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OSCILADORES por Mind Map: OSCILADORES

1. Composição

1.1. ✓ Formado por quatro camadas semicondutoras, alternadamente p-n-p-n, possuindo 3 terminais: anodo e catodo, pelos quais flui a corrente, e a porta (ou Gate) que, a uma injeção de corrente, faz com que se estabeleça a corrente anódina

2. Maneiras de Disparo

2.1. ✓ Ocorre quando há um pulso de tensão no Gate, que é o terminal de controle

2.2. ✓ Também pode acontecer de maneira indesejada.

2.2.1. 1 - Sobre tensão.

2.2.2. 2 - Em casos de oscilação.

2.2.3. 3 - Elevadas temperaturas.

2.2.4. ✓ Chama-se comutação o momento em que o tiristor para de conduzir a corrente e passa a bloqueá-la.

3. Parâmetros típicos dos Tiristores

3.1. Tensão direta de ruptura (VBO)

3.2. Máxima tensão reversa (VBR)

3.3. Máxima corrente de anodo (Iamax)

3.3.1. ✓ Pode ser dada como valor RMS, médio, de pico e/ou instantâneo.

3.4. Máxima temperatura de operação (Tjmax)

3.4.1. ✓ Temperatura acima da qual, devido a um possível processo de avalanche, pode haver destruição do cristal.

3.5. Resistência térmica (Rth)

3.5.1. ✓ Diferença de temperatura entre 2 pontos especificados ou regiões, dividido pela potência dissipada sob condições de equilíbrio térmico. É uma medida das condições de fluxo de calor do cristal para o meio externo.

3.6. Característica I2t

3.6.1. ✓ Resultado da integral do quadrado da corrente de anodo num determinado intervalo de tempo, sendo uma medida da máxima potência dissipável pelo dispositivo. É dado básico para o projeto dos circuitos de proteção.

3.7. Máxima taxa de crescimento da corrente de anodo (di/dt)

3.7.1. ✓ Início do processo de condução de corrente pelo tiristor ocorre no centro da pastilha de silício, ao redor da região onde foi construída a porta, espalhando-se radialmente até ocupar toda a superfície do catodo, à medida que cresce a corrente. Mas se a corrente crescer muito rapidamente, antes que haja a expansão necessária na superfície condutora, haverá um excesso de dissipação de potência na área de condução, danificando a estrutura semicondutora. Este limite é ampliado para tiristores de tecnologia mais avançada fazendo-se a interface entre Gate e catodo com uma maior área de contato, por exemplo, “interdigitando” o gate.

3.8. Corrente de manutenção de condução (IH)

3.8.1. ✓ Mínima corrente de anodo necessária para manter o tiristores em condução.

3.9. Corrente de disparo (IL)

3.9.1. ✓ Mínima corrente de anodo requerida para manter o SCR ligado imediatamente após ocorrer a passagem do estado desligado para o ligado e ser removida a corrente de porta.

3.10. Tempo de disparo (ton)

3.10.1. ✓ Tempo necessário para o tiristor sair do estado desligado e atingir a plena condução.

3.11. Tempo de desligamento (toff)

3.11.1. ✓ Tempo necessário para a transição entre o estado de condução e o de bloqueio. É devido a fenômenos de recombinação de portadores no material semicondutor.

3.12. Corrente de recombinação reversa (Irqm)

3.12.1. ✓ Valor de pico da corrente reversa que ocorre durante o intervalo de recombinação dos portadores na junção.

4. Tipos de retificações

4.1. 1- Retificação Monofásica (2 pulsos)

4.1.1. ✓ Coluna retificadora Monofásica semi controlada (construída com 2 Tiristores , Dois diodos retificadores e 1 diodo freewheeling)

4.1.2. ✓ Este tipo de retificação se caracteriza por: Alta reflexão de harmônicos Filtro CC (L, C) Pesado

4.1.2.1. Monofásica (2 pulsos)

4.2. 2- Retificação Trifásica (3 pulsos)

4.2.1. ✓ Coluna retificadora Trifásica semi controlada (construída com 3 Tiristores e três diodos)

4.2.2. ✓ Este tipo de retificação se caracteriza por Alta reflexão de harmônicos Filtro CC (L, C) Pesado

4.2.2.1. Trifásica (3 pulsos)

4.3. 3- Retificação Trifásica (6 pulsos)

4.3.1. ✓ Coluna retificadora Trifásica totalmente-controlada (construída com 6 Tiristores)

