aula 01_eletronica industrial
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ELETRÔNICA INDUSTRIAL
Eletrotécnica
AULA 01
Dispositivos Semicondutores de Potência
Prof. George Cajazeiras
Nesta aula, definimos como objetivos da aprendizagem os seguintes aspectos:
• Compreender o conceito de Eletrônica Industrial;
• Conhecer os principais dispositivos semicondutores de potência utilizados na Eletrônica Industrial;
• Conhecer a simbologia;
• Compreender princípio de funcionamentos dos dispositivos;
• Reconhecer as características dos dispositivos semicondutores de potência.
OBJETIVOS
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Eletrônica Industrial é área da eletrônica e da engenharia que estuda a forma de controlar a energia elétrica através de dispositivos semicondutores de potência. A compreensão dos conceitos fundamentais, dos principais dispositivos e circuitos compõem a base técnica necessária a formação do técnico em Eletrotécnica.
A aplicação na indústria estende-se ao acionamento de bombas, compressores, ventiladores, máquinas ferramenta e entre outros.
INTRODUÇÃO À ELETRÔNICA INDUSTRIAL
Prof. George Cajazeiras
INTRODUÇÃO À ELETRÔNICA INDUSTRIAL
Principais Dispositivos Semicondutores
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A escolha de uma chave de potência para ser empregada a um conversor está associada principalmente à potência que ele deve controlar e à frequência em que ele deve operar. Existem alguns dispositivos que atualmente predominam na aplicação em determinadas faixas de potência e frequência de operação.
CAPÍTULO I – AULA 01
DISPOSITIVOS SEMICONDUTORES DE POTÊNCIA
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Os diodos de potência são bastante empregados em circuitos de eletrônica de potência.
Operam como chaves em circuitos como: retificadores, comutação em reguladores chaveados, isolação de tensão, conversores de alta frequência. A Fig. 1.1 mostra a simbologia do diodo semicondutor.
DIODOS SEMICONDUTORES DE POTÊNCIA
A (anodo) K (catodo)
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Fig.1.1 – simbologia do diodo semicondutor.
A característica estática de um diodo está representada na Fig. 1.2. Em condução, ele é representado por uma força-eletromotriz, VTO, associada em série com uma resistência, Rf.
DIODOS SEMICONDUTORES DE POTÊNCIA
Prof. George Cajazeiras Fig.1.2 – característica estática de um diodo.
PERDAS EM CONDUÇÃO Quando o diodo encontra-se em condução, a potência
dissipada em forma de calor é dada por (1.1):
(1.1) Onde: VTO - tensão direta; IAV - corrente média; IRMS - corrente eficaz; rf - resistência de condução.
DIODOS SEMICONDUTORES DE POTÊNCIA
2. . .cond TO AV f RMSP V I r I
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DIODOS SEMICONDUTORES DE POTÊNCIA
Entrada em Condução Verifica-se a existência de atraso para que o diodo entre em condução. Este é o tempo de entrada em condução e pode variar de 0.1 a 1.5s. O valor de pico de tensão em alguns casos pode alcançar valores próximos a 40V. As perdas na entrada em condução são representadas por (1.2): (1.2)
0
1. . . .
2FP F rfP V V I t f
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DIODOS SEMICONDUTORES DE POTÊNCIA
A Fig. 1.3 mostra as formas de onda de condução de um diodo.
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Fig.1.3 – Formas de onda de condução de um diodo.
DIODOS SEMICONDUTORES DE POTÊNCIA
COMUTAÇÃO O comportamento do diodo na operação de bloqueio pode ser visto na Fig. 1.4
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Fig.1.4 – Comportamento do diodo na operação de bloqueio.
DIODOS SEMICONDUTORES DE POTÊNCIA
COMUTAÇÃO Observe pela figura que o diodo só bloqueia quando a carga de recuperação reversa, Qrr, acumulada devido à capacitância presente na região de polarização direta e inversa, se anula. O tempo necessário para esta descarga é chamado de tempo de recuperação reversa, Trr. Qrr e Trr são dados pelo fabricante.
