TIRISTORES. SCR - Retificador Controlado de Silício

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1 TIRISTORES Chamamos de irisores a uma família de disposiivos semiconduores que possuem, basicamene, quaro camadas (PNPN) e que êm caracerísicas biesáveis de funcionameno, ou seja, permanecem indefinidamene no esado de condução ou de core a menos que faores exernos os levem a uma mudança de esado. Nesses disposiivos, o esado de condução é obido por meio de um processo inerno de realimenação posiiva. Os irisores podem ser classificados quano ao número de erminais e quano ao senido de condução de correne elérica. Desse modo, um irisor de dois erminais e que permia a passagem de correne em ambos os senidos será chamado de diodo irisor bidirecional e um irisor com quaro erminais e que permie passagem de correne em apenas um senido é chamada de erodo irisor unidirecional ou de erodo irisor de bloqueio reverso. Denre os vários ipos de irisores exisenes, esudaremos especialmene o SCR (Silicon Conrolled Recifier - Reificador Conrolado de Silício) e o TRIAC (Triode AC - Triodo de Correne Alernada), grandemene uilizados no conrole de poência em correne conínua e alernada, respecivamene. Além desses, esudaremos ouros ipos de irisores uilizados principalmene como disposiivos auxiliares em circuios com SCR ou TRIAC. SCR - Reificador Conrolado de Silício É o ipo mais largamene uilizado de irisor. Sua aplicação é ão comum que é correne uilizarem-se os ermos SCR e irisor como sinônimos, embora isso seja, obviamene, um equívoco. O SCR é na verdade um riodo irisor de bloqueio reverso, ou seja, possui rês erminais e permie a passagem de correne elérica num único senido. Seus erminais principais chamam-se, da mesma forma como num diodo semiconduor, anodo (A) e caodo (K). O erceiro erminal, que serve como elerodo de conrole, é chamado de pora ou gae (G). Uilizaremos essa segunda denominação. Se o poencial do anodo for posiivo em relação ao do caodo, o SCR poderá esar conduzindo (ON - com resisência praicamene nula) ou corado (OFF - com resisência inerna praicamene infinia). Se o poencial de anodo for negaivo em relação ao de caodo, o SCR necessariamene esará corado. A passagem de um SCR para o esado de core para o de condução é chamada de disparo e a passagem do esado de condução para o esado de core é chamada de comuação. A figura abaixo mosra a esruura inerna, a simbologia, e a polarização de um SCR. 1

2 Seria possível colocar o erminal de gae na primeira camada N, ou mesmo er dois erminais de gae, um para disparo com ensões posiivas e ouro para disparo com ensões negaivas. Nesse caso, eríamos o disposiivo conhecido como SCS - chave conrolada de silício. No enano, o caso mais comum (e o único que esudaremos) é o represenado na figura acima. Méodos de Disparo de um SCR 1) Disparo por Sobreensão (ou disparo por VBO) Analisando a esruura inerna de um SCR, observamos rês junções PN (J1, J2 e J3). Com a aplicação de uma ensão posiiva enre anodo e caodo, as junções J1 e J3 ficam direamene polarizadas e apas a permiir a passagem de correne elérica. Todavia, a junção J2 se enconra reversamene polarizada e, consequenemene a correne que flui pelo disposiivo é praicamene nula (ordem de na). Caso se aumene o valor da ensão VAK enre o anodo e o caodo, chega-se ao pono em que se ainge a ensão de avalanche da junção J2, chamada de ensão de bloqueio direo (VBO, VDRM ou VBR). Quando isso ocorre, a correne no SCR deixa de ser desprezível e o disposiivo passa para o esado de condução. Embora exisam irisores que disponham apenas desse méodo de disparo, na maioria dos casos o disparo por sobreensão é indesejável, e deve ser eviado escolhendo-se um SCR adequado para o nível de ensão uilizado no circuio de aplicação. 2) Aplicação de Tensão no Gae O méodo de disparo usual de um SCR é a ravés da aplicação de uma ensão adequada enre gae e caodo (gae posiivo em relação ao caodo, desde que, logicamene, o anodo ambém seja posiivo em relação ao caodo). Para compreender como a aplicação de uma ensão no gae leva ao disparo de um SCR, iremos analisá-lo como sendo composo por dois ransisores bipolares conecados enre si como na figura abaixo. Sem ensão aplicada ao gae, o ransisor T2 esará corado, já que a sua correne de base é nula. Em consequência, sua correne de coleor ambém será nula. Como a correne de coleor do ransisor T2 é a correne de base do ransisor T1, ese ambém esará corado. Fica assim explicada a razão de não circular correne pelo disposiivo. Aplicando-se uma ensão posiiva ao gae (aravés do fechameno da chave S2), passa a circular uma correne de base no ransisor T2, levando-o ao esado de condução. Logo, o 2

3 ransisor T1 passa a er correne de base e ambém enra no esado de condução. A forma como os dois ransisores esão conecados caraceriza uma realimenação posiiva enre eles, que os leva quase que imediaamene à sauração. Assim, a queda de ensão sobre o disposiivo cai bruscamene (VAK on = VBE sa1 + VBE sa2 ) e a correne principal IA do disposiivo (que circula do anodo para o caodo) é limiada apenas pelos componenes exernos (resisência de carga RL e ensão de alimenação VT). 3) Disparo por Radiação Luminosa O princípio de funcionameno é análogo ao descrio acima, mas a correne de disparo, ao invés de ser fornecida pela aplicação de uma ensão ao gae, origina-se a parir da ineração enre a superfície semiconduora do SCR e os fóons da luz incidene aravés de uma janela abera no disposiivo, exaamene como ocorre num foodiodo ou fooransisor. Esse ipo de SCR é conhecido como LASCR (Ligh Acivaed Silicon Conrolled Recifier - Reificador Conrolado de Silício Acionado pela Luz). Sua simbologia é represenada abaixo. A G K O erminal de gae pode ou não esar disponível para conexões exernas. 4) Disparo por Variação de Tensão ( ou disparo por dv / d) Como sabemos, uma junção PN apresena uma capaciância. A correne que percorre uma capaciância qualquer pode ser calculada pela fórmula i = C dv, onde dv / d é a axa de variação da d ensão aplicada sobre o ransisor. Para compreender como ocorre o disparo por variação de ensão, consideremos o circuio abaixo. Esando a chave S abera, a ensão sobre a junção J2 é nula. Com o fechameno da chave, o valor dessa ensão passa rapidamene para VT (já que ela esá reversamene polarizada). Se essa variação de ensão for suficienemene rápida, o produo C x dv produzirá uma correne capaz de dar início d ao processo de condução. 3

