TEMARIO
- Objetivo
- Introducción
- Definición de tiristor
- Aplicaciones
- DIAC características y aplicaciones
- TRIAC características y aplicaciones
- SCR características y aplicaciones
- Cuestionario
- Bibliografía
- Link de diario
- Ejemplos de el uso de tiristores
- Resumen
OBJETIVO:
Como objetivo es aprender mas acerca de los tiristores saber, como funcionan, conocer mas a fondo acerca de sus características principales, así como también entender que aplicaciones tiene este y donde se acupan con mayor frecuencia.
También así conocer mas sobre el DIAC, el Triac y el SCR sus funciones, características y puntos relevantes de estos elementos.
INTRODUCCIÓN :
La electrónica de potencia concierne a los circuitos con tiristores, a su diseño y a su función en el control de potencia en un sistema.
Los tiristores son populares en el control de potencia en cargas resistivas e inductivas como motores, solenoides, etc. Comparados con los dispositivos equivalentes mecánicos como los relés, los tiristores ofrecen mayor fiabilidad , mejores prestaciones y menor costo.
Existen gran variedad de tiristores, pero todos ellos tienen ciertas propiedades en común: son dispositivos de estado solido que se disparan bajo ciertas condiciones, pasando de un estado de alta impedancia a uno de baja, estado que mantiene mientras que la corriente y la tensión sean superiores a un valor mínimo denominado niveles de mantenimiento.
Se operan como conmutadores biestables, pasando de un estado no conductor a un estado conductor. Para muchas aplicaciones se puede suponer que los Tiristores son interruptores o conmutadores ideales, aunque los tiristores prácticos exhiben ciertas características y limitaciones.
DEFINICIÓN DE TIRISTORES
Los tiristores son una familia de dispositivos semiconductores de cuatro capas (pnpn), que se utilizan para controlar grandes cantidades de corriente mediante circuitos electrónicos de bajo consumo de potencia.
El nombre es reflejo de la función que efectúa este componente: una puerta que permite o impide el paso de la corriente atravez de ella.
Los tiristores solo conmutan entre dos estados: corte y conducción.
Un tiristor es un componente cuya principal aplicación es la de servir como interruptor accionado eléctricamente. Por lo general cuentan con tres terminales, figura 1, llamados la compuerta, el ánodo y el cátodo; entre los dos últimos se conecta el circuito en el que ellos actuarán como interruptor, mientras que el terminal de compuerta sirve generalmente para hacer posible la iniciación del paso de corriente. Al iniciarse el paso de corriente, el voltaje en el circuito del tiristor baja inmediatamente a un valor denominado voltaje de paso o de conducción que puede estar cercano a 1 voltio. Una vez iniciado el paso de la corriente, éste se mantiene a menos que se tome alguna medida, la cual principalmente consiste en disminuir su intensidad por debajo de un valor denominado corriente de mantenimiento. Comparado con un interruptor electromecánico, un tiristor tiene una vida útil muy larga, puede operar a muy altas velocidades, no genera chispas, trabaja silenciosamente, y es insensible a la gravedad y a las vibraciones. Además, una vez disparado, su resistencia de conducción es muy baja. estos dispositivos se utilizan en control de potencia, convertidores DC-DC, DC-AC, AC-DC, AC-AC, motores, etc.
3 ESTADOS DE LOS TIRISTORES
- Reverse modo bloqueo: el voltaje se aplica en la dirección que se a bloqueado por un diodo
- El modo de bloqueo delantero: el voltaje se aplica en la dirección que causaría un diodo para llevar a cabo, pero el tiristor aun no se ha activado en la conducción.
- Modo de llevar acabo Forward: el tiristor se ha disparado en la conducción y se mantendrá hasta la realización de las gotas hacia adelante actuales por debajo de un valor umbral conocida como la corriente de mantenimiento.
APLICACIONES
Los tiristores se utilizan principalmente cuando se trata de altas corrientes y tensiones, y con frecuencia se utilizan para controlar corrientes alternas, donde el cambio de polaridad de la corriente hace que el dispositivo se apague automaticamente, se conoce como operación de cruce por cero.
