T I R I S T O R E S

T I R I S T O R E S

SCRs - TRIACs

SCRs

O SCR (tiristor) um componente eletrnico semicondutor que trabalha de forma semelhante a um diodo, ou seja, permite a passagem da corrente em um nico sentido, mas no incio de sua conduo regulado por um eletrodo especial, que recebe o nome de gate (porta).

O gate, atravs de um impulso eltrico, permite ento a conduo do SCR.

O SCR formado por uma estrutura de 4 regies semicondutoras PNPN. Se dividirmos essa estrutura em duas partes, veremos que cada uma delas forma um transistor.

O SCR (Silicon Controlled Rectifier) conhecido como tiristor.

O nome tiristor proveniente do ingls THYRISTOR (thyratron + transistor, onde o thyratron um retificador a gs usado antigamente).

A aplicao principal do SCR est no chaveamento eletrnico, onde as tenses de bloqueio e controle de corrente de um transistor no so suficientes.

Veja a seguir a estrutura das quatro regies semicondutoras de um tiristor ou SCR.

Observa-se na figura acima duas junes PN; a primeira forma a anodo e a ltima o catodo.

A regio que fica junto ao catodo o gate (porta) que tem a funo de levar o dispositivo conduo.

Como essas regies so divididas em duas partes formando cada uma delas um transistor, observamos que temos um transistor PNP que constitudo pelo anodo e suas regies contguas e um outro transistor NPN, que constitudo pelo catodo e as duas regies acima dele.

Esses transistores so unidos eletricamente nas seguintes regies:

- a base do PNP com o coletor do NPN

- o coletor do PNP com a base do NPN

Veja na figura a seguir a estrutura dessa ligao.

O circuito assim obtido forma uma estrutura fortemente realimentada, e dessa forma, qualquer sinal de corrente aplicado ao gate amplificado e sai pelo coletor do transistor NPN.

a) O sinal ento aplicado base do PNP e amplificado novamente em seu coletor.

b) Este coletor coincide com o terminal gate, fechando o ciclo de realimentao positiva.

c) O crescimento muito rpido da corrente faz com que o dispositivo entre em saturao.

d) Nestas condies temos entre o emissor do transistor PNP que coincide com o anodo e o emissor do transistor NPN que forma o catodo uma impedncia muito pequena.

e) Dessa forma a entrada em conduo do SCR depende do sinal aplicado no gate.

f) Uma vez em conduo, o sinal aplicado no gate perde o controle sobre a corrente que se forma entre o anodo e o catodo, uma vez que, a prpria realimentao interna mantm a conduo.

g) Pode-se portanto, suprimir o sinal de gate sem influir de modo algum sobre a conduo do SCR.

h) Para que o SCR entre em conduo necessrio que o anodo se torne mais positivo que o catodo.Simbologia:

FORMAS MAIS COMUNS DE DISPARO DE TIRISTORES (SCRs):

a) Impulso de tenso positiva no gate. o mtodo mais usado.

b) Variao brusca da tenso A-K (dv/dt). Neste caso o SCR disparado pelo efeito capacitivo das junes.

c) Corrente de fuga. Nestas condies a corrente de fuga origina-se pelo excesso de temperatura.

d) Luz. Caso especfico de disparo para os fototiristores.

MODO SIMPLIFICADO DE OPERAO:

As junes formam 3 camadas que denominaremos de S1, S2 e S3, sendo representadas por diodos comuns, conforme ilustra a figura a seguir.

Analisaremos a seguir as condies de bloqueio e conduo das camadas S1 a S3, atravs da aplicao de tenso positiva no gate atravs da chave Sw.

No circular corrente pelo circuito, mesmo com Sw acionada, pois S1 e S3 operam no bloqueio.

Acionando-se Sw, S3 ser curto-circuitada

e na camada de bloqueio S1 ocorrer total queda de tenso e a ao de bloqueio ainda continuam.

Com Sw aberta o tiristor estar bloqueado pois a seco de passagem S2 opera em bloqueio.

Acionando-se Sw o bloqueio de S2 ser eliminado e o tiristor conduzir, circulando corrente pela carga.

Nestas condies o tiristor comutou no sentido de conduo (teoricamente A-K), passando a corrente pela carga.

Como vimos anteriormente, aps a conduo a tenso de gate pode ser removida, no entanto, para que as condies de conduo sejam mantidas torna-se necessrio uma pequena corrente de manuteno, que denominamos IH (holding current).

Uma corrente abaixo de IH leva o SCR ou tiristor ao corte (condio de bloqueio).