4 Exemplificando, se a ensão VT valer 1000 V, a capaciância de J2 valer 20 pf e a chave fechar em 1 ms, a correne produzida com o fechameno da chave será de 20 µa, valor suficiene para o disparo do SCR. 5) Disparo por Temperaura A correne que percorre uma junção PN reversamene polarizada, chamada de correne de sauração reversa, dobra aproximadamene de valor a cada acréscimo de 10 o C na emperaura da junção. Dessa forma, caso essa emperaura sofra um aumeno considerável, é possível que a correne aravés da junção J2 ainja o valor necessário para dar início ao processo de condução do SCR. Comuação de um SCR Qualquer que seja o méodo uilizado para o disparo de um SCR, uma vez iniciada a condução ela se maném mesmo que a causa do disparo seja removida. Isso ocorre devido ao processo de realimenação posiiva mencionado aneriormene. Para que a condução seja inerrompida (comuação do SCR), é necessário inverer a polaridade da ensão enre anodo e caodo (comuação forçada) ou diminuir a correne que percorre o disposiivo a um nível inferior ao mínimo necessário para maner o processo inerno de realimenação posiiva (comuação naural). Esse valor mínimo de correne necessário para maner o SCR conduzindo é chamado de correne de manuenção, simbolizada por IH. O empo necessário para a comuação de um SCR (que chamaremos de OFF ) varia de alguns microssegundos a cenenas de microssegundos. Curva Caracerísica de um SCR A curva que relaciona a correne principal IA num SCR com a ensão VAK aplicada enre o anodo e o caodo em o aspeco mosrado no gráfico abaixo. 4

5 Como se pode noar, o valor da correne de gae necessária para o disparo do SCR é inversamene proporcional ao valor da ensão enre anodo e caodo, ou seja, quano menor for o valor de VAK, maior o valor da correne de gae necessária para o disparo. Chamamos de IGT o valor da correne de gae necessária para disparar o SCR com o mínimo valor de ensão enre anodo e caodo. Sem ensão de gae aplicada (IG = 0), o SCR dispara quando a ensão enre anodo e caodo ainge a máxima ensão de bloqueio direo (VDRM ou VBO). Traa-se do disparo por sobreensão, descrio aneriormene. Com ensão negaiva enre anodo e caodo, o SCR se compora como um diodo reversamene polarizado, com correne praicamene nula aé que se ainge a ensão em que as junções J1 e J3 enram na região de avalanche e passam a conduzir. Esse valor de ensão é chamado de máxima ensão reversa ou máxima ensão de bloqueio reverso (VRRM). A linha ponilhada mosra que a ensão sobre o SCR diminui bruscamene após o disparo, ao mesmo empo em que a correne no disposiivo aumena. Isso implica numa resisência dinâmica rd v negaiva, ou seja, rd = i < 0. Essa região da curva é chamada, por esse moivo, de região de resisência negaiva. Como veremos adiane, exisem vários disposiivos que apresenam essa caracerísica e que são uilizados em circuios de disparo para irisores em geral. Considerações Sobre a Tensão de Disparo de um SCR Vimos acima que a ensão de disparo de um SCR é necessária apenas para iniciar o processo que o leva à condução, sendo desnecessária depois que essa se esabelece. Vimos ambém que quano maior o valor da correne de gae (e, em conseqüência, quano maior a ensão de gae) mais rápida é a resposa do disposiivo. Além disso, como nem sempre é possível conhecer a priori o valor da ensão enre anodo e caodo no momeno em que se dispara um SCR, o ideal é aplicar uma correne de gae com valor igual ou superior a IGT, pois isso garane o disparo, independene de qual seja o valor da ensão VAK. Reunindo as informações acima, conclui-se que a forma de onda mais adequada para a ensão de disparo de um SCR é um pulso, que possua ala ampliude (para garanir uma correne de gae com valor maior do que IGT) e cura duração (apenas o suficiene para iniciar o processo de condução, de forma a não danificar a junção gae-caodo). Aplicações do SCR Devido às suas caracerísicas, o SCR é especialmene adequado para o uso como chave elerônica de esado sólido, subsiuindo com vanagem relés e conaores. Além de não possuir pares móveis, o que lhe garane maior confiabilidade, o SCR possui uma capacidade de correne muio maior do que a de um relé com as mesmas dimensões, além de necessiar de uma correne de conrole relaivamene menor. Uma das desvanagens do SCR em relação aos relés eleromecânicos é que a sua resisência, quando em condução, é maior que a dos conaos de um relé. Para a grande maioria das aplicações, no enano, essa desvanagem é desprezível. Mas, sem dúvida, a aplicação mais frequene do SCR é no conrole de poência de cargas DC e, evenualmene, AC. Nesse ipo de aplicação, o SCR subsiui com grande vanagem disposiivos como poenciômeros, grupos moores-geradores, ransisores de poência e válvulas, devido ao seu menor cuso, menor correne de conrole e menor dimensão física. Para se er uma idéia, enquano a correne de base mínima para um ransisor de poência com correne de coleor igual a 15 A (ipo D44VH1, da General Elecric) é de 400 ma, a máxima correne de gae necessária para disparar um SCR de 1000 A de correne principal (ipo C431, da General Elecric) vale 300 ma. 5

6 relés: Em resumo, os irisores possuem as seguines vanagens e desvanagens em relação aos Vanagens Maior vida úil, por não possuírem pares móveis. Menores dimensões. Menor correne de conrole. Possibilidade de conrole conínuo de poência. Desvanagens Possuem apenas um conao normal abero. Maior valor de resisência quando em condução. Menor resisência quando em core. Não apresenam isolação elérica enre a pare de conrole e a de poência. Qualquer que seja a aplicação, os circuios que uilizam SCR podem ser divididos em duas seções: a pare de poência, que é composa basicamene pela ensão principal de alimenação, a resisência e o SCR propriamene dio (percurso anodo-caodo) e a pare de conrole, que compreende os disposiivos uilizados para gerar a ensão de disparo do SCR e para forçar (quando necessário) a sua comuação. A pare de conrole é a seção mais complexa dos circuios com SCR. Veremos a seguir as paricularidades da uilização do SCR com ensão conínua e consane e com ensão conínua pulsane. Consideraremos os SCRs uilizados nesses circuios como ideais, ou seja, com resisência nula quando em condução e resisência infinia quando em core. Nesse enfoque inicial, esaremos analisando exclusivamene a pare de poência, deixando a pare de conrole para uma análise poserior. Uilização do SCR com Tensão Conínua e Consane Temos a seguir um circuio alimenado com ensão conínua e consane no qual o SCR é uilizado como inerrupor. Circuio Equivalene Uilizando Chave Comum RL RL Circuio Uilizando SCR S S VT RG VT VG O princípio de funcionameno é basane simples. Esando o SCR inicialmene corado, ao se fechar a chave S ele dispara (supondo VG e RG correamene dimensionados) e a resisência de carga RL é energizada. No enano, quando se faz necessário desenergizar a carga, aparece a principal limiação do SCR operando em regime de ensão conínua e consane: uma vez disparado e iniciada a condução, como fazê-lo parar de conduzir? Temos abaixo dois esquemas que possibiliariam a comuação naural do SCR. No circuio da esquerda, abrindo-se a chave S a correne principal IA iria a zero (valor, obviamene, menor do que o da correne de manuenção IH), levando à comuação naural do SCR. No circuio da direia, o mesmo efeio seria obido fechando-se momenaneamene a chave S. 6

