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describe o que corresponde al tiristor utp y ujt
Tipo: Monografías, Ensayos
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Cruz aguilar yeriser 20 190138C Quiñe Espinoza Josue Enrique 202000 12G Rafaile choque javier alejandro 20192529J SECCIÓN: c TEMA: DISPARO DEL TIRISTOR CON CIRCUITOS INTEGRADOS UJT Y PUT DOCENTE: Ing. FARRO CHIRINOS LESLIECHIRTIAN MATERIA: ELECTRONICA DE POTENCIA – ML 2023 - II
EXPERIMENTO. DISPARO DEL TIRISTOR CON CIRCUITOS INTEGRADOS UJT Y PUT Pág. RESUMEN
**1. FUNDAMENTO TEÓRICO
El circuito de disparo o excitación de compuerta de los tiristores, es una parte integral del convertidor de potencia. La salida de un convertidor, que depende de la forma en que el circuito de disparo excita a los dispositivos de conmutación (tiristores), es una función directa del proceso de cómo se desarrolla la conmutación. Podemos decir entonces que los circuitos de disparo, son elementos claves para obtener la salida deseada y cumplir con los objetivos del “sistema de control”, de cualquier convertidor de energía eléctrica. El diseño de un circuito excitador, requiere el conocimiento de las características eléctricas de compuerta del tiristor específico, que se va a utilizar en el circuito principal de conmutación. Para convertidores, donde los requisitos del control no son exigentes, puede resultar conveniente diseñarlo con circuitos discretos. En aquellos convertidores donde se necesita la activación de compuerta con control de avance, alta velocidad, alta eficiencia y que además sean compactos, los circuitos integrados para activación de compuerta que se disponen comercialmente, son más conveniente. Las partes componentes de un circuito de disparo para tiristores se muestra en el diagrama de bloques siguiente, que nos da una idea general, de la interrelación de estos componentes: Figura 1. Interrelación de componentes en el disparo
Circuito sincronizador: Este circuito, se encarga de iniciar la base de tiempo en sincronismo con la frecuencia de red, de manera tal de retrasar el mismo ángulo (respecto al cruce por cero de la tensión de red), el pulso de disparo, en todos los semiciclos. Entrada señal de control: Esta señal es la que determina el retraso del ángulo de disparo, señal generada en forma manual o a través de un sistema realimentado. Para este último caso, la señal se genera por la interacción de la señal de referencia, la señal realimentada y el algoritmo de control (proporcional, proporcional+integrador, etc.). Circuito base de tiempo: En los circuitos analógicos, la base de tiempo se genera por medio de un circuito tipo RC, o sea a través de la carga de un condensador, con una constante de tiempo τ=CR., hasta una tensión que genera un pulso de disparo. En los sistemas programables, la base de tiempo se genera por programación o por medio de un temporizador interno que se carga también por programación. Generación de los pulsos de disparo: Para la generación de los pulsos, se disponen de muchas variantes de circuitos, con aplicación de transistores bipolares o mediante semiconductores específicos, que generan, cortos pulsos de disparo. Circuito de aislamiento entre el generador de pulsos y el circuito convertidor: Fundamentalmente se utilizan dos técnicas. Una es la de utilizar un transformador aislador de pulsos y la otra un dispositivo semiconductor foto controlado de silicio, también llamado opto acoplador. Otra técnica utilizada es a través de las fibras ópticas con emisor en el circuito de disparo y receptor en el circuito de compuerta. Protección de la compuerta: Se utilizan circuitos de protección contra disparos por tensiones espurias.
