UNIVERSIDAD DE LA COSTA – FACULTAD FACULTAD DE INGENIERÍA – LABORATORIO LABORATORIO DE ELECTRONICA III
1
Generación de onda de sierra y etapa de control con SCR Bryan Ruiz B, Herbin Hernández Amaya, Juan David Mulford, Andrés de la Hoz
En el siguiente informe se conocerá una de las tantas R esume esume — En funciones que puede tomar el dispositivo de silicio más i mportante en la electrónica de potencia, la experiencia observamos los momento justo en la activación del semicondu ctor, con el objetivo de aprender las diferentes aplicaciones del scr scr y su funcionamiento, y conociendo el principio de este tema trabajaremos con el triac el cual es de la familia de los tiristores y su modo de uso es igual al scr pero una de sus aplicaciones es en corriente alterna a diferencia del scr.
P alabras alabras Clave C lavess — potencia, potencia, semiconductor, scr, triac, silicio.
Astrac Astractt-- In the following report will be known one of the many functions that can take the most important silicon device in power electronics, the experience we observe the right moment in the activation of the semiconductor, with the aim of learning the different applications of scr and its Operation, and knowing the principle of this subject we will work with the triac which is of the family of thyristors and its mode of use is just as simple as thyristor scr. K eywo eyworr ds— Power, semiconductor, scr, silicon,triac.
I. I NTRODUCCÓN
El scr y el triac tiene amplias amplias aplicaciones aplicaciones en el mundo mundo de la electrónica la cuales se pueden ver constante mente en circuitos de control y potencia atenuadores etc., etc., En esta práctica se hizo montaje de un circuito, el cual se quería observar su funcionamiento, El scr, es un interruptor electrónico este se pone en conducción no sólo cuando la tensión en sus terminales (ánodo y cátodo) se hace positiva sino también cuando es excitado con un pequeña corriente por su compuerta. Estos dispositivo maneja cierta cierta característica característica que se deberán respetar a la hora de construir un circuito, con la ayuda de la hoja de datos se observaron los límites, los cuales cuales alcazaba alcazaba el dispositivo de este tipo de scr y triac, se pudo lograr su montaje y entender al máximo como trabaja.
Conocer y demostrar el uso del SCR c106d, y el triac estudiando la etapa de control aplicada al montaje.
P.A. Primer autor es Bryan Ruiz, estudiante de séptimo semestre de ingeniería electrónica en la universidad de la costa - CUC (e-mail:
[email protected]) S.A Segundo autor es Herbin Hernández, estudiante de séptimo semestre de ingeniería eléctrica en la universidad de la costa - CUC (email:
[email protected]) T.A. Tercer autor es Andrés de la hoz , estudiante de séptimo semestre de ingeniería eléctrica en la universidad de la costa – CUC CUC (e-mail:
[email protected]) C.A. Cuarto autor es juan d Jiménez, estudiante de séptimo semestre de ingeniería eléctrica en la universidad de la costa – CUC CUC (e-mail:
[email protected]) OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Dominar todas sus aplicaciones en diferentes circuitos. Entender su funcionamiento, para realizar buenos montajes. Comprobar las características de conmutación de estos dispositivos.
III. I NSTRUMENTOS Para el desarrollo de esta experiencia se hizo uso de: Cantidad
1 2 1 3 2 1 5 5 1 1 2 1 1
Elemento
Protoboard LED SCR(C106D) Resistencia de 10K Resistencia de 220 o 330 Multímetro Cables UTP Caimanes Fuente de poder Triac diodos Cap 1uf Resistencia 33k, 23k, 10k.
II. OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL
IV. MARCO TEÓRICO
UNIVERSIDAD DE LA COSTA – FACULTAD DE INGENIERÍA – LABORATORIO DE ELECTRONICA III
2
Los tiristores son una familia de dispositivos semiconductores usados para controlar la cantidad de potencia que entrega a cargas eléctricas. El rectificador controlado de silicio (SCR) es un tiristor. El SCR consiste en cuatro capas p y n alternadas, como se muestra aquí:
Figura 3: Símbolo y estructura del SCR Figura 1: símbolo y estrutura scr
Este dispositivo semiconductor familia de los tiristores, se constituye de tres terminales (ánodo(A), cátodo (K) y compuerta (G)). Este dispositivo es muy utilizado para el control de grandes potencias eléctricas, de conducción unidireccional, al igual que un diodo rectificador. El SCR cuenta con una caracteristicas adicional para conducir. Su terminal llamado compuerta (Gate) de control o de disparo, en la cual se necesita una corriente capaz de producir la conducción del SCR. [1]
Tabla 1: características scr [2]
Figura 2: modelo simplificado del SCR FUNCIONAMIENTO DEL SCR EN CORRIENTE CONTINUA
El SCR es un dispositivo semiconductor semejante a un diodo con la única diferencia de poseer una compuerta o gate, esto le permite conducir al recibir un pulso positivo por la compuerta. Si no se detecta corriente en la compuerta el tiristor no conduce. Pero scr detecta corriente este comienza a conducir y queda conduciendo (activado) y se mantiene así. Si se desea que el tiristor deje de conducir (desactivado), el voltaje +V debe ser reducido a 0 Voltios. Si se disminuye lentamente el voltaje (tensión), el tiristor seguirá conduciendo hasta que por el pase una cantidad de corriente menor a la llamada "corriente de mantenimiento o de retención", lo que causará que el SCR deje de conducir aunque la tensión VG (voltaje de la compuerta con respecto a tierra no sea cero.
Figura 4: curva características
“Si la IG disminuye, el voltaje ánodo -cátodo aumenta. (ver el
punto B y A, y el voltaje ánodo-cátodo VB y VA). Concluyendo, al disminuir la corriente de compuerta IG, el voltaje ánodo-cátodo tenderá a aumentar antes de que conduzca (se ponga en On / esté activo)” [3]
UNIVERSIDAD DE LA COSTA – FACULTAD DE INGENIERÍA – LABORATORIO DE ELECTRONICA III
La aplicación de los triacs, a diferencia de los tiristores, se encuentra básicamente en corriente alterna. Su curva característica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes. Esto es debido a su bidireccionalidad. La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga, en corriente alterna. El encapsulado del triac es idéntico al de los tiristores. El tiristor tiene dos estados de funcionamiento: bloqueo y conducción. Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso, por ello, al igual que el diac, es un dispositivo bidireccional. Conduce entre los dos ánodos (A1 y A2) cuando se aplica una señal a la puerta (G). Se puede considerar como dos tiristores en anti paralelo. Al igual que el tiristor, el paso de bloqueo al de conducción se realiza por la aplicación de un impulso de corriente en la puerta, y el paso del estado de conducción al de bloqueo por la disminución de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH). Está formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura 5.
1.
2. 3.
4.
V. PROCEDIMIENTO Antes de realizar cada montaje se tuvo en cuentas la hoja de datos del dispositivo SCR y Triac (Datasheet). Luego ubicamos los componentes en la protoboar para iniciar con las conexiones. Luego de terminar con las conexiones indicadas en el circuito planteado por el profesor se realizar pruebas de continuidad para descartar las perturbaciones que puede existir en el circuito, o puede que nuestro montaje no funcione. Teniendo los 3 primeros pasos realizados empezamos analizar el funcionamiento del circuito
A). primer montaje
Figura 7a: análisis montaje 1
B). segundo montaje
Figura 5: símbolo y estrutura interna. [4].
Figura 7b: análisis montaje 2
Figura 6: formas de onda del triac [5].
