circuito de comando com tca785 - utfpr

Circuito de Comando com TCA785Circuito de Comando com TCA785

Nikolas Libert

Aula 8

Manutenção de Sistemas Eletrônicos Industriais ET54ATecnologia em Automação Industrial

DAELT ● Nikolas Libert ● 2

Circuito de Comando – Dente de Serra

Circuito de Comando com Tensão de Referência Dente de Serra

Para ajuste da tesão média na saída do retificador controlado o ângulo de disparo deve ser controlado com precisão.

– Necessidade de sincronismo com a rede elétrica.

R

+

-

vS

+

-

vE iG

vSvE

α

A tensão de entrada deve sermonitorada para controle de α.



Circuito de Comando com Dente de Serra

– Utilizados para controle de disparo de tiristores.

– Ajuste preciso do ângulo de disparo.

– Necessidade de sincronismo com a rede elétrica.

– Uso de onda de referência dente de serra.

iG

vS

π 3π2πα

vM

vC

vTR

+

-

vS

+

-

vE iG


Circuito de comando – Dente de Serra

ωt

ωt

iG

vS

π 3π2πα

vp

ωt

vM

vC

vT

R

+

-

vS

+

-

v(ωt)iG

● É gerada uma onda triangular VT que é sincronizada com o ponto de cruzamento por zero da rede elétrica.

● A onda VT é comparada com uma tensão de referência VC.

● Se VT for maior que VC, o SCR é disparado.

● O ângulo de disparo será dado por:

α=πvC

vM



Tensão de referência Dente de Serra x Cossenoidal

– Embora o uso da tensão de referência cossenoidal seja vantajoso, dificilmente ele ocorre na prática devido à complexidade.

vS

π 3π2πα

vM

vC

vT

vS

π 3π2πα

vM

vC

vT

Dente de Serra Cossenoidal

Relação linear entre VC e o ângulo de disparo.

Relação linear entre VC e a tensão média na saída.


Organização de Um Circuito de Comando


1 2

3

4 5

R

vT

vTP

vα

vG

vC

v(ω

t)

iG

1)Sincronismo e geração do dente de serra vT.2)Comparador.3)Oscilador. Gera o trem de pulsos vTP.4)Porta Lógica “E”.5)Amplificação, isolamento e disparo (circuito de ataque).



ωt

ωt

vα

vR

π 3π2πα

vp

ωt

vM

vC

vT

ωt

vTP

ωt

vG

ωt

iG

ωt

1 2

3

4 5vT

vTP

vα

vG

vC

v(ω

t)

iG

1)Sincronismo e geração do dente de serra vT.

2)Comparador.3)Oscilador.

Gera o trem de pulsos vTP.4)Porta Lógica “E”.5)Amplificação, isolamento e

disparo (circuito de ataque).


Circuito de Ataque

Características Desejadas do Circuito de Ataque

– Amplificar o sinal do circuito de comando.

– Isolar as etapas de comando e de potência.

– Fornecer a corrente necessária para disparo do tiristor.(disparo dos tiristores é determinado por corrente e não tensão)

– Impedir tensões negativas na junção gatilho-catodo do tiristor.


Circuito de Disparo

R2

R1

R3

A

KD3

D2

D1

DZ

G

TP

vCC

vG

Amplificação

Isolação Proteção

● TP: Transformador de pulsos. Isolação deve ser de 2 kV para aplicações com tensões inferiores a 600 V.

● D1 e DZ: Desmagnetização do transformador quando a chave abre.

● R3: Define a corrente que entrará na porta do SCR.

● D3: Impede que correntes fluam do anodo para a porta.

● D2: Impede tensões negativas entre porta e catodo na desmagnetização do transformador.


Duração dos Pulsos de Gatilho

Duração dos Pulso de Gatilho

– Para cargas muito indutivas, o atraso no aumento da corrente exige pulsos de gatilho com grande duração.

– A corrente de gatilho IL não pode ser removida enquanto a corrente de retenção não for atingida.

– O transformador de pulsos limita a largura máxima da corrente de gatilho.

– É necessário o disparo com trem de pulsos.

R

+

-

vR

+

-

v(ωt)iG

Δ t=L⋅IL

E


Módulo de Comando Integrado TCA785


Circuito Integrado da Siemens com:

– Detector de zero.

– Fonte interna de corrente para disparo do Tiristor.

– Gerador de dente de serra.

– Comparador.

– Pulsos de gatilho com largura controlada.

