Circuito de Comando com UJT

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1 ircuito de omando com UJT Nikolas Libert Aula 9 Manutenção de Sistemas Eletrônicos Industriais ET54A Tecnologia em Automação Industrial

2 Transistor Unijunção (UJT) Transistor Unijunção (UJT) Barra de semicondutor tipo N com uma ilha tipo P. Possui 3 terminais: Duas bases e um emissor. Também chamado de transistor de dupla base. B 2 Base 2 B 2 Emissor E P N Emissor E B 1 B 1 Base 1 DAELT Nikolas Libert 2

3 Transistor Unijunção (UJT) b1 b2 ircuito Equivalente B 2 B 2 v EE E B 2 B 1 v EE E 0,7 V B 1 v b1 E P N B 1 A junção E-B 1 funciona como um diodo, que só conduzirá se v EE for maior que 0,7 V + v b1. Se o diodo não estiver conduzindo (no corte), a região de semicondutor N, entre B 1 e B 2, se comporta como um resistor de valor BB = b1 + b2. DAELT Nikolas Libert 3

4 Transistor Unijunção (UJT) b1 b2 v EE E 0,7 V B 2 v b1 No corte, a tensão v b1 é dada por: v b1 = b 1 b 1 + b 2 = η B 1 η= b 1 b 1 + b 2 O termo η (éta) é chamado de razão intrínseca de disparo, sendo um parâmetro de fabricação do UJT. O valor de η costuma estar entre 0,4 e 0,9. DAELT Nikolas Libert 4

5 Transistor Unijunção (UJT) Quando a tensão no emissor atinge v P, o diodo interno entra em condução e a resistência entre E e B 1 se torna baixa. B 2 E orte V P V E esistência Negativa Saturação O UJT volta ao corte quando o diodo deixa de estar diretamente polarizado. V V Tensão entre E e B 1 inferior a v V. B 1 v P = η+0,7 I V I E DAELT Nikolas Libert 5

6 Transistor Unijunção (UJT) Parâmetros do UJT. I P : corrente no início do disparo. I V : corrente de vale. η: razão intrínseca de disparo. BB0 : resistência entre bases. Ex.: UJT 2N2646 Min. Max. I P - 5 μa I V 4 ma - η 0,56 0,75 BB0 4,7 kω 9,1 kω DAELT Nikolas Libert 6

7 Oscilador de elaxação Oscilador de elaxação Principal aplicação do UJT. Operação na região de resistência negativa. ircuito base para disparo de tiristores. v Não confundir B1 ( B2 ) com b1 ( b2 ). DAELT Nikolas Libert 7

8 Oscilador de elaxação b1 b2 Oscilador de elaxação B2 dá estabilidade térmica ao UJT. 0,7 V Normalmente B2 e B1 são pequenos, comparados com b1 e b2. v v x v No corte: v x = ( b 1 + B 1 ) ( b1 + B 1 + b 2 + B 2 ) b 1 ( b 1 + b 2 ) = η DAELT Nikolas Libert 8

9 Oscilador de elaxação b1 b2 Etapa 1 v 0,7 V v x Inicialmente o capacitor está descarregado e o diodo cortado. O capacitor se carrega por meio do resistor e sua tensão tende a. v v t DAELT Nikolas Libert 9

10 Oscilador de elaxação b2 Etapa 2 Antes da tensão no capacitor chegar a, o limiar v P é atingido e o UJT entra em condução. v 0,7 V v x v v P v t DAELT Nikolas Libert 10

11 Oscilador de elaxação b2 Etapa 3 v 0,7 V v x O capacitor começa a ser descarregado por meio do diodo. om a condução do diodo, a resistência b1 fica muito pequena (como a resistência interna de um diodo). A descarga é rápida pois B1 é pequeno. v v P v t DAELT Nikolas Libert 11

12 Oscilador de elaxação b1 b2 Etapa 4 v 0,7 V v x v Quando a tensão no capacitor atinge o limiar de vale v V, o UJT corta. O capacitor volta a se carregar por meio do resistor. v v P v V t DAELT Nikolas Libert 12

13 Oscilador de elaxação Oscilador de elaxação O circuito gera um sinal pulsante. v v P v No ponto v, haverão pulsos estreitos de tensão apenas nos momentos em que o UJT conduz (descarga do capacitor). Os pulsos em v podem ser utilizados para disparo de um tiristor. v v V t t O período de oscilação é dado por: T = ln( 1 1 η) DAELT Nikolas Libert 13

14 Disparo de Tiristor com UJT Disparo de Tiristor com UJT O UJT pode gerar o trem de pulsos necessário para disparo de um Tiristor. L DAELT Nikolas Libert 14

15 Disparo de Tiristor com UJT álculo de B2 Alguns fabricantes aconselham um valor de B2 igual a 15 % de BB. Outros fornecem equações: B η (para 2N2646 e 2N2647) L B 2 0,4 BB + (1 η) B 1 η V η BB (para 2N1671 e 2N2160) DAELT Nikolas Libert 15

