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Circuito de Comando com UJTCircuito de Comando com UJT

Nikolas Libert

Aula 9

Manutenção de Sistemas Eletrônicos Industriais ET54ATecnologia em Automação Industrial

DAELT ● Nikolas Libert ● 2

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.

P N

B2

B1

E

B2

B1

E

Base 2

Base 1

Emissor Emissor



Circuito Equivalente

– A junção E-B1 funciona como um diodo, que só conduzirá se vEE for maior que 0,7 V + vRb1.

– Se o diodo não estiver conduzindo (no corte), a região de semicondutor N, entre B1 e B2, se comporta como um resistor de valor RBB = Rb1 + Rb2.

Rb1

B2

B1

E

vEE

vBB

Rb20,7 V

vRb1B2

B1

E

vEEvBB

P N

B2

B1

E



– 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.

Rb1

B2

B1

E

vEE

vBB

Rb20,7 V

vRb1

– No corte, a tensão vRb1 é dada por:

vRb1=vBB⋅Rb1

Rb1+Rb2

=vBB⋅η

η=Rb1

Rb1+Rb2



Quando a tensão no emissor atinge vP, o diodo interno entra em condução e a resistência entre E e B1 se torna baixa.

O UJT volta ao corte quandoo diodo deixa de estardiretamente polarizado.

– Tensão entre E e B1 inferior a vV.

IE

VE

VP

VV

IV

ResistênciaNegativa

Saturação

Corte

vP=vBB⋅η+0,7

B2

B1

E



Parâmetros do UJT.

– IP: corrente no início do disparo.

– IV: corrente de vale.

– η: razão intrínseca de disparo.

– RBB0: resistência entre bases.

Ex.: UJT 2N2646

Min. Max.

IP - 5 μA

IV 4 mA -

η 0,56 0,75

RBB0 4,7 kΩ 9,1 kΩ


Oscilador de Relaxação


Principal aplicação do UJT.

Operação na região de resistência negativa.

Circuito base para disparo de tiristores.

R

vBB

RB2

CvRB1

RB1

Não confundir RB1(RB2) com Rb1(Rb2).




R

vBB

RB2

CvRB1

RB1

Rb1

Rb20,7 V

vx

RB1

RB2

R

vBB

C

vRB1

– RB2 dá estabilidade térmica ao UJT.

– Normalmente RB2 e RB1 são pequenos, comparados com Rb1 e Rb2.

– No corte:

v x=vBB⋅( Rb1+RB1)

( Rb1+RB1+Rb2+RB 2)

≃vBB⋅Rb1

( Rb1+Rb2)=vBB⋅η



Etapa 1

Rb1

Rb20,7 V

vx

RB1

RB2

R

vBB

C

vRB1

vC

– Inicialmente o capacitor está descarregado e o diodo cortado.

– O capacitor se carrega por meio do resistor R e sua tensão tende a vBB.

t

vC vBB



Etapa 2

Rb20,7 V

vx

RB1

RB2

R

vBB

C

vRB1

vC

– Antes da tensão no capacitor chegar a vBB, o limiar vP é atingido e o UJT entra em condução.

t

vC vBB

vP



Etapa 3

Rb20,7 V

vx

RB1

RB2

R

vBB

C

vRB1

vC

– O capacitor começa a ser descarregado por meio do diodo.

– Com a condução do diodo, a resistência Rb1 fica muito pequena (como a resistência interna de um diodo).

– A descarga é rápida pois RB1 é pequeno.

t

vC

vP



Etapa 4

– Quando a tensão no capacitor atinge o limiar de vale vV, o UJT corta.

– O capacitor volta a se carregar por meio do resistor R.

t

vC

vP

vV

Rb1

Rb20,7 V

vx

RB1

RB2

R

vBB

C

vRB1

vC




– O circuito gera um sinal pulsante.

– No ponto vRB1, haverão pulsos estreitos de tensão apenas nos momentos em que o UJT conduz (descarga do capacitor).

– Os pulsos em vRB1 podem serutilizados para disparo de umtiristor.

t

vC vP

vV

R

vBB

RB2

CvRB1

RB1

t

vRB1

O período de oscilação é dado por: T=R⋅C⋅ln( 11−η)


Disparo de Tiristor com UJT


O UJT pode gerar o trem de pulsos necessário para disparo de um Tiristor.