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DIODOS SEMICONDUTORES DE POTÊNCIA
COMUTAÇÃO Observe pela figura que o diodo só bloqueia quando a carga de recuperação reversa, Qrr, acumulada devido à capacitância presente na região de polarização direta e inversa, se anula. O tempo necessário para esta descarga é chamado de tempo de recuperação reversa, Trr. Qrr e Trr são dados pelo fabricante. Os diodos podem ser classificados em rápidos e lentos quanto ao tempo de recuperação reversa, Trr. Os rápidos apresentam Trr < 200ns. Já os diodos comuns apresentam Trr > 1s
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DIODOS SEMICONDUTORES DE POTÊNCIA
TIPOS - De uso geral: Trr > 1s, indicados para baixa frequência de chaveamento. Aplicação: conversores de baixa frequência. - Rápidos: Trr < 200ns, indicados para alta frequência de chaveamento. Aplicação: conversores CC/CC e CC/CA. - Schottky: Além de baixo Trr, uma baixa tensão de polarização direta, aproximadamente de 0,25V. Aplicação: corrente de fuga aumenta com a faixa de tensão e seus valores nominais estão limitados a 100V, 300A.
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DIODOS SEMICONDUTORES DE POTÊNCIA
Encapsulamentos
Fonte: http://www.semikron.com
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Fig.1.5 – Encapsulamentos.
TRANSISTORES DE POTÊNCIA
O transistor bipolar de potência é um semicondutor que apresenta controle de condução mediante a manutenção de uma corrente em sua base. Comparado aos transistores de baixa potência, apresentam maiores tensões diretas de bloqueio no estado desligado, alta capacidade de condução de corrente e ganhos de corrente baixos, entre 2 e 20. A Fig. 1.6 mostra a simbologia do transistor bipolar NPN.
C (coletor)
E (emissor)
B (base)
Prof. George Cajazeiras Fig.1.6 – Simbologia do transistor bipolar NPN.
TRANSISTORES DE POTÊNCIA
As características de saída (Vce x Ic) de um transistor de potência NPN em emissor comum são apresentadas na Fig. 1.7.
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Fig.1.7 – Características de saída (Vce x Ic) de um transistor de potência NPN em emissor comum .
TRANSISTORES DE POTÊNCIA
Em aplicações de potência, p.ex. conversores estáticos, o transistor empregado como chave, ou seja, nas regiões de corte e saturação, pois a potência dissipada não seria tão significativa, já que na saturação Vce ≈ 0 e no corte Ic ≈ 0, resultando em ambos os casos Pc ≈ 0. O corte é obtido levando-se a corrente de base a zero ou mesmo a um pequeno valor negativo. A saturação é obtida com a aplicação de corrente na base do transistor.
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TRANSISTORES DE POTÊNCIA
Com o intuito de diminuir o tempo de comutação, isto é, tempo necessário para mudança da saturação para o corte e vice-versa, recomenda-se que a corrente de base seja apenas o suficiente para manter o transistor saturado (quase saturação). Assim, quanto menor o tempo de comutação, melhor o transistor para eletrônica de potência.
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TRANSISTORES DE POTÊNCIA
A Fig. 1.8 mostra o transistor bipolar de potência MJ11028 da ON Semiconductor. .
Fonte: http://onsemi.com
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Fig.1.8 – transistor bipolar de potência MJ11028 da ON Semiconductor.
MOSFET
O MOSFET (Metal–Oxide–Semiconductor Field-Effect Transistor), transistor de efeito de campo metal-óxido-semicondutor, é um transistor de chaveamento rápido. A Fig. 1.9 mostra a simbologia do MOSFET intensificação de canal N.
. D (dreno)
G (porta)
S ( fonte)
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Fig.1.9 – Simbologia do MOSFET intensificação de canal N .