FORMAS MAIS COMUNS PARA RETORNAR CONDIO DE BLOQUEIO:

a) Interrupo da corrente A-K

b) Reduo de IHc) Aplicao de pulso negativo no gate

d) Curto momentneo entre A-K

DISPARO POR CORRENTE DE GATE (IG):

Nestas condies IG3 > IG2 > IG1

a) quando IG=0, a tenso aplicada deve atingir a tenso de disparo (break-over);

b) ao ser injetada uma corrente no gate, a tenso de disparo vai diminuindo;

c) isto significa que se pode disparar o SCR (tiristor) com tenses menores do que a tenso de disparo, controlando o disparo pela corrente aplicada no gate;

d) para que o SCR continue conduzindo a corrente ID no poder ser reduzida abaixo de IH.

CIRCUITO EXPERIMENTAL SCR COMO CHAVE EM CIRCUITOS CC

a) inicialmente no haver corrente no SCR e na carga, pois teremos a condio de bloqueio;

b) fechando e abrindo Sw1, o SCR conduzir e teremos corrente na carga e no SCR;

c) fechando-se Sw2, cessar a corrente no SCR e somente haver corrente na carga;

d) abrindo-se Sw2, no haver corrente na carga e no SCR, pois voltar condio inicial (bloqueio).

CIRCUITO EXPERIMENTAL: SCR CONTROLANDO AC

Se mantivermos o SCR disparado (basta para isso comutar Sw1), somente os semiciclos positivos so conduzidos e aparecero na carga.

No entanto, podemos aplicar um pulso de tenso no gate de tal forma a faz-lo conduzir apenas por alguns instantes.

Observa-se que em virtude dos pulsos de disparo, o SCR comeou a conduzir depois de iniciado o semiciclo positivo da tenso da rede. Durante o semiciclo negativo o SCR no conduz.

Com isto a tenso na carga ficou reduzida a pouco mais da metade do semiciclo positivo. Pode-se com isto reduzir a potncia desenvolvida na carga.

O SCR pode ser usado tambm operar com um dispositivo de controle, que permite controlar a potncia desenvolvida na carga.

A tenso de disparo do SCR alcanada em funo do tempo de carga do capacitor C atravs do resistor R.

Supondo que essa tenso seja alcanada logo no incio do semiciclo, o SCR dispara e conduz praticamente todo o semiciclo para a carga, que ento recebe a potncia mxima.

Se o valor de R for grande, a constante de tempo aumentar e a tenso de disparo s alcanada no final do semiciclo, que corresponde a uma potncia menor ou mnima.

Por outro lado, se mantivermos o SCR com seu gate continuamente polarizado por meio de uma fonte externa, o SCR disparar to logo tenhamos por volta de 2V entre o anodo e catodo, fazendo com que na carga aparea apenas os semiciclos positivos.

A figura a seguir mostra a condio de disparo no final do semiciclo, onde a potncia desenvolvida na carga mnima.

A figura a seguir mostra a condio de disparo no incio do semiciclo, onde a potncia desenvolvida na carga mxima.

CONCLUSO: Modificando-se o ngulo de disparo do semiciclo (incio, meio ou fim), controla-se a potncia desenvolvida na carga.

Como o ngulo de disparo pode ser controlado pela constante RC, se substituirmos R por um potencimetro, podemos variar a potncia na carga, como por exemplo, o controle de luminosidade de lmpadas incandescentes.

O SCR atua como uma espcie de rel eletrnico, ligando e desligando uma carga a partir de pequenas correntes; o caso especfico do circuito controlador AC visto anteriormente, onde, mantendo a polarizao de gate fixa e aplicando-se AC entrada, na carga estaro presentes somente os semiciclos positivos.

Lembrar que, com polarizao de gate externa, o SCR comear a conduzir quando entre anodo e catodo tivermos uma tenso de aproximadamente 2 volts.

INTERFERNCIAS: Como o SCR um dispositivo de comutao rpida, durante o processo de comutao so gerados sinais indesejveis propagando-se pelo espao ou pela prpria rede de alimentao interferindo em receptores de rdio e televisores.

Circuitos que utilizam SCRs causam interferncias e estas devem ser eliminadas. A forma mais comum de se eliminar interferncias, tanto do aparelho interferido ou interferente a utilizao de um filtro, que serve para evitar essas interferncias atravs da rede.

No caso das interferncias que se propagam pelo espao na forma de ondas eletromagnticas, o aparelho interferente deve ser blindado, ligando-se sua carcaa ou chassi terra.

A figura a seguir mostra um filtro muito utilizado para evitar interferncias que se propagam pela rede de alimentao.

C1 = 100nF/400V

C2 = 100nF/400V

L1 = L2 = 50 a 60 espiras de fio de cobre esmaltado bitola 18,

enrolados num basto de ferrite 10mm(, com 5 a 10cm. de comprimento.

Ligado em srie com o aparelho interferido, o filtro evita que os sinais interferentes que venham pela rede cheguem at ele.