Normalmente son usados en diseños donde hay corrientes o voltajes muy grandes, también son comúnmente usados para controlar corriente alterna donde el cambio de polaridad de la corriente revierte en la conexion o desconexion del dispositivo.
Se puede decir que el dispositivo opera de forma síncrona cuando, una vez que el dispositivo esta abierto , comienza a conducir corriente en fase con el voltaje aplicado sobre la union catodo- anodo sin la necesidad de replicacion de la modulación de la puerta.
Se puede decir que el dispositivo opera de forma síncrona cuando, una vez que el dispositivo esta abierto , comienza a conducir corriente en fase con el voltaje aplicado sobre la union catodo- anodo sin la necesidad de replicacion de la modulación de la puerta.
Los tiristores pueden ser usados también como elementos de control en controladores accionados por ángulo de fase, esto es una modulación por ancho de pulsos para limitar el voltaje en corriente alterna.
En circuitos digitales también se pueden encontrar tiristores como fuente de energía o potencial, de forma que pueden ser usados como interruptores automáticos megneto-térmicos, pueden interrumpir un circuito eléctrico, abriéndolo, cuando la intensidad que circula por el se excede de un determinado valor. De esta forma se interrumpe la corriente de entrada para evitar que los componentes en la direccion de flujo de corriente puedan ser dañados. El tiristor también se puede usar en conjunto con diodo zener enganchado a su puerta, de forma que cuando el voltaje de energía de la fuente supera el voltaje zener, el tiristor conduce, acostando el voltaje de entrada proveniente de la fuente a tierra, fundiendo un fusible.
Se suele usar para controlar la rectificacion en corriente alterna, es decir, para transformar esta corriente alterna en corriente continua ( siendo en este punto los tiristores ) para realización de conmutaciones de baja potencia en circuitos electrónicos.
En circuitos digitales también se pueden encontrar tiristores como fuente de energía o potencial, de forma que pueden ser usados como interruptores automáticos megneto-térmicos, pueden interrumpir un circuito eléctrico, abriéndolo, cuando la intensidad que circula por el se excede de un determinado valor. De esta forma se interrumpe la corriente de entrada para evitar que los componentes en la direccion de flujo de corriente puedan ser dañados. El tiristor también se puede usar en conjunto con diodo zener enganchado a su puerta, de forma que cuando el voltaje de energía de la fuente supera el voltaje zener, el tiristor conduce, acostando el voltaje de entrada proveniente de la fuente a tierra, fundiendo un fusible.
Se suele usar para controlar la rectificacion en corriente alterna, es decir, para transformar esta corriente alterna en corriente continua ( siendo en este punto los tiristores ) para realización de conmutaciones de baja potencia en circuitos electrónicos.
DIAC CARACTERÍSTICAS Y APLICACIONES
DIAC: control de potencia en corriente alterna (AC)
Es un diodo de disparo bidireccional , especialmente diseñado para disparar Triacs y tiristores, es un dispositivo disparado por tensión. Tienen dos terminales: MT1 y MT2
CARACTERÍSTICAS GENERALES
- El Diac se comporta como dos diodos zener conectados en serie , pero orientados en forma opuesta. La conducción se da cuando se ha superado el valor de tensión del zener que esta conectado en sentido opuesto.
- El Diac normalmente no conduce, si no que tiene una pequeña corriente de fuga. La conducción aparece cuando la tensión de disparo se alcanza
ESPECIFICACIONES ESPECIALES
- Hasta que la tensión aplicada entre sus extremos supera la tensión de disparo VBO; la intensidad que circula por el componente es muy pequeña. Al superar la tensión la corriente aumenta bruscamente y disminuye VBO.
