resumo do livro eletronica de potencia

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Resumo do LIVRO 
De Eletrônica 
Potência 
RASHID, Muhamm
ad H. 
 
ALUNO: CLEITON MÁRCIO SANTOS DE JESUS 
MATRICULA: 16011071 
PROFESSORA: TAMIRES 
TURMA: ENGENHARIA ELÉTRICA 
 
 
RESUMO DO LIVRO DE ELETRÔNICA DE POTÊNCIA 
Capitulo 1 
A primeira revolução da eletrônica começou em 1948 com a invenção do 
transístor de silício, por Bardeen, Brattain e Schockley da Bell Telefone 
Laboratories e a segunda, em 1958, com o progresso do tiristor comercial a 
maioria das tecnologias da eletrônica avançada de atual faz parte dessa origem 
da eletrônica de potência de 1948 que muito contribuiu para o avanço da 
eletrônica em geral. 
Nesse capitulo, são demonstradas as aplicações da Eletrônica de 
Potência, eletrônica de potencial tem como sua principal finalidade processar e 
controlar o fluxo da energia elétrica, transformando de controle de potência para 
a conversão de energia e acionamento do controle de equipamentos elétricos, 
são eles que servem como chaves de desliga e liga, como também regula o fluxo 
de energia em um circuito. Com a utilização de dispositivos semicondutores. 
 A partir de vários tipos de dispositivos semicondutores de potência 
foram elaborados e tornaram-se disponíveis para comercialização. 
De modo geral, tais dispositivos podem ser subdivididos em cinco 
categorias: (1) diodos de potência,(2) tiristores,(3) transistores de junção 
bipolares (BJTs) que operam em frequências abaixo de 10KHz, sua faixa de 
potência de até 1200V, 400ª,são mais lentos que os transistores IGBTs,(4) 
MOSFETs de potência que operam em frequências de várias dezenas de quilo 
hertz trabalham com velocidade superior aos BJTs na faixa de 1000V, 50ª, (5) 
transistores bipolares de porta isolada(IGBTs) que possuem 
característica disparo e desligamento controlados, necessidade de sinal contínuo 
de porta, capacidade de suportar tensão unipolar e capacidade de corrente 
unidirecional, são transistores de potência controlados por tensão, eles são 
inerentemente mais rápidos e transistores de indução estática (SITs) possuem 
característica de disparo e desligamento controlados, necessidade de sinal 
contínuo de porta e capacidade de corrente unidirecional. . 
Diodos de potência, são de três modelos: genéricos, alta velocidade 
(ou de recuperação rápida e Schottky. Diodos genéricos são abastecidos em até 
3000 V, 3500 A e a faixa de diodos de recuperação rápida pode chegar a 3000 
V, 1000 A. Os diodos de recuperação rápida são fundamentais para o 
chaveamento em alta frequência dos conversores de potência. Os diodos 
Schottky possuem pequeno tempo de recuperação e baixa queda de tensão que 
se dá em nanossegundos. A corrente de fuga se expande com a faixa de tensão 
e seus valores nominais estão restritos a 100 V, 300 A. 
Transistores que possuem desligamento controlado, necessita de sinal 
contínuo de porta, capacidade de suportar tensão unipolar. 
Tiristores são semicondutores de quatro camadas, de estrutura pnpn, 
com três junções pn, eles têm três terminais: anodo, catodo e gatilho, são 
fabricados por difusão e sua função de levar corrente que passa através do 
terminal do gatilho para o catodo, ele conduz, contanto que o terminal do anodo 
esteja em um potencial mais elevado que o do catodo, podendo seu sistema ser 
desligado quando o potencial de anodo igual ou menor que o potencial de catodo. 
Essa comunicação entre circuito físico real que ligará dois equipamentos 
que desejam se comunicar no sistema e chamado comutação e esse tempo de 
desligamento se faz quando a transição entre o estado de condução e o de 
bloqueio, Consequência de fenômenos de recombinação de portadores no 
material semicondutor. Já em tiristores comutados pela rede são desligados 
quando o senoidal da tensão de entrada polarizado diretamente, no estado 
desligado, a tensão de polarização é aplicada sobre a junção J2. 
O aumento da tensão Vak leva a uma expansão da região de transição 
tanto para o interior da camada do gate quanto para a camada N adjacente, 
mesmo na ausência de corrente de gate, por efeito térmico, sempre existirão 
cargas livres que penetram na região de transição (no caso, elétrons), as quais 
são aceleradas pelo campo elétrico presente em J2. Para valores elevados de 
tensão, consequentemente, campo elétrico. É possível iniciar um processo de 
avalanche, no qual as cargas aceleradas, ao chocarem-se com átomos vizinhos, 
provoquem a expulsão de novos portadores, os quais reproduzem o processo à 
corrente de carga um caminho alternativo ao tiristor, enquanto se aplica uma 
tensão reversa sobre ele, desligando-o. Já quando tem um forçamento do sistema 
à corrente de carga dá um caminho alternativo ao tiristor, enquanto se aplica uma 
tensão reversa sobre ele. Possuem o desligamento não controlado, necessita de 
pulso de gatilho, capacidade de suportar tensão bipolar. 
Os dispositivos de chaveamento de potência podem ser 
classificados com base em: disparo controlado e desligamento não-controlado 
(por exemplo, SCR); características de disparo e desligamento controlados (por 
exemplo, BJT, MOSFET, GTO, SITH, IGBT, SIT, MCT); necessidade de sinal 
contínuo de porta (por exemplo, BJT, MOSFET, IGBT, SIT); necessidade de pulso 
de gatilho (por exemplo, SCR, GTO, MCT); capacidade de suportar tensão bipolar 
(por exemplo, SCR, GTO); capacidade de suportar tensão unipolar (por exemplo, 
BJT, MOSFET, GTO, IGBT, MCT); capacidade de corrente bidirecional (por 
exemplo, TRIAC, RCT); capacidade de corrente unidirecional (por exemplo, SCR, 
GTO, BJT, MOSFET, MCT, IGBT, SITH, SIT, díodo). O Triac faz parte da família 
dos tiristores similar a dois retificadores controlados de silício (SCR/tiristores) 
ligados em antiparalelo permite operação com um único terminal de 
disparo , pode conduzir a corrente elétrica nos dois sentidos em uma chave 
eletrônica com capacidade de corrente bidirecional e o Tiristor apenas em um 
sentido. 
Existe vários tipos tiristores aqui estão alguns; 
Tiristores de controle de fase (SCRs) 
Tiristores de chaveamento rápido (SCRs) 
Tiristores de desligamento pelo gatilho (GTOs), 
possuem característica disparo e desligamento controlado, necessidade de pulso 
no gatilho com muito atrativos para comutação forçada de conversores, são 
fornecidos em até 4000V, 3000ª, com gatilho muito alto, capacidade de suportar 
tensão bipolar, unipolar e corrente unidirecional, 
Tiristores tríodos bidirecionais (TRIACs) 
https://pt.wikipedia.org/wiki/SCR
https://pt.wikipedia.org/wiki/Tiristor
https://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_el%C3%A9trica
Tiristores de condução reversa (RCTs) 
Tiristores de indução estática (SITHs) cujos valores nominais podem 
ser tão altos como 1200V, 300A e tem expectativa de aplicação em conversores 
de média potência, com uma frequência de várias centenas de quilo hertz. 
Retificadores controlados de silício ativados por luz e Pontes 
Retificadoras Monofásicas e trifásicos (LASCRs) 
Tiristores controlados por FET (FET-CTHs) 
Tiristores controlados por MOS (MCTs), possuem característica 
disparo e desligamento controlados, necessidade de pulso no gatilho, capacidade 
de suportar tensão unipolar e capacidade de corrente unidirecional, podem ser 
ligados por um pequeno pulso de tensão negativa na porta MOS (em relação ao 
seu anodo), e desligado por um pequeno pulso de tensão positiva fornecidos em 
até 1000V, 100ª. Os tiristores convencionais eram aplicados unicamente para o 
controle de potência em indústrias. A partir d vários tipos de dispositivos 
semicondutores de potência foram elaborados e tornaram-se disponíveis para 
comercialização. 
Para o controle ou o condicionamento de energia elétrica, é necessária 
a conversão de potência e temos alguns dispositivos de potência que 
possibilitam essas conversões pode ser considerado uma matriz de 
chaveamento. Os circuitos de eletrônica de potência podem ser divididos em seis 
categorias: retificadores com diodos;conversores CA-CC (retificadores 
controlados) esses convertem tensão alternada e contínua e são chamados de 
retificadores controlados. Conversores CA-CA (controladores de tensão CA) 
esses Convertem tensão alternada fixa e m variável e são conhecidos como 
controladores de tensão CA.; conversores CC-CC (choppers) esses Também 
são conhecidos como chopper ou regulador chaveado, onde a tensão de saída é 
controlada pela variação do tempo de condução. Conversores CC-CA 
(inversores) são conhecidos como inversor e chaves estáticas. 
As etapas do projeto de equipamentos de eletrônica são divididas em 
quatro partes: 1 projeto dos circuitos de potência; 2 proteções dos dispositivos 
de potência; 3 determinações da estratégia de controle e 4 projetos dos circuitos 
lógicos e de controle. 
Podem ocorrer efeitos periféricos no decorrer das operações dos 