Ligado em srie com o aparelho interferente (que usa o SCR), o filtro evita que as interferncias geradas saiam do aparelho e se propaguem pela rede.

A figura a seguir mostra um SCR com encapsulamento T0-220AB (plstico), fabricado pela STMicroelectronics.

Sua corrente de operao de 10A e sua tenso de trabalho pode variar de 200V at 1.000V (TYN210=200V; TYN410=400V; TYN610=600V; TYN810=800V e TYN1010=1.000V).

Um outro SCR muito usado o TIC 106, cuja corrente de operao de 5A, para uma tenso de trabalho que varia de acordo com a letra que lhe atribuda:

TIC 106D = 400V

TIC 106M = 600V

TIC 106S = 700V

TIC 106N = 800V

A figura a seguir mostra o aspecto fsico do TIC 106, visto por cima; tanto o TIC 106 como o SCR mostrado anteriormente (TYN) tem o seu anodo (A) interligado internamente parte metlica que serve para acopl-lo mecanicamente a um dissipador de calor.

CIRCUITO PRTICO SINALIZADOR

Com a montagem do circuito abaixo poderemos conseguir piscadas lentas, uma cada 10 segundos, ou mais rpidas, at apenas algumas por segundo. O projeto pode ser usado como lmpada sinalizadora de portes, garagens, topo de torres, etc.

Os resistores so de 1/4W de dissipao.

Caso seja utilizado o SCR TIC106D (Texas) o resistor Rx deve ser acrescentado ao circuito (seu valor tpico da ordem de 1k( a 22k(.

Esse resistor tem por finalidade evitar o disparo acidental do SCR, pela corrente de fuga que pode originar-se devido a uma tenso muito alta entre anodo e catodo. Para o SCR MCR106-6 (Motorola) no h necessidade desse resistor.

O capacitor carrega-se atravs do potencimetro e do resistor de 100k, at atingir uma determinada tenso, suficiente para disparar a lmpada neon NE-2.

A NE-2 tem uma tenso de disparo da ordem de 70V.

A figura a seguir mostra um circuito oscilador (relaxao) com lmpada Neon NE-2 (disparo entre 56 a 70V)

FUNCIONAMENTO DE UMA LMPADA NEON NE-2

a) quando Sw acionada o capacitor comea a carregar-se atravs de R, at atingir a tenso de disparo da NE-2;

b) quando ocorre o disparo, a resistncia entre os eletrodos da NE-2 torna-se praticamente nula, fazendo com que o capacitor descarregue-se atravs dela;

c) como resultado, temos a forma de onda mostrada ao lado, onde se observa que o tempo de carga maior do que o tempo de descarga, levando-se em conta as constantes de tempo RC.

A constante de tempo de carga :

( = RC = (10.103).(1.10_6) = 10ms

Quando a lmpada neon dispara a resistncia entre seus eletrodos da ordem de alguns ohms, por isso, o tempo de descarga infinitamente menor.

Dessa forma origina-se uma onda com o aspecto de uma dente de serra.

O diodo 1N4002, evita que picos de tenso negativos cheguem ao gate, evitando que o tiristor seja momentaneamente bloqueado, em outras palavras, evita a inverso da corrente de gate.

Se for usada uma lmpada at 40W no necessrio utilizar um dissipador de calor para o SCR; acima disso um dissipador de calor com bom acoplamento trmico torna-se necessrio.

O potencimetro de 2M2 ajusta a velocidade das piscadas da lmpada, ou seja, a freqncia. O capacitor a ser utilizado do tipo cermico ou polister, com isolao mnima de 400V.

Em virtude do circuito no ser isolado da rede, o mesmo deve ser manuseado com cuidado para evitar choques eltricos.

A figura a seguir mostra o aspecto fsico do SCR MCR106-6

O MCR106 fabricado pela Motorola e apresenta duas tenses de operao:

MCR106-6 400V

MCR106-8 600V

APLICAO: ALARME 1

O circuito mostra um dispositivo de alarme simples. Quando qualquer uma das chaves Sw1 a Sw3 (reed-switch) for acionada o SCR dispara, fazendo com que o rele atraque, acionando um alarme.

As chaves Sw1 a Sw3 esto normalmente fechadas, levando o gate a zero, e portando o SCR estar bloqueado.

Quando qualquer uma delas for acionada, ou seja aberta, o gate receber o impulso proveniente da alimentao atravs do resistor de 22k, disparando o SCR.

O diodo 1N4002 em paralelo com o rel tem por finalidade proteger sua bobina contra os surtos de tenso durante a retrao do campo magntico.

Para levar o SCR condio de bloqueio, e conseqentemente desativar o alarme, basta pressionar a chave reset.

