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Professor: Luciano de Macedo Barros São Cristovão SE Disciplina: Eletrônica de Potência Aula 4 Universidade Federal de Sergipe UFS Departamento de Engenharia Elétrica - DEL Sumário da Apresentação 1. Introdução; 2. Dispositivos Utilizados em ELEPOT 3. Diodos 4. Tiristores 2 Introdução 3 Figura 1- Resumo da capacidade dos dispositivos semicondutores de potência. Introdução 4 Diodos (a) (b) 5 (c) Figura 2- (a) Símbolo. (b) Característica ideal. (c) Característica real. Diodos Características de um diodo ideal Entra em condução quando a tensão vac torna-se positiva. Pode conduzir reversamente durante um tempo que é especificado pelo fabricante. Para tensões v > 0, o diodo apresenta resistência nula. Para tensões v < 0 , ele apresenta resistência infinita. Assim, o diodo ideal, quando polarizado diretamente, não apresenta nenhuma perda de energia. Quando polarizado inversamente, é capaz de bloquear uma tensão infinita. 6 Diodos Características de uma diodo real Possui uma queda de tensão quando está conduzindo (VTO). Em condução, o diodo, é representado por: A tensão reversa máxima que o diodo pode bloquear é limitada (VRRM – tensão reversa repetitiva máxima). Deve-se evitar esse valor, caso contrário pode ocorrer a destruição do dispositivo. 7 Figura 3- Circuito equivalente de um diodo. Diodos Exemplo dos parâmetros (Diodo SKN20/08) VRRM = 800V; V(TO) = 0,85V; rT = 11 mΩ; IDmed = 20 A; IR = 0,15 mA. Obs. Um diodo entra em condução quando estiver diretamente polarizado, e o bloqueio ocorre quando a corrente que circula pelo mesmo atingir o valor zero. 8 Diodos Transitórios para condução e bloqueio. 9 Diodos Perdas A perda total em um diodo é a soma das perdas no estado de condução, bloqueio e chaveamento. DOCX 10 Diodos Tipos Os fabricantes tem um padrão de categorizar os componentes, gerando uma certa facilidade de escolha do usuário: Recuperação padrão (standard) ou rápida (fast) Ultra rápidos (ultrafast) Ultra suaves (ultrasoft) Sem recuperação reversa (silicone carbide) 11 Diodos Diodo Schottky As características de retificação i-v são semelhantes as de um diodo de potência formado por uma junção p-n. Trabalha com baixas tensões e em alta velocidade Tensão de condução mais baixa (0,3 a 0,4 V) Maior corrente de fuga reversa Tensão de bloqueio entre 100 e 200 V Maior velocidade na mudança de estados Menor pico de tensão durante o ligamento 12 Tiristor (a) (b) 13 (c) Figura 2- (a) Símbolo. (b) Característica ideal. (c) Característica real. Tiristor Características de um tiristor ideal Três terminais, o anodo e catodo (como no diodo) e o terminal de controle (gatilho ou gate). VT e IT, tensão e corrente direta (índice T significa tiristor). A corrente no gatilho é denominada de IG. Sem a presença de corrente no gatilho, o tiristor suporta qualquer tensão direta e não entrará em condução. Com corrente no gatilho, a partir de uma tensão direta igual ou superior a zero, o tiristor entra em condução, tendo capacidade de conduzir qualquer corrente. 14 Tiristor Características de um tiristor real Possui uma queda de tensão quando está conduzindo (VT(TO)). Em condução, o tiristor, é representado por: 15 Figura 3- Circuito equivalente de um tiristor. Tiristor Características Dinâmicas dos Tiristores No disparo O tiristor encontra-se bloqueado. No instante T0 o interruptor S é fechado. 16 Figura 3- Circuito equivalente de um tiristor. Tiristor Características Dinâmicas dos Tiristores No disparo 17 Figura 3 – Curvas de entrada em condução do tiristor. ton – tempo de fechamento td – tempo de retardo tr – tempo de descida da tensão anodo-catodo ton = td + tr Tiristor Características Dinâmicas dos Tiristores O tempo de retardo depende: da amplitude da corrente de gatilho da velocidade da corrente de gatilho Em geral o valor de ton é superior a 1µs e inferior a 5µs. 18 Tiristor Características Dinâmicas dos Tiristores No bloqueio 19 Figura 3 – Formas de onda relativas ao bloqueio do tiristor. Tiristor No bloqueio O tempo tq é especificado pelo fabricante (tempo mínimo de aplicação de tensão inversa). Quanto menor o tq, melhor o tiristor. Poderá operar com frequências mais elevadas, com menores perdas na comutação e com circuitos auxiliares de comutação forçada de menor custo. O tempo tq, durante o qual o tiristor fica se recuperando reversamente, é da ordem de 10 a 200 μs para tiristores de uso geral. 20 Tiristor Perdas Em um tiristor, de modo idêntico aos diodos, se tem dois tipos de perdas: Perdas por condução – ocorrem quando o tiristor está conduzindo Perdas por comutação – aparecem na entrada em condução e no bloqueio do tiristor. 21 Tiristor Tipos Os fabricantes tem um padrão de categorizar os componentes, gerando uma certa facilidade de escolha do usuário: SCR DIAC TRIAC O retificador controlado de silício (SCR) são os tiristores estudados até aqui. O diodo de corrente alternada (DIAC) é um tiristor sem gatilho, ou seja, sem o gate. O ângulo de disparo já vem de fábrica. O tríodo de corrente alternada (TRIAC) é um tiristor capaz de conduzir nos dois sentidos (semiciclo positivo e negativo) e com apenas um terminal de controle. 22 Tiristor Tipos (a) (b) 23 Figura 3 – (a)Tiristor do tipoTRIAC. (b)Tiristor do tipo DIAC. Exercícios DOCX 24
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