OSCILADOR DE RELAJACIÓN CON UJT
PEDRO JOSÉ DUARTE CHINCHILLA 1091676259 EMANUEL CARRASCAL ROMERO 96020228889 MATEO CAMILO PERALES VEGA 1065834475
Ing. JULIO CESAR OSPINO ARIAS
UNIVERSIDAD DE PAMPLONA PAMPLONA NORTE DE SANTANDER ELECTRÓNICA DE POTENCIA GRUPO A 2017-II
OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL
Determinar los parámetros del oscilador de relajación con UJT a partir de cálculos y realizar las respectivas mediciones prácticas para comprobar que el voltaje de disparo del UJT y el tiempo de carga mínimo del capacitor corresponden con los valores teóricos dados.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Realizar el diseño previo (prediseño), para conocer los elementos a utilizar en el circuito. Realizar las mediciones necesarias para la correcta recolección de datos y evitar errores en la estimación de los parámetros. Identificar la señal diente de sierra que se produce a partir del voltaje de carga del capacitor con respecto al tiempo.
MARCO TEÓRICO TRANSISTOR DE UNIJUNTURA (UJT) [1] Dispositivo que se utiliza fundamentalmente como generador de pulsos de disparo para SCR y TRIACs, contiene dos zonas semiconductoras. semiconductoras. Tiene tres terminales denominados emisor E, base uno B1 y base dos B2, Fijándose en la curva característica del UJT (datasheet) se puede notar que cuando el voltaje VEB1 sobrepasa un valor Vp de ruptura, el UJT presenta un fenómeno de modulación de resistencia que, al aumentar la corriente que pasa por el dispositivo, la resistencia de esta baja y por ello, también baja el voltaje en el dispositivo, esta región se llama región de resistencia negativa. Este es un proceso con realimentación positiva, por lo que esta región no es estable, lo que lo hace excelente para conmutar, para circuitos de disparo de tiristores y en osciladores de relajación, en la figura 1 se puede observar la estructura interna y el circuito equivalente de un transistor UJT.
Fig.1 Estructura y circuito equivalente del UJT.
APLICACIONES DEL UJT [2] Una de las aplicaciones del UJT más má s común es como generador de pulsos en diente di ente de sierra. Estos pulsos resultan muy útiles para controlar el disparo de la puerta de TRIACS y SCR. En la figura 2, se muestra el esquema de uno de estos circuitos.
Fig.2 Generador de pulsos en dientes de sierra mediante el UJT.
Al aplicar una tensión tensión V CC al circuito serie R-C, formada por la resistencia variable RS y el condensador C S, dicho condensador comienza a cargarse. Como este condensador está conectado al emisor, cuando se supere la tensión intrínseca, el UJT entrará en conducción. Debido a que el valor óhmico de la resistencia R 1 es muy pequeño, el condensador se descargará rápidamente, y en el terminal de B 1aparecerá un impulso de tensión. Al disminuir disminuir la corriente corriente de descarga descarga del condensad condensador, or, sobre sobre el el emisor emisor del del UJT, UJT, por debajo de la de mantenimiento, éste se desceba y comienza otro nuevo ciclo de carga y descarga del condensador. Así, se consigue que en el terminal de la base uno B1 aparezca una señal pulsante en forma de diente de sierra, que puede utilizarse para controlar los tiempos de disparo de un SCR o de un TRIAC. Para regular el tiempo de disparo es suficiente con modificar el valor óhmico de la resistencia variable R S, ya que de ésta depende la constante de tiempo de carga del condensador.
PREDISEÑO 1. Consultar las referencias de UJT comercializados en la ciudad para conocer sus valores característicos (datasheet) con el fin de realizar los respectivos cálculos para el circuito del oscilador de relajación propuesto en clases.
2. Estimar a través del análisis eléctrico los parámetros desconocidos del
, ,
circuito del oscilador de relajación ( , , ∗ , ) a partir de , s basándose también de los respectivos valores de las hojas características del UJT.
8,5 ,5
600µ
DISEÑO 1. Realizar el montaje del circuito, basados en el pre diseño. 2. Tomar las debidas mediciones, con ayuda del multímetro y osciloscopio. 3. Conectar el osciloscopio en el capacitor y variar la corriente de entrada del
emisor del UJT a partir de la variación de la resistencia (potenciómetro) para encontrar la señal deseada. 4. Hallar el y práctico y analizar los tiempos de carga con respecto al tiempo de disparo del UJT y comparar dichos resultados con los datos teóricos hallados en el prediseño.