APLICAO: ALARME 2

O circuito a seguir tem o funcionamento idntico ao primeiro, exceto que, o disparo ocorre quando no existe iluminao sobre o LDR.

Quando o LDR est iluminado sua resistncia baixa, fazendo com que o SCR opere no bloqueio.

Quando a iluminao interrompida (por exemplo, corte de um feixe luminoso) a resistncia do LDR aumenta, aumentando a tenso e corrente de gate, levando o SCR conduo. Nestas condies o rel atraca e o alarme acionado.

Para interromper o alarme basta pressionar o boto reset como no caso anterior.

COMO FUNCIONA O REED-SWITCH

Um interruptor magntico de lminas (reed-switch) um dispositivo que contm duas lminas flexveis de material ferromagntico (NiFe), seladas hermeticamente dentro de uma cpsula de vidro que preenchida com um gs inerte.

Essa atmosfera de gs inerte protege as regies de contato eltrico das lminas impedindo as oxidaes. As lminas esto sobrepostas, porm separadas por um pequeno espao.

As regies que entraro em contato so folheadas com um metal nobre tal como rdio ou rutnio, de modo a proporcionar caractersticas eltricas estveis e de notvel longevidade.

A figura a seguir mostra o aspecto de um reed-switch e suas caractersticas de funcionamento.

NA = normalmente aberto

A figura a seguir mostra um reed-switch com dois contatos, onde em relao ao eletrodo comum, um NA e outro NF (normalmente aberto e normalmente fechado respectivamente).

A lmina que representa o eletrodo comum movimenta-se de acordo com a polaridade magntica que lhe imposta externamente.

APLICAO: CARREGADOR DE BATERIA

O circuito a seguir mostra o SCR atuando como regulador de carregador de bateria, ou seja, indicador de bateria carregada.

FUNCIONAMENTO:

1 D1 e D2, formam um retificador de onda completa.

2 Quando a tenso da bateria for baixa, o diodo zener no conduz, pois a tenso Vr (referncia) baixa para permitir a conduo do mesmo.

3 Nestas condies o diodo zener efetivamente um circuito aberto, mantendo assim o SCR2 desligado.

4 Quando a bateria comea a carregar-se sua tenso vai aumentando e aumenta tambm a tenso de referncia Vr, fazendo com que o diodo zener conduza, disparando SCR2.

5 Assim, SCR2 corresponder a um curto-circuito, resultando no divisor de tenso formado por R1 e R2, que manter a tenso V2 em um nvel muito baixo, no permitindo mais a conduo de SCR1.

Lembrar que, o diodo D3 somente conduzir se o seu anodo for mais positivo do que o catodo.

Quando o SCR2 dispara, praticamente temos a metade da tenso em V2, devido aos resistores que formam o divisor de tenso ( R1 e R2) serem iguais. Em relao tenso na sada do retificador (que alimenta o anodo de SCR1) e a tenso V2, a tenso no anodo de D3 menos positiva do que a tenso no seu catodo.

6 Quando isto ocorre, indica que a bateria est completamente carregada e como o SCR1 est bloqueado, resultar na interrupo da corrente de carga.

7 O capacitor C1 evita oscilaes bruscas de tenso, evitando o disparo acidental de SCR2.

8 CONCLUSO: o regulador (controle) recarrega a bateria sempre que a tenso cai e evita a sobrecarga quando ela est completamente carregada.

APLICAO: ILUMINAO DE EMERGNCIA

O circuito mostrado a seguir um sistema de iluminao de emergncia, que tem por objetivo manter a carga de uma bateria de 6V (pode ser utilizada tambm uma bateria de moto ou de no-break).

Na falta de energia eltrica o sistema entra em ao e a lmpada de 6V continua funcionando atravs da bateria.

FUNCIONAMENTO:

1 Enquanto houver energia, a lmpada estar acesa devido ao retificador de onda completa formado pelos diodos D2 e D3.

2 O capacitor C1 carregar at uma tenso aproximadamente igual a tenso de pico do retificador de onda completa e a tenso nos terminais de R2 que produzida pela bateria de 6V.

3 Em qualquer situao o potencial no catodo do SCR mais alto do que no anodo e a tenso gate-catodo negativa, garantindo o bloqueio do SCR.

4 Nestas condies a bateria est sendo carregada atravs de D1 e R1. O valor de R1 neste caso deve ser escolhido em funo da carga desejada para a bateria e da potncia, uma vez que ele que determina a taxa de carga da bateria. Lembrar que, a bateria estar sendo carregada apenas quando o anodo de D1 for mais positivo do que seu catodo.

5 Havendo falta de energia, o capacitor C1 se descarregar atravs de D1, R1, R3 e R2 e tambm pela resistncia da lmpada, at que o catodo do SCR seja menos positivo do que o seu anodo e ao mesmo tempo, o n formado pelos resistores R2 e R3 se tornar positivo, estabelecendo uma tenso suficiente no gate-catodo do SCR para dispar-lo.

