Aula 08 - Circuito de Comando com TCA785

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Circuito de Comando com TCA785Circuito de Comando com TCA785
Nikolas Libert
Aula 8
Manutenção de Sistemas Eletrônicos Industriais ET54A
Tecnologia em Automação Industrial
DAELT ● Nikolas Libert ● 2
Circuito de Comando – Dente de Serra
Circuito de Comando com Tensão de 
Referência Dente de Serra
 Para ajuste da tesão média na saída do retificador 
controlado o ângulo de disparo deve ser controlado 
com precisão.
– Necessidade de sincronismo com a rede elétrica.
R
+
-
vS
+
-
vE iG
vSvE
α
A tensão de entrada deve ser
monitorada para controle de α.
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Circuito de Comando – Dente de Serra
 Circuito de Comando com Dente de Serra
– Utilizados para controle de disparo de tiristores.
– Ajuste preciso do ângulo de disparo.
– Necessidade de sincronismo com a rede elétrica.
– Uso de onda de referência dente de serra.
iG
vS
π 3π2πα
vM
vC
vTR
+
-
vS
+
-
vE iG
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Circuito de comando – Dente de Serra
ωt
ωt
iG
vS
π 3π2πα
vp
ωt
vM
vC
vT
R
+
-
vS
+
-
v(ωt)
iG
● É gerada uma onda triangular VT 
que é sincronizada com o ponto de 
cruzamento por zero da rede 
elétrica.
● A onda VT é comparada com uma 
tensão de referência VC.
● Se VT for maior que VC, o SCR é 
disparado.
● O ângulo de disparo será dado por:
α=π
vC
vM
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Circuito de Comando – Dente de Serra
 Tensão de referência Dente de Serra x Cossenoidal
– Embora o uso da tensão de referência cossenoidal 
seja vantajoso, dificilmente ele ocorre na prática devido 
à complexidade.
vS
π 3π2πα
vM
vC
vT
vS
π 3π2πα
vM
vC
vT
Dente de Serra Cossenoidal
Relação linear entre VC e o 
ângulo de disparo.
Relação linear entre VC e a 
tensão média na saída.
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Organização de Um Circuito de Comando
 Organização de Um Circuito de Comando
1 2
3
4 5
RvT
vTP
vα
vG
vC
v(
ω
t)
iG
1)Sincronismo e geração do dente de serra vT.
2)Comparador.
3)Oscilador. Gera o trem de pulsos vTP.
4)Porta Lógica “E”.
5)Amplificação, isolamento e disparo (circuito de ataque).
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Organização de Um Circuito de Comando
ωt
ωt
vα
vR
π 3π2πα
vp
ωt
vM
vC
vT
ωt
vTP
ωt
vG
ωt
iG
ωt
1 2
3
4 5
vT
vTP
vα
vG
vC
v(
ω
t)
iG
1)Sincronismo e geração do dente 
de serra vT.
2)Comparador.
3)Oscilador.
Gera o trem de pulsos vTP.
4)Porta Lógica “E”.
5)Amplificação, isolamento e 
disparo (circuito de ataque).
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Circuito de Ataque
 Características Desejadas do Circuito de Ataque
– Amplificar o sinal do circuito de comando.
– Isolar as etapas de comando e de potência.
– Fornecer a corrente necessária para disparo do tiristor.
(disparo dos tiristores é determinado por corrente e 
não tensão)
– Impedir tensões negativas na junção gatilho-catodo do 
tiristor.
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Circuito de Disparo
R 2
R1
R3
A
K
D3
D2
D1
DZ
G
TP
vCC
vG
Amplificação
Isolação Proteção
● TP: Transformador de pulsos. Isolação deve ser de 
2 kV para aplicações com tensões inferiores a 600 V.
● D1 e DZ: Desmagnetização do transformador quando 
a chave abre.
● R3: Define a corrente que entrará na porta do SCR.
● D3: Impede que correntes fluam do anodo para a 
porta.
● D2: Impede tensões negativas entre porta e catodo 
na desmagnetização do transformador.
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Duração dos Pulsos de Gatilho
 Duração dos Pulso de Gatilho
– Para cargas muito indutivas, o atraso no aumento da 
corrente exige pulsos de gatilho com grande duração.
– A corrente de gatilho IL não pode ser removida enquanto 
a corrente de retenção não for atingida.
– O transformador de pulsos limita a largura máxima da 
corrente de gatilho.
– É necessário o disparo com trem de pulsos.
R
+
-
vR
+
-
v(ωt)
iG
Δ t=
L⋅IL
E
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Módulo de Comando Integrado TCA785
 Módulo de Comando Integrado TCA785
 Circuito Integrado da Siemens com:
– Detector de zero.
– Fonte interna de corrente para disparo do Tiristor.
– Gerador de dente de serra.
– Comparador.
– Pulsos de gatilho com largura controlada.
– Correntes de gatilho de até 250 mA.
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Módulo de Comando Integrado TCA785
 Sincronismo com a rede.