R

vBB

RB2

CRB1

RL



Cálculo de RB2

– Alguns fabricantes aconselham um valor de RB2 igual a 15 % de RBB.

– Outros fornecem equações:

RB2≃10000η⋅vBB

RB2≃0,4⋅RBB

η⋅V BB

+(1−η)⋅RB1

η

(para 2N2646 e 2N2647)

(para 2N1671 e 2N2160)

R

vBB

RB2

C

RB1

RL



Cálculo de RB1

– Enquanto o capacitor se carrega e o UJT está no corte, haverá uma tensão sobre RB1.

– Essa tensão é dada pelo divisor resistivo de RB1, RB2 e RBB, e deve ser menor que a tensão de disparo da porta do tiristor (vGT).

– Caso contrário, o tiristor poderádisparar na hora errada.

RB1⋅vBB

RB1+RB2+RBBmin

≤vGT

RvBB

RB2

C

RB1

RL



Cálculo de R.

– O resistor R é um dos responsáveis pela frequência de oscilação, mas sua resistência deve estar numa faixa dada por:

– A tensão de saturação entre emissor e base1, vEB1(sat), podeser utilizada como aproximaçãopara vV.

– IP, IV, η e vEB1(sat) são fornecidosno datasheet.

vBB−vP

IP

≥R≥vBB−vV

IV

RvBB

RB2

C

RB1

RL

vP=vBB⋅η+0,7



Cálculo de C.

– Conhecendo-se a faixa de valores aceitáveis para o resistor R, pode ser escolhida uma combinação de R e C que gere a frequência de oscilação desejada:

R

vBBRB2

C

RB1

RLT=R⋅C⋅ln( 1

1−η)f =

1T



Exemplo. Projete um oscilador para disparo de um TIC106D, com um UJT 2N2646. Dados: f=500 Hz, vBB=20 V, vGT (pior caso) = 0,2 V, vEB1(sat) = 2,5 V.

– RB2?

– RB1?

– R e C? R

vBBRB2

C

RB1

RL


Oscilador com UJT Sincronizado com a Rede


Para que o UJT possa ser utilizado para disparo de tiristores, é importante o sincronismo com a rede.

Alimentação do circuitocom diodo zener. R

RB2

C

RB1

RZ

+

-



No semiciclo positivo da rede elétrica, o diodo zener limita a tensão da rede em vBB, alimentando o circuito oscilador.

No semiciclo negativo, o diodo conduz, colocando em curto a entrada do oscilador e descarregando C.

– É como se o oscilador estivesse desligado.

R

RB2

C

RB1

RZ

+

-

vBB

vEt

vE

t

vRB1

vBBvC



No lugar do resistor R 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.

R

RB2

C

RB1

RZ

+

-

vBB

vEt

vE

t

vRB1

vBBvC


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).



Dispositivo formado por 4 camadas, semelhante a um SCR.

– Difere com relação ao ponto de ligação do terminal de gatilho.

A

K

GP

N

P

N

A (ânodo)

K (cátodo)

G (porta)


PUT Conduzindo


P

N

P

N

A

K

G

P

N

P P

N

N

A

K

G

Modelo Equivalente

A

K

GT1

T2

T1

T2

0,7+

-0,3+

-

0,7+

-PUT Cortado

T1

T2

0+

-

Condição para condução:vA > vG + 0,7



Circuito de Polarização

ThéveninA

K

GRL

RB2

RB1

vBB

vE

A

K

GRL

RthvTh

vE

vTh=vBB⋅RB1

RB1+RB2

RTh=RB1 || RB2=RB1+RB 2

RB1+RB 2

Por analogia, podemos dizer que vTh=vBB⋅η η=RB1

RB1+RB2

, onde



Circuito de Polarização

A

K

GRL

RthvTh

vE

● Considerando 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, VE = VTh● Não entra corrente na base de T2.● T2 também corta.

● O PUT só conduzirá se o valor de VE for elevado a um valor vP dado por

● O PUT funciona como um UJT onde o parâmetro η pode ser determinado por resistores externos.

vTh=vBB⋅η

A

K

GT1

T2

vP=vTh+0,7=vBB⋅η+0,7


Referências

ALBUQUERQUE, Rômulo Oliveira. Utilizando Eletrônica com AO, SCR, TRIAC, UJT, PUT, CI 555, LDR, LED, FET e IGBT, 2ª Edição, Érica, São Paulo, 2013.

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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