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Como Funcionam os Diacs e os PUTs (ART3981)

Os Diacs e os Puts (Transistores Programáveis Unijunção) são componentes da família dos tiristores como os SUS e SBS abordados no artigo anterior (ART3980) usados no disparo de tiristores e também em outras funções. Neste artigo abordamos seus princípios de funcionamento.

ART1032S

DIAC

Os diacs são dispositivos comutadores de três camadas com a estrutura e símbolo mostrados na figura 1.

 

Figura 1 – Estrutura e símbolo do diac
Figura 1 – Estrutura e símbolo do diac

 

Como o dispositivo usa dois terminais apenas ligados em duas regiões P ele possui propriedades semelhantes quando polarizados nos dois sentidos.

Assim, em condições normais quando aplicamos ao diac uma tensão baixa, ela polariza uma das junções no sentido inverso de modo que muito pouca corrente circula pelo dispositivo.

No entanto, à medida que a tensão aumenta, a corrente de circula pelo componente aumenta pouco até o momento em que é atingida a tensão de ruptura da junção que está polarizada inversamente.

Neste momento o diac "liga" e sua resistência cai abruptamente ocorrendo a circulação de uma corrente intensa pelo dispositivo.

Na figura 2 temos a curva característica deste dispositivo que nos mostra que o disparo ocorre com a polarização em qualquer sentido, pois as duas junções possuem as mesmas características.

 

Figura 2 – Característica do diac
Figura 2 – Característica do diac

 

 

Mas, o interessante neste comportamento do diac é que ele possui características de trava (latch).

Uma vez que ele conduz a corrente intensamente, para que ela seja interrompida a tensão aplicada deve ser reduzida a zero.

Uma simples redução de valor desta tensão para um ponto antes daquele em que ocorre o disparo não o desliga.

Em resumo, o diac pode ser usado como uma chave de comutação muito rápida sensível à tensão.

Os diacs são amplamente utilizados no disparo de triacs em controles de potências e outras aplicações semelhantes.

Na figura 3 damos as características de dois diacs comuns assim como seu aspecto e característica.

 

Figura 3 – Símbolo, características e curva de dois diacs típicos
Figura 3 – Símbolo, características e curva de dois diacs típicos

 

 

Aproveitando as propriedades dos diacs eles são ligados aos triacs como dispositivos de disparo, pois quando atinge a tensão desejada, ele comuta rapidamente levando o triac a também disparar, conforme mostra a figura 4.

 

Figura 4 – Controle de potência usando diac
Figura 4 – Controle de potência usando diac

 

 

As tensões de disparo dos diacs comuns estão em torno dos 27 aos 37 volts e as correntes típicas de operação variam entre 10 e 20 mA.

Esta tensão de disparo pode ser facilmente descoberta com o circuito de prova da figura 5.

 

Figura 5 – Circuito para determinar a tensão de teste de um diac
Figura 5 – Circuito para determinar a tensão de teste de um diac

 

 

Outro circuito para se determinar o ponto de disparo de um diac usando um osciloscópio é mostrado na figura 6.

 

Figura 6 – Outro circuito de teste para diacs
Figura 6 – Outro circuito de teste para diacs

 

 

O diac é mais usado que os outros dispositivos de disparo, podendo ser encontrado em diversas aplicações práticas. Algumas dela são dadas a seguir como exemplo.

 

a) Disparador com retardo de fase

O circuito da figura 7 pode ser usado para disparar um triac ou ainda um comparador num projeto em que se necessite de um pulso que seja produzido exatamente em determinado ângulo de fase de um sinal senoidal aplicado à entrada.

 

Figura 7 – Disparador com retardo de fase usando diac
Figura 7 – Disparador com retardo de fase usando diac

 

 

O capacitor de 220 nF para a rede de 110 V e 470 nF para a rede de 220 V é dimensionado para se obter, com o ajuste do potenciômetro de 100 k ohms retardos entre 0 e 180 graus aproximadamente.

Para outras frequências dos sinais senoidais o capacitor deve ser recalculado.

Observe que o diac conduzirá e permanecer até que o sinal de entrada tenha sua passagem por zero. Entre o instante do disparo e este instante temos a descarga do capacitor através do resistor de carga e a produção do pulso de saída.

Isso significa que, se o resistor de carga não for corretamente dimensionado não haverá a descarga completa do capacitor e com isso o disparo no semiciclo seguinte ocorrerá com um ângulo menos e assim sucessivamente levando o circuito a um funcionamento de forma indesejada.

A amplitude do pulso de saída produzido por este circuito é a tensão de disparo do DIAC já que ela estará presente no capacitor neste instante.

 

b) Sensor de tensão

O circuito mostrado na figura 8 é disparado por uma tensão de entrada determinada pelo ajuste de P1. Evidentemente, a tensão aplicada nesta entrada deve ser igual ou maior que a necessária ao disparo do Diac.

 

 

Figura 8 – Sensor de tensão usando diac
Figura 8 – Sensor de tensão usando diac

 

 

O ajuste de P2 é feito para que tenhamos a corrente necessária a saturação do transistor quando o diac conduzir, sem que haja perigo de uma corrente excessiva de base que lhe cause dano.