MOSFET
O MOSFET é um dispositivo controlado por tensão, funcionando como uma chave fechada quando a tensão gate-source (Vgs) é suficientemente grande e, como uma chave aberta quando a tensão Vgs está abaixo de um valor limiar. A baixa potência requerida no comando é usada apenas para carregar e descarregar as capacitâncias intrínsecas de entrada. Para que ele permaneça ligado, é necessária a aplicação contínua da tensão Vgs com um valor apropriado. Não há corrente no terminal de gate, exceto durante os transitórios do estado ligado para o desligado e vice-versa, ou seja, quando a capacitância do gate está começando a carregar ou descarregar.
.
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MOSFET
O MOSFET possui as seguintes características: Tempos de comutação extremamente curtos. Desse modo, podem
operar com frequências mais elevadas; Alta impedância de entrada, entre gate e source. Assim, a potência
consumida e a complexidade dos circuitos de comando são muito menores e o ganho é mais alto;
Área de operação maior; Mais fácil de ser associado em paralelo, sobretudo porque a
resistência em estado de condução, RDSon, tem coeficiente positivo de temperatura, isto é, se a temperatura aumentar e RDSon aumenta.
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MOSFET
A Fig. 1.10 mostra o encapsulamento e as características do MOSFET de potência AUIRFS3107 da International Rectifier.
Fonte: http:// www.irf.com
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Fig.1.10 – encapsulamento e as características do MOSFET de potência AUIRFS3107 da International Rectifier.
IGBT
O IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), transistor bipolar de porta isolada, é um dispositivo que combina as melhores características do transistor bipolar e do MOSFET. Além disso, apresenta alta impedância de gate, necessitando de pouca energia para chavear o dispositivo. Apresenta tensão de condução da ordem de 2 a 3V e tensão de ruptura de até 1000V. Similarmente ao GTO, o IGBT pode bloquear tensões reversas. A Fig. 11 mostra a simbologia do IGBT canal N.
C (coletor)
G (porta)
E (emissor)
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Fig.1.11 – Simbologia do IGBT canal N.
IGBT
O IGBT possui as seguintes características: Possui características de baixa queda de tensão no estado
ligado do transistor bipolar com as ótimas características de chaveamento do MOSFET;
Preferência sobre o MOSFET em aplicações onde as perdas
por condução podem degradar sua eficiência; Velocidade de chaveamento é maior que do transistor bipolar,
porém é menor que a do MOSFET; É acionado por tensão, como o MOSFET e apresenta baixa
resistência em estado de condução, RDSon, como o transistor bipolar.
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IGBT
A Fig. 1.12 mostra o encapsulamento e as características do IGBT de potência IRG6S330UPbF da International Rectifier.
Fonte: http:// www.irf.com
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Fig.1.12 – Encapsulamento e as características do IGBT de potência IRG6S330UPbF da International Rectifier.
SCR
O SCR (Silicon Controlled Rectifier), retificador controlado de silício, é um dispositivo semicondutor de quatro camadas com estrutura PNPN com três junções PN. Possui três terminais: anodo, catodo e gatilho (gate), sendo este o elemento de controle. A Fig. 1.13 mostra em (a) estrutura interna e (b) a simbologia do SCR.
A (anodo)
K (catodo)
G (porta)
K
P
N
P
A
G
N
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Fig.1.13 – (a) Estrutura interna e (b) a Simbologia.
SCR Curva Característica do SCR.