7 Os dois circuios acima são, no enano, inviáveis. Em ambos os casos, a chave S uilizada para ober a comuação naural eria que possuir a mesma capacidade de correne do SCR, ou seja, a presença da chave S ornaria inúil a própria uilização do SCR. Por esse moivo, os circuios com SCR que operam sob ensão conínua e consane necessiam de comuação forçada, que pode ser obida aravés do circuio mosrado na figura abaixo. Valem as relações: Roff Roff < Rcomu < ; C > , 5 RL off off RL (cargas resisivas) ; C > (cargas induivas), onde R off é a resisência do SCR em abero e off é o empo para comuar o SCR. Suponhamos que inicialmene ambos os SCRs esejam corados. Disparando-se em = T1 o SCR1, ese enra em condução e o capacior C se carrega aravés do resisor Rcomu com, a polaridade indicada na figura abaixo. O empo necessário para a carga complea do capacior dependerá da consane de empo do circuio de carga. Com o SCR principal conduzindo, a resisência de carga RL esará energizada. IRL = IA R correne de carga L C do capacior C R + comu + VT SCR1 (conduzindo) SCR2 (corado) Se em = T2 o SCR2 é disparado, ele enra em condução e faz com que a ensão armazenada no capacior C polarize reversamene o SCR1, causando a sua comuação forçada. Com o core do SCR1, o capacior C começa a se carregar com a polaridade oposa à original. As figura abaixo ilusram essa siuação. 7

8 Caso o SCR1 seja novamene disparado, a ensão no capacior C ocasionará a comuação forçada do SCR2, volando assim à siuação inicial. Logo, o disparo do SCR2 leva ao core do SCR1 e vice-versa. Temos abaixo o diagrama de empos mosrando a ensão sobre a carga, dados os pulsos de disparo dos SCRs principal e auxiliar. Supomos que em = 0 ambos os SCRs esão corados. v G1 v G2 v RL T Onde: H : empo em que a carga permanece energizada. L : empo em que a carga permanece desenergizada. H A relação DC = H H + L H T: período da onda sobre a carga (T = H + L ). = é chamada de duy cycle (ciclo de rabalho). Aravés do T conrole do duy cycle, é possível ajusar o valor médio DC da ensão sobre a resisência de carga RL. Esse é o princípio de funcionameno das fones de ensão chaveadas. O conrole do duy cycle ambém possibilia o conrole do valor RMS (eficaz) da ensão sobre a carga, e, desse modo, o conrole da poência sobre a carga. Para conrolar o duy cycle, basa variar o inervalo enre o disparo do SCR principal e o disparo do SCR auxiliar, desde que ambos os SCRs sejam disparados aravés de pulsos periódicos e de mesma frequência (como exemplificado no diagrama de empos acima). O inervalo enre o disparo do SCR principal e o disparo do SCR auxiliar corresponde ao empo em que a carga permanece energizada ( H ). O valor médio DC e o valor eficaz da ensão sobre a resisência de carga podem ser calculados aravés das equações: VL DC L = VT H + H L H VL = VT T ef = VT H + H L = VT Os diagramas abaixo ilusram como o ajuse do inervalo enre os pulsos de disparo dos dois SCRs influi sobre o duy cycle. Em ambos os casos, a frequência dos pulsos é a mesma, variando apenas o inervalo enre o disparo do SCR principal e o disparo do SCR auxiliar. H T 8

9 v G1 v G1 v G2 v G2 v RL menor inerval o v RL maior inerval o H L H L menor duy cycle maior duy cycle O uso de SCRs em circuios alimenados com ensão conínua e consane não é muio comum, jusamenepor causa da complexidade dos circuios necessários para realizar a comuação forçada dos irisores. Para aplicações de chaveameno nessas condições, é mais comum a uilização de ransisores bipolares ou FETs. Uilização do SCR com Tensão Conínua Pulsane (Tensão Senoidal Reificada) Como sabemos, a ensão senoidal passa periodicamene pelo valor zero. Dessa forma, quando uma ensão desse ipo é aplicada a um circuio com SCR, a correne principal IA erá, em algum momeno, um valor inferior ao da correne de manuenção, o que garane a comuação naural do SCR. Esse fao simplifica basane a seção de conrole nesse ipo de circuio. Como o SCR é um reificador, se a ensão senoidal for aplicada direamene ao SCR um dos semiciclos será corado e meade da ensão deixará de ser aproveiada. Por esse moivo, é mais conveniene reificar a senoide em onda complea, para alimenar o circuio com ensão DC pulsane. As figuras a seguir ilusram as duas siuações. RL Aplicação direa da ensão senoidal: meade da poência perdida pela reificação. RL Reificação prévia da ensão senoidal: aproveiameno inegral da poência. Circuio de Conrole Circuio de Conrole Exisem duas possibilidades para a uilização do SCR: Simplesmene permiir ou inerromper a passagem de correne pela resisência de carga, ou seja, como um mero inerrupor. Para ano é necessário que a ensão de gae permaneça aplicada durane odo o empo em que se deseja energizar a carga. Se for aplicado um único curo pulso, O 9

10 SCR irá passar pela comuação naural quando a ensão senoidal chegar a zero, desenergizando a carga. Oura possibilidade é aplicar ao gae um rem de pulsos com frequência muio superior à da rede senoidal. Desse modo, quando ocorrer a comuação naural do SCR (na passagem da senóide por zero) ele será disparado quase que imediaamene depois, e a inerrupção da energia sobre a carga se orna desprezível. Ambos os méodos esão ilusrados na figura abaixo, que pressupõe a reificação prévia da ensão senoidal de enrada. Conrole do nível de poência dissipado pela carga. Essa é a aplicação mais nobre do SCR. Para ano, é necessário que a frequência dos pulsos de gae seja sincronizada com a frequência da rede senoidal e que sua posição no empo seja ajusável. Esse ipo de conrole é chamado de conrole de poência por fase, e é uilizado no conrole de velocidade de moores, de inensidade de lâmpadas ( dimmers ), da emperaura de fornos, ec. As figuras a seguir ilusram esse ipo de conrole, omando como base uma enrada senoidal sem reificação prévia. 10

