eletronica industrial

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SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL 
Escola de Educação Profissional Senai “Plínio Gilberto Kröeff” 
 
 
 
 
 
 
 
 
ELETRÔNICA INDUSTRIAL 
 
 
 
 
Professor: Carlos Ricardo dos Santos Barbosa, 
Gustavo Grams Teixeira 
 Unidade Curricular: Manutenção Eletrônica 
 Curso: Técnico em Eletrônica 
 
 
 
 
 
 
 
São Leopoldo 
2009 
 
SUMÁRIO 
 
 
1 ESTUDO DOS TIRISTORES ........................................................................ 03 
1.1 CLASSIFICAÇÃO DOS TIRISTORES ....................................................... 03 
2 SCR- RETIFICADOR CONTROLADO DE SILÍCIO ...................................... 04 
2.1 ESTRUTURA E SIMBOLOGIA DO SCR .................................................... 04 
2.2 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DO SCR ............................................ 05 
2.3 AS CORRENTES IL E IH ........................................................................... 08 
2.4 CARACTERÍSTICAS DINÂMICAS ............................................................. 09 
2.5 CLASSIFICAÇÃO DOS TIRISTORES ....................................................... 12 
2.6 O EFEITO dI / dt ......................................................................................... 12 
2.7 O EFEITO dV/ dt ........................................................................................ 14 
2.7.1 Circuito Snubber ...................................................................................... 15 
2.8 MÉTODOS DE DISPARO DE UM SCR ..................................................... 17 
2.9 MÉTODOS DE BLOQUEIO OU COMUTAÇÃO DO SCR .......................... 17 
2.9.1 Comutação natural .................................................................................. 18 
2.9.2 Comutação Forçada ................................................................................ 18 
2.10 INFLUÊNCIA DE COMPONENTES 
 PASSIVOS ENTRE GATE-CÁTODO .............................................................. 19 
2.11 CARACTERÍSTICAS ANODO-CÁTODO DO SCR .................................. 20 
2.12 EFEITOS DESTRUTIVOS ........................................................................ 23 
2.13 TIRISTORES EM PARALELO E EM SÉRIE ............................................ 24 
2.13.1 Tiristores em Paralelo ............................................................................ 24 
2.13.1.1 Equilíbrio de Corrente Mediante Triagem ........................................... 25 
2.13.1.2 Equilíbrio de Corrente Mediante Resistência ..................................... 25 
2.13.1.3 Equilíbrio de Corrente Mediante Indutância ....................................... 26 
2.13.2 Tiristores em Série ................................................................................ 28 
2.13.2.1 Equilíbrio das Tensões em Regime .................................................... 28 
2.13.2.2 Equilíbrio de Tensões no Transitório .................................................. 29 
2.14 SOBRECARGA EM TIRISTORES ........................................................... 30 
2.14.1 Corrente Inrush (Corrente de Pico) ....................................................... 30 
 
2.14.2 Flashover (Disparo) ............................................................................... 31 
3 TRIAC (TRIODE ALTERNATING CURRENT) ............................................. 32 
3.1 ESTRUTURA INTERNA E SÍMBOLO DO TRIAC ...................................... 33 
3.2 CIRCUITO EQUIVALENTE DO TRIAC USANDO SCR ............................. 34 
3.3 CURVA CARACTERÍSTICA E FUNCIONAMENTO ................................... 35 
3.4 TIPOS DE TRIAC ....................................................................................... 36 
3.5 POTÊNCIA ................................................................................................. 37 
3.6 APLICAÇÕES ............................................................................................ 37 
3.7 VANTAGENS DO TRIAC SOBRE O SCR ................................................. 38 
3.8 DESVANTAGEM DO TRIAC SOBRE SCR ............................................... 38 
4 DIAC (DIODE ALTERNATING CURRENT) .................................................. 39 
4.1 CURVA CARACTERÍSTICA E FUNCIONAMENTO ................................... 39 
4.2 EQUIVALENTE A DIODO ZENER ............................................................. 40 
4.3 APLICAÇÕES ............................................................................................ 41 
5 ETAPAS DE ACOPLAMENTO ..................................................................... 43 
5.1 TRANSFORMADOR DE PULSO ............................................................... 44 
5.1.1 Características e Funcionamento ............................................................ 45 
5.2 ACOPLADORES ÓPTICOS ...................................................................... 48 
5.3 ACOPLAMENTO PARA ONDA QUADRADA ............................................. 49 
6 TCA 785 ........................................................................................................ 51 
6.1 CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DO TCA 785 ....................................... 51 
6.2 DESCRIÇÃO E FUNCIONAMENTO DO TCA 785 ..................................... 51 
6.3 FORMAS DE ONDA NO TCA 785 ............................................................. 54 
6.3.1 COMPARAÇÃO: SAÍDA Q X SAÍDA Q ................................................... 55 
7 RELÉS DE ESTADO SÓLIDO ...................................................................... 56 
 
 
 
1 ESTUDO DOS TIRISTORES 
 
 
Tiristores são dispositivos semicondutores (na realidade Chaves 
Semicondutoras) constituídos por quatro ou mais camadas semicondutoras, como 
por exemplo, P, N, P, N. 
O Tiristor é um dispositivo “Biestável” que pode ser chaveado do estado de 
corte para o de condução e vice-versa, sendo que a posição da chave em cada um 
desses estados depende de realimentação regenerativa associada com a sua 
estrutura. 
 
 
1.1 CLASSIFICAÇÃO DOS TIRISTORES 
 
 
- SCR (Silicon Controlled Rectifier): Retificador Controlado de Silício 
- TRIAC (Triode Alternating Current): Triodo de Corrente Alternada 
- GTO (Gate Turn-Off): Tiristor bloqueável pelo Gate 
- SCS (Silicon Controlled Swiches): Chave Controlada de Silício 
- LASCR (Light Ativated Silicon Controlled Rectifier): SCR ativado por Radiação 
Luminosa. 
Os Tiristores são ainda classificados quanto a sua capacidade de condução como: 
- Unidirecionais, quando tem polaridade definida (ânodo e cátodo), caso do SCR. 
- Bidirecionais, quando conduzem a corrente em ambas as direções, caso do Triac. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 SCR- RETIFICADOR CONTROLADO DE SILÍCIO 
 
 
O diodo controlado de silício (Silicon Controlled Rectifier- SCR) é sem dúvida 
o dispositivo de maior interesse, atualmente, da família de dispositivos PNPN. Ele 
surgiu pela primeira vez em 1956,e foi desenvolvido por um grupo de engenheiros 
do Bell Telephone Laboratory. Algumas das áreas de maior interrese de aplicações 
do SCR incluem controles e relés, fontes de tensão regulada, chaves estáticas, 
controle de motores, choppers, inversores, cicloconversores, carregadores de 
baterias, circuitos de proteção, controles de aquecedores e controles de fase. 
Nos últimos anos, tem sido projetados SCR´s para controlar potências de 
ordem de 10 MW, com capacidades individuais da ordem de 2000 A com 1800 V. a 
faixa de freqüência atinge até 50 KHZ, permitindo algumas aplicações em altas 
freqüências tais como aquecimento por indução e purificação ultra- sônica. 
 
 
2.1 ESTRUTURA E SIMBOLOGIA DO SCR 
 
 
A estrutura do SCR consiste em quatro camadas de silício, sendo duascamadas do tipo N e duas camadas do tipo P, montadas alternadamente dando 
origem a três junções. 
 
As duas regiões internas apresentam dopagem fraca, enquanto as duas 
regiões mais externas (laterais) apresentam dopagem mais intensa. As duas regiões 
 
 
5
externas são denominadas de Ânodo ( + ) e Cátodo ( - ). Nestes pólos são 
inseridos terminais que servem para conduzir a corrente de carga através do Tiristor. 
O acionamento do tiristor, por sua vez, é realizado através de um terminal 
inserido em uma das regiões “internas” do componente, que apresenta dopagem 
fraca. Este terminal é denominado Gate, Porta ou ainda Eletrodo de Controle. 
 
