ELECTRONICA DE POTENCIA INTRODUCCION: El campo de la Ingeniería Eléctrica se divide en tres áreas: CONTROL, ELECTRONICA,Y POTENCIA. ELECTRONICA: Trata de los circuitos y dispositivos para el procesamiento de la información. POTENCIA: Cubre el estudio de los equipos estáticos y rotativos que se emplean en la generación, transmisión, distribución y utilización de la Potencia Eléctrica. CONTROL: Estudia las características de la estabilidad y respuesta de sistemas de lazo cerrado, ya sea continuo o discreto. La electrónica de Potencia se relaciona con las tres áreas y es la que se ocupa del uso de la electrónica para el control y conversión de la Potencia Eléctrica. ELECTRONICA Circuitos Elementos POTENCIA Circuitos Estáticos E.Rotativos ELECRONICA DE POTENCIA CONTINUO / DISCRETO Control Elementos Durante los años 50, a raíz del descubrimiento del TBJ, la producción y aplicación de los elementos semiconductores experimentaron gran desarrollo. El control de altas potencias se inicia en los años 60, luego de la aparición del TIRISTOR (TiratrónTransistor), dando lugar al rápido crecimiento de las aplicaciones del la electrónica de potencia. Lo que inicialmente significa un gran esfuerzo para controlar KW, con el desarrollo de los elementos del estado sólido de alta potencia se ha llegado poco a manejar cientos de MW. El nombre de Electrónica Potencia abarca las aplicaciones en los que la Potencia eléctrica fluye y es controlado por uno o más elementos de potencia en estado sólido. En general todos los parámetros de una forma de onda eléctrica están sujetos a una regulación o conversión usando elementos de estado sólido de potencia y esto influye los valores RMS de corriente y voltaje, frecuencia y factor de potencia. Su uso fluye el control de densidad de giro de una máquina eléctrica, la temperatura horno industrial, la iluminación, variables en procesos industriales, etc. VAC El diseño de equipos para control electrónico de potencia involucra no solamente el empleo de circuitos de baja señal manejando elementos de potencia, sino que también considera las interacciones entre la fuente y la carga, sus efectos, consecuencias, y soluciones prácticas. Ej: Tiristores TIPO 3: Los conmutadores que con una señal de comando conducen CD y que pueden interrumpir la conexión con otro comando sin necesidad de esperar hasta que se aplique una polarización inversa. Dentro de este campo. para conseguir la máxima eficacia de potencia. solo conducen corriente en una dirección.PRINCIPIO FUNDAMENTAL DE LA ELECTRONICA DE POTENCIA En la electrónica de potencia es de fundamental importancia el uso eficiente de la energía eléctrica. Ej: Diodo TIPO 2: Conmutadores que al tener polarización directa no conducen sino hasta ser conmutados por una señal de control. Los elementos semiconductores para control de potencia deben operar en régimen de conmutación. Ej: Los transistores de Potencia. los costos tanto de la energía que se disipa como de la que se desperdicia podrían ser muy significativos en relación al costo total del equipo. Así podemos establecer tres tipos de conmutadores de estado sólido: TIPO 1: Son diodos conmutadores que conducen tan pronto tengan conmutación directa. cuando le sigue la polarización inversa. CONMUTADORES DE ESTADO SOLIDO Conmutación es el proceso mediante el cual la corriente a través de un dispositivo conmutado es obligada a interrumpirse o ser transferido a otra malla alternativa. . El dispositivo conmutador. es decir. es decir. Elementos controlados por compuerta Usando circuitos auxiliares se puede forzar la conmutación de los transistores para que operen como conmutadores del tipo 3. y pueden interrumpir rápidamente la conducción. puede ser un elemento o un circuito que posee únicamente dos estados externos: Totalmente abierto: Bloqueado o apagado Totalmente cerrado: En conducción o encendido A estos dispositivos se les puede conseguir como unidireccionales. El de tipo 3 puede trabajar como tipo 2 o de tipo1. una vez activados se comportan como los del tipo 1. se mantienen en conducción mientras haya flujo de CD (conducción directa). pueden aparecer frecuencias indeseables para ser removidas requieren un filtro a la salida de la matriz de conmutación.1 V Los filtros contribuyen significativamente tanto al costo. en general solo puede dar una aproximación a las señales de sólido deseada. Como resultado de esto. REGION ACTIVA Ic P. tamaño y peso del equipo electrónico de potencia. semejantemente pueden introducirse otras frecuencias inducidas en las líneas de alimentación o fuentes. así como su operación satisfactoria. . mediante los segmentos de voltaje de entrada.max REGION DE SATURACION IB=3 IB=2 IB=1 IB=0 VCE CORTE 0. Este proceso de síntesis.EFECTOS DE LA CONMUTACIÓN: La matriz de conmutación de potencia puede sintetizar los voltajes de prueba en las líneas de salida. puede entonces necesitarse otro filtro en las líneas de entrada. seleccionados por las señales de control de conmutación. lo cual a su vez es función de la potencia del sistema y de la frecuencia de la señal indeseada. Filtro de entrada. 4. Mientras mayor sea la frecuencia al entrar. compuesto por módulos de potencia más elementos de potencia. Estas consideraciones conjuntamente con aquellas relacionadas con el ahorro de transformadores. CIRCUITO DE CONTROL 3 Línea de Entrada Fuente 1 4 FILTRO ENTRADA MODULOS DE POTENCIA ELEMENTOS DE POTENCIA FILTRO SALIDA Línea de Salida a la carga 2 GENERADOR DE SEÑALES DE CONTROL DE LA CONMUTACION Señales externas de control Un sistema conversor generalizado está compuesto por cuatro unidades funcionales: 1. 