TRIACs e DIACs

Prévia do material em texto

ELETRÔNICA DE 
POTÊNCIA I
Vinícius Novicki Obadowski 
TRIACs e DIACs
Objetivos de aprendizagem
Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
  Caracterizar a simbologia e as curvas dos TRIACs e DIACs.
  Analisar as características reais dos TRIACs e DIACs.
  Analisar circuitos de comando e acionamento com TRIACs e DIACs.
Introdução
Os diodos possuem várias aplicações em projetos de circuitos elétricos, 
servindo como um meio de garantir que a corrente flua em um único 
sentido e como um caminho alternativo para a interrupção abrupta de 
uma carga fortemente indutiva ou até mesmo como um elemento de 
chaveamento, garantindo que somente em certas condições ocorra a 
circulação da corrente. Contudo, caso se deseje que um diodo funcione 
com uma corrente em ambos os sentidos, necessita-se de uma topologia 
mais complexa para construção do circuito. Como alternativa a essa 
limitação, existem os Triodes for Alternating Current (TRIACs) e os Diodes for 
Alternating Current (DIACs): o primeiro funciona de maneira similar a um 
Silicon Controlled Rectifier (SCR), enquanto o segundo funciona de forma 
análoga a um diodo, mas os dois permitem a condução em ambos os 
sentidos.
Para entender melhor as aplicações nas quais esses dois componentes 
podem ser empregados e como funcionam, neste capítulo, você verá 
como caracterizar a simbologia e as curvas dos TRIACs e DIACs. Além 
disso, aprenderá a analisar as características reais de ambos os circuitos 
de comando e acionamento com esses dois dispositivos.
Simbologia, curva e características
O primeiro passo para que você inicie seus estudos em Triode for Alternating 
Current (TRIAC) e Diode for Alternating Current (DIAC) é reconhecer a 
simbologia padrão empregada para ambos os componentes, pois, ao trabalhar 
em muitos projetos, a nomenclatura desses dispositivos eletrônicos não é 
feita de forma explícita nos diagramas elétricos — normalmente, você verá o 
símbolo acompanhado do modelo do componente. Para ilustrar, na Figura 1, 
você verá a simbologia para o TRIAC e o DIAC e, na Figura 2, um exemplo 
de um circuito com um TRIAC do tipo CPQ150.
Figura 1. (a) TRIAC; (b) DIAC.
Fonte: Hart (2012, p. 8).
Figura 2. CPQ150 (TRIAC) acionado por uma chave manual. 
Com base na Figura 2, fica um pouco mais clara a importância de reconhecer 
a simbologia, pois, em circuitos de aplicações — dimmers, controladores de 
velocidade, dentre tantos outros —, você verá menções à especificação do 
TRIACs e DIACs2
componente. Isso significa também que você deve saber encontrar esse tipo 
de informação junto aos fabricantes de componentes.
Todo e qualquer projeto, não importa em que área, depende de informações confiáveis 
e adequadas de seus fornecedores. Lembre-se de manter consigo dados (características, 
fabricante, data de aquisição) de todos os projetos com os quais irá trabalhar. Isso pode 
lhe poupar muito tempo em projetos futuros, especialmente na área de eletrônica de 
potência, cujos projetos podem empregar, às vezes, dezenas de dispositivos diferentes.
Observando a simbologia do DIAC, perceba que, na realidade, ele é uma 
composição de dois diodos em antiparalelo que representa de forma precisa 
o comportamento desse componente. Se pensar na curva característica de 
um diodo, você perceberá que, para uma tensão anodo-catodo positiva, ele 
permite a condução de corrente no mesmo sentido. Se você considerar dois 
diodos em antiparalelo, cada vez que ocorrer a inversão da tensão, o diodo que 
está conduzindo irá parar e o outro iniciará a condução. Essa característica é 
percebida na curva do DIAC, que, independentemente de como for polarizado, 
permitirá a condução de corrente.
Por outro lado, o TRIAC remete à estrutura do SCR, que, somente após 
receber uma corrente no gatilho, permite a condução de corrente pelo dispo-
sitivo. O TRIAC necessita também dessa corrente para iniciar a condução, 
com a diferença de que permite conduzir em ambos os sentidos.
Você pode imaginar que, assim como o DIAC está para o diodo comum, 
o TRIAC está para o SCR. Os dois conduzem em ambos sentidos: o primeiro 
depende apenas de que a polarização ocorra e o segundo requer que uma 
corrente no gatilho seja fornecida além da polarização adequada.
Para saber mais detalhes acerca da curva do SCR, consulte o livro Eletrônica de Potência 
análise e projetos de circuitos, de Hart (2012).
3TRIACs e DIACs
As Figuras 3 e 4 apresentam as curvas características para TRIACs e 
DIACs de forma genérica. Nelas, você perceberá quais elementos são mais 
ou menos importantes para cada um dos componentes.
Figura 3. Curva característica do TRIAC para diferentes cor-
rentes de disparo IG.