conversores de potência como distorção da tensão de saída, geração de 
harmônicos no sistema de alimentação e interferência em circuitos de 
comunicação e sinalização. Para que para que esses efeitos não ocorram, deve-
se fazer uma estratégia de controle adequada para redução das tensões e 
correntes harmônicas geradas pelos conversores de energia. 
Capítulo 2 
Fala dos Diodos Semicondutores de Potência, da função desses 
componentes nos circuitos de eletrônica de potência, o diodo funciona como uma 
chave para executar diversas funções, tais como: chaves com retificadores, 
comutação em reguladores chaveados, inversão de carga em capacitores e 
transferência de energia entre componentes, isolação de tensão, realimentação 
de energia da carga para a fonte de alimentação e recuperação da energia 
depositada.se fator de suavidade é a relação entre Armazenamento de carga no 
material semicondutor e armazenamento de carga da região depilação. O autor 
também detalha as curvas características dos diodos, demonstrando os 
componentes da equação: corrente através do diodo, tensão do diodo, corrente 
de fuga e coeficiente de emissão ou fator de idealidade e as curvas 
características da Recuperação Reversa, referindo-se ao pico da corrente, o 
tempo e a carga de recuperação reversa, bem como, a carga armazenada. 
Diodos de Potência, classificando-os em três categorias: Diodos 
Genéricos, Diodos de Recuperação Rápida e Diodos Schottky: 
Esses Diodos Schottky não suportar temperaturas elevadas, possuir 
uma elevada corrente de fuga no sentido inverso e a sua tensão de ruptura 
reversa geralmente é menor que 100V, que limita a sua utilização em 
circuitos de maior potência, já desse tipo PN é essencialmente dependente da 
capacidade apresentada pela barreira de potencial nos diodos de ponta esta 
inferior aos diodos de junção. Características gerais dos diodos de comutação: 
Tensão inversa - 15 a 150V; Corrente direta - 20 a 750 mA; nos Diodos Genéricos 
o tempo de recuperação reversa típica é de 24μs, enquanto nos Diodos de 
Recuperação Rápida o tempo de recuperação reversa típica é em torno de 5μs. 
Em relação aos efeitos dos tempos de Recuperação Direto e Reverso, 
demonstra que é o tempo em que a corrente passa por zero, na polarização 
reversa, em que todos os portadores majoritários possa contribuir para o fluxo de 
correte, há também passagem de corrente logo após o tempo de recombinação 
os diodos práticos precisam de um certo tempo de entrada em condução, para 
que a área da junção se torne energizada. Num diodo PN essa recuperação de 
tempo se devi aos minoritários portadores precisam para recombina com as 
cargas opostas. Além disso a recuperação reversa desse diodo será a Máxima 
corrente atingida no tempo de Recuperação da corrente por meio do diodo, sua 
corrente de fuga pode se dá na corrente reversa, que aparece a partir da 
Polarização reversa. 
Existem dois tipos de recuperação de um diodo que são recuperação 
Suave e Abrupta. Os diodos podem ser conectados em série mas devido as suas 
características, a queda de tensão em cada um terá uma pequena diferença, na 
qual se somada podem alterar a tensão reversa, em paralelo A Corrente é 
diferente em cada dispositivo, podemos utilizar resistores e indutores para resolver 
,assim tende a finalidade de ampliar a capacidade de condução da corrente e 
atingir as exigências desejadas .Em condições de polarização direta os diodos 
conduzem a mesma quantidade de corrente e a queda de tensão direta de cada 
diodo seria quase igual, é necessário usar diodos de recuperação rápida para 
altas velocidades de chaveamento por causa do tempo de recuperação o circuito 
pode ser prejudicado e não funcionar. Na condição de bloqueio reverso, cada 
diodo tem de conduzir a mesma corrente de e como resultado as tensões de 
bloqueio diferirão significativamente e em várias aplicações de alta tensão, a 
exemplo das linhas de transmissão de corrente contínua em alta tensão, um 
diodo oferecido comercialmente pode não proporcionar a especificação de 
tensão necessária, e os diodos são conectados em série para expandir a 
capacidade de bloqueio reverso. 
O modelamento em SPICE de diodos, é um programa computadorizado 
específico para modelamento, análises e simulações de circuitos elétricos e 
eletrônicos criados pela empresa norte-americana Microsim. 
Capítulo 3 
Nesse capitulo as afirmações do autor diz que os diodos semicondutores 
se deparam com muitas aplicações em circuitos de engenharia elétrica e 
eletrônica. Além disso, também são largamente usados em circuitos de 
eletrônica de potência para a conversão de energia elétrica. 
Em (1999) Rashid classificou os Diodos em três categorias: (1) Diodos 
com Cargas RC e RL; (2) Diodos com Cargas LC e RLC e (3) Diodos de 
comutação, no caso específico dos diodos de comutação, são aplicados em 
chaveamento e são populares, em virtude de suas especificações confiáveis e 
seu baixo custo ,atua perfeitamente em conexão, quando a chave CH1 for 
fechada durante o tempo t1, uma corrente será determinada através da carga e 
então, se a chave for aberta, deve ser oferecido um caminho para a corrente na 
carga indutiva, através da comutação o diodo faz a recuperação de sua energia. 
O intervalo de tempo entre o instante no qual a corrente começa a 
circular por um indutor em série com resistor e o instante em que a corrente 
alcança 63,2% do valor final é denominado constante de tempo RL. Também é 
o valo entre instante em que o circuito é aberto e a corrente decai para 37,8% do 
valor máximo. 
Constante de tempo RC diz respeito ao tempo, em segundos, 
necessário para carregar um capacitor conectado em série com um resistor até 
atingir 63% do valor da tensão contínua aplicada sobre ele (tensão da 
fonte de alimentação CC) (mais precisamente, 
63,2%).Circuito ressonante é um outro nome dado para 
os circuitos sintonizados, chamamos de ressonância ou 
frequência de ressonância, a frequência de oscilação própria do circuito, tem 
dois tipos desses circuitos ressonantes serie e paralelo, são circuitos 
constituídos por um capacitor e um indutor. Em um LC em paralelo a tensão é 
aplicada sobre L e C que estão em paralelo. 
Ao tratar da recuperação da energia armazenada utilizando um diodo, o 
autor defende que no circuito ideal sem perdas, a energia acumulada no indutor 
é mantida neste, devido a não haver resistência no circuito. Num circuito prático 
é necessário aprimorar a eficiência retomando a energia depositada à fonte de 
alimentação. 
Isso pode ser alcançado mediante a adição de um segundo enrolamento 
ao indutor e pela conexão de um diodo D1. O indutor é um dispositivo elétrico 
passivo que armazena energia na forma de campo magnético, normalmente 
combinando o efeito de vários loops da corrente elétrica, funciona como um 
transformador. Os transformadores são dispositivos formados por duas bobinas 
enroladas num núcleo comum. Para a operação nas baixas frequências da rede 
de energia o núcleo é de ferro laminado (ferro doce) enquanto que para operação 
emfrequências mais altas o núcleo é de ferrite. Em um transformador, 
a relação de número de voltas das espiras transformação é o no lado primário 
dividido pelo número de voltas da bobina secundário; a relação de 
transformação fornece a operação esperada do transformador e a tensão 
correspondente exigida nas espiras do lado secundário. 
O secundário do transformador é acoplado de maneira que se v1 for 
positivo, v2 será negativo em relação a v1, e vice-versa. O enrolamento 
secundário que simplifica o retorno da energia armazenada à fonte por meio do 
diodo D1 é designado como enrolamento de realimentação ou de retorno, seu 
fator de Potência é Quando uma tensão senoidal é aplicada numa carga resistiva 
a corrente circulante pela carga acompanha instantaneamente as variações da 
tensão. Tensão e corrente estão em fase neste circuito, já o seu Fator de 
potência de deslocamento é o cosseno do angulo entre as componentes 
fundamentais da corrente e da tensão, o que representa a defasagem entre a 
tensão e a corrente no circuito é baseado puramente na frequência da linha 
fundamental (50 ou 60 Hz) de conteúdo, enquanto o fator de potência aparente 
considera as harmónicas do circuito, O autor também conceitua retificador, 
argumentando que o mesmo se trata de um circuito que transforma um sinal CA 
num sinal unidirecional e que, os diodos são amplamente usados em 
retificadores. 
No que se refere aos retificadores monofásicos, esses são 
categorizados em: 
(1) Retificador Monofásico de Onda Completa com Carga RL. Essas 
Carga RL + fonte DC Retificadores de onda completa de uma fase Modo de 
operação em Corrente DESCONTÍNUA - A tensão DC da carga se for muito alta 
faz com que a corrente da carga sempre retorne para zero. - Nesse caso deve 
ser analisado como o circuito retificador de meia onda para carga RL. 
 