 
2.2 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DO SCR 
 
 
Para se entender o funcionamento do SCR, recorre-se ao seu circuito 
equivalente com polarização direta : 
 
 Analogia a Diodos 
 
Através das figuras acima, podemos observar que, ao aplicarmos um 
potencial positivo ao ânodo (+) e negativo ao cátodo (-) os diodos D1e D3 são 
polarizados diretamente enquanto D2 está polarizado em sentido reverso. 
 Para tensões VF positivas, a corrente é igual ao fluxo de portadores minoritários de 
D2 (impedância alta) até atingirmos a sua Tensão de Ruptura (VRRM – impedância 
baixa). 
Neste momento haverá condução plena e a tensão ânodo - cátodo cairá. 
 
Para tensões VF negativas, o SCR é comandado pela característica dos 
diodos D1 e D3 polarizados reversamente. 
 
 
6
Não se obtém a condução do SCR fazendo-se a tensão VF igual a Tensão de 
Ruptura de D2, pois isto pode danificar o componente. Normalmente, dependendo 
da corrente que se fizer circular do Gate para o cátodo, o SCR passa a conduzir 
para diferentes valores da tensão VF. 
A aplicação de um potencial positivo entre Gate e cátodo polariza esta junção 
no sentido de condução. Os elétrons do cristal tipo N do cátodo difundem-se através 
desta junção. Sendo o cristal tipo P do Gate muito estreito, eles são atraídos pelo 
potencial da junção seguinte, que repele as lacunas mas é favorável aos elétrons. 
Com isto têm-se a condução de ânodo para cátodo, com elétrons vindo do cátodo ( 
K) e indo para o ânodo (A) e, através do efeito avalanche isto permanece, 
independentemente do Gate, até que a tensão de ânodo se reduza. 
Este fluxo de elétrons, associado à tensão entre ânodo e cátodo (VAK), 
pode ter Energia para realizar a “ruptura” ou quebra de ligações covalentes, por 
reação em cadeia. Isto justifica o fato de, para valores de VAK altos, o fluxo de 
elétrons que circula no Gate poder ser pequeno. 
Alternadamente, pode-se explicar o comportamento interno do SCR pelo 
modelo idealizado equivalente com dois transistores, um NPN e outro PNP. 
 
 
 
FIG. 06 - Detalhe da transformação da estrutura de um SCR para a analogia 
com dois Transistores. 
 
 Ao aplicarmos ao ânodo um potencial positivo em relação ao cátodo teremos 
as junções J1 e J3 diretamente polarizadas e J2 inversamente polarizada. Com isto 
ambos os transistores estão na região de corte pois T1 não tem corrente de base ( 
 
 
7
IB1 = IC2 = 0, logo T2 em corte ) e T2 não tem corrente de base também ( IB2 = IC1 = 
0, logo T1 em corte). 
 Conforme o modelo de dois transistores, eles são acoplados 
regenerativamente e cada um excita o outro até a saturação, a partir do momento 
em que um pulso positivo inicial é aplicado ao terminal Gate em relação ao terminal 
Catodo (base de T2 em relação ao emissor de T2). Uma vez disparado o sistema 
este só entrará em corte se a corrente IA for interrompida e, para que seja 
novamente acionado requer um outro pulso positivo no Gate. 
Suponhamos que o SCR está no estado de corte, isto é, IA = 0 quando um 
pulso positivo é aplicado a base do à base do transistor 2, este conduz, fazendo com 
que IC2 aumente, ora como IB1 = IC2 , o transistor 1 será forçado para a condução , 
fazendo com que IC1 aumente, finalmente como IB2 = IC1, o transistor 2 conduzirá 
fortemente, o ciclo se repetirá e rapidamente o SCR entrará em condução, sendo a 
corrente IA limitada pela carga, mesmo que o pulso original aplicado à base do 
transistor 2 seja retirado, o SCR continuará no estado de condução, enquanto for 
mantida a corrente IA ( significa V e RL fixos ). 
 
 
 
 
8
 
2.3 AS CORRENTES IL E IH 
 
 
Existem dois parâmetros associados à corrente de anodo do SCR que 
merecem consideração. A primeira delas é IL (LATCHING CURRENT), denominada 
CORRENTE DE ENGATAMENTO ou TRANCA. Como geralmente disparamos um 
SCR com pulsos no gate necessitamos saber o tempo mínimo de duração destes 
pulsos (tempo de turn-on). Só podemos zerar a corrente no gate quando a corrente 
anódica for igual ou maior que IL (IA ≥ IL). 
A segunda corrente é IH (HOLDING CURRENT), denomina-se CORRENTE 
DE MANUTENÇÃO. Esta corrente é menor valor que deve fluir no anodo sem que o 
SCR bloqueie. É bom colocar que IL é aproximadamente igual a 2 IH. 
O tempo necessário para o pulso no gate é o tempo necessário para que a IA 
seja, igual ou maior a IL, dependendo da carga controlada pelo SCR, bem como do 
circuito de disparo. 
 
10 20 30 40 50
2 IG MÍN
5 IG
MÍN
Duração do pulso(µs) 
Corrente de Latching em função da corrente de gate. 
 
A corrente de engatamento depende da duração do sinal de comando e da 
intensidade da corrente de gate, como visto no gráfico acima. Um circuito indutivo 
limita a subida da corrente, nesse caso será necessário ter impulsos mais longos 
que nos circuitos puramente resistivos. 
 
 
 
 
9
2.4 CARACTERÍSTICAS DINÂMICAS 
 
 
Quando se aplica um pulso positivo de tensão no gate do tiristor e este esteja 
polarizado diretamente, a tensão VAK não cai instantaneamente,existe um tempo de 
atraso para caracterizar a troca de estado chamado TEMPO DE DISPARO (tgt). 
O tempo de disparo (tgt) compreende o começo da subida do sinal do gate 
(10%) e o instante em que a tensão de Anodo vale 10% o seu valor inicial e, este 
tempo pode ser dividido em dois outros tempos: 
 
- td (DELAY TIME) – TEMPO DE ATRASO a subida de corrente, é o tempo calculado 
entre o começo da subida do sinal de gate (10%) e o instante em que a tensão 
Anódica Vale 90% da seu valor inicial. 
- 
- tr(RISE TIME) – TEMPO DE SUBIDA DA CORRENTE. 
É a diferença entre o tempo de disparo e o tempo de atraso. 
 
 tr = tgt - td 
 
Conclui-se que para garantir o disparo do tiristor o pulso de corrente no gate 
deve ter duração mínima igual ou superior a tgt. 
 
 
 
 
10 
 
Curva Dinâmica de disparo 
 
Dados: 
VG = TENSÃO DE GATE 
t = TEMPO 
VAK = TENSÃO ANODO-CATODO 
td = DELAY TIME (TEMPO DE RETARDO) 
tr = RISE TIME (TEMPO DE SUBIDA) 
tgt = TEMPO DE DISPARO (GATE) 
 
O tempo de atraso na subida (tr), diminui quando se aumenta: 
- A amplitude e a subida da corrente de gate. (Fig. 1A); 
- A tensão Anodo - Katodo ( Fig. 1 B); 
- A temperatura. 
O tempo de subida (tr) depende da amplitude e subida da corrente de anodo ( 
dIA / dt) (Fig. 1C), bem como a temperatura. 
Esses são parâmetros que influem na velocidade de Propagação do plasma 
sendo que praticamente não há influência de gate. 
 
 
 
 
11 
 
 
Fig. 1A Fig. 1B 
 
 
2 4 6 8 10 12
t
GT
VAK (V)
30
50 A
500 A
 Fig. 1.C(µs) 
 
Os tiristores de uma série apresentam valores de tempo de disparo bastante 
diferentes. Nas montagens que exigem precisão no instante de disparo, por 
exemplo, tiristores colocados em série ou paralelo, os pulsos devem ter amplitude de 
cinco vezes o valor mínimo, com o tempo de subida na ordem de 0,5 µs. 
Normalmente tgt varia de 1 µs a 6 µs sendo que o pulsode disparo deve durar pelo 
menos 10 µs, preferencialmente na faixa de 20 µs a 100 µs. 
Após o disparo do tiristor o gatilho não terá mais nenhuma ação. O tiristor se 
desativa ao final do ciclo de Alternância Positiva ou quando se aplica sobre ele uma 
Tensão VAK menor que zero (0). 
O tempo de corte (tQ) (TURN OFF TIME) é definido como tempo de corrido 
entre o instante em que a corrente principal (Corrente Anodo-Catodo) cai a zero, 
devido a comutação do circuito externo, e o instante onde o tiristor pode novamente 
suportar uma determinada tensão de Anodo sem entrar em condução. 
 