Fonte: Silva (2019, p. 94).
Figura 4. Curva característica do DIAC.
Fonte: Silva (2019, p. 106).
Perceba como a questão da corrente do gatilho é notável em ambos os 
dispositivos: no TRIAC, ele faz com que o dispositivo dispare assim que 
TRIACs e DIACs4
ultrapassa um valor mínimo de tensão, enquanto no DIAC isso somente ocorre 
após a tensão sobre seus terminais ultrapassar o valor de barreira VD.
Aqui é importante destacar que, similar ao SCR, o TRIAC possui uma 
tensão de quebra VBO que representa o momento no qual a tensão de polarização 
(direta ou reversa) ultrapassa um valor no qual acontece indesejadamente o 
disparo do tiristor. Você deve ficar muito atento a esse valor em seus projetos, 
pois, na ocorrência de um surto de tensão com duração longa o suficiente 
(varia de fabricante para fabricante), o TRIAC entrará em condução e pode 
ocasionar na destruição de seu projeto.
Além da tensão VBO, um TRIAC pode disparar: em função de uma variação 
muito elevada de tensão sobre seus terminais (disparo por dV/dt), devido à 
elevação repentina de temperatura ou até mesmo em função da má conservação 
do componente (excesso de umidade ou exposição inadvertida à radiação 
ionizante) (SEGUNDO; RODRIGUES, 2015).
Aplicações
O uso de TRIACs e DIACs em algum circuito elétrico em geral é destinado 
ao acionamento de alguma carga, para os primeiros, ou como elemento de 
auxílio no disparo, no caso dos últimos. Você deve ter em mente que, embora 
tenham comportamentos similares, as aplicações de cada um são bem distintas.
Você perceberá circuitos que fazem o controle de potência sobre uma carga 
empregando TRIAC e DIAC em que o tríodo será empregado como elemento 
de regulação e o DIAC como meio de acionar o TRIAC no momento adequado. 
Para que fique mais claro este ponto, analise o circuito da Figura 5.
Figura 5. Circuito de controle de potência.
Fonte: Silva (2019, p. 107).
5TRIACs e DIACs
Para compreender perfeitamente o que o circuito da Figura 5 faz, você deve 
analisar cada um dos componentes individualmente. Primeiramente, o objetivo do 
circuito é controlar a potência sobre o resistor “Carga”. Essa definição genérica serve 
para quase todo o tipo de elemento elétrico que realize algum trabalho: conversão 
de energia elétrica em calor ou em movimento. A título de exemplo, considere que 
aquela carga é o resistor de um chuveiro elétrico.
A tensão de rede Vrede, representa a alimentação da concessionária. Após a fonte e a 
carga está o circuito de acionamento, composto por um resistor R1, um potenciômetro 
R2, um capacitor C1, um TRIAC Q1 e um DIAC Q2. Consequentemente, o ajuste 
de potência do chuveiro é feito por meio desses elementos: ao variar a potência, a 
água do chuveiro aquece mais ou menos.
O usuário, ao variar a posição do potenciômetro, aumenta ou diminui a resistên-
cia, fazendo com que o capacitor C1 demore mais ou menos para carregar. Como o 
DIAC real dispara em tensões relativamente elevadas (20 V a 30 V), a carga mais 
lenta do capacitor faz com que o disparo do TRIAC aconteça mais tardiamente.
Com a demora no disparo do TRIAC, a carga fica menos tempo submetida à 
tensão, o que faz com que sua potência média seja mais baixa. Portanto, ao aumentar 
a resistência R2, o usuário faz com que o capacitor demore mais tempo em sua carga,implicando disparos mais lentos do TRIAC. Em contrapartida, o potenciômetro R2 
ajustado para seu mínimo implica a consideração contrária: o capacitor carregará 
mais rápido e fará com o DIAC conduza antes, o que, por sua vez, faz com que o 
TRIAC dispare antes.
Ao analisar qualquer tipo de circuito com TRIAC e DIAC, lembre-se sempre 
de que o DIAC somente dispara quando a tensão atinge certo valor; antes disso, ele 
permanece em bloqueio, enquanto o TRIAC somente dispara ao receber corrente 
no gatilho. O emprego de um capacitor em paralelo com o DIAC tem a função 
de ajustar de forma mais precisa o tempo necessário do disparo — associado à 
constante de tempo 1/RC.
HART, D. W. Eletrônica de potência análise e projetos de circuitos. Porto Alegre: AMGH, 2012. 
SEGUNDO, A. K. R.; RODRIGUES, C. L. C. Eletrônica de potência e acionamentos elétricos. 
Ouro Preto: Instituto Federal de Minas Gerais, 2015. Disponível em: https://www.ufsm.br/
unidades-universitarias/ctism/cte/wp-content/uploads/sites/413/2018/12/02_arte_ele-
tronica_de_potencia.pdf. Acesso em: 11 ago. 2019. 
SILVA, J. P. Apostila de eletrônica de potência. Natal: IFRN, 2019.
TRIACs e DIACs6