(2) Retificadores Monofásicos de Meia-Onda que, são considerados o 
tipo mais simples, são componentes mais utilizados nos circuitos eletrônicos. O 
papel fundamental de um diodo é controlar a direção do fluxo da corrente 
elétrica, permite a passagem de corrente elétrica em um sentido e bloqueia a 
passagem no sentido inverso. Ele frequentemente não é utilizado em aplicações 
industriais, é o pior, pois ele gera muita interferência na onda, sua frequência de 
saída é igual à de entra, já nos circuitos retificadores de onda completa a 
frequência de saída é igual a dobro da frequência de entrada. Por não possuir 
mais a parte negativa da onda, o sinal de saída, retificado, agora tem um valor 
resultante médio positivo determinado por: 0,318*tensão máxima. A frequência 
de saída dos retificadores de meia onda é igual a frequência de entra, já nos 
circuitos retificadores de onda completa a frequência de saída é igual a dobro da 
frequência de entrada, e sua tensão de saída dos retificadores de meia onda é 
45% da tensão de valor eficaz da entrada, isso torna esses circuitos 
interessantes em aplicações onde deseja-se baixar a tensão de entrada se 
emprego direto de transformadores. 
Em relação ao custo os retificadores que utilizam apenas um diodo 
chegam a custar 4 vezes menos, que os de onda completa. Umas das grandes 
desvantagens desse tipo de topologia de retificador está na necessidade de 
utilização de capacitores maiores, já o que nível de oscilação corrente de saída 
é maior. 
(3) Retificadores Monofásicos de Onda Completa, esse permite 
passagem de ambas de polaridades (positivo ou negativo), e estes não apenas 
cancelam a parte negativa da onda como também a projetam para a parte 
positiva do gráfico, assim a frequência de saída é duas vezes maior que a de 
entrada. Desse modo, o sinal de saída possui um valor resultante médio igual ao 
dobro do retificador de meia onda: 0,636*tensão máxima. o componente 
de corrente alternada (VCA) que se sobrepõe ao valor médio da tensão de uma 
fonte de corrente contínua (VCC). A origem da ondulação normalmente está 
associada à utilização de carregadores baseados em retificadores, 
denominamos de Ondulação residual ou ripple. 
 