Figura 4. Circuito C Figura 5. Circuito D El diodo “Dg”, protege la compuerta contra el voltaje negativo, para mejorar la capacidad de dv/dt y también para reducir el tiempo de apagado. Todas las funciones pueden combinarse, donde además se agregó un diodo D que permite solamente que pasen pulsos positivos y la resistencia R1 para limitar la corriente de compuerta. EL TRANSISTOR UJT (Unijunction Transistor o Transistor Uniunion) Es un dispositivo de disparo, consistiendo de una sola unión PN que es utilizado para hacer osciladores. Físicamente consiste de una barra de material tipo N con conexiones eléctricas a sus 2 extremos (B1 y B2) y de una conexión hecha con un conductor de aluminio (E) en alguna parte de la barra N. En el lugar de unión el aluminio crea una región tipo P en la barra, formando así una unión PN. Figura 6. a) Estructura interna del UJT. b) Circuito equivalente del UJT. c) Símbolo Considerando el lugar de inserción del material tipo P, se obtiene un divisor de tensión sobre la resistencia RBB original: el formado por las partes correspondientes de la barra N comprendidas entre B1 y E (RB1) y entre E y B2 (RB2).
La relación existente entre las resistencias es de suma importancia, definiéndose así por el parámetro η: Este parámetro depende del proceso de fabricación, del grado de dopado, de la geometría del elemento, etc. Este valor es proporcionado en sus especificaciones. Analizando la curva característica del UJT de la Figura 2.: Figura 7. curva característica del UJT VP se le conoce como Tensión de pico: IP: Corriente de Pico IV: Corriente de Valle Una vez cebado el UJT, si se disminuye la corriente IE, la tensión VEB se mantiene casi constante, si este llega a pasar por debajo del valor IV, es en este momento que el UJT pasa al estado de bloqueo, aumentando VEB y disminuyendo IE hasta el valor de la corriente de fuga del diodo.
EL TRANSISTOR PUT (Programmable Unijunction Transistor o Transistor Uniunión programable) Es un dispositivo que, a diferencia del transistor bipolar común (que tiene 3 capas: NPN o PNP), tiene 4 capas. Este transistor tiene 3 terminales como otros transistores y sus nombres son: cátodo K, ánodo A, puerta G. A diferencia del UJT, este transistor permite que se puedan controlar los valores de RBB y VP que en el UJT son fijos. Los parámetros de conducción del PUT son controlados por la terminal G. Figura 8. a) Estructura interna del PUT. b) Símbolo Este transistor tiene dos estados: Uno de conducción (hay corriente entre A y K y la caída de voltaje es pequeña) y otro de corte cuando la corriente de A a K es muy pequeña. La forma típica de polarizar al PUT se muestra en la Figura 4 a)., observándose el divisor de tensión de puerta formado por R1 y P. Aplicando el teorema de Thevenin a terminal de puerta, se obtiene el circuito equivalente Figura 4 b)., en el que el valor de Vs y RG vienen determinados por las expresiones: Figura 9. a) Polarización del PUT. b) Circuito equivalente
y Para una Vs determinada y mientras VAA permanezca inferior a aquella, la corriente de ánodo (Ia) es despreciable, estando PUT en estado de bloqueo. Si la tensión VAA Supera en cierta cantidad (llamada tensión de offset: Voffset) a VS se produce una inyección de portadores en el diodo formado por As y Ga dando lugar a un efecto de avalancha provocando así el cebado. Al valor VAK necesario para provocar esto se denomina tensión Pico (Vp). Sólo hasta que la tensión en A alcance el valor Vp, este transistor entrará en conducción (encendido) y se mantendrá en este estado hasta que IA corriente que atraviesa el transistor) sea reducido de valor. Esto se logra reduciendo el voltaje entre A y K o reduciendo el voltaje entre G y K. Curva característica del PUT: Figura 10. Curva característica del PUT En la figura 11 a) se representa un circuito típico de oscilador de relajación con UJT y en el que la resistencia R2 cumple la función de estabilizar térmicamente al transistor. La figura 11 b) muestra las formas de onda de salida de este circuito. Al conectar la alimentación, el condensador C se empieza a cargar a través de R1 + P con una velocidad determinada por la constante de tiempo de estos elementos según la expresión
Figura 16. Foco y Socket
Primera Parte: UJT
Figura 21. Forma de onda obtenida II Segunda Parte: PUT 2N
Figura 23. Circuito implementado
