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Conheça o controle de fase TCA785 (MEC111)

O circuito integrado TCA785 da Siemens é projetado para fazer o controle de Tiristores, Triacs e transistores em circuitos de alta potência. Os pulsos de disparo podem ser deslocados em ângulos de fase de 0 a 180 graus o que garante uma faixa total de controle em circuitos AC. Dentre as principais aplicações sugeridas pelo fabricante temos conversores, controles de potência AC, controles de potência trifásicos, etc. Este circuito integrado substitui versões anteriores como o TCA780 e TCA780C.

O circuito integrado TCA785 é fornecido em invólucro DIP de 16 pinos e seus destaques funcionais são:

* Possui circuito de reconhecimento de passagem por zero

* Opera numa ampla gama de aplicações

* Pode ser usado como chave de passagem por zero

* É compatível com LSL

* Opera em circuitos trifásicos (3 CIs)

* Fornece uma corrente de saída de até 250 mA

* Possui uma ampla faixa de correntes de rampa

* Opera numa ampla faixa de temperaturas

 

Na figura 1 temos a pinagem deste circuito integrado.

 

Pinagem do TCA780
Pinagem do TCA780

 

Identificação dos pinos:

Pino -  Símbolo - Função

1 - GND - Terra

2 - Q2\ - Saída 2 invertida

3 - QU - Saída U

4 - Q1\ - Saída 1 invertida

5 - Vsync - Tensão sincronizada

6 - I - Inibição

7 - QZ - Saída Z

8 - Vref - Tensão estabilizada

9 - R9 - Resistência de rampa

10 - C10 - Capacitância de rampa

11 - V11 - Tensão de controle

12 - C12 - Extensão de pulso

13 - L - Duração de pulso

14 - Q1 - Saída 1

15 - Q2 - Saída 2

16 - Vs - Tensão de alimentação

 

Funcionamento:

O diagrama de blocos do TCA785 é mostrado na figura 2.

 

Diragama de blocos do TCA780
Diragama de blocos do TCA780

 

O sinal de sincronização é obtido através de uma resistência ohmica de alto valor a partir da linha de alimentação. Um detector de passagem por zero transfere esse sinal para um registrador de sincronização.

O registrador de sincronização controla um gerador de rampa. Neste registrador o capacitor C10 carrega-se com uma corrente constante (determinada por R9). Se a tensão da rampa V10 excede a tensão de controle V11, um sinal é processado pela lógica interna. Dependendo da tensão de controle V11 o ângulo de disparo pode ser deslocado numa faixa de 0 a 180 graus.

Para cada meio ciclo, um pulso positivo de aproximadamente 30 us de duração aparece nas saídas Q1 e Q2. A duração do pulso pode ser prolongada até 180 graus por meio do capacitor C12. Se o pino 12 for conectado à terra. teremos pulsos com duração entre o ângulo de disparo e 180 graus.

As saídas Q1\ e Q2\ fornecem pulsos invertidos em relação a Q1 e Q2.

Um sinal com o ângulo de disparo mais 180 graus, que pode ser usado para controle de lógica externa, é disponível no pino 3. Um sinal que corresponde ao link NOR entre Q1 e Q2 é disponível na saída QZ que corresponde ao pino 7.

A entrada de inibição (pino 6) pode ser usada para desabilitar as saídas Q1 e Q2 assim como as complementares.

O pino 13 pode ser usado para estender os pulsos das saídas Q1\ e Q2\ para um pulso completo cujo comprimento é a diferença entre 180 graus e o ângulo de disparo.

Na figura 3 temos o diagrama de pulsos obtidos nos diversos blocos e saídas deste circuito integrado.

 

Diagrama de pulsos
Diagrama de pulsos

 

 

Condições máximas de operação

-Tensão de alimentação: 18 V

- Corrente máxima nos pinos 14 e 15: 400 mA

- Corrente de sincronismo: +/- 200 µA

- Corrente saídas nos pinos 2, 3, 4 e 7: 10 mA

 

Condições recomendadas de operação:

-Tensão de alimentação: 8 a 18 V

- Freqüência de operação: 10 a 500 Hz

 

CIRCUITOS PRÁTICOS

Os circuitos práticos que fornecemos a seguir foram desenvolvidos pela própria Siemens constando do folheto de dados do TCA785.

 

a) Controle de Triac para correntes de disparo (comporta) até 50 mA.

Na figura 4 temos um circuito de controle de fase que atua diretamente sobre a comporta de um Triac e que pode ser ajustado continuamente na faixa de 0 a 180 graus, por meio de um potenciômetro comum de 10 k?.

 

Controle de Triac - 50 mA.
Controle de Triac - 50 mA.

 

Este circuito pode ser usado, por exemplo, para controlar a temperatura linearmente de um chuveiro elétrico, aquecedor de ambiente ou para controlar o brilho de um sistema de lâmpadas incandescentes de alta potência (dimmer).

Uma característica interessante deste projeto é que mesmo durante o semiciclo negativo da alimentação, o triac recebe um pulso de disparo positivo pelo pino 14, o que permite ao controle ter o funcionamento em onda completa mesmo sem um sistema retificador para isso que atue sobre o controle. A largura dos pulsos de disparo é de aproximadamente 100 us.


b) Controle de Onda Completa Para Dois Tiristores (SCRs) de Alta Potência.

O circuito apresentado na figura 5 pode disparar dois SCRs ligados na configuração anti-paralela e controlando uma carga de até 15 kW, para os componentes indicados.

 

Controle de onda completa com SCR.
Controle de onda completa com SCR.

 

Apenas um TCA785 é usado nesta configuração. O pulso de disparo pode ser deslocado continuamente na faixa de 0 a 180 graus por meio de um simples potenciômetro. Nos semiciclos negativos, um pulso de disparo é obtido no pino 14 para o disparo do SCR correspondente por meio de um transformador de pulsos. Nos semiciclos positivos a comporta do segundo SCR recebe os pulsos de disparo pelo transformador de pulsos que vêm do pino 15.

 

c) Circuito de Controle de potência para Fase Única em Ponte com Transformador de Pulsos e Controle Direto de SCRs de pequena potência.

Este é o circuito apresentado na figura 6 e que utiliza um circuito integrado TCA785 apenas.

 

Controle de onda completa com ponte mista (diodo + SCR).
Controle de onda completa com ponte mista (diodo + SCR).

 

O controle da carga é feito por uma ponte de onda completa com dois SCRs e dois diodos. O ajuste dos ângulos de fase de disparo dos SCRs é feito numa faixa contínua por meio de um potenciômetro comum.

 

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