 
Sobre os parâmetros de performance, deve manter na entrada uma 
corrente com forma de onda o mais senoidal possível e em fase com a tensão 
de entrada, fazendo o FP o mais próximo do valor unitário. Estes parâmetros, 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_alternada
https://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_cont%C3%ADnua
conhecidos como parâmetros de performance, fornecem valores referentes ao 
desempenho de um retificador, apesar de que a tensão de saída seja CC, ela é 
descontínua e contém harmônicos. Um retificador é um processador de energia 
que deve fornecer uma tensão de saída CC com uma quantidade mínima de 
conteúdo harmônico. Existem diversos tipos de circuitos retificadores e a 
performance de um retificador é geralmente avaliada em termos dos seguintes 
parâmetros: o valor médio da tensão de saída (da carga); o valor médio da 
corrente de saída (da carga); a potência média (CC) de saída; o valor eficaz 
(rms) da tensão de saída; o valor eficaz (rms) da corrente de saída e a potência 
CA de saída. 
Existem ainda os Retificadores Polifásicos em Estrela, os Retificadores 
Trifásicos em Ponte e Retificador Trifásico em Ponte com Carga RL. 
Cabe destacar que os retificadores monofásicos de onda completa 
seriam utilizados em aplicações para um nível de potência de até 15 kW. Para 
potências de saída superiores, são utilizados retificadores trifásicos e polifásicos 
e a série de Fourier da tensão de saída designa que a saída contém harmônicos 
e que a frequência do componente fundamental é duas vezes a frequência da 
fonte (2f). 
Ainda no que diz respeito aos retificadores polifásicos em estrela, o autor 
enfatiza que na realidade, comumente é utilizado um filtro para reduzir o nível 
dos harmônicos na carga, e o tamanho do filtro diminui com a elevação da 
frequência dos harmônicos. Além da maior potência de saída dos retificadores 
polifásicos, a frequência fundamental dos harmônicos também aumenta. 
Já o retificador trifásico em ponte é frequentemente utilizado em 
aplicações de alta potência. Este é um retificador em onda completa, podendo 
atuar com ou sem transformador e dando uma ondulação de seis pulsos na 
tensão de saída. 
Em relação aos Projetos de Circuitos Retificadores, Rashid (1999) 
declara que o projeto de um retificador engloba a indicação dos valores nominais 
dos diodos semicondutores. Os valores nominais dos diodos retificadores são 
comumente discriminados em termos de corrente média, corrente eficaz, 
corrente máxima e tensão de pico inverso. Não existem procedimentos para o 
projeto, todavia, é imprescindível determinar as formas das correntes e tensões 
dos diodos. 
No que concerne à tensão de Saída com Filtro LC, no circuito 
equivalente de um retificador em onda completa com filtro LC, faz-se necessário 
considerar que Le é a indutância total, incluindo a indutância da fonte ou da rede, 
e habitualmente é posicionada no lado da entrada, para agir como uma 
indutância CA em vez de um filtro CC. 
Sobre os efeitos das Indutâncias da Fonte e da Carga, na aquisição das 
tensões de saída e nos critérios de performance dos retificadores, admite-se que 
a fonte não possuía indutâncias e resistências. Num transformador e numa rede 
de alimentação práticos sempre há presença delas e a performance dos 
retificadores é levemente alterada. Deve-se considerar também que o efeito da 
indutância da fonte é mais relevante que o da resistência. 
As aplicações dos diodos semicondutores de potência na ação de 
comutação, restabelecendo energia de cargas indutivas e na conversão de 
sinais CA em CC. Existem tipos diferentes de retificadores, dependendo das 
conexões dos diodos e do transformador de entrada. Os parâmetros da 
performance dos retificadores foram estabelecidos, variando com os tipos dos 
retificadores e tais performances. 
Os retificadores geram harmônicos que adentram nascargas e na linha 
de alimentação e, esses harmônicos podem ser diminuídos por filtros. As 
performances dos retificadores também podem sofrer intervenções pelas 
indutâncias da fonte e da carga. O filtro transforma a tensão alternada, obtida na 
saída do transformador, em tensão contínua. Após o processo de retificação, o 
circuito já tem uma tensão com polaridade definida. Entretanto, seu valor é 
pulsante (como a tensão senoidal aplicada ao diodo) e, por isso, inadequado para 
alimentar circuitos eletrônicos os quais precisam de uma tensão de alimentação 
CC. 
 Sendo assim, são utilizados filtros logo após a retificação de modo a se 
obter uma tensão mais próxima de uma tensão constante, além, é claro, de reduzir 
o valor da componente alternada ao nível aceitável pelo circuito alimentado, de 
forma que o fator de ondulação (ripple) seja reduzido para o menor possível no 
caso(ideal)nulo. 
 Os circuitos de filtragem basicamente se aproveitam da capacidade de 
armazenamento de energia de um capacitor para que ele torne a tensão sobre a 
carga a mais constante possível 
Capítulo 4 
Reforçando que o tiristor é um dos mais importantes tipos de dispositivos 
semicondutores de potência e que, são amplamente utilizados em circuitos de 
eletrônica de potência. Funcionam como chaves biestáveis, indo do estado de 
não-condução para o estado de condução. Somado a isso, os tiristores podem 
ser concebidos como chaves ideais para muitas aplicações, entretanto, os 
Tiristores práticos apresentam certas características e limitações. 
No que se refere às suas características, o tiristor é um dispositivo 
semicondutor de quatro camadas, de estrutura pnpn, com três junções pn, possui 
três terminais: anodo, catodo e gatilho. 
Quanto à categorização, há nove tipos de Tiristores: Tiristores de 
Controle de Fase; Tiristores de Chaveamento Rápido; Tiristores de 
Desligamento pelo Gatilho – GTOS; Tiristores Triodos Bidirecionais; Tiristores 
de Condução Reversa; Tiristores de Indução Estática; Retificadores Controlados 
de Silício Ativados por Luz; Tiristores Controlados por FET e Tiristores 
Controlados por MOS. 
Vale ressaltar que, desses tipos, apenas os GTOs, SITHs e os MCTs 
são dispositivos desligáveis pelo gatilho. Além disso, cada tipo apresenta 
vantagens e desvantagens. As características dos tiristores práticos divergem 
substancialmente daquelas dos dispositivos ideais. 
 