Região de bloqueio
IH
IL
VT-IR VAKVAK1VAK2
IT
IG = 0IG1 IG2 > >Corrente de travamento
Corrente de manutenção
Tensão de
ruptura reversa
Corrente de
fuga reversa
Queda de
tensão direta
Corrente de direta máxima ITM
Disparo por
pulso no gate
Disparo sem
pulso no gate
VBO
Tensão de
ruptura direta
Região de condução
-VBD
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SCR
Mesmo que junção anodo-catodo esteja polarizada diretamente (tensão de anodo positiva em relação ao catodo), se a junção gate-catodo não estiver polarizada diretamente, sua corrente é apenas a de fuga direta, diz-se, então, que o SCR está na condição de bloqueio direto (forward blocking) ou estado desligado (off-state). Se a tensão entre anodo e catodo, VAK, atingir um valor muito alto, ele passará a conduzir. Diz-se, então, que atingiu a ruptura por avalanche, sendo esta tensão chamada de tensão de ruptura direta (forward breakover voltage, VBO), o SCR estará no estado de condução ou estado ligado (on-state). Observa-se que este método não deve ser utilizado comumente na prática, pois requer valor bastante elevado de tensão entre anodo e catodo, VAK, e pode danificá-lo.
Polarização direta da junção anodo-catodo com gate aberto
Funcionamento
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SCR
Na prática, a VAK é mantida abaixo da VBO e o SCR é disparado pela aplicação de um pulso positivo de corrente no gatilho, conseguido pela polarização direta da junção gate-catodo. Se no momento do disparo houver uma corrente de anodo, IA, maior de que a corrente travamento (latching current, IL), ele permanecerá em condução mesmo que o pulso de corrente no gatilho seja retirado, diz-se, então, que ele está travado. Para destravá-lo, basta reduzir a corrente de anodo, IA, a um valor abaixo da corrente de manutenção (holding current, IH)). A corrente de manutenção é da ordem de miliampères e é menor que a corrente de travamento.
Polarização direta das junções anodo-catodo e gate-catodo:
Funcionamento
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SCR
A ação de travamento pode ser explicada baseada no circuito equivalente com dois transistores bipolares, um PNP e outro NPN. Fig. 1.14 mostra em (a) estrutura interna e em (b) circuito equivalente com dois transistores bipolares do SCR.
Travamento do SCR
(b)(a)
K
A
G
P
NN
N
PP
A
K
GIG
IK
IA = IT
IB1 = IC2
IB2
IC1
Q1
Q2
Funcionamento
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Fig.1.14 – (a) Estrutura interna e (b) Circuito equivalente com dois transistores bipolares do SCR.
SCR
Injetando-se corrente na base (IG) do NPN (Q2), através da polarização direta da sua junção B-E, levando-o a saturação, assim, haverá corrente de coletor (IC2) do transistor NPN (Q2). Se o anodo SCR estiver positivo, a junção E-B do transistor PNP (Q1) estará diretamente polarizada, levando-o à saturação, então o transistor PNP (Q1) alimentará com corrente de base (IC1) o transistor NPN (Q2), mantendo sua corrente de base (IB2), dispensando a injeção de corrente de base externa.
(b)(a)
K
A
G
P
NN
N
PP
A
K
GIG
IK
IA = IT
IB1 = IC2
IB2
IC1
Q1
Q2
Travamento do SCR
Funcionamento
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SCR
Formas de disparo do SCR
Por Pulso de Corrente no Gatilho (gate)
SCR é disparado pela aplicação de um pulso positivo de corrente no gatilho, conseguido pela polarização direta da junção gate-catodo. À medida que a corrente de gatilho aumenta, a tensão de bloqueio direta diminui.
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SCR
À medida que a temperatura de um SCR se eleva, aumenta sua corrente de fuga, diminuem a tensão de breakover, VBO e a corrente de manutenção podendo dispará-lo.
Formas de disparo do SCR
Por Temperatura
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SCR
A incidência de luz em suas junções aumentará a formação de pares lacunas-elétrons, aumentando a corrente de fuga, podendo dispará-lo. O LASCR (Light-Activated Silicon Controlled Rectifier) é um SCR ativado por luz, apresenta uma janela para recebimento de luz e o gatilho é usado para controle de sensibilidade de disparo.
Formas de disparo do SCR
Por Luz
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SCR
O SCR poderá ser levado do estado de bloqueio para o estado de condução, sem aplicação de pulso no gatilho, aplicando-se uma tensão em sentido direto que supere a tensão de breakover máxima especificada pelo fabricante.