– Correntes de gatilho de até 250 mA.



Sincronismo com a rede.

– O TCA785 possui um detector de zero interno para sincronismo com a rede.

– Exemplo de ligação do detector de zero.

TCA785

5

1

220k

127 V60 Hz

Pino 5

0,7 V

-0,7 V



Gerador de Rampa.

vC

t

I

vC

+

-

I=ΔQΔ t

=Q f−Qi

t f−t i

Q=C⋅vC ⇒ vC(t)=IC⋅t

Qi=0e t i=0 ⇒ I=Q f

t f

=Qt

⇒ Q=I⋅t

Definição de corrente:

Considerando que o capacitor inicia descarregado:

A tensão no capacitor é proporcional à carga:

Quanto maior a corrente ou menor a capacitância mais alta a taxa de subida

da tensão



Gerador de Onda Triangular

– O TCA785 possui uma fonte de corrente para geração do sinal de rampa.

– O circuito de sincronismo interno descarrega o capacitor quando a tensão da rede cruza por 0 V.

TCA785

9 810

vRef

I

RR CR

O resistor RR controla a corrente I da fonte.

I=1,1vRef

RR

, onde vRef é uma tensão de referência interna, de 3,1 V, gerada pelo CI.

O capacitor CR controla a taxa de subida da rampa.

RR deve estar entre 3 kΩ e 300 kΩ.CR deve estar entre 500 pF e 1 μF.A máxima tensão possível no pino 10 será 2 V abaixo da tensão de alimentação.



Circuito comparador

– O TCA785 possui um comparador interno de tensão.

– O pulso de gatilho é gerado quando a tensão de controle injetada for maior que a tensão do sinal dente de serra gerado.

TCA78511

vC

vT

vS

O usuário deve aplicar uma tensão de controle vC no pino 11. Normalmente a tensão é gerada por um potenciômetro.

vS

π 3π2πα

vC

vT

Lógica invertida !



Saídas defasadas.

– O TCA785 possui duas saídas. Uma (Q2) é disparada no semiciclo positivo e outra (Q1) no negativo.

– A duração do pulso de gatilho pode ser controlada por um capacitor ligado ao pino 12. Para ligação em curto, o pulso tem duração máxima.

Q2

vp

vC

vT

Q1

vp

vC

vT

Q2

Q1

Pino 12 aterrado. Pino 12 com capacitor.



Saídas defasadas.

– As duas saídas podem ser juntadas por meio de dois diodos.

– O TCA785 não é capaz de gerar saídas com trem de pulsos.

– Para disparo de tiristores isolados por transformador de pulsos a saída deve passar por uma porta E externa. A outra entrada da porta E deve ser ligada a um gerador de onda quadrada na frequência desejada.



● VSYNC(5): Sinal da rede para sincronismo com zero.

● VS(16) E GND(1): Alimentação

● R9 (9): Resistor que determina corrente de carga do capacitor, que sairá pelo pino 10.

● C10 (10): Capacitor ligado a uma fonte de corrente. Gera o sinal dente de serra.

● V11(11): Tensão de controle, que será comparada com o sinal dente de serra. Quando o dente de serrá é maior, ocorre o disparo dos tiristores.


Módulo de Comando Integrado TCA785● Inhibit(6): Desabilita saídas.

● Q1(14), Q1(4): Saída de disparo para semiciclo negativo da rede e seu complemento.

● Q2(15), Q2(2): Saída de disparo para semiciclo positivo da rede e seu complemento.

● QU(3):Onda quadrada sincronizada com ângulo de disparo α. Para sincronismo com circuitos externos.

● QZ(7): Sinal correspondente à operação NÃO OU entre Q1 e Q2.

● C12(12): Capacitor para controle de largura dos pulsos de disparo.

● Pino 13: Estende as saídas negadas até próximo zero da rede.



Exemplo de Circuito com TCA785 (Ivo Barbi)

220V

CargaBAY61

1M5

13 515

16 6

+15V

TCA7855K

11

8

8nF

14109

180RA2

A1

47K



Exemplo(datasheet)

Tensão de alimentação gerada

por diodo zener.


Referências

BARBI, Ivo. Eletrônica de Potência, 6ª Edição, Ed. do Autor, Florianópolis, 2006.

de ALMEIDA, J. L. A. Dispositivos Semicondutores: Tiristores Controle de Potência em CC e CA, 12ª Edição, Érica, São Paulo, 2010

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