Existem diferentes maneiras de se obter o disparo de um tiristor. Um 
tiristor é disparado expandindo-se a corrente de anodo, por meio das seguintes 
formas: Térmica, Luz, Tensão elevada ou sobre tensão, dv/dt e Corrente de 
gatilho. O autor destaca que essa última forma, a Corrente de gatilho é o método 
mais prático. 
Um SCR é um diodo alterada. Um diodo é um dispositivo que conduz a 
eletricidade em um sentido, impedindo-a de ir na direção oposta. O díodo é um 
dispositivo com dois fios, os cabos são chamados o cátodo e o ânodo. O SCR 
tem um terceiro fio chamado o portão. Normalmente, o dispositivo não conduz 
até que recebe uma tensão à porta, em seguida, mantém-se ativo até que a 
voltagem através do cátodo e do ânodo cai passado um ponto crítico. Você pode 
alternar altas correntes muitos milhares de vezes por segundo. 
Um triac, tal como um SCR tem três cabos e funciona como um 
interruptor de energia. Sua construção e operação são um pouco mais complexa 
do que uma SCR, enquanto conduz eletricidade em duas direções. Isso faz com 
que o triac mais útil na corrente (AC) de circuitos de um SCR alternada, como a 
corrente alternada muda de direção de 120 vezes por segundo. 
Considerando que um tiristor precisa de um tempo mínimo para distribuir 
a condução de corrente harmonicamente por todas as junções, em decorrência 
das capacitâncias de junção e dos limites de disparo, os tiristores necessitam ser 
protegidos contra di/dt elevados e falhas por dv/dt. Nesse sentido, uma rede 
snubber comumente é utilizada para proteger de dv/dt elevado. Em razão da 
carga recuperada, alguma energia é acumulada nas indutâncias de di/dt e 
parasitas; e os dispositivos necessitam ser protegidos dessa energia depositada. 
O Circuito snubber foi desenvolvido para ser aplicado em proteções de 
tiristores em circuitos de potência, protegendo de transientes provenientes da 
comutação da carga. O termo snubber significa amortecedor, que é esta a 
intenção do uso do mesmo. 
As perdas de chaveamento dos GTOs são muito maiores que aquelas 
dos SCRs convencionais. Os elementos do snubber dos GTOs são instáveis 
para sua performance. 
No que tange ao desligamento do tiristor, as técnicas para o 
desligamento de um tiristor, é que a corrente de anodo fique abaixo do valor IH. 
Se isto ocorrer, juntamente com a aplicação de uma tensão reversa, o bloqueio 
se dará mais rapidamente. Não existe uma maneira de se desligar o tiristor 
através de seu terminal de controle, sendo necessário algum arranjo ao nível do 
circuito de anodo para reduzir a corrente principal. Se, por um lado, é fácil a 
entrada em condução de um tiristor, o mesmo não se pode dizer de sua 
comutação 
Em referência aos tipos de operações, o autor destaca haver as 
operações em série de tiristores e as operações em paralelo de tiristores. Cabe 
ressaltar que, em virtude das divergências nas características dos tiristores do 
mesmo tipo, as operações em série e em paralelo demandam redes de divisão 
de tensão e corrente para salvaguardá-lo sob condições transitórias e de regime 
contínuo, é preciso que haja um método de isolação entre os circuitos de 
potência e o do gatilho. Uma isolação com transformador de pulsos é básica, no 
entanto, eficaz, para as cargas indutivas, um trem de pulsos minimiza as perdas 
nos tiristores e comumente é usado para o seu disparo, em substituição de 
pulsos contínuos. 
Sobre os circuitos de disparos de tiristores, o autor aponta a existência 
de dois tipos de transistores: 
O transistor de unijunção (UJT), é um dispositivo de três terminais que, 
no entanto, tem apenas uma junção PN. Ele é usado como elemento ativo 
de um circuito oscilador, frequentemente utilizado para a geração de sinais de 
disparo para SCRs, quando seu sinal passa para o seu pico de tensão positiva, 
depois diminui e diminui, até ele atinge o meio exato, que é a linha de referência 
0 altura. Em seguida, ele muda a polaridade e atinge o seu pico de tensão 
negativa e, em seguida, volta para a linha de referência do meio, de volta à 
tensão positiva - e este ciclo repete uma e outra vez, denominamos isso de 
tensão de pico do seu sistema. 
É de notar que devido às suas posições R2 e R1 influenciam a própria 
relação intrínseca do divisor de tensão interno do UJT, uma vez que R2 mais 
RB2 encontram-se acima da junção de Emissor, enquanto que R1 e RB1 se 
encontram abaixo da mesma junção. Assim se R2 aumentar, a tensão 
necessária para disparar o UJT diminui (e vice-versa). 
O transistor de unijunção programável (PUT) é um componente 
eletrônico, participante da família dos transistores. Seu funcionamento é igual ao 
do UJT, porém se difere do mesmo em algumas características, como por 
exemplo: a tensão de disparo do PUT é programável, é mais rápido e mais 
sensível do que o UJT, podendo ser aplicado em um oscilador de relaxação, 
destacamos que UJTs quanto os PUTs são aplicados para produção de pulsos 
de disparo. Além disso, o mesmo elenca as características que deve ter um 
tiristor, no modelamento em Spice para tiristores. 
 