6 Uma vez disparado, a bateria se descarregar atravs do SCR mantendo a lmpada acesa.

7 Ao voltar a energia, o capacitor C1 voltar a carregar-se, retornando situao inicial, restabelecendo o bloqueio do SCR.

A figura a seguir mostra o aspecto fsico de tiristores de alta corrente e portanto, alta potncia, produzindo alta dissipao de calor. Os mesmos possuem corpo metlico dotados de rosca para fixao em dissipador de calor.

SKT 10 SEMIKRON

Corrente de operao (ITAV) 10A

Corrente mxima (ITRMS) 30A

Tenso (VRRM, VDRM)SKT 10/06D = 600V

SKT 10/08D = 800V

SKT 10/12E = 1.200V

SKT 40 SEMIKRON

Corrente de operao (ITAV) 40A

Corrente mxima (ITRMS) 63A

Tenso (VRRM, VDRM)SKT 40/04D = 400V

SKT 40/06D = 600V

SKT 40/08D = 800V

SKT 40/12E = 1.200V

SKT 40/14E = 1.400V

SKT 40/16E = 1.600V

SKT 40/18E = 1.800V

SKT 300 SEMIKRON

Corrente de operao (ITAV) 300A

Corrente mxima (ITRMS) 550A

Tenso (VRRM, VDRM)SKT 300/04D = 400V

SKT 300/08D = 800V

SKT 300/12E = 1.200V

SKT 300/14E = 1.400V

SKT 300/16E = 1.600V

Significado de alguns parmetros importantes:

ITRMS = mxima corrente alternada eficaz condutvel

ITAV = mxima corrente contnua em conduo

VTM = tenso direta mxima em conduo (180)

VRRM, VDRM = tenso reversa mxima repetitiva aplicvel sem produzir conduo. Em outras palavras, a tenso mxima que pode aparecer nos terminais de um SCR quando ele se encontra desligado. Esse tenso denominada tambm de tenso de trabalho.

VRSM = tenso reversa mxima de surto (pode ocorrer a destruio do tiristor).

IGT = corrente mnima de gate para produzir conduo

IGD = corrente mxima de gate aplicvel sem produzir conduo

VGT = tenso de gate necessria para produzir conduo

VGtmax = tenso de gate mxima para conduo

VGtmin = tenso de gate mnima para garantir corrente de conduo

Quando as correntes e potncias envolvidas so mais elevadas, so utilizados tiristores (SCRs) com formato tipo cpsula (Capsule Thyristor), conforme ilustra a figura a seguir:

SKT 240 SEMIKRON

Corrente de operao (ITAV) 240A

Corrente mxima (ITRMS) 600A

Tenso (VRRM, VDRM)SKT 240/04E = 400V

SKT 240/08E = 800V

SKT 240/12E = 1.200V

SKT 240/14E = 1.400V

SKT 240/16E = 1.600V

SKT 240/18E = 1.800V

SKT 551 SEMIKRON

Corrente de operao (ITAV) 550A

Corrente mxima (ITRMS) 1.200A

Tenso (VRRM, VDRM)SKT 551/08E = 800V

SKT 551/12E = 1.200V

SKT 551/14E = 1.400V

SKT 551/16E = 1.600V

SKT 551/18E = 1.800V

SKT 2400 SEMIKRON

Corrente de operao (ITAV) 2.400A

Corrente mxima (ITRMS) 5.700A

Tenso (VRRM, VDRM)SKT 2400/12E = 1.200V

SKT 2400/14E = 1.400V

SKT 2400/16E = 1.600V

SKT 2400/18E = 1.800V

PERGUNTAS E RESPOSTAS SOBRE TIRISTORES (SCRs)

1. Alm da conduo atravs do gate, existe outro meio de colocar em estado de conduo um tiristor?

O tiristor entra tambm em conduo mediante a aplicao de uma tenso superior a um certo nvel, entre o anodo e o catodo.

2. Como se pode bloquear o tiristor quando este se acha no estado de conduo?

Mediante a aplicao de uma corrente inversa entre anodo a catodo. O tempo dessa aplicao deve ser superior ao tempo de bloqueio.

3. Qual a principal aplicao dos tiristores?

A retificao controlada das tenses alternadas, com a possibilidade de variar o ngulo de conduo, ou seja, variando-se o ngulo de conduo obtm-se um sistema chamado de controle de fase.

4. De que modo se pode decompor o tiristor para analisar o seu funcionamento?

Em dois transistores, um PNP e outro NPN. Ligam-se respectivamente, a base e o coletor do primeiro ao coletor e base do segundo.