 
 
 
12 
2.5 CLASSIFICAÇÃO DOS TIRISTORES 
 
 
- TIRISTORES RÁPIDOS: tq menor 10 µs – 800 VAK 
- TIRISTORES NORMAIS: Tq até 100 µs – 30 VAK a 350 VAK. 
Logo é o OFF TIME que limita em freqüência um TIRISTOR. 
 
 
2.6 O EFEITO dI / dt 
 
 
O efeito dI / dt pode ser descrito do seguinte modo: assim que o SCR é 
disparado ele não entra em condução plena instantaneamente. 
Inicialmente, a zona de condução se restringe a uma área próxima da porta, e 
esta área vai se propagando, com velocidade finita. Assim, deverá ir existindo uma 
área proporcional a medida em que a corrente vai aumentando com o tempo. 
Entretanto, se a um SCR for imposta uma taxa de crescimento da sua 
corrente Anódica (dIA / dt) maior que a especificada, haverá uma densidade de 
corrente muito elevada, que provocará aquecimento localizado (HOT SPOT) na 
pastilha de silício, danificando o SCR. Portanto a taxa de d IA / d t deve ser limitada 
a um valor seguro para o SCR considerado. 
Na prática, o crescimento da corrente anódica pode ser limitada com a adição 
de um indutor em série com SCR (Anodo do SCR). 
 
 
 
Esta técnica de limitação de d IA /d t é muito utilizada. Principalmente quando 
o SCR trabalha em sistemas de Potência. 
Deve-se também tomar cuidado com a redução de d I/d t, porque se esta taxa 
baixar muito devido ao indutor adicional o disparo SCR ficará comprometido. Assim 
 
 
13 
sendo, a corrente anódica levará mais tempo para alcançar o valor de latching 
(corrente de engate), necessitando-se neste caso de um pulso de disparo com 
duração maior. 
Estas condições são válidas também para o TRIAC, porque o princípio de 
funcionamento deste dispositivo é baseado no mesmo princípio de funcionamento 
do SCR, podendo, entretanto, ser disparado nos dois sentidos. 
Exemplo de cálculo do indutor: 
Segundo Faraday: є = e Φ = LI 
Onde: 
Φ é o fluxo magnético no indutor e equivalente ao valor da indutância vezes a 
intensidade de corrente. 
Logo: 
 Є = - L ou L = 
 
Exemplo prático: 
 
 x 127 
 
Considerando o circuito acima, supondo dI/dt máx = 100A/µs. 
 
L = -є L = - (- x ) = 
 
 
 
 
14 
2.7 O EFEITO d V/ dt 
 
 
Sabe-se que o funcionamento de um SCR pode ser compreendido mais 
facilmente utilizando-se o modelo, onde faz uma analogia desse dispositivo com dois 
transistores bipolares um “NPN” e “PNP”. 
As figuras 1A e 1B mostram a constituição básica de um SCR e a interligação 
dos dois transistores do referido modelo equivalente para efeito análise. 
 
FIGURA.1.A 
 
Constituição fisica básica do SCR 
 
Quando o SCR é polarizado diretamente a junção (J2) (Junção “PN” do 
centro) inicialmente polarizada em sentido inverso apresenta uma capacitância, 
representada por “C” na Figura Com a aplicação “BRUSCA” da tensão (degrau de 
tensão, por exemplo, entre Anodo e Catodo, flui pela Capacitância “C” uma corrente 
dada: 
 I = C. 
 
 
 
15 
Se esta corrente for suficiente para estabelecer a condição de disparo, o SCR 
conduz mesmo que a corrente de porta seja nula. Assim, pode-se concluir que 
variações muito rápidas de tensão entre anodo e catodo poderão disparar o SCR 
aleatóriamente. 
Colocando-se um resistor em paralelo entre a porta e o catodo a sensibilidade 
e este efeito pode ser enormemente diminuído porque o resistor adicional oferece 
um caminho para passagem, de corrente capacitiva. Outra maneira de contornar o 
problema “é amortecer” a subida de tensão, ou seja, limitar d v/ d t. 
Este amortecimento pode ser conseguido utilizando-se um circuito RC, 
conhecido por circuito SNUBBER, no que concerne ao amortecimento da tensão 
aplicada (ligado em paralelo com Anodo e Catodo). 
 
 
2.7.1 Circuito Snubber 
 
 
Amortecimento de Tensão (Limitação de d v / d t). 
 
 
Ação de circuito SNUBBER ao amortecimento da tensão aplicada. 
 
 
 
 
16 
O circuito SNUBBER, além de limitar d v/ d t facilita também o disparo do SCR 
sob cargas indutivas, aparece quando o pulso de disparo termina antes que a 
corrente através da carga tenha atingido o valor de LATCHING. 
O SNUBBER reduz este risco, porque este fornece um pulso de corrente 
(descarga de C) que se soma à corrente de carga, aumentando as chances de se 
alcançar o valor de LATCHING. 
A Figura mostra a contribuição do SNUBBER na formação de Corrente 
Anódica total, nesta Figura aparecem duas correntes notáveis. 
São elas: 
 
A – CORRENTE DE LATCHING 
B – CORRENTE DE HOLDING 
 
 
Efeito do SNUBBER na formação da CORRENTE ANÓDICA. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
17 
2.8 MÉTODOS DE DISPARO DE UM SCR 
 
 
Um SCR é disparado (entra em condução) quando aumenta a corrente de anodo IA, 
através de uma das seguintes maneiras: 
Corrente de Gatilho IGK: é o procedimento normal de disparo do SCR. 
Sobretemperatura: O aumento brusco da temperatura aumenta o número de 
pares elétrons-lacunas no semicondutor provocando maior corrente de fuga, o que 
pode levar o SCR ao estado de condução. O disparo por aumento de temperatura 
deve ser evitado. 
Sobretensão: Se a tensão direta ânodo-cátodo VAK for maior que o valor da 
tensão de ruptura direta máxima VDRM (VBO), fluirá uma corrente de fuga suficiente 
para levar o SCR ao estado de condução. 
Degrau de Tensão dv/dt (∆V/∆t): Se a taxa de crescimento da tensão ânodo-
cátodo VAK no tempo for alta (subida muito rápida da tensão VAK) pode levar o 
SCR ao estado de condução. 
Luz ou Radiação: Se for permitida a penetração de energia luminosa (luz) ou 
radiante (fótons, raios gama,nêutrons, prótons, elétrons ou raios X) nas junções do 
semicondutor, haverá maior combinação de pares elétrons-lacunas, provocando 
maior corrente de fuga, o que pode levar o SCR ao estado de condução. É o caso 
do SCR ativado por luz, chamado foto-SCR ou LASCR (Light-Activated Silicon 
Controlled Rectifier). 
 
 
2.9 MÉTODOS DE BLOQUEIO OU COMUTAÇÃO DO SCR 
 
 
O desligamento de um SCR é chamado de Bloqueio ou Comutação. O SCR é 
uma chave de retenção, ou seja, uma vez disparado e conduzindo, o gatilho perde o 
controle. A única forma de bloquear um SCR é reduzir a corrente de ânodo IA para 
um valor menor que o valor da corrente de manutenção IH durante um certo tempo. 
Este é o tempo necessário para o desligamento do SCR, toff. 
 
 
 
 
18 
Devemos portanto lembrar: 
Diodos e SCR’s somente bloqueiam quando praticamente é extinta a corrente 
entre ânodo-cátodo e não por aplicação de tensão reversa. 
Para um SCR comutar, ou seja, passar do estado de condução para o estado 
de não condução, também chamado de bloqueio, a Corrente de Ânodo IA deve ser 
reduzida a um valor abaixo do valor da corrente de manutenção IH, durante um certo 
tempo. 
O tempo de desligamento é da ordem de 50 a 100µs para os SCR normais e 
de 5 a 10µs para os SCR rápidos. 
 
 
2.9.1 Comutação natural 
 
 
A Comutação Natural acontece quando a Corrente de Ânodo IA for reduzida a 
um valor abaixo da Corrente de Manutenção IH. 
 
 
 
 
 
2.9.2 ComutaçãoForçada: 
 
 
Em circuitos de corrente contínua a tensão permanece positiva no ânodo. 
Como a corrente não diminui naturalmente, deve-se provocar a redução da Corrente 
de Ânodo através da Comutação Forçada. Há duas formas para isso: 
 
 
 
19 
• Desviando-se a corrente por um caminho de menor impedância provocando 
IA < IH; 
• Aplicando-se tensão reversa e forçando-se a operação na região de 
polarização reversa. Note que isso também fará IA < IH. 
 
