SCRs e Triacs são dispositivos de estado sólido empregados em circuitos comutadores de potência, enquadrando-se ambos no grupos dos Tiristores. Em muitas aplicações destes dispositivos, o disparo pode ser feito através de elementos auxiliares de diversos tipos. Neste artigo, daremos uma breve introdução a estes componentes, com os quais muitas de nossos leitores talvez não estejam ainda familiarizados.
Os SCRs são dispositivos comutadores de potência unilaterais, isto é, apresentam as mesmas características dos diodos retificadores, conduzindo a corrente controlada num único sentido, enquanto que os Triacs são comutadores bilaterais, já que, uma vez disparados, podem conduzir a corrente em ambos os sentidos.
Dizemos de uma maneira simplificada que, num circuito de corrente alternada, os SCRs permitem o controle de meia onda, enquanto que os Triacs permitem o controle de onda completa, conforme sugere a figura 1.
Para disparar um SCR ou Triac podemos fazer uso de duas técnicas:
A primeira consiste em polarizar a sua comporta (gate) de determinado modo para que a própria tensão entre o anodo e o catodo (ou eletrodos principais) leve em determinado instante o dispositivo ao disparo.
A segunda consiste em se aplicar à comporta um sinal de intensidade apropriada no momento em que o disparo for desejado.
É justamente para este segundo caso que os dispositivos de disparo entram em ação.
A maneira como o sinal de disparo é aplicado ao SCR ou Triac é muito importante para se obter sua estabilidade de funcionamento, a ligação no instante certo, ou um comportamento um pouco diferente do que seria obtido se as características normais do componente fossem observadas.
OS DISPOSITIVOS
Todos os dispositivos usados em conjunto com os Triacs e SCRs são semicondutores com características que dificilmente podem ser comparadas a um simples componente conhecido. Por este motivo, na explicação do seu funcionamento frequentemente usaremos circuitos equivalentes que, é claro, não podem obrigatoriamente traduzir a estrutura real que os mesmos apresentam.
LASCR - Light Activated SCR ou, traduzindo, um SCR disparado pela ação da luz. Todos os dispositivos semicondutores são sensíveis à luz, que pode ser responsável pela liberação de portadores de carga e portanto capaz de alterar a intensidade de correntes circulantes.
É por este motivo que os transistores, diodos, etc., devem ser dotados de invólucros opacos. Somente desta maneira podemos garantir que a luz ambiente não altere suas características de funcionamento.
No caso do LASCR, cujo símbolo e aspecto são mostrados na figura 2, propositalmente se faz sua montagem num invólucro dotado de uma janela transparente para que a luz possa atingir suas junções.
A incidência de luz nestas junções faz com que a corrente de disparo seja facilmente atingida, quando então ocorre a sua comutação.
Em suma, o LASCR permite a substituição de um circuito eletrônico de disparo por um feixe de luz.
SCS - Silicon Controlled Swítch ou chave controlada de silício. Trata-se de um dispositivo sem¡- condutor cujo símbolo é mostrado na figura 3, juntamente com seu circuito equivalente.
Conforme o leitor pode perceber, trata-se de um circuito equivalente ao de um SCR comum, com a diferença que temos dois terminais de disparo: uma comporta ligada ao catodo e outra ligada ao anodo.
Veja então que as características desse componente podem ser comparadas às de um SCR, exceto pelos seguintes pontos:
a) O dispositivo pode ser disparado tanto pela aplicação de um pulso positivo no terminal de comporta do catodo, como por um pulso negativo aplicado à comporta de anodo. Veja que isso equivale à polarizar no sentido direto a junção emissor--base de qualquer um dos dois transistores do circuito equivalente, levando então a chave regenerativa à comutação.
b) Ao contrário dos SCRs, este dispositivo semicondutor pode ser desligado pela aplicação de um sinal que polarize no sentido inverso as junções emissor-base dos transistores equivalentes, ou seja, pela aplicação de um pulso negativo na comporta de catodo, ou de um pulso positivo na comporta de anodo.
LASCS - Trata-se de um SCS ativado pela luz.
O componente, com as características citadas acima, é fabricado num encapsulamento dotado de uma janela transparente para poder ser disparado pela luz.
No caso, os terminais de comporta de anodo e catodo servem para uma polarização prévia do dispositivo, levando-o ao limiar do disparo, ou a apresentar a sensibilidade exigida para cada caso.
SUS - Silicon Unilateral Switch ou, traduzindo, comutador unilateral de silício.
O símbolo e o circuito equivalente para este dispositivo são mostrados na figura 4.