Capitulo 5: Retificadores e controladores 
Com o intuito de se obter tensões de saída controladas, ao invés de 
diodos, é empregado o controle de fase com tiristores. Sua tensão de saída dos 
retificadores tiristorizados é visualizada variando-se o ângulo de disparo ou de 
retardo dos tiristores. Um tiristor em controle de fase é disparado por meio da 
aplicação de um pulso de curta duração ao seu gatilho e desligado emdecorrência da comutação natural da rede, ou da linha. Já no caso de uma carga 
fortemente indutiva, ele é desligado pelo disparo de outro tiristor do retificador, 
no decorrer do semiciclo negativo da tensão de entrada. 
Os retificadores de fase controlada são comuns e mais acessíveis e sua 
eficácia é, usualmente, superior a 95%. Levando-se em conta que esses 
retificadores transfiguram CA em CC, também são denominados conversores 
CA-CC e são amplamente usados em projetos industriais, principalmente em 
acionamentos de velocidade mutável, na faixa de potência fracionária ao nível 
de megawatts. 
Os conversores de fase controlada podem ser categorizados em duas 
classes, de acordo com a alimentação de entrada: (1) conversores monofásicos 
e (2) conversores trifásicos. Cada classe pode ser dividida em: (a) 
semicontrolado; (b) controlado e (c) conversor dual. Acerca de suas 
características, o semicontrolado é um conversor de um quadrante e tem 
polaridade da tensão e corrente de saída. 
 