 
 
 
 
 
2.10 INFLUÊNCIA DE COMPONENTES PASSIVOS ENTRE GATE-CÁTODO 
 
 
Elementos passivos podem influenciar na característica de disparo de 
tiristores quando colocados entre o gate e o cátodo do mesmo. 
 
a) Efeitos de uma resistência entre gate e cátodo. 
• Reduz a sensibilidade do gate. Os tiristores de baixa potência e grande 
sensibilidade são disparados com correntes baixas. Coloca-se uma resistência entre 
gate e cátodo para evitar disparos intempestivos devido a pequenas correntes de 
fuga originadas pelo aquecimento do dispositivo e dv/dt. 
 
• Aumenta as correntes de holding (IH) e de latching (IL), pois há um desvio de 
corrente para o circuito de gate. 
• Aumenta o limite de dI/dt, pois a corrente originada por esse efeito pode ser 
desviada para o circuito de gate. 
• Aumenta a tensão de breakover. 
• Reduz o tq do tiristor. Após conduzir, o tiristor precisa permanecer durante um 
intervalo de tempo tq com tensão negativa para garantir a efetivação do seu bloqueio 
antes de receber tensão positiva. 
 
 
20 
b) Efeito de um capacitor entre gate e cátodo: 
• Aumenta o limite de dv/dt, produzindo o mesmo efeito da resistência. 
• Reduz a sensibilidade do gate aos ruídos de alta freqüência. 
Inconveniente: 
Durante a condução do tiristor, o gate se comporta como uma fonte que 
carrega o capacitor. No estado bloqueado, a descarga do capacitor pode provocar 
disparos parasitas. 
c) Efeitos de uma indutância entre gate e cátodo: 
• Aumenta o limite dv/dt. 
• Reduz a sensibilidade do gate aos ruídos de baixa freqüência. 
• Aumenta as corrente de holding e de latching. 
• Reduz o tq do tiristor. 
Inconveniente: a corrente negativa que aparece no circuito de gate, pode 
provocar o bloqueio do tiristor quando a corrente de ânodo for pequena. 
 
 
2.11 CARACTERÍSTICAS ANODO-CÁTODO DO SCR 
 
 
As características tensão x corrente de um SCR, para o caso de não haver 
qualquer sinal aplicado ao gatilho, é mostrado na figura abaixo: 
 
 
21 
 
 
IA = corrente de ânodo 
VAK = tensão de ânodo-cátodo 
VRRM = máxima tensão reversa (repetitiva) 
IH = corrente de manutenção 
VDRM = máxima tensão de bloqueio (repetitiva) 
V(BO) = tensão de disparo 
IDRM = corrente de bloqueio no sentido direto 
IRRM = corrente de bloqueio no sentido reverso 
 
Quando o SCR é polarizado inversamente, sua característica é semelhante a 
de um diodo comum polarizado inversamente. Na polarização inversa, o SCR 
apresenta uma impedância muito alta, e só uma pequena corrente reversa, IRRM, flui 
através dele. Esta corrente permanece pequena até que a tensão aplicada atinja a 
tensão inversa de “Breakdown”, VRRM. Quando esta é atingida, rompe-se o potencial 
da junção intermediária, e a corrente aumenta bruscamente, do cátodo para o ânodo 
(é o principio utilizado no diodo Zener, porem, no Zener é reversível enquanto que 
no SCR podemos danificar o dispositivo). 
Quando polarizado diretamente, o SCR é eletricamente biestável, isto é, 
possui dois estados estáveis, podendo apresentar impedância elevada ou 
L
D
 
 
22 
impedância muito baixa. Na situação de impedância elevada (desligado, corte ou 
bloqueio) na polarização direta, uma pequena corrente direta do bloqueio (IDRM) 
circula pelas junções PNPN, a qual é praticamente do mesmo valor que a corrente 
reversa de bloqueio (I RRM). Conforme se aumenta o valor de tensão, com um 
determinado valor, a corrente aumenta rapidamente e o SCR se comuta para o 
estado ligado. Essa tensão em que a corrente passa a aumentar rapidamente é 
chamada de tensão direta de “Breakover” ou tensão de disparo (V(BO)). 
Quando a tensão direta excede o valor de “Breakover”, a diferença de 
potencial sobre o SCR decresce abruptamente para um valor muito pequeno, sendo 
limitada a corrente pelo circulo externo (carga) e permanece assim na condição de 
ligado até que IA≤IH, quando a corrente de manutenção então retornará para a 
condição de desligado. 
A tensão de “Breakover” pode ser controlada pela injeção de um pequeno 
sinal no gate. Quando a corrente de gate (
 
I GT) for zero, a tensão de “Breakover” é 
alta e, conforme a corrente de gate aumenta, a tensão de disparo diminui até que o 
dispositivo conduza. 
 
 
Curvas características de VBO em função de IG 
 
 
23 
A justificativa reside no fato de que uma quantidade maior de portadores na 
região de gatilho permite que o fenômeno de avalanche que dá início ao processo 
regenerativo que mantém o SCR em condução, ocorra em um valor da tensão VAK. 
Quando a corrente de gate é muito alta, pode ocorrer a descarga 
(“Breakover”) em uma tensão tão baixa que a característica do SCR se assemelha a 
um simples diodo P-N. 
Uma vez disparado, o gate não terá mais controle sobre a corrente de ânodo. 
O único processo para levar o dispositivo novamente no estado de bloqueio, será 
reduzido sua corrente de ânodo a um valor menor que IH. 
 
 
2.12 EFEITOS DESTRUTIVOS 
 
 
Os efeitos destrutivos são os motivos pelos quais pode-se danificar um tiristor. 
Efeito dI/dt: com um fraco sinal de gate, o efeito dI/dt pode causar aquecimento 
localizado na junção gate-cátodo pois com pequeno número de portadores 
majoritários, o canal de condução inicial também é pequeno. 
Sobretensão: é causada pelo excesso de tensão entre ânodo-cátodo, tanto 
direta quando reversa. 
Degradação térmica: esta ocorre quando existe elevada corrente de fuga que 
aumenta exponencialmente com a temperatura. 
Corrente de surto: nem toda área de cátodo possui um contato com a base 
metálica ( dissipador), para certos tiristores. Assim o calor gerado devido à corrente 
de surto (dI/dt) não será transmitido pela área sem contato com a base metálica. 
Dependendo do calor, esta área será danificada. 
Potência excessiva no gate: elevando-se demais o sinal de disparo, este 
poderá curto-circuitar a junção gate-cátodo. 
Polarização negativa no gate: aplicando-se um pulso de tensão negativa no 
gate, este drena corrente do ânodo (quando em polarização direta) ou do cátodo 
(quando em polarização reversa), destruindo a região de carga especial central de 
SCR. 
 
 
 
 
24 
2.13 TIRISTORES EM PARALELO E EM SÉRIE 
 
 
Para se obter correntes elevada (acima de mil ampéres), tiristores ou diodos 
são ligados em paralelo. O número de tiristores em paralelo não é determinado 
somente pela condição de carga em regimento contínuo, mas também pelas 
condições de falha ou sobrecarga do circuito. 
 
 
2.13.1 Tiristores em Paralelo 
 
 
Quando tiristores são ligados em paralelo, deve-se certificar que as correntes 
que os atravessam são, tanto quanto possível, iguais. Se dois tiristores estão em 
paralelo entre os pontos A e B, a tensão VAB é evidentemente a mesma para os 
elementos, mas as correntes dependem da impedância dos circuitos e, sobretudo, 
das características estáticas dos mesmos. 
 
 
Tiristores em paralelo 
 
O problema da associação em paralelo de tiristores é devido basicamente à 
repartição de corrente nos estados de condução, bloqueio e disparo. Entre os 
métodos utilizados para balancear a corrente nos tiristores destacam-se três que 
serão descritos a seguir: 
 
 
 
25 
2.13.1.1 Equilíbrio de Corrente Mediante Triagem 
 
 
É impossível igualar os semicondutorespara todas as correntes e 
temperaturas a junção. Dessa forma, são escolhidos elementos com mesma queda 
de tensão para a corrente nominal e para a temperatura da junção correspondente a 
essa corrente. Esse procedimento não evita as dificuldades de manutenção como 
por exemplo, a substituição de um elemento. Além do que, mediante uma 
sobrecarga acidental, a repartição de corrente certamente não será uniforme. 
Para os tiristores em particular, a dispersão dos tempos de disparo deve ser 
conduzida através de triagem sobre esse parâmetro e de maximização de corrente 
de gate. Convém lembrar que os sinal de gate devem permanecer até que todas as 
unidades entrem em condução. 
 