16 Disparo de Tiristor com UJT álculo de B1 Enquanto o capacitor se carrega e o UJT está no corte, haverá uma tensão sobre B1. Essa tensão é dada pelo divisor resistivo de B1, B2 e BB, e deve ser menor que a tensão de disparo da porta do tiristor (v GT ). aso contrário, o tiristor poderá disparar na hora errada. L B 1 B 1 + B 2 + BBmin v GT DAELT Nikolas Libert 16

17 Disparo de Tiristor com UJT álculo de. O resistor é um dos responsáveis pela frequência de oscilação, mas sua resistência deve estar numa faixa dada por: v P v V I P I V v P = η+0,7 A tensão de saturação entre emissor e base1, v EB1(sat), pode ser utilizada como aproximação para v V. L I P, I V, η e v EB1(sat) são fornecidos no datasheet. DAELT Nikolas Libert 17

18 Disparo de Tiristor com UJT álculo de. onhecendo-se a faixa de valores aceitáveis para o resistor, pode ser escolhida uma combinação de e que gere a frequência de oscilação desejada: T = ln( 1 1 η) L f = 1 T DAELT Nikolas Libert 18

19 Disparo de Tiristor com UJT Exemplo. Projete um oscilador para disparo de um TI106D, com um UJT 2N2646. Dados: f=500 Hz, =20 V, v GT (pior caso) = 0,2 V, v EB1(sat) = 2,5 V.?? e? L DAELT Nikolas Libert 19

20 Oscilador com UJT Sincronizado com a ede Oscilador com UJT Sincronizado com a ede Para que o UJT possa ser utilizado para disparo de tiristores, é importante o sincronismo com a rede. Alimentação do circuito com diodo zener. + Z - DAELT Nikolas Libert 20

21 Oscilador com UJT Sincronizado com a ede No semiciclo positivo da rede elétrica, o diodo zener limita a tensão da rede em, alimentando o circuito oscilador. No semiciclo negativo, o diodo conduz, colocando em curto a entrada do oscilador e descarregando. É como se o oscilador estivesse desligado. v E Z v v t v E + - t DAELT Nikolas Libert 21

22 Oscilador com UJT Sincronizado com a ede No lugar do resistor pode ser inserido um potenciômetro para controle do ângulo de disparo. O primeiro pulso gerado é o que efetivamente disparará o tiristor. A adição de uma ponte retificadora antes do zener possibilitaria o disparo nos dois semiciclos. v v E v t t v E + - Z DAELT Nikolas Libert 22

23 Transistor de Unijunção Programável (PUT) Transistor de Unijunção Programável (PUT) Dispositivos que desempenham o mesmo papel do UJT. Principais diferenças com relação ao UJT: Tensão de disparo controlável. Maior rapidez e sensibilidade. Em temporizadores de período longo o desempenho do PUT é superior (menor corrente de pico no disparo). DAELT Nikolas Libert 23

24 Transistor de Unijunção Programável (PUT) Dispositivo formado por 4 camadas, semelhante a um S. Difere com relação ao ponto de ligação do terminal de gatilho. G (porta) A (ânodo) P N P A G N K K (cátodo) DAELT Nikolas Libert 24

25 Transistor de Unijunção Programável (PUT) Modelo Equivalente A P A P A G N G N N T 1 G P P P T 2 N N K K K ondição para condução: v A > v G + 0,7 0,3 + - T 1 0,7 + - T 2 + 0,7 - PUT onduzindo T T 2 PUT ortado DAELT Nikolas Libert 25

26 Transistor de Unijunção Programável (PUT) ircuito de Polarização v E L G A v E L G A Thévenin K th vth K Th = B 1 B 2 = B 1+ B 2 B 1 + B 2 v Th = B 1 B 1 + B 2 Por analogia, podemos dizer que v Th = η η= B 1, onde B 1 + B 2 DAELT Nikolas Libert 26

27 Transistor de Unijunção Programável (PUT) ircuito de Polarização v E L G A th vth v Th = η A T 1 T 2 G K onsiderando que T1 esteja cortado. Não flui corrente nem na base, nem no coletor de T1. A queda de tensão entre base e emissor é praticamente zero (menor que 0,7 V). Logo, V E = V Th Não entra corrente na base de T2. T2 também corta. O PUT só conduzirá se o valor de VE for elevado a um valor v P dado por v P =v Th +0,7= η+0,7 O PUT funciona como um UJT onde o parâmetro η pode ser determinado por resistores externos. DAELT Nikolas Libert 27 K

28 eferências ALBUQUEQUE, ômulo Oliveira. Utilizando Eletrônica com AO, S, TIA, UJT, PUT, I 555, LD, LED, FET e IGBT, 2ª Edição, Érica, São Paulo, de ALMEIDA, J. L. A. Dispositivos Semicondutores: Tiristores ontrole de Potência em e A, 12ª Edição, Érica, São Paulo, 2010 DAELT Nikolas Libert 28