Formas de disparo do SCR
Por Tensão de Breakover (gate)
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SCR
SCRs sensíveis quanto ao disparo podem ser disparados se o gatilho captar sinais de interferência. Por exemplo: o SCR TIC106. Para evitar este tipo de disparo, conecta-se um resistor entre gate-catodo. A Fig. 1.15 mostra o SCR com resistor entre gate-catodo para evitar disparo por ruído o resistor.
A
G
K
RGC
Formas de disparo do SCR
Por Ruído
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Fig.1.15 – SCR com resistor entre gate-catodo para evitar disparo por ruído o resistor.
SCR
Quando o SCR está no estado de bloqueio, se a taxa de crescimento da tensão que entra anodo-catodo for alta, causará um fluxo elevado de corrente, através dos capacitores das junções, podendo ser suficiente para dispará-lo. O valor desta corrente pode até danificar o SCR, devendo ser protegido contra dV/dt elevado.
Formas de disparo do SCR
Por dV/dt
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SCR
Os fabricantes especificam seu valor máximo, por exemplo: BT151-500 – dV/dt = 130V/µs . Associando-se ao SCR um circuito de amortecimento, snubber, é possível reduzir a taxa de crescimento da tensão. A Fig. 1.16 mostra o SCR com circuito snubber para evitar o disparo por dV/dt.
Snubber
A
K
G
Rs
Cs
Formas de disparo do SCR
Por dV/dt
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Fig.1.16 – SCR com circuito snubber para evitar o disparo por dV/dt.
SCR
Operam, geralmente, com a frequência da rede. É desligado por comutação natural. Utilizados em aplicações de baixa velocidade de chaveamento. Tempo de desligamento na faixa de 50 a 100µs.
Tipos de SCR
SCR de Controle de Fase
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SCR
Utilizados em aplicações de chaveamento de alta velocidade com comutação forçada. Tempo de desligamento na faixa de 5 a 50µs.
Tipos de SCR
SCR de Chaveamento Rápido
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SCR
Especificações de SCR
VDRM
VBO Peak Repetitive Off State Forward Voltage
Tensão direta de pico repetitivo, no estado desligado, aplicada em sentido direto. É a tensão de ruptura direta, dispara sem pulso no gatilho.
IDRM Peak Forward Blocking Current Corrente direta máxima, no estado desligado, quando o SCR está diretamente polarizado.
VRRM
VBD
Peak Repetitive Off State Reverse Voltage
Tensão reversa de pico repetitivo, no estado desligado, aplicada em sentido reverso. É a tensão de ruptura reversa. Danifica o SCR.
IRRM Peak Reverse Blocking Current Corrente reversa máxima.
VTM Peak On State Voltage Tensão máxima direta no estado ligado. É a queda de tensão direta entre anodo e catodo quando o SCR está conduzindo.
IH Holding Current Corrente de manutenção. É o valor da corrente de anodo abaixo do qual o SCR comuta para o estado desligado.
IL Latching Current
Corrente de travamento. É a mínima corrente de anodo necessária para manter o SCR no estado ligado (travado), logo após ter sido disparado e o pulso de gatilho ter sido retirado.
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SCR
Encapsulamentos de SCR
Fonte: http://www.semikron.com
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Fig.1.17 – Encapsulamentos de SCR.
SCR
Encapsulamentos de SCR
Fonte: http://www.onsemi.com
Características do SCR - 2N650xG da ON Semiconductor
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Fig.1.18 – Características do SCR - 2N650xG da ON Semiconductor.
TRIAC
O TRIAC (Triode for Alternating Current), triodo de corrente alternada, é um componente que pertence à família dos tiristores. É um dispositivo bidirecional em relação à circulação da corrente e é normalmente empregado no controle de fase CA. Funciona como dois SCRs conectados em antiparalelo com seus gatilhos em conexão comum. A Fig. 1.19 mostra em (a) estrutura interna, (b) a simbologia e em (c) o circuito equivalente com dois SCRs do TRIAC.