- VBO: voltaje de ruptura
- IBO: corriente de ruptura
- IL: corriente de enclavamiento
En la curva característica se observa que cuando:
- +V o - V es menor que la tensión de disparo, el DIAC se comporta como un circuito abierto
- +V o - V es mayor que la tensión de disparo, el DIAC se comporta como un cortocircuito
- +V o - V es mayor que la tensión de disparo, el DIAC se comporta como un cortocircuito
Sus principales características son:
- Tensión de disparo
- Corriente de disparo
- Tensión de simetría (ver gráfico anterior)
- Tensión de recuperación
- Disipación de potencia (Los diacs se fabrican con capacidad de disipar potencia de 0.5 a 1 watt.)
- Tensión de disparo
- Corriente de disparo
- Tensión de simetría (ver gráfico anterior)
- Tensión de recuperación
- Disipación de potencia (Los diacs se fabrican con capacidad de disipar potencia de 0.5 a 1 watt.)
Existen dos tipos de Diac
- DIAC de tres capas: es similar amun transitor bipolar sin conexion de base y con las regiones de colector y emisor iguales y muy dopadas. El dispositivo permanece bloqueado hasta que se alcanza la tensión de avalancha en la union del colector. Esto inyecta corriente en la base que vuelve el transitor conductor, produciéndose un efecto regenerativo. Al ser un dispositivo simétrico, funciona igual en ambas polaridades, intercambiando el emisor y colector de sus funciones.
- DIAC de cuatro capas: consiste en dos diodos shockley conectados en antiparalelo, lo que le da la característica bidireccional.
- Se emplea en circuitos que realizan un control de fase de la corriente de un TRIAC.
- Estos sistemas se utilizan en control de iluminacion con intensidad variable.
- Calefacción eléctrica con regulación de temperatura
- Control de velocidad en motores
TRIAC CARACTERÍSTICAS Y APLICACIONES
El triac es un dispositivo semiconductor que pertenece a la familia de los dispositivos de control. El triac es en esencia la conexion de dos tiristores en paralelo pero conectados en sentido opuesto y compartiendo la misma compuerta.
El triac solo se utiliza en corriente alterna y al igual que el tiristor, se dispara por la compuerta. Como el triac funciona en corriente alterna, abra una parte de la onda que sera positiva y otra negativa.
CARACTERÍSTICAS GENERALES
- La corriente puede pasar en ambas direcciones
- Adecuados para convertidores de conmutacion forzada en aplicaciones de potencia intermedia y alta
- Control del encendido por corriente de puerta (pulso). No es posible apagarlo desde la puerta
- Pueden apagarse con un pulso de señal negativo
ESPECIFICACIONES ESPECIALES
- Dispositivo capaz de soportar las potencias mas elevadas. Único dispositivo capaz de soportar 4000 Amp y 7000 Volt.
- Frecuencia máxima de funcionamiento baja, ya que se sacrifica la velocidad para conseguir una caída en conducción lo menor posible. Su funcionamiento se centra en aplicaciones a frecuencia de red.
MÉTODO DE ENCENDIDO
- Debido a que el Triac posee dos ánodos denominados MT1, MT2 y una compuerta G la polaridad de la compuerta y la polaridad del ánodo 2, se mide con respecto al ánodo 1.
- A los tipos de disparo se les denomina I(+), I(-), III(+), III(-).
- Puede dispararse desde el cuadrante I o III
CONTROL DE APAGADO
- Una vez que el triac entra en conducción, la compuerta no controla mas la conducción
- El triac permanece en estado ON hasta que la corriente disminuye por debajo de la corriente de mantenimiento. Esto se realiza por medio de la disminución de la tensión de la fuente.
FUNCIONAMIENTO DEL TRIAC
La parte positiva de la onda (semiciclo positivo) pasará por el triac siempre y cuando haya habido una señal de disparo en la compuerta, de esta manera la corriente circulará de arriba hacia abajo (pasará por el tiristor que apunta hacia abajo), deigual manera:
La parte negativa de la onda (semiciclo negativo) pasará por el triac siempre y cuando haya habido una señal de disparo en la compuerta, de esta manera la corriente circulará de abajo hacia arriba (pasará por el tiristor que apunta hacia arriba)
Para ambos semiciclos la señal de disparo se obtiene de la misma patilla (la puerta o compuerta).
