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TIRISTOR (SCR)

   

O retificador controlado a silíco (SCR – Silicon Controlled  Rectifier ) é mais útil do que um diodo de quatro camadas porque ele tem um condutor extra ligado à base da seção npn, Pode-se   visualizar as quatro regiões dopadas separadas em dois transistores, portanto o SCR é equivalente a uma trava com um disparo de entrada.

Disparo pela porta
A porta de um SCR é aproximadamente equivalente a um diodo. Por esta razão é preciso pelo menos 0,7 V para disparar um SCR. Além disso , para a regeneração ter início, é necessário uma corrente de entrada mínima. As folhas de dados fornecem a tensão de disparo e a corrente de disparo para os SCRs. Por exemplo, a folha de dados de um 2N4441 fornece uma tensão de disparo típica de 0,7 V e uma corrente de disparo de 10 mA. A fonte que alimenta a porta de um 2N4441 pode alimentar pelo menos 10 mA em 0,7 V ; caso contrário, o SCR não  fechar’[a a trava.

Tensão de bloqueio
Os SCRs não são construídos para funcionamento em interrupção. As tensões de interrupção situam-se na faixa de cerca de 50 V a mais de 2500 V, dependendo do tipo de SCR. A maioria dos SCRs são projetados para fechar com disparo e abrir com baixa corrente. Em outras palavras , um SCR permanece aberto até que um disparo acione a sua porta. Aí então o SCR trava e permanece fechado , mesmo que o disparo desapareça . O único modo de abrir um SCR é com um desligamento por baixa corrente.
A maioria das pessoas pensa que o SCR é um dispositivo que bloqueia a tensão até que o disparo feche. Por esta razão , a tensão de interrupção é frequentemente chamada tensão de bloqueio direta nas folhas de dados. Por exemplo, o 2N4441 tem uma tensão de bloqueio direta de 50 V. Desde que a tensão de alimentação seja menor do que 50 V, o SCR não pode interromper. O único modo de fechá-lo é com um disparo pela porta.

Altas correntes
Quase todos os SCRs são dispositivos industriais que podem trabalhar com correntes grandes  variando numa faixa de menos de 1 até mais de 2500 A, dependendo do número do tipo. Pelo fato  de serem dispositivos de alta corrente, os SCRs têm um diparo relativamente alto e grandes correntes de manutenção. O 2N4441 pode conduzir até 8 a continuamente; a sua corrente de disparo é de 10 mA, e esta também é a sua corrente de manutenção. Isto significa que você precisa alimentar a porta com pelo menos 10 mA para controlar até 8 A de corrente no anodo. Um outro exemplo, o C701 é um SCR que conduz até 1250 A com uma corrente de disparo de 500 mA e uma corrente de manutenção de 500 mA.
 
Taxa crítica de elevação
Em muitas aplicações , é usada uma tensão de alimentação ca com o SCR. Fazendo o disparo através da porta num certo ponto do ciclo, podemos controlar grandes quantidades de potência ca para uma carga como um motor, um aquecedor, ou qualquer outra carga. Devido às capacitâncias da junção dentro do SCR, é possível que uma tensão de alimentação variando rapidamente dispare o SCR. Colocando de outra forma, se a taxa de elevação de tensão direta for suficientemente alta, a corrente de carga capacitiva pode iniciar a regeneração.
Para evitar o disparo falso de um SCR, a taxa anódica de variação de tensão não deve exceder a taxa crítica de elevação da tensão fornecida pela folha de dados. Por exemplo, um 2N4441 tem uma taxa crítica de elevação de tensão de 50 V/?s. Um outro exemplo, o C701 tem uma taxa crítica de elevação de tensão de 200 V/?s . Para evitar um fechamento falso, a tensão do anodo não deve aumentar mais rapidamente do que 200 V/?s .
O chaveamento por transientes é a causa principal de se exceder a taxa crítica de elevação de tensão. Uma forma de se reduzir os efeitos de chaveamento por transientes é com um amortecedor RC . Se um transiente de chaveamento de alta velocidade aparecer na tensão de alimentação, a sua taxa de elevação será reduzida no anodo devido ao circuito RC. A taxa de elevação de tensão do anodo depende da resistência de carga, bem como dos valores de R e C.
Os SCRs maiores também têm uma taxa crítica de elevação de corrente. Por exemplo, o C701 tem uma taxa crítica de elevação de corrente de 150 A/?s. Se a corrente do anodo tentar subir mais rápido do que este valor, o SCR pode ser destruído. Incluindo um indutor em série, reduz-se a taxa de elevação de corrente e ajuda também o amortecedor RC a diminuir a taxa de elevação de tensão.

Alavanca SCR
Uma das  aplicações do SCR é de proteger uma carga contra uma sobretensão produzida   por uma fonte de alimentação. Este processo de alavanca, embora seja uma forma drástica de proteção, é necessário em vários CIs digitais; eles não suportam muita sobretensão. Em vez de destruir CIs dispendiosos, podemos usar uma alavanca SCR para por em curto os terminais da carga ao primeiro indício de sobretensão.   As fontes de alimentação com uma alavanca SCR precisam de limitação de corrente para evitar uma corrente excessiva quando o SCR fecha.
   

APLICAÇÕES DE TIRISTORES
Os tiristores vêm se tornando gradativamente mais populares no controle da potência ca para cargas resistiva indutiva, tais como motores , solenóides e elementos aquecedores. Comparando-os com os dispositivos competitivos como os relés , os tiristores oferecem um custo mais baixo e maior confiabilidade.

Ignição de automóvel

Os pulsos estreitos de disparo que saem do oscilador de relaxação UJT podem ser usados para disparar um SCR. Por exemplo,  a figura abaixo  mostra parte do sistema de ignição de um automóvel. Com os pontos do distribuidor abertos, o capacitor carrega exponecialmente até 12 V. Logo que a tensão do capacitor exceder a tensão de afastamento intrínseca, o UJT conduz fortemente através do enrolamento do primário. A tensão do secundário dispara então o SCR. Quando as travas do SCR fecham, o terminal positivo do capacitor de saída é subitamente aterrado. À medida que o capacitor de saída descarrega através da bobina de ignição, um alto pulso de tensão alimenta um dos plugues  de centelha. Quando os pontos se fecham, o circuito se auto – reativa preparando-se  para o ciclo seguinte.

Controle de onda completa
O diac da figura abaixo pode disparar o triac em cada semiciclo da linha de tensão. A resistência variável R1 controla a constante de tempo RC do circuito de controle do diac. Desde que isto varie o ponto do ciclo no qual o diac dispara, temos o controle do ângulo de condução do triac. Dessa forma, podemos variar a grande corrente de carga.

SCR Controlado a Micro Processador
Em sistemas robóticos o microprocessador controla os motores e outras cargas. A figura abaixo é um exemplo simples de como isto é feito. Um pulso retangular proveniente de   um microprocessador alimenta um seguidor do emissor , cuja saída controla a porta de um SCR. Enquanto o pulso de controle retangular for alto, o SCR chaveará durante os semiciclos positivos e se fechará durante os semiciclos negativos. A duração do pulso retangular do processador determina o número de semiciclos positivos durante os quais a carga recebe alimentação.