MT2
G
MT1
(b)
MT1
G
MT2
(c)
NP
N
NNP
NN
(a)
MT2
MT1G
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Fig.1.19 – (a) Estrutura interna, (b) Simbologia e em (c) Circuito equivalente com dois SCRs do TRIAC.
TRIAC
O TRIAC pode ser disparado por pulso positivo ou por pulso negativo. A sensibilidade varia de um quadrante de operação para outro, normalmente operam no 1º e 3º quadrantes. No 1º quadrante o MT2 e G, são positivos em relação ao MT1 – é a mais sensível de todas, pois exige menor valor de corrente de gatilho para o disparo, e no 3º quadrante o MT2 e G são negativos em relação ao MT1.
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TRIAC
A Fig. 1.20 mostra as polarizações de operação do TRIAC.
(+) MT2
G MT1
(+) IGT
1º Quadrante
(-) MT2
G MT1
(+) IGT
4º Quadrante
(-) MT2
G MT1
(-) IGT
3º Quadrante
(+) MT2
G MT1
(-) IGT
2º Quadrante
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Fig.1.20 – Polarizações de operação do TRIACs.
TRIAC Curva característica do TRIAC.
IH
IL
VT VAKVAK1VAK2
IT
IG = 0IG1 IG2 > >Corrente de travamento
Corrente de manutenção
Tensão de
ruptura reversa
Corrente de direta máxima ITM
Disparo por
pulso no gate
Disparo sem
pulso no gate
VBO
Tensão de
ruptura diretaIG = 0 >>
-IL
-IH
-VBO
-ITM
-VT-VAK1 -VAK2
Disparo por
pulso no gate
Disparo sem
pulso no gate
-IG1 -IG2
Região de condução
Região de condução
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TRIAC
Encapsulamentos de TRIAC
Fonte: http://www.onsemi.com
Características do TRIAC - BTA30 da ON Semiconductor
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Fig.1.21 – Características do TRIAC - BTA30 da ON Semiconductor.
TRIAC
Controle LIGA-DESLIGA: neste, a chave conecta a alimentação CA à carga durante alguns ciclos e depois se desconectam.
Controle de ÂNGULO DE FASE: neste caso, a chave conecta a
alimentação CA à carga durante parte de cada ciclo.
Controle de Potência com o TRIAC
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TRIAC
A Fig. 1.22 mostra o circuito de um controlador de ângulo de fase utilizando TRIAC.
Controle de Potência com o TRIAC
60W-220V0,5A
220V
60Hz
MT2
G
MT1
TIC 206DDB3
150nF
220kΩ
4k7Ω
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Fig.1.22 – Controlador de ângulo de fase utilizando TRIAC.
DIAC
O DIAC (Diode Alternative Current), diodo de corrente alternada, é um dispositivo semicondutor de três camadas de dois terminais e opera como dois diodos ligados em série, de forma que o catodo e um é ligado ao catodo do outro. Permite a condução de corrente em ambos os sentidos, desde que seja atingida sua tensão de disparo, o que torna possível sua utilização em CA. A Fig. 1.23 mostra a simbologia do DIAC.
MT2
MT1 Prof. George Cajazeiras
Fig.1.23 – Simbologia do DIAC.
DIAC
Quando o DIAC está submetido a uma tensão inferior a ±VBO (tensão de breakover), tensão de disparo, permanece bloqueado. Após atingir a tensão de disparo, ±VBO, entre ±25V e ±45V nos mais comuns, entra em estado de condução. Nesse instante, produz-se uma região de resistência negativa, isto é, uma queda de tensão entre seus terminais resulta em aumento de corrente, até que esta queda de tensão atinja um pequeno valor e se mantenha praticamente constante. Para comutar para o estado desligado (bloqueio), é necessário reduzir a corrente que circula entre seus terminais a um valor inferior à corrente de manutenção, IH.