Conforme o leitor pode perceber, trata-se de um dispositivo com semelhança aos SCRs, com algumas pequenas diferenças como, por exemplo, o fato deste possuir sua comporta ligada ao anodo, e um diodo zener nela, que determina a tensão de disparo, normalmente da ordem de 7,4 V.
Nas condições de funcionamento normal, o dispositivo trabalha com a comporta desligada, caso em que, pela ação do zener, a tensão de disparo aplicada entre o anodo e o catodo deve ser de 8 V (7,4V + 0,6V).
Polarizando de modo apropriado a comporta de anodo, podemos mudar o valor da tensão de disparo, modificando portanto as condições de funcionamento do dispositivo. Esta polarização consiste em se ligar em paralelo com o diodo já existente um outro de tensão mais baixa.
SBS - Silicon Bilateral Switch ou comutador bilateral de silício. O circuito equivalente deste dispositivo é mostrado na figura 5, juntamente com seu símbolo.
Enquanto o SUS é utilizado, por suas características, para condução de corrente num sentido, o SBS apresenta mesmo comportamento básico, mas pode conduzir a corrente em ambos os sentidos.
Sua estrutura pode ser comparada à de dois SUS ligados em oposição, em paralelo, tendo em comum um eletrodo de disparo.
Com isso, seu disparo pode ser feito pela polarização direta de um ou de outro SUS, o que fará com que a corrente seja conduzida em um ou outro sentido.
DIAC - O diac é um comutador bilateral, cujo símbolo é mostrado na figura 6, sendo normalmente incorporado aos Triacs como dispositivo de disparo.
É comum a denominação de "Quadrac" aos Triacs que já possuem um diac incorporado, conforme mostra a figura 7.
Se bem que o símbolo do diac lembre dois diodos, trata-se de um dispositivo mais complexo, formado por transistores que apresentam uma característica de resistência negativa no ponto de disparo.
Os diacs são dispositivos que passam rapidamente do estado de não condução para plena condução ao ser atingida uma tensão da ordem de 30 V entre seus extremos, o que nos leva a dizer de modo simplificado que se trata de um SBS de alta tensão.
A tensão caindo abaixo de certo valor faz com que o diac desligue.
Pelo fato do diac poder ser disparado com tensões de qualquer polaridade, não há maneira determinada de se fazer sua ligação à comporta de um Triac.
TUJ ou UJT - Transistor Unijunção. Este sem dúvida é um componente bastante conhecido de nossos leitores, em vista de suas aplicações não se limitarem somente ao disparo de SCRs e Triacs.
Na figura 8 temos o símbolo do transistor unijunção com duas possibilidades de circuitos equivalentes.
No equivalente a transistores, temos a configuração de uma chave regenerativa que é disparada pelo emissor de um dos transistores.
Quando neste eletrodo a tensão atinge determinado valor, tal que a diferença em relação ao catodo seja suficiente para vencer a barreira de potencial, o dispositivo dispara, passando do estado de não condução para plena condução.
O leitor deve ter em conta, apenas para efeitos comparativos, que o transistor unijunção pode ser analisado na configuração indicada, já que estruturalmente ele é bem diferente.
Estes são os componentes que podem aparecer nos circuitos de disparo de Tiristores (SCRs e Triacs), cujas características permitirão funcionamentos de acordo com o que se pretende. A utilização de cada um destes componentes num circuito deve levar em conta as características individuais de cada componente.
EXEMPLOS DE COMPONENTES DE DISPARO E SUAS CARACTERÍSTICAS
2N2646 - Transistor Unijunção - UJT
Tensão máxima = 30 V
VBBmáx = 35V
Corrente RMS de emissor (máx) = 50 mA
Corrente de pico de emissor (máx) = 2A
RBB = 4,7 a 9,1k
Relação intrínseca = 0,56 a O,75
1N5411 ou 40583 (RCA) - Diac
Corrente máxima (pulso) = 2 A
Tensão de disparo típica = 32 V
Corrente de pico de saída lp = 200 mA
40511 - Quadrac (RCA)
Tensão inversa máxima = 200 V (para a rede de 110 V)
Corrente máxima = 6 A
Corrente de pico de comporta = 1 A
2N4990 - SUS
Tensão de disparo = 30 V
Corrente máxima (RMS) = 175 mA
Corrente de disparo = 0,5 mA
Tensão de disparo = 7 V
2N4991 - SBS
Tensão de disparo = 30 V
Corrente máxima (RMS) = 175 mA
Corrente de disparo = 0,5 mA
Tensão de disparo = 6 V