, ,
PREDISEÑO
La referencia del transistor consultado para la realización de la práctica es UJT 2N2646 de encapsulado metálico, en las hojas características del transistor se puede observar los siguientes datos:
El circuito del oscilador de relajación con UJT para la realización de la práctica se muestra en la figura 3.
Fig.3 Circuito del oscilador de relajación.
ANALISIS ELECTRICO: Los datos dados por el docente son: se halla ∗
9,1Ω 1 Ω 0,75
8,5 600µs, utilizando
∗ ∗ ∗ 0,75∗9,1Ω ∗ ,Ω
Para hallar
se tiene que:
=+∗ ,Ω Se halla el valor del voltaje interbase ( ) con la siguiente fórmula: 0,6 0,6 8,50,75 , Hallamos
con la fórmula: 1°2 10,53 6,825Ω2,278Ω , ,
Para la realización de los demás cálculos es necesario estimar los valores de vcc ya que en el datasheet es muy grande:
21∗12 10.533∗(9.1Ω220Ω260Ω) 9.1Ω , La resistencia variable siguiente forma:
para un valor de 11,0 11,087 87 se calcula de la
11,087 87 8,5 5 11,0 5µ , Ω Ω Ahora se procede procede a hallar hallar el voltaje de valle
, con la siguiente fórmula:
() 8,5 0,8 ,
La resistencia se halla como sigue, teniendo en cuenta que la corriente de valle tomada del datasheet es 6 mA.
−
11,087 87 8,5 11,0 6 Ω Se halla el valor del capacitor
, con la siguiente fórmula:
∗ln[1 ]
600µ 8,5 ] 565 Ω ∗ ln [1 11,087
, , ≈ , , µ Se halla el valor de las resistencias
y :
2() ∗ 0,8 2(1,543 ) , , Ω ≈ Para
, se busca un valor entre el siguiente intervalo 100Ω≤ ≤ 300Ω Dicho valor es de . Para
DISEÑO 1. Se procede realizar el circuito en protoboard para después realizar las respectivas mediciones y cálculos. El circuito montado es el siguiente:
Fig.4 Montaje del circuito del oscilador de relajación.
respectivas mediciones mediciones se obtuvieron obtuvieron los siguientes siguientes valores para 2. Al tomar las respectivas los componentes del circuito:
10,9 10,911 259,1 259,188 Ω 220 Ω 535 Ω 482 Ω 0,5µ
Con ayuda del multímetro se hallaron los valores de siguientes:
y, estos son los
10,3 10,322 1,42 1,42
3. Se procede a conectar los dos canales del osciloscopio en la entrada del circuito (nodo del capacitor y tierra) y en la salida (base 1 y tierra) para observar las gráficas del oscilador de relajación a partir del Tiristor UJT.
se hizo uso de la gráfica que el
Para conseguir los valores de voltajes y osciloscopio mostraba, observar figura 4.
Fig.5 Gráfica del oscilador de relajación medición de voltaje.
En la figura 5 se puede apreciar que el voltaje de disparo práctico también que el voltaje de valle .
,
, ,
Para calcular el tiempo se procede a medir en el osciloscopio el periodo como se muestra en la figura 6.
Fig.6 Gráfica del oscilador de relajación medición del periodo.
En la anterior imagen se puede apreciar que el tiempo que también corresponde a
, , . .
6,08 6,0800 , lo
ANÁLISIS DE RESULTADOS Los datos medidos con el multímetro son:
10,3 10,322 1,42 1,42 10,9 10,911 259,1 259,188 Ω 220 Ω
A partir de dichos datos se puede a calcular calcular la resistencia resistencia práctica para comprobar que este valor sea similar con el valor dadod en las hojas características del UJT. Tenemos que:
Conclusiones Se pudo observar experimentalmente cada uno de los comportamientos de los transistores MOSFET en sus diferentes modos de operación; en zona de saturación donde el dispositivo se comporta como una fuente de corriente y en zona óhmica su comportamiento como una resistencia variable. El comportamiento del disipador resultó efectivo efectivo ya que evitó el recalentamiento del MOSFET como también un posible daño en el circuito. El caso contrario se pudo observar en la resistencia de potencia, la cual aumentó su temperatura durante la práctica. La importancia de la precisión tanto del aparato de medida, como de la persona que realiza la medición en prácticas de este tipo es muy grande ya que, para unos buenos resultados, se precisa de precisión tanto en las medidas, como en los cálculos realizados. Se pudo pudo observar observar que mediante la ingeniería y el criterio de análisis anál isis se pueden obtener parámetros desconocidos pero importantes de un determinado dispositivo, haciendo uso del conocimiento previo como también del impartido en clase.