O relé dependerá da tensão usada na alimentação e também do tipo de carga a ser controlada.

Lembramos mais uma vez a ação de latch deste circuito que significa que ele se mantém conduzindo quando a tensão de entrada cai abaixo do limiar do disparo. Para desligar é preciso que a tensão de entrada caia a zero ou abaixo do limiar.

 

c) Relé com Trava

A tensão de 30 V indicada neste projeto, mostrado na figura 9, na realidade, depende do diac usado. Ela deve ser levemente inferior àquela necessária ao seu disparo.

 

Figura 9 – Relé com trava usando diac
Figura 9 – Relé com trava usando diac

 

 

P1 ajusta a tensão de disparo. Esta tensão se soma à da bateria de modo a chegar ao necessário ao disparo do diac.

Quando isso ocorre, há a condução e a polarização do transistor que tem por carga de coletor um relé.

O potenciômetro ou trimpot P2 deve ser ajustado para se obter a corrente de saturação do transistor em função de seu ganho. O relé usado depende da tensão usada na sua alimentação e da corrente da carga que deve ser controlada.

 

PUT

PUT significa Programmable Unijunction Transistor ou Transistor Programável Unijunção. Trata-se de um dispositivo da família dos tiristores também destinado ao disparo de SCRs e Triacs.

Na figura 10 temos o símbolo adotado para representar este componente e sua estrutura equivalente.

 

Figura 10 – Estrutura e símbolo do PUT
Figura 10 – Estrutura e símbolo do PUT

 

Conforme podemos ver, apesar de se tratar de um “transistor”, seu símbolo lembra muito mais um diodo ou um SCR com um terminal de comporta ligado ao anodo.

Este transistor ou elemento de disparo conduz intensamente quando uma tensão entre seus terminais de anodo e catodo atinge um determinado valor.

Este valor, conforme mostra a figura 11 pode ser programado por uma rede resistiva ligada à comporta.

 

Figura 11 – programando a tensão de disparo do PUT
Figura 11 – programando a tensão de disparo do PUT

 

Se bem que possam ser encontrados ainda em algumas aplicações industriais os PUTs não são componentes muito comuns em nossos dias.

Na figura 12 temos a curva característica do PUT.

 

Figura 12 – Característica do PUT
Figura 12 – Característica do PUT

 

Observe que em Vp temos a tensão de disparo quando o dispositivo entra em condução.

A partir desse ponto, a tensão cai e a corrente aumenta até atingir a tensão de vale. Neste trecho temos um comportamento inverso de um resistor, ou seja, o dispositivo apresenta uma resistência negativa.

Este comportamento possibilita sua utilização em osciladores de relaxação, exatamente como um transistor unijunção ou mesmo uma lâmpada neon.

A velocidade de operação do transistor unijunção não é das maiores, o que significa que num oscilador de relaxação, ele não gera sinais que vão além de algumas dezenas de quilohertz.

Os PUTs são identificados por números de fábrica devendo ser consultadas as folhas de dados para se obter mais informações.

O PUT não é um dispositivo muito comum nos equipamentos modernos. Basicamente eles serão encontrados em circuitos nos quais se deseja gerar um sinal dente de serra de baixa frequência.

Um PUT relativamente popular, mas não muito usado atualmente é o BRY39.

 

BRY39P – Transistor Programável Unijunção

Este componente é um PUT da Philips, pouco comum em nossos dias, mas bastante versátil em termos de aplicações. Na figura 13 a pinagem e características.

 

  Figura 13 – O BRY39, PUT de uso geral
Figura 13 – O BRY39, PUT de uso geral

 

As características de resistência negativa do PUT, conforme vimos possibilitam seu uso em osciladores e outras aplicações. A seguir damos alguns exemplos.

 

Gerador Dente de Serra

O circuito mostrado na figura 14 usa um transistor programável unijunção (PUT) do tipo BRY39, e pode gerar frequências entre alguns hertz e algumas centenas de quilohertz.

A alimentação é de 9 a 12 V e no trimpot P2 deve ser ajustado o ponto de disparo e inclusive a linearidade. A frequência deve ser ajustada em P1.

 

Figura 14 – Gerador dente de serra
Figura 14 – Gerador dente de serra

 

 

 

Oscilador com PUT

O transistor programável unijunção do oscilador mostrado na figura 15 é o 2N6027 e a ele pode ser usado como componente básico de um oscilador unijunção nesta configuração de carga constante.

 

Figura 15 – Oscilador com PUT
Figura 15 – Oscilador com PUT

 

 

Gerador de Rampa Controlado por Tensão com PUT

Encontramos o circuito mostrado na figura 16 numa documentação sobre PUTs (Transistores Programáveis Unijunção) da Motorola de 1974.

O circuito faz com que o tempo varie entre 2 ms e 7,2 ms quando a tensão de entrada varia entre 5 e 20 V. PUTs equivalentes podem ser empregados e Q1 pode ser um BC557.

 

Figura 16 – Gerador de rampa com PUT
Figura 16 – Gerador de rampa com PUT

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