3
UNIVERSIDAD DE LA COSTA – FACULTAD DE INGENIERÍA – LABORATORIO DE ELECTRONICA III “ por medio de la alimentación de 12vac de un transformador se
montó el circuito, el funcionamiento de este montaje depende de la conducción del triac como sabemos que su función está basada en corriente alterna, entonces su finalidad en este montaje es controlar la circulación de corriente atrás vez de él, siendo manipulado por medio de pulsadores, los led se encendía por medio como estaba polarizado los diodos, la configuración que se les dio a los diodo para la sincronización con los diodo led, la función que hacían los pulsadores era cerrar y abrir el circuito para terminar la conducción, algo que me di cuenta que al dejar oprimido el pulsador el circuito oscilaba, que quiere decir que parpadeaba el led, este circuito era un montaje que mantenía oscilado por la frecuencia de salida del transformador y la corriente circulaba siempre por los conductores esperando que el circuito sea cerrado ”
Figura 5: Montaje circuito (A)
4
no se apagará y por lo tanto el condensador no podrá volver a cargarse.” VI. RESULTADO Montaje número 1(a) Debido a la alta frecuencia a la que oscilaba el circuito era difícil tomar datos del montaje realizado solo se tuvo en cuenta su funcionamientos. Montaje número 2(b) VGT=0,6V VG=0.6v IGT=143uA IH=1,69mA IMAX=0.68uA VC= (R1+R2)*VCC/(R+R1+R2) VC= (23K+10K)*12/ (33K+23K+10K) =6V VII. CONCLUSIONES
Figura 5: Montaje circuito (B)
“La onda de diente de sierra se obtuvo entre el ánodo y el cátodo
del tiristor scr y pudo ser observada mediante el uso de un osciloscopio. El funcionamiento de este simple circuito fue, cuando el scr este desactivado, mediante la fuente de alimentación vcc y (R) se cargara el condensador, con una constante de tiempo RC. El condensador tratara de cargarse hasta una tensión vc valor que depende del divisor de tensión formado por R y (R1+R2), por lo que el capacitor tendera a cargarse hasta VC. Resulta que conforme el condensador se esté cargando, la tensión en VC irá incrementando de valor, esto hará que a su y a su vez la tensión de la compuerta VG también valla incrementando de valor, llegará un momento en la VG sea la adecuada para ofrecer la corriente de disparo IGT suficiente que a su vez alcanzar la tensión de disparo VGT del tiristor SCR, en ese momento el SCR se activara y entrará en conducción, lo que hace que el condensador descargue rápidamente a través del tiristor. Conforme el condensador se descargue la corriente I a través del tiristor SCR irá decrementando de valor, el circuito se tiene que preparar de tal forma que la corriente que circule por el SCR al descargarse el condensador sea menor que la corriente de mantenimiento IH del SCR, si esta corriente no se hace menor que IH, no se podrá obtener la onda diente sierra ya que el SCR
En esta experiencia pudimos observar el funcionamiento de ambos circuito y comprender el resultado de dicha configuración, y notar que función cumplía cada componentes, tan importantes en la electrónica, pudimos notar que el primer montaje al dejar oprimido el pulsador este circuito funcionaba como un oscilador debido a la frecuencia del transformador que circulaba por los conductores gracias a eso pudimos entender muy bien los circuito; Ser hizo las simulaciones observando, se apuntaron los valores y se hicieron los cálculos respecto al circuito que se deseaba. Fueron de hecho muy importante saber todo esto acerca el modo que funcionaban ambos circuito y resalta que no son las únicas aplicaciones que pueden tener.
VIII. BIBLIOGRAFÍA [1] D. W. Hart, Electronica de Potencia, Madrid: Pearson Educacion, 2001. [2] Motorola, «AllDatasheet.com,» Literature Distribution Centers, 2008. [En línea]. Available: http://pdf1.alldatasheet.es/datasheet pdf/view/3012/MOTOROLA/C106.html. [Último acceso: 21 02 2017]. [3] S. R. T. P., «Aplicaciones del SCR,» DEPARTAMENTO DE ELECTRICIDAD, ciudad Bolivar Venezuela, 2009. [4] concepto triac//simbologia//estrutura interna//https://www.electronicafacil.net/tutoriales/El-triac.php [5]formas de ondas //introduccion//http://fra.utn.edu.ar/download/carreras/ingenier ias/electrica/materias/planestudio/quintonivel/electronicaII/ap untes/triac.pdf
UNIVERSIDAD DE LA COSTA – FACULTAD DE INGENIERÍA – LABORATORIO DE ELECTRONICA III
5