Figura 1: Circuito conversor semicontrolado 
 
Fonte: https://www.teses.usp.br 
 
. Figura 2: Circuito conversor semicontrolado 
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Fonte: https://www.teses.usp.br 
 
 
Figura 3: Circuito conversor controlado 
 
Fonte: https://www.estudegratis.com.br 
 
 
 
Figura 4: Circuito conversor controlado 
https://www.teses.usp.br/
https://www.estudegratis.com.br/
 
Fonte: https://www.estudegratis.com.br 
 
O conversor dual pode operar nos quatro quadrantes, e ambas, tensão 
e corrente de saída, podem ser positivas quanto negativas. Em determinadas 
situações, os conversores são interligados em série para operar em tensões 
elevadas e aprimorar o fator de potência da entrada. 
 
Figura 5: Circuito conversor dual 
 
https://www.estudegratis.com.br/
 
Fonte: https://www.researchgate.net 
 
 
 
Figura 6: Circuito conversor dual 
 
 
Fonte: https://www.researchgate.net 
 
Em relação ao princípio do controle de fase, no decorrer do semiciclo 
positivo da tensão de entrada, o anodo do tiristor está positivo em relação a seu 
catodo e diz-se que ele está polarização direta. Quando o tiristor T1 é disparado, 
em t = , ele conduz e a tensão da entrada aparece sobre a carga. Quando a 
tensão da entrada começa a ficar negativa, o anodo do tiristor fica negativo em 
https://www.researchgate.net/
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relação a seu catodo e diz que T1 está em polarização reversa; e ele está 
desligado. Nesse contexto, o intervalo de tempo entre o qual a tensão de entrada 
começa a ficar positiva e o tiristor é disparado em t =  é chamado ângulo de 
disparo ou de retardo . 
No arranjo do circuito de um conversor monofásico semicontrolados, 
com uma carga altamente indutiva, a corrente de carga é considerada contínua 
e sem ondulação. Durante o semiciclo positivo, o tiristor T1 está diretamente 
polarizado. Quando o tiristor T1 é disparado em t = , a carga é conectada à 
alimentação de entrada através de T1 e D2 durante o  ≤ t ≤ . No decorrer do 
período de  ≤ t ≤ ( + ), a tensão de entrada é negativa e o diodo de 
comutação Dm está diretamente polarizado. Dm conduz para permitir a 
continuidade da corrente na carga indutiva. 
A corrente de carga é transferida de T1 e D2 para Dm; e o tiristor T1 e o 
diodo D2 são desligados. Durante o semiciclo negativo da tensão de entrada, o 
tiristor T2 está diretamente polarizado e o seu disparo em t =  +  polarizará 
reversamente Dm. O diodo Dm é desligado e a carga conectada à rede de 
alimentação através de T2 e D1. 
Cabe ressaltar que os conversores semicontrolados têm um fator de 
potência melhor em relação ao dos conversores controle devido ao diodo de 
recuperação e é habitualmente usado em aplicações de até 15 kW, onde a 
operação em um quadrante é aceitável. 
Os conversores duais são sistemas compostos quando dois conversores 
controlados são conectados em antiparalelo, tanto a tensão de saída como o 
fluxo da corrente de carga poderão ser invertidos. Esses sistemas permitem a 
operação em quatro quadrantes. Além disso, os conversores duais podem ser 
operados com ou sem corrente de circulação. No caso de operação sem corrente 
de circulação, apenas um conversor opera de cada vez e fornece a corrente de 
carga; e o outro conversor é completamente bloqueado através da inibição dos 
pulsos de gatilho. 
Dentre as vantagens apresentadas pelos conversores em série, para 
aplicações de alta tensão, dois ou mais conversores podem ser conectados em 
série para dividir a tensão e também, melhorar o fator de potência. 
Num sistema conversor dual, os ângulos de disparo são controlados de 
maneira que um conversor opere como retificador e o outro como inversor, 
porém, ambos os conversores produzem a mesma tensão média de saída. 
No modo de inversão, o ângulo de disparo de um dos conversores é 
completamente retardado, 2 = , e do outro, 1, é variado de 0 a para controlar 
a tensão média de saída. No modo de retificação, o ângulo de disparo de um 
conversor é completamente avançado (1 = 0) e o do outro, 2, é variado de 0 a 
 para controlar a tensão de CC de saída. Como resultado, o fator de potência 
desse conversor é aprimorado, entretanto, este é menor que o dos conversores 
semicontrolados em série. 
Os conversores de fase controlada geram harmônicos no sistema de 
alimentação. Comutações forçadas podem aprimorar o fator de potência de 
entrada e reduzir o nível de harmônicos. Acerca da frequência do harmônico, os 
de ordem inferior podem ser eliminados ou reduzidos selecionando-se o número 
de pulsos por semiciclo. 
O mecanismo de disparo dos tiristores de desligamento pelo gatilho 
(GTOs) é semelhante ao do SCR: supondo-o diretamente polarizado, quando a 
corrente de gate é injetada, circula corrente entre gate e catodo. Grande parte 
de tais portadores desloca-se até a camada N adjacente (já que a camada de 
gate é suficientemente fina), atravessando a barreira de potencial e sendo 
atraídos pelo potencial do anodo, dando início à corrente anódica. Se esta 
corrente se mantiver acima da corrente de manutenção, o dispositivo não 
necessita do sinal de gate para manter-se conduzindo. 
Diferente do SCR, um GTO pode não ter capacidade de bloquear 
tensões reversas. Objetivando evitar o disparo do GTO por efeito dv/dt, uma 
tensão reversa de porta pode ser mantida durante o intervalo de bloqueio do 
dispositivo. 
No tocante ao disparo e bloqueio de um tiristor de controle de fase, a 
geração de sinais de disparo para tiristores de conversores CA-CC exige (1) a 
detecção do cruzamento da tensão de entrada, com o zero, (2) o defasamento 
apropriado dos sinais, (3) a adequação da forma dos pulsos para que eles sejam 
gerados com curta duração e (4) a isolação dos pulsos através de 
transformadores ou optoacopladores. 
A comutação forçada era utilizada em circuitos com alimentação CC e 
nos quais não ocorre reversão no sentido da corrente de anodo. A ideia básica 
é oferecer à corrente de carga um caminho alternativo ao tiristor, anulando a 
corrente de anodo, enquanto se aplica uma tensão reversa sobre ele, 
desligando-o. Sobre as vantagens da comutação forçada para os conversores 
CA-CC, essa estrutura é capaz de manter o fator de potência fundamental 
unitário, um reduzido conteúdo harmônico de baixa ordem no lado CA, ampla 
variação da tensão de saída para uma larga faixa de corrente de carga, as 
exigências com relação ao projeto do filtro de saída são minimizadas e permite 
a operação no modo regenerativo. 
A tensão média de saída (e potência de saída) dos conversores CA-CC 
pode ser controlada através da variação do tempo de condução dos dispositivos 
de potência. Já os variadores dos cicloconversores este tipo de controle é usado 
em situações em que a constante de tempo da carga é muito grande em relação 
ao período da rede CA, como em sistemas de aquecimento. O controle consiste 
simplesmenteem ligar e desligar a alimentação da carga (em 
geral uma resistência). 
O ângulo de disparo (α) é definido como a diferença 
entre o instante de cruzamento pelo zero e o instante de disparo do tiristor. A 
corrente da fonte não está o tempo todo em fase com a tensão da fonte (mesmo 
no caso puramente resistivo) →FP < 1. Sendo 0 ≤ α≤ πo 
ângulo de disparo do SCR. No controle da modulação por largura de pulsos (do 
inglês pulse width modulation – PWM), as chaves do conversor são ligadas e 
desligadas várias vezes durante um semiciclo e a tensão de saída é controlada 
pela variação da largura dos pulsos. 
A quantidade de queda de tensão devido às indutâncias da fonte é igual 
à dos retificadores e não muda por conta do controle de fase. A queda de tensão 
não é dependente do ângulo de disparo 1 sob operação normal. Contudo, o 
ângulo de comutação  (ou de sobreposição) variará com o ângulo de disparo. 
À medida que o ângulo de disparo é aumentado, o ângulo de comutação torna-
se menor. 
O fator de potência de entrada, que é dependente da carga, pode ser 
aperfeiçoado e as especificações de tensão podem ser ampliadas por meio da 
conexão de conversores em série. Através de comutações forçadas, o fator de 
potência pode ser melhorado ainda mais e certos harmônicos de ordem inferior 
podem ser reduzidos ou eliminados. 
Acerca das ondulações da tensão de saída dos conversores, mesmo 
sem qualquer carga externa, os conversores estariam continuamente operando 
devido à corrente de circulação, como resultado da ondulação de tensão sobre 
o indutor. Isso possibilita reversão suave da corrente de carga, durante a 
mudança de operação de um quadrante para outro, e permite respostas 
dinâmicas mais rápidas, especialmente para acionamentos de motores elétricos. 
O sistema de controle para o PWM Unipolar é um pouco mais 
complexo, pois cada ramo do conversor é acionado a partir de uma 
tensão senoidal modulante (Vc ou –Vc). Componentes harmônicos da 
tensão de saída de um VSI monofásico em ponte completa operando 
por PWM unipolar com m a = 0,8 e m f = 8. Começam a aparecer em torno de 2m 
f, as vantagens do PWM na operação de um controle por PWM existem diversas 
vantagens a ser consideradas e alguns pontos para os quais o projetista deve 
ficar atento para não jogar fora estas vantagens. Na condição de aberto, 
nenhuma corrente circula pelo dispositivo de controle e, portanto, sua dissipação 
é nula. 
 