Lo interesante es, que se puede controlar el momento de disparo de esta patilla y así, controlar el tiempo que cada tiristor estará en conducción
Se puede considerar a un TRIAC como si fueran dos SCR conectados en antiparalelo, con una conexión de compuerta común.
Dado que el TRIAC es un dispositivo bidireccional, no es posible identificar sus terminales como ánodo y cátodo. Si la terminal MT2 es positiva con respecto a la terminal MT1, se activará al aplicar una señal negativa a la compuerta, entre la compuerta y la terminal MT1.
No es necesario que estén presentes ambas polaridades en las señales de la compuerta y un TRIAC puede ser activado con una sola señal positiva o negativa de compuerta. En la práctica, la sensibilidad varía de un cuadrante a otro, el TRIAC normalmente se opera en el cuadrante I (voltaje y corriente de compuerta positivos) o en el cuadrante III (voltaje y corriente de compuerta negativos).
APLICACIONES
- Su versatilidad lo hace ideal para el control de corrientes alternas.
- Una de ellas es su utilizaron como interruptor estatico ofreciendo muchas ventajas sobre los interruptores mecánicos convencionales y los reles.
- Funciona como interruptor electrónico y también a pila.
- Se utilizan TRIAC´s de baja potencia en muchas aplicaciones como atenuadores de luz, controles de velocidad para motores eléctricos y en los sistemas de control computarizados de muchos elementos caseros. No obstantes cuando se utilizan con cargas inductivas como motores eléctricos, se deben tomar las precauciones necesarias para asegurarse que el TRIAC se apaga correctamente al final de cada semiciclo de la onda de corriente alterna.
SCR CARACTERÍSTICAS Y APLICACIONES
El SCR, rectificador controlado de silicion) es un componente electrónico de estado solido de 3 terminales: anodo (A), catodo (K) y un eletrodo de control denominado puerta (G.gate), asi como los diodos semiconductores de silicio, los SCR se contruyen uniendo materiales semiconductores tipo -p y semi conductores tipo-n en uniones pn con la disposicion pnpn.
Es un elemento unidireccional, conmutador casi ideal, rectificador y amplificador a la vez.
CARACTERISTICAS GENERALES
- Interruptor casi ideal
- Soporta tensiones altas
- Amplificador eficaz
- Es capaz de controlar grandes potencias
- Facil controlabilidad
- Relativa rapidez
- Caracteristicas en funcion de situaciones pasadas (memoria).
ESPECIFICACIONES GENERALES
- El SCR necesita una corriente minima de mantenimiento para que se mantenga en conduccion una corriente de enclavamiento para que el dispositivo pueda permanecer en conduccion cuando se eliminan los pulsos de la puerta.
- Frecuencia de conmutacion baja a 60 hz
METODO DE ENCENDIDO
- Por puerta (el mas usado)
- Por modulo de tension: esta forma de disparo no se emplea para disparar al tiristor de manera intencionado; sin embargo ocurre de forma fortuita provocada por sobre tensiones anormales en los equipos electronicos.
- Por gradiente de tension: una subida brusca del potencial del anodo en el sentido directo de conduccion provoca de disparo. Este caso se considera inconeveniente
CONTROL DE APAGADO
El SCR se pone en OFF al eliminar la fuente de tension que suministra la potencia a la carga. Si se reduce gradualmente el valor de tension, la corriente provista a la carga decrecera. Cuando la corriente disminuye por debajo de un valor denominado corriente de mantenimiento, el SCR se pondra en OFF aun cuando la tension no sea cero.
APLICACIONES
- Controles de relevador
- Circuitos de retardo de tiempo
- Controles de motores
- Inversor
- Recortadores
- Cargadores de batería
- Circuitos de protección
- Controles de calefacción
- Controles de fase
EJEMPLOS DE EL USO DE TIRISTORES
ATENUADOR LUMINOSO DE LAMPARA INCANDESCENTE
Una
aplicación muy común es el atenuador luminoso de lámparas incandescentes
(circuito de control de fase
Donde:
- Ven: Voltaje aplicado al circuito (A.C.)
