importante entender todos os aspectos do disparo do tiristor ou do SCR. Dessa forma, se algum gatilho falso for experimentado, ele ajudará a rastrear a maneira como isso pode ocorrer. Além disso, se o tiristor não disparar quando necessário, isso também pode ajudar a resolver o problema.
O disparo do tiristor é um dos aspectos mais interessantes do projeto de circuitos que utilizam esses dispositivos. Se esta área do projeto puder ser realizada com sucesso, o restante do projeto deverá seguir com relativa facilidade.
______________________________________________________________
Retorne ao menu Projetos de Circuito
A Raisa distribui equipamentos para soldagem e para teste e medição há mais de 30 anos! Considere explorar algumas das nossas principais soluções navegando nas categorias abaixo:
0 Comentários