11 O inervalo angular enre a passagem da ensão de enrada por zero e o disparo do SCR é chamado de ângulo de disparo (α) e o inervalo angular enre o disparo do SCR e a sua comuação naural é chamado de ângulo de condução (β). Fica evidene aravés do gráfico que, para um SCR ideal alimenado com ensão senoidal, vale a relação: α + β = π rad = 180. Quano maior o ângulo de disparo, menor será o ângulo de condução e, consequenemene, menores serão a ensão sobre a carga e a poência dissipada sobre ela. O ângulo de disparo α se relaciona com o inervalo de empo enre a passagem por zero e o disparo do SCR aravés da equação: α = π = 2 π f T, onde T é o período da senóide 2 de enrada e f é a sua frequência. Para o valor usual de frequência (60 Hz), eremos α 377. O máximo valor possível para é a meade do período do sinal de enrada, o que, para o caso de senóides de 60 Hz, equivale aproximadamene a 8,33 ms. Os valores médio DC e eficaz da ensão sobre a carga são calculados pelas fórmulas abaixo. Sem reificação prévia (meia-onda): VL DC V max = ( 1 + cos α ) 2π VLef = Vmax β + 0, 5 sen 2α 4π Com reificação (DC Pulsane): VL DC V max (1 cos α ) = + π VLef V = max β + 0, 5 sen2α 2π TRIAC - Triodo de Correne Alernada Suponhamos que seja necessário realizar o conrole de poência por fase de uma carga de correne alernada. Para ano, poderiam ser uilizados dois SCRs conecados enre si na ligação chamada de ani-paralelo, como mosrado na figura abaixo. Nessa ligação, cada semiciclo da ensão alernada de enrada será conrolado por um dos SCRs. RL SCR 1 circuio de disparo SCR 2 Tal configuração seria dispendiosa, além de necessiar de um circuio de disparo mais complexo, para lidar adequadamene com os dois SCRs. A solução para esse problema consisiu na criação de um disposiivo que funciona de modo basane semelhane a dois SCRs ligados em aniparalelo e encapsulados em conjuno. Tal disposiivo, cujo símbolo e esruura inerna esão represenados abaixo, é conhecido como TRIAC (Triode AC - riodo de correne alernada). O TRIAC, como veremos a seguir, pode ser disparado qualquer que seja a polaridade da ensão enre os seus erminais principais e qualquer que seja a polaridade dos pulsos aplicados ao gae. O poencial do erminal principal número 1 serve como referência. 11

12 Modos de Disparo de um TRIAC O disparo de um TRIAC pode ser feio basicamene pelos mesmos méodos já esudados para o SCR: por sobreensão, por emperaura e por aplicação de uma ensão de gae. Aé o momeno, não exise produção indusrial de TRIACs foo-aivados. Com relação ao disparo por ensão no gae, exisem quaro siuações possíveis, que são classificadas de acordo com a polaridade do MT2 e do gae em relação ao MT1. Em cada uma dessas siuações, algumas das regiões P e N da esruura inerna do disposiivo rabalharão em conjuno para esabelecer um SCR efeivo, que será o responsável pela condução da correne. As possibilidades são: 1 Quadrane Tano o MT2 quano o gae são posiivos em relação ao MT1. Nesse caso, o SCR efeivo é formado pela regiões P1, N1, P2 e N2, com a região P2 funcionando como gae. É o modo de disparo em que o TRIAC é mais sensível, iso é, em que exise menor possibilidade de ocorrer uma falha ao se enar dispará-lo. 2 Quadrane O MT2 é posiivo e o gae é negaivo em relação ao MT1. Nesse caso, eremos o mesmo SCR efeivo do 1 quadrane. A diferença é que o início da condução ocorre de modo indireo, aravés da correne que flui pela junção N3-P2. Por esse moivo, o TRIAC é menos sensível nesse modo de operação. 3 Quadrane O MT2 e o gae são negaivos em relação ao MT1. O SCR efeivo desa vez é formado pela regiões P2, N1, P1 e N4. O início da condução ambém ocorre indireamene, aravés da correne da junção N3-P2. 4 Quadrane O MT2 é negaivo e o gae é posiivo em relação ao MT1. Possui o mesmo SCR efeivo do 3 quadrane, mas o processo de início de condução é mais complicado, começando a parir da junção P2-N2. É o modo de operação em que o TRIAC é menos sensível, sendo maior a probabilidade de ocorrer uma falha no disparo. Curva Caracerísica de um TRIAC Devido às paricularidades da sua fabricação, o TRIAC em uma curva caracerísica simérica e semelhane à caracerísica direa de um SCR, como se pode ver na figura abaixo. 12

13 Da mesma forma como ocorre com o SCR, Quano maior a correne de gae, menor o módulo da ensão necessária enre os erminais principais para que ocorra o disparo do TRIAC. Comuação de um TRIAC Como o TRIAC admie ambas as polaridades de ensão enre os erminais principais, nunca passará pelo processo de comuação forçada. Logo, uma vez disparado, a única maneira de inerromper a condução de um TRIAC é a comuação naural, ou seja, a redução do módulo da correne a um valor inferior ao da correne de manuenção IH. Logo, em regime de correne alernada senoidal, o TRIAC em apenas um pequeno inervalo em orno dos ponos de passagem da ensão por zero para que ocorra a comuação. No caso de cargas resisivas, isso é relaivamene simples, mas quando a carga é alamene induiva (como um moor, por exemplo) a comuação do TRIAC pode ornar-se exremamene problemáica. Nesses casos, ao invés de um TRIAC, pode ser mais recomendável uilizar dois SCRs em ani-paralelo. Circuios de Disparo Para Tirisores A seção de conrole, que inclui os circuios específicos para a ensão de disparo, é a pare mais complexa de um sisema de conrole uilizando irisores. Veremos a seguir os principais ipos de circuio de disparo, uilizando como padrão sua uilização com o SCR. Os princípios que esudaremos, no enano, aplicam-se igualmene ao disparo de TRIACs, fazendo-se as devidas adapações. A) Circuio Resisivo É o ipo mais simples. No circuio A da figura abaixo, a correne de gae perdurará durane odo o semiciclo posiivo. Logo, enquano a chave esiver fechada, o SCR, que no caso opera como um simples inerrupor, esará conduzindo. O resisor RG deve ser dimensionado de al forma que a correne de gae seja sempre igual ou superior a IGT, para garanir o disparo do SCR para qualquer valor de ensão enre anodo e caodo. 13