REFERÊNCIAS 
 
Disponível em: http://peteletricaufjf.files.wordpress.com/2011/12/teoria-geral-das-
fontes-de-alimentac3a7c3a3o-lineares1.pdf. Acesso em: 26 abr. 2020. 
Disponível em: http://fastprado.ueuo.com/Apostilas/Fontes.pdf Acesso em: 
26/04/20. 
Disponível em: RASHID, Muhammad H. Eletrônica de potência: circuitos, 
dispositivos e aplicações. Tradução Carlos Alberto Favato; revisão técnica 
Antônio Pertence Júnior – São Paulo: Makron Books, 1999. Acesso em: 26 abr. 
2020. 
Disponível em: ALMEIDA, Paulo Roberto Lima. Análise e projeto de um 
conversor CA-CC de comutação forçada. Dissertação (Mestrado) – Escola de 
http://peteletricaufjf.files.wordpress.com/2011/12/teoria-geral-das-fontes-de-alimentac3a7c3a3o-lineares1.pdf
http://peteletricaufjf.files.wordpress.com/2011/12/teoria-geral-das-fontes-de-alimentac3a7c3a3o-lineares1.pdf
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Engenharia de São Carlos-Universidade de São Paulo, 1995. Acesso em: 19 abr. 
2020. 
 
Disponível em: GOMES, Fábio Soares; ANIBBAL, Leandro Carneiro da Silva; 
CRUZ, Marina. PASTORE, Pablo. GTO - Gate Turn-Off Thyristor. Disponível em: 
<https://www.gta.ufrj.br/grad/01_1/gto/> Acesso em: 19 abr. 2020. 
 
Disponível em: https://www.teses.usp.br. Acesso em: 19 abr. 2020. 
 
Disponível em: https://www.researchgate.net. Acesso em: 19 abr. 2020 
 
 
 
 
https://www.teses.usp.br/
https://www.researchgate.net/