 
2.13.1.2 Equilíbrio de Corrente Mediante Resistência 
 
 
Pode-se inserir uma resistência de baixo valor em série com o semicondutor 
de maneira a equilibrar as correntes, pois a queda de tensão Ri predomina sobre as 
diferenças de características. Esse procedimento poderia dispensar a triagem 
precedente, mas requer um novo balanceamento a cada substituição de um 
elemento. Evidentemente, constitui uma solução que deteriora o regimento da 
instalação. 
 
 
 
26 
 
Equilíbrio de corrente por resistência 
 
2.13.1.3 Equilíbrio de Corrente Mediante Indutância 
 
 
Não adianta equilibrar os circuitos com indutâncias puras, pois estas seriam 
eficazes somente durante a subida de corrente e inoperantes para corrente 
constante. O procedimento mais interessante consiste em equilibrar as correntes por 
acoplamento de indutâncias. 
A restrição maior desse método será quanto ao custo de peso, para o caso de 
vários elementos em paralelo. 
No caso de tiristores, existe ainda o problema de que se uma unidade dispara 
primeiro, a tensão terminal diminui ( 1V), e os demais elementos, por insuficiência 
de tensão, retardarão a disparar, ou ainda, não conseguirão entrar em condução. 
Por isso, a indutância em série L com cada tiristor deve também conter a tensão 
terminal durante algum tempo. 
 
 
 
27 
 
Equilíbrio de corrente por indutância 
 
A diferença ocorre entre o primeiro e o último elemento disparado vale: 
 
∆I = AB . 
 
Sendo ∆t a dispersão entre os tempos de disparo. Para diminuir as 
discrepâncias em corrente, é desejável que as indutâncias sejam ligeiramente 
resistivas para, após o disparo, exercerem o papel das resistências discutidas 
anteriormente. 
Um dos problemas da conexão em paralelo de tiristores ocorre quando a 
corrente de carga cai para um valor baixo, acarretando o bloqueio de um ou mais 
tiristores. Se ocorrer um aumento de corrente subseqüente, os tiristores que 
permaneceram em condução sofrerão sobrecarga. Esse problema pode ser 
resolvido por pulsos contínuos no gate durante a condução. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
28 
2.13.2 Tiristores em Série 
 
 
Quando a tensão de alimentação de um circuito a semicondutores for maior 
do que a tensão nominal do semicondutor, dois ou mais desses dispositivos devem 
ser colocados em série para repartir a tensão. No funcionamento em série de 
tiristores deve-se verificar que as tensões a que estão sujeitos seja compatível com 
as características. A tensão deve ser repartida igualmente entre os dispositivos. Isso 
constitui um problema difícil da associação em série de semicondutores, pois as 
sobretensões em jogo são muito altas. Será tomado como exemplo o tiristor nas 
duas condições de funcionamento: regime e transitório. As precauções a serem 
tomadas estão relacionadas com estas duas condições. 
 
 
2.13.2.1 Equilíbrio das Tensões em Regime 
 
 
Por regime subentende-se que o tiristor esta em estado de bloqueio (direto ou 
inverso) ou em estado de condução . Durante a condução, não existe problema de 
repartição de tensão visto que todos os tiristores conduzem. 
Durante o bloqueio, direto ou inverso, o tiristor apresenta uma impedância 
bastante elevada (da ordem de MΩ), e é suficiente repartir a tensão colocando uma 
resistência (de alguns kΩ) em paralelo com cada elemento para obter um divisor 
potenciométrico, a corrente que circula pela resistência é maior do que a corrente de 
fuga dos tiristores. A repartição da tensão será, então, independente da corrente de 
fuga. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
29 
2.13.2.2 Equilíbrio de Tensões no Transitório 
 
 
A condição de transitório significa que o tiristor está conduzindo ou 
bloqueando. Para se obter o equilíbrio dinâmico das tensões, uma pequena 
resistência (não indutiva) e um capacitor, ligados em série, são colocados em 
paralelo com tiristor. Quando um tiristor começa a conduzir (ou entra em extinção), 
isso constitui um degrau de tensão que se repercute sobre os outros elementos em 
série, mas com variação atenuada pelos circuitos RC. A tensão nos terminais dos 
elementos não disparados sobe com certa inclinação, em função da tensão e dos 
valores de RS e CS. A resistência RS deve limitar a descarga do capacitor CS através 
do tiristor quando este entra em condução. 
 
 
Equilíbrio de tensões na conexão em série de tiristores 
 
Todos os tiristores devem ser disparados ao mesmo tempo quando os sinais 
de gate são aplicados simultaneamente. Para isso, a amplitude dos sinais de gate 
deve ser a máxima permitida. E, também, uma indutância é colocada em série com o 
circuito para atrasar a subida da corrente de ânodo até que todas as unidades 
conduzam. 
 
 
30 
Finalmente, uma triagem precedente dos elementos junto ao fabricante deve 
garantir tempos de disparo, bem como de extinção, muito próximos. 
 
 
2.14 SOBRECARGA EM TIRISTORES 
 
 
O tiristor pode sofrer dois tipos de sobre-cargas quando em uma lâmpada 
Incandescente a carga controlada, além do efeito d i / d t e dos efeitos destrutivos já 
estudados. 
 
2.14.1 Corrente Inrush (Corrente de Pico) 
 
 
A corrente inrush acontece pelo fato da resistência a frio do filamento da 
lâmpada ser muito menor que a resistência a quente, por exemplo, se o TRIAC é 
disparado no instante da máxima tensão da rede, a corrente INRUSH pode atingir de 
10 a 15 vezes a corrente normal de operação. Fig.4. 
Porém se o disparo for feito no instante em que a tensão é próximo de zero 
esta corrente atinge no máximo 5 vezes a corrente normal. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
31 
2.14.2 Flashover (Disparo) 
 
 
Ocorre quando o filamento da lâmpada se rompe. Devido a ionização existirá 
um arco voltaico entre os dois terminais do filamento que se rompeu e a corrente é 
limitada pela impedância da rede. Fig.5. 
 
hxl nominal
I I
t t
 
 
 
Para amenizarmos efeitos INRUSH e FLASHOVER algumas já vem com 
resistores e fusíveis. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 TRIAC (TRIODE ALTERNATING CURRENT) 
 
 
O TRIAC (TRIODE ALTERNATING CURRENT), é um dispositivo 
semicondutor bidirecional, construído de três terminais (TRI), para corrente 
Alternada (A.C.). 
Sendo dos três terminais dois de potência (A1 e A2) e um de controle (GATE), 
que pode receber tanto pulsos positivos como pulsos negativos para o tiristor entrar 
em condução. O Triac é utilizado como comutador de corrente alternada sendo que 
com maior eficiência nos controladores de onda completa, tanto em controle de 
potência por ciclo integral como por fase. 
O princípio de funcionamento do Triodo para Atuação em Corrente Alternada 
é o mesmo do SCR. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
33 
3.1 ESTRUTURA INTERNA E SÍMBOLO DO TRIAC 
 
 
Assim como no SCR, emprega-se aqui uma pastilha mono cristalina de silício, 
na qual se difundem quantidade de outros elementos a fim de se criar várias regiões 
de tipos “P” e “N”. 
Observando-sea figura abaixo, nota-se a primeira vista que entre “A1” e “A2”, 
existe um elemento “PNPN” em paralelo com um “PNPN” e ainda uma ilha de 
material tipo “N” próximo ao GATE. 
 
 
 
Pela estrutura interna, podemos observar que o terminal de gate está próximo 
de A, que é considerado o terminal de referência para qualquer tipo de ligação. Os 
terminais A1 e A2 estão conectados nas duas regiões P e N ao mesmo tempo, daí 
bidirecionalidade. 
 