5. A que regio da estrutura ligado o eletrodo de controle do gate do tiristor?

ligado na regio que se acha em contato com o catodo.

6. A corrente que atravessa o tiristor pode ser controlada pelo sinal de gate?

No. O sinal do gate provoca somente o disparo do componente, ou mais precisamente, sua entrada em conduo. A partir da perde qualquer possibilidade de controle sobre o tiristor.

TRIACs

O TRIAC um componente semicondutor que nasceu da necessidade de se dispor de um interruptor controlado, que apresentasse as caractersticas funcionais de um SCR, mas que permitisse o controle do ciclo completo da corrente alternada.

A palavra TRIAC uma abreviao da denominao inglesa Triode AC que significa triodo para corrente alternada. Como o prprio nome indica, o componente dispe de trs eletrodos.

O circuito equivalente mostrado na figura a seguir.

Para se conseguir a operao em AC, utiliza-se dois SCRs em ligao anti-paralela.

MT2 = terminal principal 2 (Main Terminal 2)

MT1 = terminal principal 1 (Main Terminal 1)

G = gate ou porta

Veja na figura a seguir a estrutura interna de um TRIAC.

Sua estrutura compe-se de dois sistemas interruptores, sendo um PNPN e outro NPNP, ligados em paralelo. Seu circuito equivalente composto de dois SCRs complementares, ou seja, ligados em paralelo com polaridade invertida.

Observa-se no desenho os dois eletrodos principais MT2 e MT1, que neste caso no so denominados anodo e catodo, pois trabalham com dupla polaridade na tenso alternada.

As curvas caractersticas assemelham-se as dos SCRs exceto que o TRIAC conduz nos quadrantes I e III.

A simbologia normalmente utilizada para o TRIAC mostrada a seguir.

A figura a seguir mostra o aspecto fsico de um TRIAC largamente utilizado, o TIC 226.

ESPECIFICAES PARA O TIC 226

Corrente de operao RMS = 8A

TIC 226D = tenso de trabalho: 400V

TIC 226M = tenso de trabalho: 600V

TIC 226S = tenso de trabalho: 700V

TIC 226N = tenso de trabalho: 800V

OBS: o terminal MT2 para esse tipo de TRIAC interligado base metlica do mesmo, a qual deve ser acoplada a um dissipador de calor, caso o mesmo opere com correntes e potncias elevadas.

A figura a seguir mostra uma forma de ligar um TRIAC.

Usa-se apenas em corrente alternada (AC), e sua forma clssica de disparo aplicando-se uma tenso positiva ou negativa no gate, o que permite fazer com que o mesmo dispare em qualquer dos semiciclos.

Tenso tpica de disparo: 2V

Corrente de disparo: entre 10 e 200mA

FORMAS DE DISPARO:

Existem 4 modos diferentes para disparo de um TRIAC, levando-se em conta que o referencial sempre o MT1.

1) Neste caso o terminal MT2 estar positivo em relao a MT1: tenso de gate positiva, provocando a entrada de corrente atravs deste terminal cujo sentido considerado positivo;

2) Neste caso o terminal MT2 estar positivo em relao a MT1: a corrente de gate sai do componente e neste caso temos uma tenso de gate negativa;

3) Neste caso o terminal MT2 estar negativo em relao a MT1: e a tenso de gate positiva, ou seja, com a corrente entrando no componente;

4) Neste caso o terminal MT2 estar negativo em relao a MT1: e a tenso de disparo ser atravs de um pulso negativo.

Nas modalidades 1 e 4 obtm maior sensibilidade de disparo para o TRIAC em relao s outras possibilidades.

Na modalidade 3 a sensibilidade decididamente menor e na modalidade 2 ainda mais reduzida. Na modalidade 2 somente dever ser utilizada em TRIACs concebidos especialmente para esse fim.

ESPECIFICAES MAIS COMUNS PARA OS TRIACs:

Da mesma forma que nos SCRs precisamos conhecer alguns parmetros dos TRIACs para o desenvolvimento de projetos:

Tenso mxima de trabalho (VDRM):

mxima tenso que pode aparecer nos terminais de um TRIAC, quando ele se encontra no estado de no conduo (desligado). Para a maioria dos casos esse valor refere-se tenso de pico de uma tenso senoidal, j que a aplicao principal do dispositivo em tenses alternadas.

Corrente mxima (ITRMS):

Trata-se do valor eficaz da corrente alternada

Corrente de disparo (IGT):

a corrente necessria para disparar o TRIAC. muito importante saber o mximo valor dessa corrente, geralmente especificada pelo fabricante, para evitar danos ao mesmo.