14 No circuio B, uma vez disparado o SCR, a ensão na malha de gae cai a praicamene zero, de modo que a correne de gae pára de circular. Esse circuio proporciona o conrole do ângulo de disparo do SCR aravés do ajuse de poenciômero P. RL RL vi S R G Circuio A: SCR como inerrupor vi R G P IGT Circuio B: conrole de poência por fase Analisando, no circuio B, a malha percorrida pela correne IGT, chega-se à equação: vi = IGT (RL + RG + P) + v D + v GK. Como a ensão de enrada é senoidal, vi = Vmáx sen ω. Para ω = α (ângulo de disparo do SCR), emos Vmáx sen α = IGT (RL + RG + P) + v D + v GK. Logo: α = v + + ( + + ) arcsen D vgk IGT RL RG P Vmax. Para faciliar os cálculos, consideramos RG >> RL (o que sempre ocorrerá, na práica) e desprezamos os valores de v D e v GK, que são muio pequenos quando comparados aos valores das ouras ensões envolvidas. Com essas simplificações, chegamos a: α = IGT ( RG + P) arcsen Vmax. O valor de IGT pode ser obido no manual do SCR em quesão. O maior de ângulo de disparo possível de ser obido com esse circuio é de 90. poência sobre a carga poderá ser ajusada enre P max e reificada) ou enre Pmax 2 B) Circuio Capaciivo e Pmax 4 Pmax 2 (enrada sem reificação prévia). Logo, a (se a enrada for previamene O circuio de disparo resisivo, viso aneriormene, possui como inconvenienes a limiação no ângulo de disparo enre 0 e 90 e a dissipação de poência sobre as resisências na malha de gae. Para minimizar esses inconvenienes, pode-se uilizar o circuio capaciivo, mosrado na figura abaixo. vi RL R G P C D2 D1 Nos semiciclos negaivos, o capacior se carrega rapidamene com -Vmáx aravés do capacior C. Assim, quando começam os semiciclos posiivos, a ensão inicial do capacior será sempre a mesma. Aravés de RG e P, o capacior começa a se carregar posiivamene, aé que a ensão de disparo do SCR é alcançada. O empo em que isso ocorre depende da consane τ = (RG + P) C. A defasagem proporcionada pelo capacior permie um ajuse mais amplo do ângulo de disparo. 14

15 C) - Circuios com Disposiivos de Resisência Negaiva Os circuios de disparo analisados aneriormene são muio dependenes das caracerísicas pariculares do irisor a ser disparado. Além disso, o nível de poência necessário para o disparo é relaivamene elevado, já que oda a correne de disparo deve fluir pela resisência RG. Oura desvanagem desse ipo de circuio é não poder ser uilizado em sisemas de conrole auomáico (de malha fechada). Para conornar essas desvanagens, os circuios mais uilizados no disparo de irisores são aqueles que uilizam os chamados disposiivos de resisência negaiva (que chamaremos daqui para a frene de DRN). Os DRN são componenes que apresenam em sua curva caracerísica alguma região em que o aumeno da ensão corresponde a uma diminuição da correne, ou vice-versa. O SCR e o TRIAC, como já vimos, possuem essa paricularidade. Os DRN, de uma forma geral, apresenam elevada impedância (praicamene infinia) aé que a ensão enre os seus erminais ainja um deerminado valor. A parir desse pono, a impedância cai bruscamene (praicamene zero). O DRN permanece nessa condição enquano a correne que o percorre esiver acima de um valor mínimo (chamado, normalmene, de correne de manuenção). Quando a correne cai abaixo desse valor mínimo, o DRN vola para o esado de ala impedância. Os DRN podem ser unilaerais, quando conduzem correne num único senido, ou bilaerais, quando conduzem em ambos os senidos. O aspeco ípico da curva caracerísica de um DRN é mosrado na figura abaixo. As coordenadas do pono de disparo são Vp e Ip (ensão e correne de pico) e as coordenadas do pono de core são Vh e Ih (ensão e correne de manuenção ou de vale). Dependendo o ipo de DRN, esses nomes e seus símbolos podem variar, mas a forma da curva permanece essencialmene a mesma. Os circuios de disparo baseados em DRN são basicamene osciladores de relaxação (que rabalham com carga e descarga de capaciores). Como veremos a seguir, esses osciladores geram pulsos de ala ampliude e cura duração, especialmene adequados para disparar um irisor. O diagrama básico de um oscilador de relaxação uilizando DRN é mosrado abaixo. 15

16 Supondo o DRN inicialmene corado, o capacior C se carrega aravés do resisor R. Sendo a ensão de alimenação Vconrol superior à ensão de disparo VP do DRN, chegará um momeno em que a ensão no capacior será suficiene para disparar o DRN. Quando isso ocorrer, ele passa para a condição de baixa impedância, o que leva à descarga do capacior sobre o próprio DRN e sobre RG. O pico de ensão sobre RG é usado para disparar o irisor. Ao final da descarga do capacior, a correne no DRN cai abaixo da correne de manuenção IH, levando-o ao core. O capacior vola enão a se carregar, iniciando um novo ciclo. O diagrama de empos abaixo mosra as formas de onda sobre o capacior C e sobre o resisor RG. v C v RG Noe-se que o resisor RG é uilizado apenas para que sobre ele apareçam os pulsos que dispararão o irisor. Sua presença não é necessária para o funcionameno do oscilador. Para garanir a oscilação é necessário polarizar o DRN na região de resisência negaiva. Essa condição é obida quando a resisência R se siua denro da faixa Vconrol Ih Vh < R < Vconrol resisência esiver fora dessa faixa, o circuio deixará de oscilar. Esudaremos a seguir os principais ipos de DRN uilizados em circuios de disparo. C.1) Transisor de Unijunção (UJT - UniJuncion Transisor) Ip Vp. Se a Como o próprio nome indica, raa-se de um disposiivo semiconduor formado por uma única junção PN. O corpo do UJT é composo por uma barra de maerial N em cujas exremidades são ligados erminais chamados de bases (base 1 - B1 e base 2 - B2). Na pare inermediária da barra, mais próximo à exremidade chamada de Base 1, é difundida uma região P. O erminal ligado à região P é chamado de emissor (E). Temos abaixo a esruura inerna, a simbologia e o circuio equivalene do UJT. 16