 
 
 
 
 
 
 
34 
3.2 CIRCUITO EQUIVALENTE DO TRIAC USANDO SCR 
 
 
Como podemos observar na figura 2 o triac pode ser representado por dois 
SCR’s em antiparalelo. 
Quando um SCR encontra-se cortado o outro encontra-se em condução e vice-
versa. Logo ele conduzirá nos dois semiciclos da corrente alternada. 
A vantagem do uso do triac em relação a dois SCR’s em anti-paralelo é a 
simplicidade do circuito de disparo. 
A substituição imediata de um triac por dois SCR’s conforme a figura A não é 
possível pois este modelo apresenta duas falhas: 
1ª - Não temos como explicar o disparo por pulsos negativo; 
2ª - Como nos SCR’s a referência é o catado, teríamos que curto cicuitá-los 
para termos uma única referência. 
Porém de acordo com a figura B utilizam-se transformador de pulso para 
isolarmos eletricamente os gate do SCR é possível a substituição de um triac por 2 
SCR’s. 
 
 
Fig. A Fig. B 
 Circuito Equivalente Do Triac Usando Scr 
 
 
 
 
 
 
35 
3.3 CURVA CARACTERÍSTICA E FUNCIONAMENTO 
 
 
Independentemente do quadrante de operação 1º ou 3º o TRIAC pode ser 
disparado por pulsos positivos ou negativos no seu gatilho de controle. Em quanto 
não houver sinal no gate, o triac permanece em estado de bloqueio desde que a 
tensão entre seus terminais de potência não ultrapasse a tensão de disparo discreto 
(VBO). 
Ao ser ultrapassada a VBO, este entra em condução sendo a corrente através 
dele limitada somente pela impedância do circuito. 
Variando-se a corrente de gate pode-se variar VBO, isto é, a tensão de 
disparo do triac e desta maneira modular a sua condução. 
 
1 H
IL
IL
IH
VA
VBO
CURVA CARACTERÍSTICA DO TRIAC
 
 
Quando a polarização, costuma se dizer que o triac opera nos quatro 
quadrantes. Tomando como referência o terminal A1. Os quatro quadrantes são 
definidos pela polaridade de A2 e do gate conforme fig.3. 
 
 
 
36 
 
 
 
QUADRANTE A2 G 
 I V > 0 V > 0 
 II V > 0 V < 0 
 III V < 0 V < 0 
 IV V < 0 V > 0 
 
OBS: Comportamento em relação a A1 (terminal ref.) 
Os quadrantes nos quais o TRIAC é mais sensível, são aqueles que o A2 e 
gate apresentam mesma polaridade. 
 
 
3.4 TIPOS DE TRIAC 
 
 
A – TRIAC’S que admitem tanto pulsos positivos como negativos no seu gate 
(em relação a A1). 
B – TRIAC’S que só admitem no gate pulsos de mesma polaridade que A2 
(em relação a A1). 
 
 
37 
P = 2v . 1 
3.5 POTÊNCIA 
 
 
O TRIAC quando em condução apresenta uma tensão entre seus terminais 
em torno de 2v. Esta tensão multiplicada pela corrente conduzida nos dá, a 
quantidade de calor que o mesmo está dissipando. 
 
 
 
 
3.6 APLICAÇÕES 
 
 
O TRIAC assim como o SCR são eficientes controladores de potência no 
acionamento de cargas resistivas como lâmpadas incandescentes, resistências de 
fornos, ebulidores e outras, como também em cargas indutivas como motores 
universais, de indução, sistemas de proteção, alarmes, etc. 
O controle pode ser por fase ou por ciclo integral, a diferença está na 
simplificação e custo reduzido no uso do TRIAC. Apesar da bidirecionalidade do 
TRIAC , o mesmo não compete com o SCR quando se trata de controle de grandes 
correntes. 
 
 
 
38 
 
CONTROLE DE POTÊNCIA POR FASE 
 
 
3.7 VANTAGENS DO TRIAC SOBRE O SCR 
 
 
Relação custo benefício, bidirecionalidade. 
 
 
3.8 DESVANTAGEM DO TRIAC SOBRE SCR 
 
 
Apesar da bidirecionalidade do triac, o mesmo não complete com o SCR 
quando se trata do controle de grandes correntes pois há SCR para quase 10KA em 
quanto os triac’s não ultrapassam poucas centenas de Ampére. 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 DIAC (DIODE ALTERNATING CURRENT) 
 
 
Possui dois terminais de funcionamento T1 e T2 funcionando como um diodo 
avalanche bidirecional passando do bloqueio à condução com qualquer polaridade 
de tensão aplicada a seus terminais. 
Possui três camadas semicondutoras, mas não tem o comportamento do 
transistor devido a sua dopagem. 
 
 
 
 
 
4.1 CURVA CARACTERÍSTICA E FUNCIONAMENTO 
 
 
O DIAC atua como uma chave que liga quando a tensão de seus terminais 
alcança a tensão de disparo VBO, sendo que depois de disparado a tensão em seus 
terminais cai para um determinado valor, pois o DIAC entra na região de resistência 
negativa e tente a se estabilizar. 
O DIAC possui sua tensão de disparo (VBO) situa-se entre 27 a 42 volts 
podendo variar ± 10% destes valores. 
40 
 
 
 
 
Curvas características do DIAC e Zener 
 
 
4.2 EQUIVALENTE A DIODO ZENER 
 
 
O DIAC pode ser considerado como dois diodos zener em oposição 
conectadas em série. 
Se a tensão for aplicada ao DIAC, por exemplo o sentido direto do diodo D1, 
a corrente será a pequena corrente de fuga inversa do diodo D2 Quando a tensão 
aumenta haverá somente um ligeiro aumento na corrente até que a tensão de 
ruptura do diodo D2 seja alcançada. 
A corrente aumenta rapidamente e a tensão cai ao valor de trabalho (Vw). 
Nesta condição o DIAC esta conduzindo e a corrente só será limitada pelo circuito 
externo. Quando a tensão aplicada for removida o DIAC retorna ao estado de não 
condução. Se a tensão do DIAC for no sentido direto do diodo D2, uma ação 
semelhante ocorre, porém, com sentido contrário. 
 
Circuito Equivalente do Diac a Diodo Zener 
41 
 
4.3 APLICAÇÕES 
 
 
O DIAC é geralmente utilizado para disparo tiristores, para proteção de 
instrumentos contra sobre tensão e geração de dente de serra. 
Veja na figura a disposição de um Triac com um DIAC. É também chamado 
de quadrac. 
 
 
O Diac serve como elemento de disparo do Triac por apresentar uma tensão 
fixa de condução, permitindo dessa forma maior precisão no ângulo de disparo do 
TRIAC. O circuito abaixo apresenta, dupla rede defasadora, isto é, duas constantes 
de tempo permitindo maior faixa de atuação no controle de potência por fase. 
 
 
Fig. 7 
Controle de Potência por Fase com o Diac 
 
As vantagens de se utilizar dupla rede defasadora RC consiste na possibilidade de 
se atingir ângulos de disparo maiores e desta maneira operar com baixíssimas 
42 
 
tensões sobre a carga. A diminuição do fenômeno de histerese também se faz notar 
aumentando a estabilidade no disparo do tiristor. 
Quando a rede defasadora RC é simples a histerese é notada mais nitidamente para 
grandes ângulos de disparo. Em cada disparo do TRIAC o capacitor da rede RC 
(deslocador de fase) se descarrega numa dada proporção. Por ele não se obtém um 
deslocamento de fase completo pois em cada semi-ciclo soma-se o efeito de 
cruzamento do ângulo de disparo até chegar a um equilíbrio no circuito, portanto, 
não se pode chegar a ângulos de disparo próximos de 180°, ou seja, não se pode 
diminuir a potência sobre a carga a um valor menor do que um mínimo determinado. 
Em um circuito com dupla rede defasadorapode–se teoricamente chegar a ângulos 
de disparo de 270°, isto é, 90° no semi-ciclo segui nte e portanto o fenômeno da 
histerese é muito menos notado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 ETAPAS DE ACOPLAMENTO 
 
 
De acordo com os parágrafos anteriores, o sinal de gate deve possuir uma 
característica VG x IG que não passe pela zona de disparo incerto. A corrente de gate 
deve ser suficiente para que a corrente no tiristor atinja o valor da corrente de 
latching. 
Não é necessário manter a corrente de gate no seu valor de pico por toda a 
duração do sinal. Essa corrente pode decrescer, sem inconvenientes, alguns µs 
depois de seu início, desde que o ponto de funcionamento não entre na zona de 
disparo incerto (IG < IGmin). O perfil típico de corrente de gate é ilustrado no gráfico 
abaixo: 
IG/IG min
1
5
t (us)
0,1 à 0,5
 