DIFERENA IMPORTANTE ENTRE SCRs E TRIACs:

A diferena mais importante entre o funcionamento de um TRIAC e de um SCR que o SCR somente conduzir pelo perodo de meio ciclo, quando for corretamente disparado, bloqueando-se quando a corrente muda de polaridade; no TRIAC essa conduo se d nos dois semiciclos e somente ocorrer o bloqueio quando a corrente passa pelo valor zero (ou muito prximo a ele).

Isto implica numa pequena perda do ngulo de conduo, mas no acarreta problemas se a carga for resistiva, onde temos a corrente em fase com a tenso.

No caso de cargas reativas enrolamento de um motor, por exemplo), preciso levar em conta no esquema do circuito que, no momento em que a corrente passa pelo zero, no coincide com a mesma situao da tenso aplicada. Isto acontece porque nesses momentos ocorre impulsos de tenso entre os dois terminais do TRIAC.

A figura a seguir ilustra uma maneira de contornar esse problema, bastando para isso, acrescentar em paralelo com o TRIAC um resistor e um capacitor ligados em srie, com valores tpicos da ordem de 100( e 100 nF respectivamente.

Um circuito bastante comum um interruptor eletrnico com TRIAC conforme ilustra a figura a seguir.

Quando Sw acionada, teremos uma corrente de disparo que liga o TRIAC nos dois semiciclos da corrente alternada, alimentando assim a lmpada.

O circuito acima no permite uma variao da potncia na carga, no entanto, possvel variar a potncia na carga, variando-se o ngulo de conduo de cada um dos semiciclos, mediante pulsos de disparo obtidos atravs de circuitos especiais. Veja o circuito a seguir.

O circuito em questo um dimmer que controla a luminosidade de uma lmpada comum (incandescente).

FUNCIONAMENTO:

1) O retificador de onda completa tem por finalidade fornecer ao circuito de disparo um semiciclo positivo;

2) O circuito de disparo constitudo por um transistor de unijuno (UJT) acoplado ao gate atravs de um transformador de pulsos (T-1);

3) A relao de espiras desse transformador de pulsos 1:1, ou seja, tem a funo de apenas isolar o circuito de disparo do TRIAC;

4) Quando tem incio um semiciclo da tenso de alimentao alternada, que aparece aps o retificador de onda completa, o capacitor C carrega-se atravs do resistor R, at ser atingido o ponto de disparo do UJT;

5) Quando o UJT dispara, o capacitor C descarrega-se atravs do enrolamento primrio do transformador de pulsos (T-1);

6) Isto faz aparecer no secundrio do mesmo um pulso de curta durao, suficiente para disparar o TRIAC;

7) Atravs do potencimetro P1, podemos alterar a constante de tempo de carga RC, e assim, alterar o ngulo de disparo do dispositivo.

A figura a seguir mostra essa condio.

Observa-se claramente que a potncia na carga foi reduzida pela metade.

O disparo ocorreu em 90 e 270 respectivamente, ou seja, na carga efetivamente circula corrente proveniente da metade de cada semiciclo.

No caso de adiantarmos a ngulo de disparo (antes de 90), por exemplo 45, obtm-se mais potncia na carga, conforme ilustra a figura a seguir.

Se uma lmpada incandescente estiver sendo utilizada como carga, seu brilho aumentar.

A figura a seguir ilustra trs TRIACs para 25 ampres, fabricados pela SGS Thomson. A tenso de trabalho (VDRM / VRRM) de 600V e 800V, de acordo com sua codificao.

Por exemplo, 0 BTA24-600 significa que o TRIAC opera com 600 volts e o terminal MT2 isolado da base de fixao; BTB24-600 o mesmo TRIAC, porm com o terminal MT2 no isolado da base de fixao, ambos com encapsulamento do tipo TO-220AB.

Observa-se que esse fabricante especifica a isolao ou no desse terminal com a base de fixao, usando as letras A ou B.

O TRIAC BTA25-800 por exemplo, opera com 800 volts, seu terminal MT2 isolado da base de fixao e seu encapsulamento do tipo RD91. Este tipo de encapsulamento permite que o TRIAC seja montado em radiadores para encapsulamento TO-3.

CIRCUITOS PRTICOS PARA DISPARO DE TRIACs:

Como vimos anteriormente existem muitas possibilidades de se realizar na prtica o disparo de um TRIAC. Pode-se ento escolher o modo mais adequado para isso, dependendo do tipo de aplicao.

De qualquer forma, a realizao do disparo resume-se em duas variantes fundamentais:

Disparo com corrente contnua

Disparo com corrente alternada

Circuito prtico 1:

A tenso de disparo provm de uma fonte de tenso contnua aplicada ao gate do TRIAC atravs de um resistor limitador Rp. Esse resistor deve ter um valor suficiente para impedir que a corrente de gate exceda os limites especificados pelo fabricante.

absolutamente necessrio dispor de um elemento em srie com a corrente de disparo, para funcionar como controle. Pode ser desde um simples interruptor mecnico (no caso deste circuito a chave Sw) ou um transistor que tenha uma funo de comutador.

