UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIER9A ELÉCTRICA LÉCTRICA Y Y ELECTRÓNICA
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL EE435M INFORME FINAL Nº 2 CARACTERIZACIÓN DE DISPOSITIVOS USADOS EN LOS CIRCUITOS DE DISPARO: UJT, UJT, PUT, PUT, ACOPLANADORES ACOPL ANADORES OPTICOS OPTI COS Y MAGNÉTICOS
Pr!"#r: I$%& LAZO OC'O, DOMINGO PEDRO
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E#1$. E%.-1(& M.r1 '16.(% F(r"#, P.)( ')r/.6 ')r/.6 Crr1 Crr1(( ((#, #, V(.61* V(.61*1r 1r O7/.-1 S.r.-1. '"r$8$6", C.r(#
2 ++
D"617./r1. A la memoria de todos los que hacen e hicieron posile el esparcimiento del entendimiento de la Naturale!a"
CARACTERIZACIÓN DE DISPOSITIVOS USADOS EN LOS CIRCUITOS DE DISPARO: UJT, PUT, ACOPLADORES ÓPTICOS Y MAGNÉTICOS
1. FUNDAMENTO TEÓRICO. UJT El transistor UJT (transistor de unijuntura - Unijuncon transistor) es un disposivo con un funcionamiento diferente al de otros transistores. Es un disposivo de disparo. Es un disposivo que consiste de una sola unión PN !sicamente el UJT consiste de una "arra de material po N con cone#iones el$ctricas a sus dos e#tremos (%& ' %) ' de una cone#ión eca con un conductor de aluminio (E) en al*una parte a lo lar*o de la "arra de material N. En el lu*ar de unión el aluminio crea una re*ión po P en la "arra+ formando as! una unión PN. ,er el si*uiente *rco /omo se dijo antes este es un disposivo de disparo. El disparo ocurre entre el Emisor ' la %ase& ' el voltaje al que ocurre este disparo est dado por la fórmula0 ,oltaje de disparo 1 ,p 1 2.3 4 n # , %%& 5onde0 - n 1 intrinsic stando6 radio (dato del fa"ricante) - ,%%& 1 ,oltaje entre las dos "ases 7a fórmula es apro#imada porque el valor esta"lecido en 2.3 puede variar de 2.8 a 2.3 dependiendo del disposivo ' la temperatura. 5os ejemplos sencillos &.- Un UJT N8932 ene un n 1 2.:; ' 8 volos entre % ' %&. /ul es el voltaje de disparo apro#imado< ,oltaje de disparo 1 ,p 1 2.3 4 (2.:; # 8) 1 &=.9 ,olos .- Un UJT N8932 ene un n 1 2.:9 ' & volos entre % ' %&. /ul es el voltaje de disparo apro#imado< ,oltaje de disparo 1 ,p 1 2.3 4 (2.:9 # &) 1 9.9: ,olos. Nota0 - Un dato adicional que nos da el fa"ricante es la corriente necesaria que de"e a"er entre E ' %& para que el UJT se dispare 1 >p. - Es importante acer notar que tam"i$n se a construido el UJT donde la "arra es de material po P (mu' poco). ?e le conoce como el /UJT o UJT complementario. Este se comporta de i*ual forma que el UJT pero con las polaridades de las tensiones al rev$s @u' importante0 No es un ET
PUT
El PUT (Transistor Uniunión pro*rama"le) es un disposivo que+ a diferencia del transistor "ipolar comAn que ene ; capas (NPN o PNP)+ ene 8 capas. El PUT ene ; terminales como otros transistores ' sus nom"res son0 ctodo B+ nodo C+ puerta D. C diferencia del UJT+ este transistor permite que se puedan controlar los valores de %% ' ,P que en el UJT son jos. 7os parmetros de conducción del PUT son controlados por la terminal D. Este transistor ene dos estados0 Uno de conducción (a' corriente entre C ' B ' la ca!da de voltaje es pequeFa) ' otro de corte cuando la corriente de C a B es mu' pequeFa. Este transistor se polariGa de la si*uiente manera0 5el *rco+ se ve que cuando >D 1 2+ ,D 1 ,%% H I % (%& 4 %) K 1 n # ,%% donde0 n 1 % (%& 4 %) 7a principal diferencia entre los transistores UJT ' PUT es que las resistencias0 %& 4 % son resistencias internas en el UJT+ mientras que el PUT estas resistencias estn en el e#terior ' pueden modicarse. Cunque el UJT ' el PUT son similares+ El >p es ms d$"il que en el UJT ' la tensión m!nima de funcionamiento es menor en el PUT.
Funcin!"i#n$: Para pasar al modo acvo desde el estado de corte (donde la corriente entre C ' B es mu' pequeFa) a' que elevar el voltaje entre C ' B asta el ,alor ,p+ que depende del valor del voltaje en la compuerta D. ?ólo asta que la tensión en C alcance el valor ,p+ el PUT entrar en conducción (encendido) ' se mantendr en este estado asta que >C corriente que atraviesa el PUT) sea reducido de valor. Esto se lo*ra reduciendo el voltaje entre C ' B o reduciendo el voltaje entre D ' B
O%$ !c%&!'(#) Tam"i$n se denominan opto aisladores o disposivos de acoplamiento ópco. %asan su funcionamiento en el empleo de un aG de radiación luminosa para pasar seFales de un circuito a otro sin cone#ión el$ctrica.undamentalmente este disposivo est formado por una fuente emisora de luG+ ' un foto sensor de silicio+ que se adapta a la sensi"ilidad espectral del emisor luminoso. T>PL?0 E#isten varios pos de opto acopladores cu'a diferencia entre s! depende de los disposivos de salida que se inserten en el componente. ?e*An esto tenemos los si*uientes pos0 ototransistor0 o lineal+ conmuta una variación de corriente de entrada en una variación de tensión de salida. ?e uliGa en acoplamientos de l!neas telefónicas+ perif$ricos+ audio ... Lptoristor0 5iseFado para aplicaciones donde sea preciso un aislamiento entre una seFal ló*ica ' la red. Lptotriac0 Cl i*ual que el Lptoristor+ se uliGa para aislar una circuiter!a de "aja tensión a la red En *eneral pueden sustuir a rel$s 'a que enen una velocidad de conmutación ma'or+ as! como+ la ausencia de re"otes.