17 A região compreendida enre as bases 1 e 2 pode ser visa como um resisor com derivação cenral. A resisência dessa região, chamada de resisência inerbases (RBB), é da ordem de KΩ, à emperaura de 25 C. A resisência inerbases é dividida em duas pares: uma que vai da base 2 aé o emissor (RB2) e oura que vai do emissor aé a base 1 (RB1). Aravés do circuio equivalene, vemos que a ensão sobre o resisor RB1 vale: RB1 VRB VBB VBB RB 1 1 = =. RB2 + RB1 RBB Enquano a ensão VE for menor do que VRB1, a junção PN esará reversamene polarizada, sendo percorrida por uma correne praicamene nula. Se a ensão VE ulrapassar a soma de VRB1 com a ensão de limiar Vd da junção, esa fica direamene polarizada e a correne aravés da mesma cresce rapidamene, sendo limiada apenas pelos componenes exernos. Essa elevação brusca de correne leva a uma injeção de poradores, que reduz consideravelmene o valor de RB1 e, conseqüenemene, o valor da ensão enre o emissor e a base 1. Logo, a um aumeno da correne corresponde uma redução da ensão, caracerizando assim uma região de resisência negaiva. Isso é o disparo do UJT. Quando a correne na junção cair abaixo do valor de manuenção, o disposiivo vola à condição de core. A relação RB1 RB2 + RB1 é chamada de relação inrínseca de core e é represenada pela lera grega η (ea). O valor da ensão VE que produz o disparo do UJT é chamado de ensão de pico (VP) e seu valor pode ser calculado pela equação VP = η VBB + Vd, onde Vd é a ensão de limiar da junção PN (da ordem de 0,5 V). O valor de η é fornecido pelo fabricane do UJT e se siua na faixa enre 0,5 e 0,9. Oscilador de Relaxação com UJT Aplicando ao UJT o diagrama genérico dos osciladores de relaxação baseados em DRN, viso aneriormene, chegamos ao diagrama abaixo. 17

18 Supondo o capacior inicialmene descarregado e o UJT corado, quando a ensão de alimenação é ligada, começa a carga do capacior aravés de RE (RE = R + P). Quando a ensão no capacior ainge o valor da ensão de disparo VP, a junção passa a conduzir e o capacior se descarrega aravés dela, gerando sobre R1 um pulso de ensão que pode ser usado no disparo de um irisor. R1 ambém serve para limiar a correne de descarga do capacior. Quando o capacior se descarrega, a correne aravés da junção cai abaixo da correne de manuenção e o UJT vola ao esado de core, reiniciando o ciclo. A função do resisor R2 é dar esabilidade érmica ao circuio. As formas de onda sobre o capacior e sobre R1 são aquelas já mosradas no diagrama de empos do oscilador genérico com DRN. A frequência de oscilação pode ser calculada pela equação: 1 fo = RE CE ln 1 1 η No circuio analisado, o valor de RE varia em função do ajuse do poenciômero, resulando assim numa frequência de oscilação ambém variável. Um dealhe imporane a ser verificado é que os valores de RE se siuem denro da faixa permiida para garanir a polarização do UJT na região de resisência negaiva. Se isso não ocorrer, como vimos acima, o circuio não irá oscilar. Exisem fórmulas que auxiliam na deerminação de valores óimos para os resisores R1 e R2. No enano, é preferível uilizar a regra práica: uilizar R1 na faixa de dezenas de ohms (enre 22 Ω e 68 Ω) e R2 na faixa de cenenas de ohms (enre 470 Ω e 820 Ω) C.2) Transisor de Unijunção Programável (PUT - Programmable UniJuncion Transisor) Um dos inconvenienes do UJT, e que impede aé mesmo a sua uilização em circuios em que a precisão é um requisio essencial, é a grande faixa de variação do parâmero η. Para dar um exemplo numérico, o fabricane do UJT 2N2646 garane que o η desse disposiivo pode er qualquer valor siuado na faixa enre 0,51 e 0,82, ou seja, uma variação percenual de 60,8 % em relação ao menor valor. Aplicando esses valores à formula da frequência de oscilação, obém-se uma variação percenual de 58,5 %. Logo, caso ocorra a necessidade de se subsiuir o UJT, a frequência de oscilação do circuio pode ser significaivamene alerada. Para conornar esse problema, uiliza-se o ransisor de unijunção programável (PUT), que nada mais é do que um pequeno irisor que possui o seu gae na região N mais próxima ao anodo, como mosra a figura abaixo. Ligando-se o gae do PUT ao cenro de um divisor de ensão resisivo, obém-se um circuio capaz de simular um UJT. Como se pode ver pela esruura inerna, o PUT enrará em condução quando o poencial do gae for negaivo em relação ao do anodo. Com o gae ligado ao divisor resisivo, seu poencial permanecerá consane e o PUT ficará no esado de core aé que o poencial de anodo seja superior à soma do poencial do gae com a ensão de limiar da junção anodo-gae. 18

19 Nesse pono ocorre o disparo do disposiivo. No circuio represenado acima, a ensão de disparo do PUT será: VP Es R1 = + Vd R1 + R2, onde Vd é a ensão de limiar da junção. Logo, pode-se ober um oscilador de relaxação usando o PUT. O diagrama desse circuio é mosrado abaixo. Quando a ensão do capacior ainge o valor de disparo, o PUT conduz e o capacior se descarrega sobre RG. A correne de descarga cai abaixo do valor de manuenção e o PUT cora, iniciando um novo ciclo. A frequência de oscilação fo vale: 1 fo = R2 + R1 RT CT ln R2. Logo, a frequência de oscilação não depende de nenhum parâmero paricular do PUT, mas apenas dos componenes exernos. η = R1 R1+ R2 A relação de core do PUT vale:, ou seja, pode ser programado aravés da escolha de valores convenienes para R1 e R2. Essa é a razão para o nome do disposiivo. C - Diodo Shockley O diodo Shockley é basicamene um SCR sem gae. Seu disparo ocorre normalmene quando a ensão enre o anodo e o caodo ende a ulrapassar ensão de bloqueio direo (VBO), que no caso desse disposiivo é da ordem de 10 V. A ensão de bloqueio reverso (anodo negaivo em relação ao caodo) ambém é da ordem de 10 V. Por suas caracerísicas unilaerais de condução, o diodo Shockley é uilizado como disposiivo auxiliar no disparo de SCRs. As figuras abaixo mosram a esruura inerna e o símbolo do diodo Shockley. D - Diodo de Correne Alernada (DIAC - Diode for Alernaing Curren) 19