- L: lámpara
- P: potenciómetro
- C: condensador (capacitor)
- R: Resistencia
- T: Triac
- A2: Anodo 2 del Triac
- A3: Anodo 3 del Triac
- G: Gate, puerta o compuerta del Triac
- Ven: Voltaje aplicado al circuito (A.C.)
- L: lámpara
- P: potenciómetro
- C: condensador (capacitor)
- R: Resistencia
- T: Triac
- A2: Anodo 2 del Triac
- A3: Anodo 3 del Triac
- G: Gate, puerta o compuerta del Triac
El
triac controla el paso de la corriente alterna a la lámpara (carga), pasando
continuamente entre los estados de conducción (cuando la corriente circula por
el triac) y el de corte (cuando la corriente no circula)
Si
se varía el potenciómetro, se varía el tiempo de carga del condensador causando
que se incremente o reduzca la diferencia de fase de la tensión de alimentación
y la que se aplica a la compuerta
Nota: la diferencia de
fase o la fase entre dos señales u ondas se define como el ángulo (diferencia
de tiempo) que existe entre los dos orígenes de las mismas.
REGULACIÓN DE LUZ
Una de las aplicaciones más típicas de uso domestico es el regulador de luz. La figura 183 muestra un esquema de este circuito basado en el TRIAC MAC218A de Motorola y cuyo control de disparo se realiza a través de un SBS. La resistencia R1+R2 carga el condensador C1 a través de la propia tensión de alimentación en alterna y cuando se alcanza la tensión de ruptura del SBS, este dispara el TRIAC haciendo circular la corriente por la carga (lámpara). El uso de TRIAC y SBS permite el control de potencia en semiperiodos positivos y negativos.
El ángulo de conducción se controla a través de la resistencia variable R1; contra mas pequeño sea su valor el ángulo de conducción será mayor, y viceversa. Las ecuaciones de funcionamiento del circuito son difíciles de extraer pero en la figura 183 se indican los valores típicos de los diferentes componentes. Los diodos, la resistencia de R4 y el condensador C2 actúan como elementos de protección.
CONTROL DE VELOCIDAD DE MOTORES
El control de velocidad de los motores se ha realizado en base a SCR en mayor medida que en TRIAC. A primera vista, el TRIAC presenta mayores ventajas debido a su simetría, lo que le confiere ciertas ventajas frente al SCR que únicamente conduce en un semiperiodo. Sin embargo, el TRIAC tiene unas características dv/dt inadecuadas para el control de motores y es difícil la realización de circuitos de control simétricos. Por otra parte, el SCR puede conducir en todo el periodo si se rectifica la señal de red. Las figuras 185a y 185b muestran dos ejemplos sencillos de control realizados a través de SCR de un motor universal (Figura 185a) y un motor de imán-permanente (Figura 185b).
Los tiristores tienen un sin número de aplicaciones en DC y AC según el tipo de carga que se quiera controlar, desde circuitos manejando unos pocos miliamperios hasta circuitos de potencia manejando miles de amperios.
El diac es un dispositivo capaz de conducir la corriente en cualquier dirección. El diac es equivalente a dos diodos de cuatro capas en paralelo, pero opuestos. El diac no conduce hasta que se alcanza su tensión de cebado en sus extremos.
Una vez que el diac está conduciendo, la forma de hacer que no conduzca es el bloqueo por disminución de corriente, es decir, se debe reducir la corriente por debajo de la corriente de mantenimiento del diac.
El triac funciona como dos tiristores en paralelo, pero opuestos, el triac es un dispositivo que conduce corriente en ambos sentidos.
Así también el SCR es un rectificador controlado de silicion) es un componente electrónico de estado solido de 3 terminales: anodo (A), catodo (K) y un eletrodo de control denominado puerta (G.gate), asi como los diodos semiconductores de silicio.