*. SIMULACIONES.
/>/U>TL C 7a idea de este circuito es la de medir el coeciente Mn de por lo menos ; UJT raGón por la cual se implemente una etapa de reccación a n de poder capturar el valor de ,p para lue*o reemplaGar en la ecuación ,p1nH, "&"4,d %ajo la condición esta"lecida es necesario que &4P& sea un valor elevado+ ' tam"i$n el valor de / de"e ser ma'or al de /& a n de que la descar*a sea mas lenta. 1 2 V d c V 1
0 R 1
R 5
25k
1
D 1 N 4 0 0 4 D 1 X1
V
R 3
V
2 N 2 6 4 6
150k C 1
C 2
220n
88n
R 2
R 4
50k
0 .1
0
0
8.0V
6.0V
4.0V
2.0V
0V 0s V(C1:1)
5ms V(C2:1)
10ms
15ms
20ms
25ms
30ms
35ms
40ms
25ms
30ms
35ms
40ms
Time
80uA
60uA
40uA
20uA
0A 0s
5ms
10ms
15ms
20ms
-I(R2)
Time
/>/U>TL % El si*uiente circuito corresponde a un re*ulador de velocidad de un motor C/ monofasico+ el control de la velocidad del motor se ace a trav$s del control del voltaje ecaG en el motor ' para ello se controla el n*ulo de disparo del triac a trav$s de un circuito de disparo implementado con un PUT+ adems se uliGa un circuito reccador ' un diodo tener para re*ular la tensión ' o"tener un voltaje 5/ que va a alimentar al circuito oscilador por lo cual una veG implementado el circuito solo requiere de una fuente alterna monofsica para tra"ajar.
7os parmetros son0 5el oscilador0 Tmin 1 &ma# 1 min H / ln (&(&- )) Tma# 1 &min 1 ma# H / ln (&(&- )) 0 elación intr!nseca del PUT
min13O ma#1(=243)O /12.&u Tmin 1 &ma# 1 3+ 222H 2.& &2 -: H ln (&(&-2.:=) 1 .9; m? Tma# 1 &min 1 33+ 222H 2.& &2 -: H ln (&(&-2.:=) 1 92.98 m? ,Gener1Q.&, espuesta o"tenida 0 ,oltaje en el motor
?eFal o"tenida en la salida del PUT
/>/U>TL /&0 Este circuito 'a est esta"lecido+ lo que se "usca es encontrar el dia*rama de "ode es decir la respuesta en frecuencia para el caso de usar un disposivo de acople ópco+ con ello podremos tener una idea cualitava del ran*o de frecuencias con el que podemos in*resar una entrada tal que e#ista una respuesta del opto acoplador. 0 V 1 1 0 V d c
R 1 R 2 52 0 O F F T IM E = 4 m S D S T M 1 O N T I M E = 4 m S CLK D E ! " =
R 3 5k
1k
I
S T ! R T V ! = 0 O P P V ! = 1
U 1 1
P S 2 5 0 1
4
2
I
3
0
3.0mA
2.0mA
1.0mA
0A
-1.0mA 0s -I (R 2)
5ms I( U1 :C )
10ms
15ms
20ms
25ms
30ms
35ms
40ms
45ms
50ms
Time
Para una onda cuadrada con periodo 2.9ms se ene0 3.0mA
2.0mA
1.0mA
0A
-1.0mA 0s - I( R2)
5ms I (U 1:C )
10ms
15ms
20ms
25ms
Time
30ms
35ms
40ms
45ms
50ms
Para una onda con periodo 2.9us empieGan a sur*ir pro"lemasR la seFal de salida es0 2.0mA
1.0mA
0A
-1.0mA 0s -I(R2)
2us I(U1:C)
4us
6us
8us
10us
12us
14us
16us
Time
/>/U>TL / Este circuito es mu' similar al anteriorR para este caso analiGaremos la respuesta en frecuencia del opto acoplador pero en conjunto con una compuerta ló*ica CN5+ nos servir como referencia 'a que el disparo de los circuitos li*ados a ?/+ T>C/s estn accionados "ajo una ló*ica de control de ompuertas. 0 V 1 10Vdc
R 1 R 6
2#0 R 5
1k
5.6k R 2 3.3k
O F F T I M E = 2 .5 $ D S T M 1 O N T I M E = 2 . 5 $ CLK D E ! " =
% 1 U 1 U 2
S T ! R T V ! = 0 O P P V ! = 1
% 2 N 2 2 2 2
P S 2 5 0 1
1
4
1 3
2
2
0
V
! N D 2
3
R 4V 4.#k O F F T IM E = 0 .1 m $ D S T M 2 O N T I M E = 0 . 1 m $ CLK D E ! " =
0
S T ! R T V ! = 0 O P P V ! = 1
10V
5V
0V 0s V(U2:O)
1ms V (R4:2)
2ms
3ms
4ms
5ms
Time
6ms
7ms
8ms
9ms
10ms
