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TIRISTORES SCRAlunos: Alex Ricardo Gallego
Clésio de Mattos Ferreira Eduardo Augusto Duarte Flávio Luciano Gallego José Alexandre Barros Contente Márcio Cabanhas da Silva Renan Felix Fernandes Souza
Willian Massao Nishimura
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Características Básicas do SCR Análogo a um diodo com um 3º terminal
(gatilho)
Para conduzir, além de estar polarizado diretamente, deve receber um pulso de corrente no gatilho
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Características do SCR
São chaves estáticas bi-estáveis, ou seja, trabalham em dois estados: não condução e condução, com a possibilidade de controle.
Em muitas aplicações podem ser considerados chaves ideais, mas há limitações a serem consideradas na prática.
São compostos por 4 camadas semicondutoras (P-N-P-N), três junções (P-N).
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Características do SCR
Apresentam alta velocidade de comutação e elevada vida útil;
Possuem resistência elétrica variável com a temperatura, portanto, dependem da potência que estiverem conduzindo;
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Aplicações do SCR
Controles de relés e motores; Fontes de tensão reguladas; Choppers (variadores de tensão CC); Inversores CC-CA; Cicloconversores (variadores de frequência); Carregadores de bateria; Controles de iluminação;
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Aplicações do SCR
Principal aplicação:Conversão e o controle de grandes
quantidades de potência em sistemas CC e CA, utilizando apenas uma pequena potência para o controle pois apresenta chaveamento rápido, pequeno porte e altos valores nominais de corrente e tensão
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Polarização Direta de um SCR J1 e J3 polarizados
diretamente
J2 polarizado reversamente: apresenta maior barreira de potencial
Flui pequena corrente de fuga direta do ânodo para o cátodo, IF
Bloqueio direto – DESLIGADO
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Polarização Reversa de um SCR
J2 diretamente polarizada
J1 e J3 reversamente polarizadas: apresentam maiores barreiras de potencial
Flui pequena corrente de fuga reversa do cátodo para o ânodo, IR
Bloqueio reverso - DESLIGADO
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Tiristor SCR em condução
Polarização direta ( VAK > 0 ) É necessário uma corrente de gatilho (pulso),
IG Corrente direta (ânodo-cátodo) superior a IL
(corrente de disparo) antes da extinção da corrente de gatilho
Após extinção de IG, corrente direta superior à corrente de manutenção (IH) para manter o SCR em condução
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Característica Estática dos Tiristores
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Características Dinâmicas dos Tiristores
Entrada em condução (chave fechada em t0)
Para que o SCR entre em condução há um tempo para que IG provoque o decaimento de VAK e o aumento de IA;
Tempo de retardo (td) depende da amplitude de IG e sua velocidade de crescimento;
tr depende das características do componente.
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Características Dinâmicas dos Tiristores
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Características Dinâmicas dos Tiristores Bloqueio do Tiristor (chave Ch2
fechada em t0)
Em t1, Ch2 é fechada novamente - SCR bloqueado;
Após tempo de recuperação (trr) deve-se manter tensão reversa por um tempo maior ou igual a tq para que seja alcançado o equilíbrio térmico e o SCR permanecer bloqueado.
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Características Dinâmicas dos Tiristores
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Problemas Operacionais dos Tiristores Efeito di/dt
Quando se inicia o processo de ignição de um tiristor, a região de condução se restringe a uma pequena área próxima ao gatilho. Esta área de condução cresce com uma determinada taxa, assim como a corrente direta. Se a taxa de crescimento da corrente for muito maior que a taxa de crescimento da área de condução, ocorrerá um aquecimento que poderá destruir o dispositivo.
O crescimento da corrente pode ser limitado com a inclusão de um indutor em série com o tiristor.
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Problemas Operacionais dos Tiristores Efeito dv/dt
Este efeito causa o disparo do tiristor em tensões abaixo da definida pela corrente no gatilho, isto é, disparos aleatórios.
O efeito dv/dt pode ser controlado com a inclusão de um circuito RC (circuito Snubber) em paralelo com o tiristor.
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Problemas Operacionais dos Tiristores Sobretensões
As sobretensões estão, normalmente, relacionadas a um corte brusco de corrente e o aparecimento de uma tensão (L.di/dt).
As causas mais prováveis de sobretensões são:
- O processo de chaveamento do próprio tiristor- Tensões transitórias transmitidas pelas redes
industriais, devido a chaveamentos de circuitos indutivos.
A proteção mais utilizada é um circuito RC (Snubber) em paralelo com o tiristor.
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Problemas Operacionais dos Tiristores Sobrecorrentes
As principais causas do aparecimento de sobrecorrentes são:
- Partida de motores;
- Equipamentos de soldagem elétrica;
- Presença de curto-circuito;
Para proteção:
- Disjuntores de ação rápida (correntes não muito elevadas)
- Fusíveis ultra-rápidos (correntes muito elevadas).
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Problemas Operacionais dos Tiristores Problemas térmicos
A junção do semicondutor - região crítica sob o aspecto da temperatura - está diretamente submetida ao fluxo da corrente de carga, como conseqüência há uma resposta muito rápida às variações de corrente.
Para evitar esses problemas é necessário o projeto de dissipadores para transferir o calor para o ambiente.
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Referências
http://www.dee.feis.unesp.br/gradua/elepot/principal.html
http://www.dsce.fee.unicamp.br/~antenor/pdffiles/ee833/Modulo2.pdf
http://www.cefetsc.edu.br/~mussoi/Eletronica_Potencia/Apostila_Tiristor_SCR.pdf
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