Perfil típico da corrente de gate 
 
Em geral, o sinal de gate é obtido a partir de uma tensão quadrada cuja 
elaboração estudaremos durante o curso. O circuito de geração do sinal de 
comando deve ser isolado do circuito do tiristor através de um transformador de 
pulso ou de um opto-acoplador. 
Na figura abaixo, temos o primeiro caso. O diodo D1 protege o tiristor, 
permitindo um caminho de desmagnetização do transformador e impedindo a 
aplicação de tensão reversa no gate. A resistência R2 compõe a característica VGxIG.
44 
 
 
 
 
 
5.1 TRANSFORMADOR DE PULSO 
 
 
Componente utilizado na transferência de sinal elétrico, através do 
acoplamento magnético, sempre que haja necessidade de isolamento elétrico entre 
os circuitos acoplados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
45 
 
5.1.1 Características e Funcionamento 
 
 
Um dos requisitos mais importantes é o acoplamento entre os enrolamentos 
primário e secundário. É necessário que o tempo de subida do pulso elétrico de 
saída não seja diminuído pelo transformador assim como o tempo de descida. 
 
 
Relação de transformação de tensões no transformador de pulso 
 
Existem, portanto, duas constantes de tempo. A primeira corresponde à 
subida de potencial e vale L2⁄R2, sendo L2 a indutância de dispersão refletida no 
primário e R2 a resistência total do circuito secundário.É importante reduzir ao 
máximo a indutância de dispersão para que di/dt seja máximo. 
A segunda constante de tempo corresponde a descida de potência, vale 
LM/R1, sendo LM a indutância do primário e R1, sua resistência. Essa constante de 
tempo caracteriza a capacidade de transmitir sinais de longa duração. 
 
 
 
46 
 
FÓRMULAS PARA DIMENSIONAR O TRAFO DE PULSO 
 
 
 
 Sendo: 
V = TENSÃO DO PRIMÁRIO 
T = TENSÃO DE DISPOSIÇÃO DO SINAL 
N1 = Nº DE ESPIRAS DO PRIMÁRIO 
φ = FLUXO MAGNÉTICO 
Para aumentar a duração do sinal a transmitir diminuindo-se a tensão do 
primário. Isto é, pode ser feito colocando-se um resistor no primário. 
Se a montagem necessita de sinais de longa duração (≈ 1ms), n1.Φ é grande, 
o que acarreta um valor elevado de LM (indutância própria do primário), aumenta 
também L2 (indutância de dispersão total). Logo, o transformador para sinais longos 
será maior e terá um tempo de subida menos apropriado. 
Para um T.P. dado (n1 e Φ fixos), pode-se aumentar a duração do sinal a 
transmitir diminuindo-se a tensão V do primário. Isto pode ser feito colocando-se um 
resistor no primário em vez de no secundário. 
Os T.P. usuais tem produtos V.t que raramente ultrapassam 1000Vµs. Nestas 
condições, é difícil conseguir sinais com duração maior de 1ms. Para sinais longos, 
outra alternativa é dada na próxima figura, o capacitor na base do transistor 
amortece as bordas do pulso de entrada de tal maneira que o pico de tensão na 
saída é menos agudo porém mais largo. 
V.t = n1.φ 
47 
 
 
Circuito para disparo de longa duração e formas de onda. 
 
O disparo por pulsos muitas vezes é mais conveniente que por disparo CC, 
pois há redução na potência dissipada na junção gate- catodo e, a possibilidade de 
obter isolação entre o circuito de disparo e a etapa de potência. 
Os tiristores normalmente são especificados em termos de valores CC de 
tensão e corrente que provocarão o disparo dos mesmos. Para pulsos “longos”, com 
duração mínima de 100µs, os valores CC são aplicáveis, para pulsos curtos, os 
valores de IGT e VGT aumentam. 
Outra característica desejada é que a isolação entre enrolamentos seja 
elevada (na ordem de Kv), para evitar que as tensões envolvidas causem danos ao 
próprio transformador. Este requisito é conflitante com o forte acoplamento 
necessário à transmissão de sinais. 
 
 
 
 
 
 
 
48 
 
5.2 ACOPLADORES ÓPTICOS 
 
 
 
 
NC = NÃO CONECTADO 
 
Duas são as vantagens dos opto- acopladores em relação ao transformador 
de pulso: 
• O isolamento entre a entrada e saída do componente é de dezenas a centenas de 
megaohms; 
• A transmissão do sinal é unidirecional, não necessitando de componentes externos 
de proteção como ocorre com o T.P. quando se usa diodos. 
O inconveniente dos acopladores ópticos é a necessidade de uma fonte extra 
ligada ao gate para prover, por exemplo, a corrente do transistor como ilustra a 
figura: 
 
 
Acoplamento optico no disparo do SCR 
50 
 
5.3 ACOPLAMENTO PARA ONDA QUADRADA 
 
 
Nos casos em que não é necessário o isolamento entre o circuito de disparo e 
a etapa de potência e, o sinal de disparo é de forma quadrada, é conveniente fazer o 
interfaceamento como mostra a figura. 
 
 
Interface de acoplamento e formas de onda de entrada sobre o gate. 
 
O pico de corrente no gate é determinado pelo valor de R1 pois inicialmente o 
capacitor encontra-se descarregado. O tempo de descida da corrente até a 
estabilização em torno de IG min é dependente da constante de tempo do circuito R1C 
e o valor estável de corrente é dado pela soma de R1 e R2 pois neste instante o 
capacitor encontra-se carregado. O tempo de descarga do capacitor é determinado 
por R2,, que normalmente é desprezível visto que largura do pulso de disparo (Ton) é 
da ordem de 100µs, isto é, bem menor que o intervalo de tempo entre dois pulsos 
que é da ordem de 8,3ms no pior dos casos. 
 
Para calcular o circuito parte- se de R1, que é dado por: 
 
R1 = 
 
 
50 
 
A soma de R1 com R2 é: 
R1 + R2 = 
 
O tempo de carga do capacitor deve ser de 4 a 5 constantes de tempo R1C: 
 
5R1C ≈ 0,5. 10-6 
 
 C = = = 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 TCA 785 
 
 
O TCA 785 é um circuito integrado dedicado a circuitos de disparo de 
tiristores. Quando há necessidades de precisão no disparo, sincronismo com a rede 
de alimentação, simplificação do projeto e outras vantagens, o uso deste C.I. mostra-
se bastante vantajoso. 
 
 
6.1 CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DO TCA 785 
 
 
• Largo campo de aplicação devido à possibilidade de controle externo; 
• Operação em circuitos trifásicos utilizando-se 3 CI’s; 
• Compatível com LSL, TTL, MOS, CMOS; 
• Duas saídas com correntes de 55mA e duas saídas complementares; 
• Duração de pulso de disparo determinado por capacitor externo; 
• Detecção de passagem de tensão por zero volts; 
• Indicado também como “chave de ponto zero” e conversor tensão-freqüência; 
• Possibilidade de inibição dos pulsos de disparo; 
• Faixa de tensão de alimentação de 8V a 18V; 
• Consumo interno de corrente de 5 mA. 
 
 
6.2 DESCRIÇÃO E FUNCIONAMENTO DO TCA 785 
 
 
 O diagrama em bloco é representadona figura abaixo. 
 O circuito é alimentado por fonte de tensão interna de 3,1 V, assegurando 
independência dos parâmetros essenciais das variações de tensão de alimentação 
VS (8 a 18V). 
 O consumo de corrente (cerca de 5 mA) é aproximadamente constante para 
toda a faixa de tensão de alimentação. A tensão regulada é levada ao pino 8 
52 
 
através de uma resistência interna possibilitando nos circuitos trifásicos iguais 
condições para o controle de todas fases, através da ligação paralela dos CI’s, para 
melhorar a supressão de RF um capacitor pode ser colocado entre o pino 8 e terra. 
 