20 O DIAC pode ser compreendido basicamene como um TRIAC sem gae, cujo disparo ocorre somene por sobreensão (VBO). A fabricação do DIAC é de al forma que o disparo ocorre quando a ensão enre os seus erminais ainge cerca de 30 V, independene da polaridade. Sua esruura inerna é um pouco mais simples do que a de um TRIAC. Como ele pode ser uilizado de modo análogo em ambas as polaridades, por ser oalmene simérico, não é necessário fazer qualquer diferenciação enre os seus dois erminais. No enano, é cosume chamá-los de anodo 1 (A1) e anodo 2 (A2). E - Lâmpada Neon Como o nome indica, não se raa de um semiconduor, mas de um invólucro de vidro em cujo inerior exise a presença do gás neon. Quando a ensão enre os seus erminais, independene da polaridade, ulrapassa deerminado valor, ocorre a ionização do gás, o que leva a uma brusca redução da resisência inerna da lâmpada. A ensão em que ocorre essa ionização esá em redor de 90 V. Podemos concluir que, a menos do valor da ensão de disparo, as lâmpadas neon em um funcionameno macroscópico semelhane ao do DIAC. Em relação a ese úlimo, a lâmpada neon em como vanagem o baixo cuso e como desvanagem a menor precisão. Pelas suas caracerísicas bidirecionais, o DIAC e a lâmpada neon são uilizados em circuios de disparo de TRIACs, embora possam ambém ser uilizados em conjuno com SCRs. Sincronização dos Circuios de Disparo com a Frequência da Rede Vimos aneriormene que os circuios de conrole de poência por fase necessiam de pulsos de disparo sincronizados com a frequência da rede de alimenação. Veremos somene um méodo para ober essa sincronização, uilizando como exemplo um circuio de disparo baseado em UJT. Sincronização Direa Consise em alimenar o circuio de disparo com uma ensão que caia a zero odas as vezes em que se iniciar um semiciclo posiivo da ensão da rede. O circuio abaixo uiliza essa écnica. 20

21 O diodo D1 reifica a ensão da rede e o resisor R LIM limia a correne para o diodo Zener DZ. Como o valor de pico vi máx da ensão da rede, via de regra, é muio maior do que o da ensão de regulação VZ, o empo necessário para a ensão no pono B ir de zero aé VZ é desprezível. Logo, cada vez que se inicia um semiciclo posiivo da ensão da rede, o circuio de conrole é alimenado e, após um inervalo de empo, será gerado um pulso de disparo na base 1 do UJT. O valor desse inervalo de empo é calculado pela mesma fórmula visa no caso anerior, ou seja, = RE CE ln 1 1 η. O inervalo de empo e, consequenemene, o ângulo de disparo do SCR, podem ser ajusados aravés do poenciômero P. O valor máximo do inervalo de empo deve ser igual à meade do período da ensão da rede ( 8,3 ms, para a frequência de 60 Hz). Com o disparo do SCR, a ensão no pono B cai a zero e, enquano o SCR não volar à condição de core, não serão gerados novos pulsos de disparo. IV - Circuios de Disparo com Auação On/Off Muias vezes é necessário maner uma carga energizada apenas durane o empo em que perdurar uma deerminada grandeza física preencher ceras condições. Nesses casos, o irisor uilizado para o conrole da carga deve ser disparado de acordo com essas condições. O princípio desse ipo de circuio é fazer com que a ensão no gae do irisor seja suficiene para dispará-lo apenas quando exisir a condição de ineresse. Para ano, é necessária a uilização de um ransduor, elemeno que será responsável para ransformar a grandeza física de conrole numa grandeza elérica (ensão ou correne). O circuio a seguir uiliza um LDR como ransduor. Quando a luminosidade sobre o LDR é baixa, sua resisência aumena, junamene com a ensão sobre ele. Assim essa ensão é suficiene para disparar o DIAC, que por sua vez permie o disparo do TRIAC, energizando a carga. O poenciômero permie ajusar o nível de luminosidade em que o TRIAC irá disparar. Com o aumeno da luminosidade sobre o LDR, sua resisência diminui e a ensão sobre ele orna-se insuficiene para o disparo do DIAC, impedindo o disparo do TRIAC e desenergizando a carga. Com o uso de ouros ipos de ransduores, diferenes grandezas físicas podem ser monioradas por ese ipo de circuio. 21

22 RL R P TRIAC vi L D R DIAC Caso a carga seja uma lâmpada, esse circuio poderá ser uilizado como inerrupor crepuscular, ou seja, para acender a lâmpada auomaicamene quando esiver escuro e apagá-la quando esiver claro. É óbvio que o LDR não poderá ser exposo à luminosidade da lâmpada, mas somene à iluminação naural. Noe que, ambém nesse circuio, a seção de conrole (formada pelo resisor R, pelo poenciômero P, pelo LDR e pelo DIAC) fica desenergizada quando o TRIAC esá conduzindo. V - Circuios de Disparo Uilizando o CI TCA 785 Com o objeivo de ornar o projeo de circuios de disparo mais simples, pela redução do número de componenes e padronização dos procedimenos de cálculo, foram desenvolvidos alguns circuios inegrados especialmene para esa função. Enre eles, esudaremos o TCA 785 Devidamene complemenados com o uso de ransformadores de pulsos e ouros componenes exernos, um único CI TCA 785 pode ser uilizado para o disparo simulâneo de vários irisores. É possível, por exemplo, uilizar apenas um TCA 785 para conrolar o disparo dos quaro SCRs presenes num reificador monofásico oalmene conrolado. Isso represena uma significaiva economia em relação a um circuio de disparo similar implemenado a parir de componenes discreos, sem falar no aumeno da confiabilidade. O diagrama de blocos e pinagem do TCA 785 são mosrados a seguir Regulador inerno de ensão (3,1 V) Fone de Correne Consane IF Q Deeor de Passagem por Zero (DPZ) Comparador 1 (descarga do capacior exerno) Circuio de Sincronismo + Comparador 2 (deeor do momeno do disparo) Circuio de Formação de Pulsos de Disparo 14 (Q1) 15 (Q2) 4 (Q1) 2 (Q2) 3 (QU) 7 (QZ) Terra do circuio inegrado (GND). Descrição da Função de Cada Pino 22