Funcionamento
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DIAC
A Fig. 2.24 mostra a curva característica e o encapsulamento e a tabela as especificações do DIAC DB3 da DIOTEC.
Fonte: http://www.diotec.com
DIAC - DB3
Tensão de Breakover VBOmín 36V
VBOmáx 28V
|VBO_direta – VBO_reversa| < 3.8V
IF (direta) e IR (reversa) 10mA
Pmáx 150mW
dV/dt 10 V/μs
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Fig.1.24 – curva característica e o encapsulamento e a tabela as especificações do DIAC DB3 da DIOTEC..
GTO
O GTO (Gate Turn-Off ), tiristor de desligamento por porta, é um tiristor que pode ser disparado pela aplicação de um pulso curto de corrente positiva de gatilho, e pode continuar conduzindo mesmo que se retire esta corrente, como no SCR. Entretanto, diferentemente do SCR, pode ser desligado pela aplicação de um pulso curto de corrente negativa de gatilho.
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GTO
A duração do pulso de corrente negativa no gatilho é da ordem de µs, mas deve ter uma grande amplitude, tipicamente da ordem de grandeza da corrente de carga (de anodo). Na realidade, a aplicação de um pulso negativo de corrente no gatilho faz com que haja um aumento do valor da corrente de manutenção a ponto desta superar a corrente de carga. A Fig. 1.25 mostra a simbologia do GTO.
A (anodo)
K (catodo)
G (porta)
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Fig.1.25 – Simbologia do GTO.
GTO
Possui as seguintes características vantagens: Não necessidade de circuitos de comutação forçada, resultando
em redução de custo, peso e volume; Redução de ruídos acústicos e eletromagnéticos, devido a não
utilização de indutores de comutação; Desligamento rápido (bloqueio), podendo operar com elevada
frequência de chaveamento; Possibilita maior eficiência dos conversores.
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GTO
Possui as seguintes características desvantagens: Circuito de comando mais complexo que o dos tiristores, visto
que além de permitir a aplicação de pulsos positivos e negativos de corrente para disparo e bloqueio, respectivamente;
Exige circuito de proteção contra sobrecorrente quando, na
operação de bloqueio, seja exigida uma corrente superior a máxima especificada pelo fabricante, denominada de máxima corrente direta controlável, ITGQ, que é a máxima corrente de carga em estado de condução que pode ser desligada pelo controle do gatilho. Geralmente, são utilizados snubbers para proteger o componente no desligamento, principalmente contra sobrecorrentes.
Prof. George Cajazeiras
GTO
Possui as seguintes características desvantagens: Em estado de condução, é semelhante ao SCR, porém tem queda
de tensão mais alta, por exemplo, a queda tensão típica de um GTO de 500A e 1200V é de 3,4V, já a de um SCR com as mesmas características é igual a 1,4V;
Na região reversa, não apresenta uma capacidade de bloqueio
elevada (20V a 30V), obrigando a utilização de um diodo em antiparalelo com o anodo e o catodo;
Corrente de pico necessária para comutá-lo elevada.
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GTO
Possui as seguintes características desvantagens: Necessidade de circuito que limite a taxa de crescimento da
corrente e da tensão entre anodo e catodo, snubber; As perdas de potência são maiores que as do SCR, por causa
das perdas de condução. A Fig. 1.26 mostra o GTO com o circuito snubber e o diodo em antiparalelo.
SnubberDiodo em
antiparalelo Prof. George Cajazeiras
Fig.1.26 – GTO com o circuito snubber e o diodo em antiparalelo.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Nessa aula, foi conceituada a eletrônica industrial e realizado o estudo dos principais dispositivos semicondutores aplicados à eletrônica de industrial, apresentando o princípio de funcionamento, simbologia, especificação técnica e aplicação prática, o que compreende o conhecimento necessário para desenvolvimento de ações de manutenção e projeto de aplicações práticas.
Prof. George Cajazeiras