Circuito prtico 2:

O circuito B mostra o disparo por meio de corrente alternada feito por um transformador de pulso. Pode ser um transformador de pulsos com relao de espiras 1:1 (TP 1:1) ou qualquer outro tipo de transformador que fornea uma tenso de disparo suficiente para gerar uma corrente de gate adequada ao projeto.

O circuito A mostra uma outra possibilidade de disparar o TRIAC atravs da tenso da rede, por meio de um resistor Rp adequado para limitar a corrente de gate, evitando assim danos ao TRIAC.

Circuito prtico 3:

Uma forma muito usada para disparar o TRIAC atravs de um componente chamado diac (abreviao inglesa de DIODE AC), conforme ilustra a figura a seguir.

O diac um dispositivo que tem uma estrutura interna semelhante a do TRIAC porm sem o terminal de gate. Assim o dispositivo conduz a partir de uma determinada tenso aplicada entre os seus terminais. Depois de disparado, a tenso entre os seus terminais cai a um valor mais baixo, ou de manuteno.

Os circuitos que utilizam disparo por diac so muito utilizados em:

a) controle de iluminao;

b) regulagem de temperatura em aquecedores eltricos;

c) controle de rotao de motores.

FUNCIONAMENTO BSICO DO CIRCUITO:

O resistor varivel RV carrega do capacitor CD at atingir o ponto de disparo do diac.

Aps o disparo do diac ocorre a descarga do capacitor, cuja corrente chega ao gate, colocando o TRIAC em conduo. Esse mecanismo produzido uma vez no semiciclo positivo e outra no semiciclo negativo.

O momento do disparo pode ser regulado atravs do resistor varivel RV que por conseqncia varia o tempo de conduo do TRIAC, bem como o valor da tenso mdia aplicada carga.

Produz-se ento dessa maneira, um controle de potncia relativamente simples, mas bastante eficiente.

CIRCUITO PRTICO: DIMMER

O circuito em questo pode ser utilizado para o controle de velocidade de uma ferramenta ou eletrodomstico motorizado ou ainda,o controle de luminosidade de uma lmpada.

O que o circuito faz controlar o ngulo de conduo desse componente eletrnico.

Disparando-o em diversos pontos do sinal senoidal da rede eltrica domiciliar, possvel aplicar potncias diferentes a uma carga (motor, lmpada incandescente, estufa, secador de cabelos etc.).Assim, se o disparo for feito no incio do semiciclo, todo ele poder ser conduzido para a carga e ela receber potncia mxima.

Entretanto, se o disparo ocorrer no final do semiciclo, pequena parcela da energia ser conduzida at a carga que operar com potncia reduzida.

MATERIAIS:

Triac TIC 216D ou 226D para rede de 110V e 220V respectivamente

Diac 1N5411 ou 40583

R1 10k( - 1W

P1 Potencimetro linear de 100k(C1 Capacitor de polister de 220nF / 400V

Caractersticas dos TRIACs

ParmetrosTIC216DTIC 226D

VDRM200V400V

ITRMS8A8A

IGTM (max)50mA50mA

Caractersticas dos DIACs

Parmetros1N541140583

V(BO)29 a 35V27 a 37V

IP ou ITRM200mA200mA

I(BO)50(A50(A

Para minimizar as interferncias de comutao atravs da rede, pode ser adicionado um filtro para tal fim entre os pontos A e B.

Esses tipos de filtros j foram discutidos anteriormente no captulo referente aos tiristores (SCRs).

No entanto, pode-se construir um filtro mais simples, enrolando 40 a 60 espiras de fio de cobre esmaltado em um basto de ferrite, com 10mm( e com 5 a 10cm. de comprimento.

O circuito mostrado a seguir opera da mesma forma, no entanto, possui dois filtros RC, fazendo com que o controle seja mais refinado, alm do que, possibilita a insero de uma carga indutiva entre os pontos A e B.

A carga resistiva inserida entre os pontos x e y; para isso, os pontos A e B devem estar curto-circuitados.

Para inserir uma carga indutiva entre os pontos A e B, deve-se remover a carga resistiva e curto-circuitar os pontos x e y.

MATERIAIS:

Triac TIC226D ou similar

Diac ST2, 1N5411, 40583 ou similar

R1 resistor de 68k( - W

R2 resistor de 47k( - W

R3 resistor de 10k( - W

P1 potencimetro de 220k( linear

C1 capacitor de polister 100Nf / 400V

C2 capacitor de polister 100Nf / 400V

Surto - Variao brusca e momentnea da corrente ou da tenso de um circuito eltrico.

PAGE 1TIRISTORES SCRs - TRIACs