– O TCA785 possui um detector de zero interno para 
sincronismo com a rede.
– Exemplo de ligação do detector de zero.
TCA785
5
1
220k
127 V
60 Hz
Pino 5
0,7 V
-0,7 V
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Módulo de Comando Integrado TCA785
 Gerador de Rampa.
vC
t
I
vC
+
-
I=ΔQ
Δ t
=
Q f−Qi
t f−t i
Q=C⋅vC ⇒ vC(t)=
I
C
⋅t
Qi=0e t i=0 ⇒ I=
Q f
t f
=Q
t
⇒ Q=I⋅t
Definição de corrente:
Considerando que o capacitor inicia descarregado:
A tensão no capacitor é proporcional à carga:
Quanto maior a corrente ou menor a 
capacitância mais alta a taxa de subida 
da tensão
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Módulo de Comando Integrado TCA785
 Gerador de Onda Triangular
– O TCA785 possui uma fonte de corrente para geração 
do sinal de rampa.
– O circuito de sincronismo interno descarrega o 
capacitor quando a tensão da rede cruza por 0 V.
TCA785
9 810
vRef
I
RR CR
O resistor RR controla a corrente I da fonte.
I=
1,1vRef
RR
, onde vRef é uma tensão de referência 
interna, de 3,1 V, gerada pelo CI.
O capacitor CR controla a taxa de subida da rampa.
RR deve estar entre 3 kΩ e 300 kΩ.
CR deve estar entre 500 pF e 1 μF.
A máxima tensão possível no pino 10 será 2 V 
abaixo da tensão de alimentação.
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Módulo de Comando Integrado TCA785
 Circuito comparador
– O TCA785 possui um comparador interno de tensão.
– O pulso de gatilho é gerado quando a tensão de 
controle injetada for maior que a tensão do sinal dente 
de serra gerado.
TCA785
11
vC
vT
vS
O usuário deve aplicar uma tensão de 
controle vC no pino 11. Normalmente a 
tensão é gerada por um potenciômetro.
vS
π 3π2πα
vC
vT
Lógica invertida !
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Módulo de Comando Integrado TCA785
 Saídas defasadas.
– O TCA785 possui duas saídas. Uma (Q2) é disparada 
no semiciclo positivo e outra (Q1) no negativo.
– A duração do pulso de gatilho pode ser controlada por 
um capacitor ligado ao pino 12. Para ligação em curto, 
o pulso tem duração máxima.
Q2
vp
vC
vT
Q1
vp
vC
vT
Q2
Q1
Pino 12 aterrado. Pino 12 com capacitor.
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Módulo de Comando Integrado TCA785
 Saídas defasadas.
– As duas saídas podem ser juntadas por meio de dois 
diodos.
– O TCA785 não é capaz de gerar saídas com trem de 
pulsos.
– Para disparo de tiristores isolados por transformador 
de pulsos a saída deve passar por uma porta E 
externa. A outra entrada da porta E deve ser ligada a 
um gerador de onda quadrada na frequência desejada.
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Módulo de Comando Integrado TCA785
● VSYNC(5): Sinal da rede para 
sincronismo com zero.
● VS(16) E GND(1): Alimentação
● R9 (9): Resistor que determina 
corrente de carga do capacitor,que sairá pelo pino 10.
● C10 (10): Capacitor ligado a 
uma fonte de corrente. Gera o 
sinal dente de serra.
● V11(11): Tensão de controle, 
que será comparada com o 
sinal dente de serra. Quando o 
dente de serrá é maior, ocorre 
o disparo dos tiristores.
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Módulo de Comando Integrado TCA785
● Inhibit(6): Desabilita saídas.
● Q1(14), Q1(4): Saída de disparo 
para semiciclo negativo da rede 
e seu complemento.
● Q2(15), Q2(2): Saída de disparo 
para semiciclo positivo da rede 
e seu complemento.
● QU(3):Onda quadrada 
sincronizada com ângulo de 
disparo α. Para sincronismo 
com circuitos externos.
● QZ(7): Sinal correspondente à 
operação NÃO OU entre Q1 e 
Q2.
● C12(12): Capacitor para 
controle de largura dos pulsos 
de disparo.
● Pino 13: Estende as saídas 
negadas até próximo zero da 
rede.
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Módulo de Comando Integrado TCA785
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Módulo de Comando Integrado TCA785
 Exemplo de Circuito com TCA785 (Ivo Barbi)
220V
Carga
BAY61
1M5
13 5
15
16 6
+15V
TCA785
5K
11
8
8nF
14
109
180R
A2
A1
47K
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Módulo de Comando Integrado TCA785
 Exemplo
(datasheet)
Tensão de 
alimentação gerada 
por diodo zener.
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Referências
 BARBI, Ivo. Eletrônica de Potência, 6ª Edição, Ed. do 
Autor, Florianópolis, 2006.
 de ALMEIDA, J. L. A. Dispositivos Semicondutores: 
Tiristores Controle de Potência em CC e CA, 12ª 
Edição, Érica, São Paulo, 2010
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