23 2.Saída complemenar dos pulsos gerados nos semiciclos posiivos ( Q2 ). 3.Saída de pulsos com duração consane de 180 (QU). 4.Saída complemenar dos pulsos gerados nos semiciclos negaivos ( Q1). 5.Enrada de referência da ensão de rede. 6.Quando aerrado, bloqueia a geração de pulsos. 7.Saída de pulsos com equação lógica Q1 + Q2 (QZ). 8.Ligação exerna para capacior de filragem da ensão inerna do CI (opcional). 9.Ligação exerna para o resisor que deermina o valor da correne do gerador inerno. 10.Ligação exerna para o capacior gerador da rampa de emporização. 11.Tensão exerna de conrole do nível de disparo. Esse pino possui uma impedância inerna de 15 KΩ. 12.Ligação exerna para o capacior que deermina a largura dos pulsos de disparo fornecidos pelas saída normais. 13.Mesma função do pino 12, em relação às saídas complemenares. 14.Saída normal dos pulsos gerados nos semiciclos negaivos (Q1). 15.Saída normal dos pulsos gerados nos semiciclos posiivos (Q2). 16.Tensão DC de alimenação do CI (VCC). O princípio básico do funcionameno desse inegrado é o seguine: conecando-se um capacior exerno ao pino 10, ele será carregado a parir da fone de correne consane inerna ao CI. Logo, a ensão nesse capacior será uma rampa linear. Essa fone fornece uma correne cujo valor é dado por: IF = 3, 41 R9, onde R 9 é o valor da resisência exerna conecada ao pino 9 do CI. Logo a variação da ensão ao longo do empo será dada por pino 10 do inegrado. v IF = C 10, onde C 10 é o valor do capacior conecado ao Conhecendo-se os valores de C 10, R 9 e da ensão de conrole aplicada ao pino 11 (V 11 ), é possível calcular o empo necessário para que o valor da ensão sobre o capacior ulrapasse a ensão no pino 11: = V11 C10 V C R = IF 3, 41. Após esse inervalo de empo, a saída do comparador 2 muda de esado, ocasionando a geração de um conjuno de pulsos de disparo. A carga do capacior coninua aé que a ensão senoidal passe por zero. Quando isso ocorre, o circuio de sincronismo aplica um pulso na base de T1, levando-o à sauração, o que causa a descarga do capacior C 10. Quando o capacior C 10 esiver oalmene descarregado o comparador 1 ordena ao circuio de sincronismo que encerre o pulso aplicado a T1. Assim, garane-se que a carga do capacior e o início da conagem do empo para a geração dos pulsos de disparo sempre coincida com a passagem da onda pelo zero. O valor da correne IF esá limiado enre 10 µa e 1 ma, o que significa que o resisor R 9 deve er valores enre 3 KΩ e 300 KΩ. O capacior C 10 ambém possui uma faixa de valores válidos: deve esar enre 500 pf e 1 µf. A ensão da rampa sobre esse capacior ainge o valor máximo de VCC - 2 V. Os pinos 14 e 15 são, respecivamene as saídas normais de pulsos 1 e 2. O pino 14 é acionado nos semiciclos negaivos da ensão senoidal e o pino 15 é acionado nos semiciclos posiivos. A duração dos pulsos nesses pinos é deerminada pelo capacior exerno conecado ao pino 12. Essa duração pode ser calculada por d=620.c 12, onde d esá em µs e C 12 esá em pf. Se o pino 12 esiver abero, a duração dos pulsos será igual a 30 µs e se ele esiver aerrado, os pulsos duram aé o início do 23

24 próximo semiciclo, iso é, eremos β = π - α. Os gráficos abaixo represenam os pulsos nos pinos 15 e 14 em duas siuações diferenes: com o pino 12 e abero e com o pino 12 aerrado. Além das duas saídas de pulsos normais, o TCA 785 fornece quaro saídas auxiliares: Pino 4 - Complemeno da saída Q1: V Pino 2 - Complemeno da saída Q2: V 4 = V14 2 = V15 Pino 3 - Pulso com duração de 180 Pino 7 - NOR enre Q1 e Q2: V7 = V14 + V15 Essas saídas auxiliares são do ipo open colecor, o que significa que para serem uilizadas é necessário conecar enre elas e a fone de alimenação um resisor exerno de pull up. +VCC R pullup saída (QU, QZ,, ou ) TCA 785 Aplicando-se uma ensão inferior a 2,5 V ao pino 6, odas as saídas de pulsos ficam bloqueadas. Para garanir a liberação das saídas de pulsos, a ensão no pino 6 deve ser superior a 4 V. Logo, deve-se eviar a aplicação de ensões enre 2,5 V e 4 V ao pino 6, pois nessa faixa cega de ensões o comporameno das saídas é imprevisível. O TCA 785 ípico pode fornecer pulsos com aé 55 ma de correne, e a versão mais robusa do inegrado fornece pulsos de aé 250 ma. Para aplicações que necessiem de correnes mais elevadas, devem ser uilizados amplificadores com ransisores bipolares ou de efeio de campo. 24

25 Circuio Típico de Disparo Uilizando o TCA 785 O diagrama abaixo represena uma aplicação ípica do TCA 785 no circuio de disparo de um SCR. Aenção para os cruzamenos de linhas que não em ligação. O conjuno formado por R1, D1, DZ1 e C1 é responsável pela redução, reificação, esabilização e filragem da ensão senoidal da rede, originando a ensão DC para a alimenação do inegrado. O conjuno formado por R2, D2 e D3 proporciona a amosragem da ensão da rede necessária para o sincronismo dos pulsos gerados pelo inegrado. O capacior C2 faz uma filragem adicional da ensão de alimenação inerna do TCA 785, que vale 3,1 V. A chave S1 serve para aerrar o pino 6, inibindo dessa forma a geração de pulsos. Quando a chave esá abera, o resisor R3 serve para garanir um poencial superior a 4 V no pino 6, permiindo a saída de pulsos. O poenciômero P1 em série com o resisor R6 permie a variação da correne fornecida pelo gerador inerno, variando dessa forma o ângulo de disparo. O capacior C3 ambém colabora na deerminação da inclinação da rampa de carga. R5 e P2 deerminam a ensão no pino 11, que ambém influencia o ângulo de disparo. Como o pino 12 esá em abero, os pulsos gerados erão duração de 30 µs. O resisor R4 em por objeivo maner o pino 13 não aerrado, para não influenciar na duração dos pulsos nas saídas complemenares. Exemplo Numérico: No circuio acima, em que a frequência da rede é de 60 Hz, supondo a ensão no pino 11 igual a 5 V, C3 = 470 nf e R6 = 1 KΩ, calcular: a) Os valores mínimo e máximo de ângulo de disparo que poderão ser obidos. b) O valor de máximo de P1. Que modificações devem ser feias no circuio para: c) Gerar pulsos com duração de 100 µs? d) Permiir a inibição dos pulsos a parir de um sinal TTL (pulso de 5 V)? e) Disparar um TRIAC? 25

26 Uilização de Transformadores de Pulso Exisem siuações em que é necessário disparar simulaneamene dois ou mais irisores a parir de um único circuio de disparo. Quando isso aconece é conveniene fazer a conexão enre os irisores e o circuio de disparo aravés de ransformadores de pulso, que possuam múliplos enrolamenos secundários. Os ransformadores de pulso possuem normalmene relação de espiras de 1:1. Sua função principal é proporcionar isolação elérica enre a pare de conrole e a pare de poência dos circuios irisorizados. 26

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