4.3.2. ✓ Este tipo de retificação se caracteriza por MÉDIA reflexão de harmônicos Filtro CC (L, C) Leve Este tipo de retificação é muito utilizado em APLICAÇÕES INDUSTRIAIS, em função de seus filtros de saída CC (L, C) serem mais simples e econômicos em relação aos circuitos retificadores semi controlados

4.3.2.1. Trifásica (6 pulsos)

4.4. 4- Retificação Trifásica (12 pulsos)

4.4.1. ✓ Coluna retificadora Trifásica totalmente-controlada (construída com 12 Tiristores)

4.4.2. ✓ Necessário utilização de transformador isolador (hexafásico), com primário fechado em estrela e secundário duplo em Delta. (CONEXÃO CA COMPLEXA) Necessário utilização de indutor balanceado (interligando as duas pontes de tiristores

4.4.3. ✓ Este tipo de retificação se caracteriza por BAIXA reflexão de harmônicos Filtro CC (L, C) Leve -Ideal para Altas Tensões CC e Altas correntes CC Este tipo de retificação não é muito utilizado, em função de suas conexões CA (transformadores, indutores balanceadores) tornarem economicamente mais caro o projeto e mais difícil de ser montado

4.4.3.1. Trifásica (12 pulsos)

5. HARTLEY

6. Exemplo de utilização dos Tiristores

6.1. Controle de relés e motores

6.2. Fontes de tensão reguladas

6.3. Carregadores de bateria

6.4. Controle de luminosidade para lampadas incandecentes

6.5. Inversores CC-CA

6.6. Choppers (Variadores de tensão CC)

7. Tipos

7.1. BIDIRECIONAL TRIODE - TRIACs

7.1.1. ✓ Não é necessário que se tenha ambas polaridades do sinal de gatilho, pois um TIAC pode ser disparado com um sinal tanto positivo como um negativo de gatilho.

7.1.2. ✓ Pode conduzir em ambos sentidos e é normalmente utilizado em controle de fase CA.

7.1.2.1. ✓Utilizado para chaveamento de alta velocidade com comutação forçada.

7.2. GATE-TURN-OFF- GTOs

7.2.1. ✓Este dispositivo pode ser acionado com um pulso positivo em seu terminal de GATE e bloqueado com um pulso negativo neste mesmo terminal.

7.2.2. ✓ Este dispositivo contem 4 vantagens sobre os SCRs, são elas:

7.2.2.1. 1- Eliminação dos componentes de comutação na comutação forçada, resultando em redução de custo peso e volume.

7.2.2.2. 2 - Redução no ruído acústico e eletromagnético devido à eliminação dos indutores de comutação.

7.2.2.3. 3 - Desligamento mais rápido, permitindo elevadas frequências de chaveamento.

7.2.2.4. 4 - Melhor eficiência dos conversores.

7.2.3. ✓ Em aplicação de baixa potência são as seguintes vantagens sobre os transistores bipolares:

7.2.3.1. 1 - Capacidade de bloqueio de tensão mais elevada.

7.2.3.2. 2 - Elevada relação entre máxima corrente controlavel e corrente média.

7.2.3.3. 3 - Elevada relação entre a corrente máxima de surto e a corrente media, tipicamente 10:1

7.2.3.4. 4 - Alto ganho em estado de condução, tipicamente 600.

7.2.3.5. 5 - Sinal de gatilho em forma de pulso de curta duração.

7.3. FAST-SWITCHING - SCRs

7.3.1. ✓Conhecido como tiristor de inversor.

7.3.2. ✓O desligamento rápido do tiristor é importante para reduzir o tamanho e o peso dos componentes do circuito de comutação e/ou reativo.

7.4. REVERSE-CONDUCTING- RCTs

7.4.1. ✓ Oferece isolação elétrica total entre a fonte de disparo por luz e o dispositivo de chaveamento de um conversor de potência, que flutua a um potencial elevado.

7.4.2. ✓ Considerado como um tiristor com diodo interno em antiparalelo.

7.5. STATIC INDUCTION - SITHs

7.5.1. ✓ Como a relação da corrente direta através do tiristor para a corrente reversa do diodo é fixa para um dado dispositivo, suas aplicações serão limitadas a projetos de circuitos específicos.

7.5.2. ✓ As características de um tiristor de indução estática são similares àqueles de um MOSFET.