Sonde sus princiaples aplicaciones son:
- Controles de relevador
- Circuitos de retardo de tiempo
- Controles de motores
- Inversor
CUESTIONARIO
1. ¿Que es un tiristor?
Es un componente cuya principal aplicación es la de servir como interruptor accionado eléctricamente. Por lo general cuentan con tres terminales, figura 1, llamados la compuerta, el ánodo y el cátodo; entre los dos últimos se conecta el circuito en el que ellos actuarán como interruptor, mientras que el terminal de compuerta sirve generalmente para hacer posible la iniciación del paso de corriente.
2. ¿Cuales son los tres estados de los tiristores?
- Reversa modo bloqueo
- El modo de bloqueo delantero
- Modo de llevar acabo Forward
3.¿Donde se utilizan los tiristores?
Se utilizan principalmente cuando se trata de altas corrientes y tensiones, y con frecuencia se utilizan para controlar corrientes alternas, donde el cambio de polaridad de la corriente hace que el dispositivo se apague automaticamente, se conoce como operacion de cruce por cero.
4.¿Que es DIAC?
control de potencia en corriente alterna (AC)
Es un diodo de disparo bidireccional , especialmente diseñado para disparar Triacs y tiristores, es un dispositivo disparado por tension.
5.Menciona algunas aplicaciones del DIAC
- Se emplea en circuitos que realizan un control de fase de la corriente de un TRIAC.
- Estos sistemas se utilizan en control de iluminacion con intensidad variable.
- Calefaccion electrica con regulacion de temperatura
- Control de velocidad en motores
6. ¿Que es el TRIAC?
Es un dispositivo semiconductor que pertenece a la familia de los dispositivos de control. El triac es en esencia la conexion de dos tiristores en paralelo pero conectados en sentido opuesto y compartiendo la misma compuerta.
7.¿Cuales son las caracteristicas del TRIAC?
- La corriente puede pasar en ambas direcciones
- Adecuados para convertidores de conmutacion forzada en aplicaciones de potencia intermedia y alta
- Control del encendido por corriente de puerta (pulso). No es posible apagarlo desde la puerta
- Pueden apagarse con un pulso de señal negativo
8. Menciona algunas aplicaciones del TRIAC
- Su versatilidad lo hace ideal para el control de corrientes alternas.
- Una de ellas es su utilizacion como interruptor estático ofreciendo muchas ventajas sobre los interruptores mecánicos convencionales y los relés.
- Funciona como interruptor electrónico y también a pila.
9. ¿Que es el SCR?
Rectificador controlado de silicion) es un componente electrónico de estado solido de 3 terminales: anodo (A), catodo (K) y un electrodo de control denominaod puerta (G.gate), asi como los diodos semiconductores de silicio, los SCR se construyen uniendo materiales semiconductores tipo -p y semi conductores tipo-n en uniones pn con la disposicion pnpn.
Es un elemento unidireccional, conmutador casi ideal, rectificador y amplificador a la vez.
10. ¿Cuales son algunas aplicaciones del SCR?
Es un elemento unidireccional, conmutador casi ideal, rectificador y amplificador a la vez.
10. ¿Cuales son algunas aplicaciones del SCR?
- Controles de relevador
- Circuitoss de retardo de tiempo
- Controles de motores
- Inversor
- Recortadores
- Cargadores de bateria
http://es.slideshare.net/RJHO777/presentacion-triac-23590726?next_slideshow=1
http://es.slideshare.net/Boytronic/tiristores-caractersticas-aplicaciones-y-funcionamiento
http://www.unicrom.com/Tut_tiristores.asp
http://www.unicrom.com/tut_diac.asp
http://www.monografias.com/trabajos14/triac/triac.shtml
http://www.unicrom.com/Tut_scr.asp
LINK DE DIARIO
DIARIO DE ACTIVIDADES MES DE OCTUBRE 2014