 
Diagrama interno do TCA 785 
 
 A sincronização é obtida através de um detector de zero (pino 5) altamente 
sensível, conectado a um registrador de sincronismo. 
 O gerador de rampa (cujo controle está na unidade lógica) consiste 
essencialmente de uma fonte controlada de corrente constante, que carrega 
linearmente um capacitor externo (pino 10, C10 ≤ 0,5 nF). A corrente desta fonte é 
determinada por uma resistência externa (pino 9, R9 = 20 até 500 kΩ), o tempo de 
subida da rampa é assim determinado pela combinação RC. 
 Operando com chave de ponto zero, a lógica do registrador de sincronismo 
gera a informação na saída do detector de zero, para ser fornecida ao circuito 
seguinte somente se o capacitor da rampa C10 estiver completamente descarregado. 
 O comparador de controle compara a tensão da rampa com a de controle V11 
(pino 11) e provoca a saída de pulsos de disparo via unidade lógica. Pulsos positivos 
de aproximadamente 30µs, que podem ter duração alterada através do capacitor 
externo no pino 12, aparecem na saída A1 (pino 14) e A2 (pino 15). Se o pino 12 é 
53 
 
ligado a terra, a largura de pulso pode atingir até 180 º, as saídas A1 e A2 são 
afetadas por meia onda, onde a saída A2 fornece pulsos de disparo somente se a 
tensão de sincronização for positiva e a saída A1 somente se a tensão de 
sincronização for negativa. As duas saídas (A1 e A2) são seguidor de emissor e com 
corrente de 55 mA. 
 As correspondentes saídas invertidas A1 e A2 são em coletor aberto com 
corrente máxima de 1,5 mA. Se o pino 13 for ligado à terra, a largura do pulso pode 
atingir até 180º. 
 Algumas saídas podem ser inibidas através do pino 6, conectando-se este à 
terra. Para aplicações com TRIAC’s pode-se usar saída Z (pino 7) que é a soma 
lógica “NOR” das funções A1 e A2. 
 
 Características da Pinagem do TCA 785. 
 PINOS FUNÇÂO 
- PINO 01 → O V - Terra. 
- PINO 02 → Saída complementar de A2 – coletor aberto Imáx. 1,5 mA.. 
- PINO 03 → Saída U - coletor aberto. 
- PINO 04 → Saída complementar de A1 - coletor aberto Imáx. 1,5 mA. 
- PINO 05 → Detector de zero para sincronização. 
- PINO 06 → Inibidor de disparo – levando a 0 V. 
- PINO 07 → Saída Z- soma lógica NOR de A1 e A2 
- PINO 08 → Tensão estabilizada interna – 3,1 V. 
- PINO 09 → Rp – controla a corrente de carga de cp ( 20 kΩ ≤Rp ≤500KΩ). 
- PINO 10 → Cp – capacitor de formação da rampa (Cp ≤ 500 nF). 
- PINO 11 → Tensão de controle – é comparada à tensão da rampa – em cada 
cruzamento muda a saída. 
- PINO 12 → Capacitor de controle da largura do pulso de disparo (+ 500 µs/nF). 
- PINO 13 → Comutação para pulso longo dos pinos 2 e 4 comuta com 0 V. 
- PINO 14 → Saída A1 – semi-ciclo negativo – seguidor de emissor – Imáz. 55 mA. 
- PINO 15 → Saída A2 – semi-ciclo positivo – seguidor de emissor – Imáx. 55 mA. 
- PINO 16 → Alimentação – 8 V ≤ Vcc ≤ 18 V. 
 
 
54 
 
6.3 FORMAS DE ONDA NO TCA 785 
 
Gráficos: Tensão de Entrada x Tensão de Rampa x Largura de Pulso 
 
 
 
 
 
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6.3.1 COMPARAÇÃO: SAÍDA Q X SAÍDA Q 
 
Gráficos : Níveis de tensão nas saídas do TCA 785 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7 RELÉS DE ESTADO SÓLIDO 
 
 
São chaves semicondutoras utilizadas quando se requer confiabilidade, 
elevada velocidade de operação, dimensões físicas e peso reduzidas. É 
especialmente aconselhável aplicar os SSR’s em caso de presença de materiais 
inflamáveis, atmosferas gasosas explosivas e outras situações nas quais é 
indesejável o faiscamento dos relés convencionais, cotactoras ou chaves de 
comando. 
O disparo do SSR’s normalmente se faz em tensão nula e o bloqueio quando 
cessa a corrente, no caso mais comum quando se trabalha em CA e desta forma se 
evita a emissão de RFI (RÁDIO FREQUENCY INTERFERENCE). 
Vantagens dos SSR’s sobre Relés Eletromecânicos: 
 
- Inexistência de partes móveis e nem parte metálicas sujeitas a corrosão; 
- Não há aparecimento de Arco Voltaico e nem de RFI; 
- Elevada Velocidade de Comutação; 
- Disparo em tensão nula aumenta a vida da carga,facilmente observável em 
lâmpada de tungstênio; 
- Expectativa de vida útil 20 vezes maior que as eletrônicas; 
- Imunidade contra choques e vibrações,possibilitando instalação em qualquer 
posição; 
- Facilidade de adaptação a controle eletrônico com níveis TTL ou CMOS. 
 
Desvantagens dos SSR’s em relação aos Relés Eletromecânicos. 
- Sujeito à falhas sob condições de sobre tensão ou sobre corrente; 
- Não proporciona isolação completa (corrente de fuga) quando bloqueado e nos 
casos onde aparece o SNUBBER, a isolação diminui; 
- Existe queda de tensão de cerca de 1 a 2 volts quando em condução.
57 
 
 
 
 
 O circuito da figura a cima mostra a configuração típica e em blocos de 
aplicação deste tipo de controle de potência. O circuito de controle é que permite ou 
não o disparo dos tiristores, normalmente é composto por sensores, amplificadores, 
comparadores ou mesmo temporizadores. Para dimensionar os tiristores deve-se 
tomar cuidado pois a corrente eficaz sobre cada SCR não é metade da corrente 
eficaz sobre a carga mais sim dada pela equação: 
 
 IRMS(SCR) = I RMS(carga) 
 √2 
 
 Os SSR’s são também chamados de ZERO CROSSING SWITCH ou 
CONTROLE ON-OFF POR CICLO INTEGRAL. Neste tipo de controle liga-se os 
tiristores por vários ciclos completos e desliga-se por alguns também completos. 
Note que a potência sobre a carga é controlada pela relação TON e TOFF. Isto é, 
relação de trabalho. 
 Os tiristores são sempre disparados quando a tensão passa por zero, tendo-
se assim um crescimento da corrente proporcional ao crescimento da tensão, isto é, 
senoidalmente. Com isso não se gera RFI e temos sempre a corrente em fase com a 
tensão, para o caso de cargas resistivas. 
 Note que o controle da potência por ciclo integral é idêntico a utilização de 
estado sólido, apresentando mesmas vantagens e desvantagens. Normalmente fala-
se em ciclo integral quando envolve o disparo de tiristores em intervalos de tempo 
compatíveis ao período da rede de CA e, em SSR quando os tempos de condução 
são maiores. 
58 
 
 É importante considerar o parâmetro dI/dt neste caso, pois este parâmetro 
mede a variação da corrente no intervalo de tempo dt, isto é, a derivada da corrente. 
Considerando um corrente senoidal dada por: 
 
 I(t)= Ip.sen.wt 
 
 A primeira derivada é dado por: 
 
 dI/dt=Ip.w.cos.wt 
 
 Para cada t pequeno ou próximo de zero, o cosseno vale aproximadamente I, 
garantindo um dI/dt muito pequeno quando comparado com dI/dt do caso da 
potência ser controlada por fase. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
59 
 
 
FORMULÁRIO DE ELETRÔNICA DE POTÊNCIA 
 
Tensão de disparo Ângulo de disparo Corrente RMS 
 
V( ) = Vp . sen 
 
 = arc sen 
 
IRMS = 
 
 
FÓRMULAS PARA SCR 
 
Tensão Média Tensão Eficaz Corrente RMS Potência na carga 
 
VM = 
 
VRMS = 
VpIRMS = 
 
PL = 
 
 
FÓRMULAS PARA TRIAC 
 
Tensão Eficaz na carga Tensão Eficaz na carga (indutiva) 
 
VRMS = 
 
VRMS = 
 
 
Dimensionamento 
 
Cálculo da Potência dissipada no 
SCR 
Cálculo da Potência dissipada no 
TRIAC 
 
PSCR = VAK . IRMS (MÁX) 
 
Pdis = VA1A2 . IRMS (MÁX) 
 
VBO < Vp 
 
VBO< Vp