7.5.3. ✓ É um dispositivo de portadores minoritários. Como resultado, o SITH tem baixa resistência ou queda de tensão diretas e pode ser fabricado para fixas de tensão e corrente mais elevadas.

7.5.4. ✓ Contém velocidade de chaveamento rápida.

7.6. LIGHT -ACTIVATED SILICON-CONTROLLED RECTIFIERS - LASCRs

7.6.1. ✓ A estrutura do gatilho é projetada para fornecer-lhe sensibilidade suficiente para realizar disparo a partir de fontes práticas de luz.

7.6.2. ✓ São Utilizados em aplicações de tensões e correntes elevadas.

7.6.3. ✓ Dispositivo disparado por radiação direta de luz na pastilha de silício.

7.7. FET-CONTROLLED - FET-CTHs

7.7.1. ✓ Um tiristor controlado por FET, se trata de um MOSFET e um tiristor em paralelo.

7.7.2. ✓ Esse dispositivo pode ser disparado como tiristores convencionais, mas ele não pode ser desligado através do controle da porta.

7.7.3. ✓ Utilizado onde o disparo ótico é utilizado para fornecer isolação elétrica entre o sinal de entrada ou de controle e o dispositivo de chaveamento do conversor de potência.

7.8. Contém vantagens como:

7.8.1. 1 - Baixa queda de tensão direta durante a condução

7.8.2. 2 - Tempo de disparo e desligamento rápidos.

7.8.3. 3 - Baixas perdas de chaveamento.

7.8.4. 4 - Baixa capacidade de bloqueio de tensão reversa.

7.8.5. 5 - Alta impedância de entrada de gatilho, facilitando o circuito de excitação.

7.9. MOS-CONTROLLED - MCTs

7.9.1. ✓ Um tiristor controlado por MOS, se trada de um tiristor regenerativo de 4 camadas e uma estrutura de gatilho ou de porta MOS.

7.9.2. ✓ O MCT pode ser operado como um dispositivo controlado pelo gatilho se sua corrente for menor que a corrente máxima controlável.

7.10. PHASE CONTROL - SCRs

7.10.1. ✓ É desligado por comutação normal.

7.10.1.1. ✓ Sua operação é baseada na frequência da linha.

8. Características

8.1. Região de resistência negativa

8.2. Região de corte.

8.3. Região de ruptura.

8.4. ✓ É utilizada em circuitos com alimentação CC e nos quais não ocorre reversão no sentido da corrente de anodo. A idéia básica deste tipo de comutação é oferecer à corrente de carga um caminho alternativo ao tiristor, enquanto se aplica uma tensão reversa sobre ele, desligando-o. Antes do surgimento dos GTOs, este foi um assunto muito discutido, buscando-se topologias eficientes. Com o advento dos dispositivos com comutação pelo gate, os SCRs tiveram sua aplicação concentrada nas aplicações nas quais ocorre comutação natural ou pela carga.

9. Circuitos de excitação do gate

9.1. 1 - Condução

9.1.1. ✓ Região de saturação ou condução.

9.2. 2 - Comutação

9.2.1. ✓ Comutação Natural

9.2.1.1. ✓ A entrada em condução de um tiristor é controlada pela injeção de uma corrente no terminal da porta, devendo este impulso estar dentro da área delimitada.

9.2.1.2. ✓ É utilizada em sistemas de CA nos quais, em função do caráter ondulatório da tensão de entrada, em algum instante a corrente tenderá a se inverter e terá, assim, seu valor diminuído abaixo de IH, desligando o tiristor. Isto ocorrerá desde que, num intervalo inferior a toff, não cresça a tensão direta Vak, o que poderia levá-lo novamente à condução.

9.2.2. ✓ Comutação por ressonância da carga

9.2.2.1. ✓ Em algumas aplicações específicas, é possível que a carga, pela sua dinâmica própria, faça com que a corrente tenda a se inverter, fazendo o tiristor desligar. Isto ocorre, por exemplo, quando existem capacitâncias na carga as quais, ressoando com as indutâncias do circuito produzem um aumento na tensão ao mesmo tempo em que reduzem a corrente. Caso a corrente se torne menor do que a corrente de manutenção, e o tiristor permaneça reversamente polarizado pelo tempo suficiente, haverá o seu desligamento. A tensão de entrada pode ser tanto CA quanto CC.

9.2.3. ✓ Comutação forçada

10. COLPITTS