3. menor será el tamaño y el consto de los elementos del filtro. El generador de señales para el control de la conmutación. hace que para ciertas aplicaciones como se seleccionan frecuencias mayores a 60 Hz. 1) El circuito de potencia sirve para interconectar los módulos para conmutación e incluyen los transformadores y circuitos de cambio de nivel de voltaje. El circuito de potencia.El peso y costo de los filtros dependen de los requerimientos de máximo almacenamiento de energía. Pueden existir numerosas configuraciones de circuitos. Filtro de salida. 2. . Estos pulsos de comando tienen usualmente una periodicidad que se determina por la sincronización de la frecuencia con la red alterna (fase relativa ajustable) o por constantes de tiempos o por oscilador de referencia si el conversor es alimentado de una fuente continua. A parte de eso existen elementos especialmente diseñados para trabajar a frecuencias mucho más bajas que 1 KHz. . Una forma aproximada y adaptada a nuestros propósitos es: POTENCIA MEDIA <2Kv < <1 KHz POTENCIA ALTA >2Kv > >1 KHz Conmutación Natural Conmutación Forzada Normalmente nos referimos al rango de Potencia Media Los elementos de estado sólido son capaces de conmutar mucho más rápidamente los elementos electromecánicos. el circuito de potencia y de las líneas de control alternas. Corriente (I) Frecuencia (Hz) Sus caracteres se amplían en la medida que se ven nuevos elementos de estado sólido para control de potencia. de las líneas de salida. por los elementos semiconductores de potencia: Voltaje (V). La tecnología asociada al uso de estos elementos de conmutación rápida define el dominio de la alta frecuencia. teniendo en cuenta que los elementos convencionales pueden operar a una frecuencia aproximada de 1 KHz.2) El generador de señales para el control de la conmutación recibe señales de las líneas de entrada. Procesa esas señales para poder generar los pulsos de activado que requieren los conmutadores del tipo 2 o 3. DOMINIO DE LA ELECTRONICA DE POTENCIA Esta fundamentalmente debilitado por las especificaciones. cuando entre dos de sus terminales. 2) DEFINICIÓN: Un dispositivo electrónico posee una característica de resistencia negativa. Circuito Básico de Polarización y Curva Característica I C i Vcc R V ERN Iv B A Ip Vv Vp Vcc V V A Vp C Vv B Ip Iv I .3 y 4 terminales. Y de acuerdo al sentido en el que pueden conducir se los puede clasificar en unidireccionales y bidireccionales.ELEMENTOS CON CARACTERISTICA DE RESISTENCIA NEGATIVA (ERN) 1) INTRODUCCIÓN: entre la gran variedad de dispositivos electrónicos que se utilizan en la generación de señales de control se hallan los elementos semiconductores como características de resistencia negativa. existe una región en el cual un incremento de la I (corriente) produce una reducción en la caída de voltaje. Dependiendo de su estructura externa y de las prestaciones que pueden ofrecer y presentan 2. Semejantemente. Pero si la recta de carga interseca a la curva en el segmento AB (región de resistencia negativa) el ERN operará en forma estable oscilando entre los estado de bloqueo y conducción.En el gráfico se puede apreciar un circuito básico de temporización y la característica tensión / corriente típica para un elemento ERN. 3) Región de conducción (segmento BC) caracterizada por una conductividad alta. La curva característica presenta tres regiones bien definidas: 1) Región de bloqueo (segmento OA).A que la corriente a través de los terminales del dispositivo llega al orden de unos pocos uA. Punto de operación estático: Puede ser determinado gráficamente por la intersección entre la recta de carga correspondiente a la R y la curva característica del ERN. Iv. dependen de su estructura tipo y están dados como datos técnicos publicados por los fabricantes. Actúa como una zona de transición entre los dos estados estables y típicamente presente en estos dispositivos. los ERN pueden clasificarse en: . una vez que este se haya activado. De acuerdo con la tecnología de fabricación. si la recta de carga interseca la curva en el segmento BC hará que el ERN se mantenga en el estado de conducción. El ERN pasa de estado de bloqueo al de conducción tan pronto como el voltaje aplicado a sus terminales llega al valor de Vp (voltaje pico) o de activado. Si la recta interseca a la curva en el segmento OA. Esto se cumple si la resistencia R verifica la relación. <R< Los parámetros Ip. La corriente a que puede alcanzar unas decenas o centenas de miliamperios dependiendo de su tipo y estructura. y se mantiene el estado de conducción mientras la I que pasa por sus terminales sea > o = llamado corriente de valle o de mantenimiento. Vp dados para el ERN generalizado. Vv. caracterizada por ser altamente inestable. 2) Región de resistencia negativa (segmento AB). entonces el ERN estará en el estado de bloqueo. caracterizada por su baja conductividad . 6V VE Resistencias internas del UJT C El transistor de unijuntura o mono juntura es un dispositivo de tres terminales (E. .Juntura única.4 y 5 capas semiconductoras. así como también en control de compuerta para activar SCR. EL TRANSISTOR DE UNIJUNTURA O TAMBIEN UJT UNI JUNTION TRANSISTOR Este dispositivo tiene aplicaciones en circuitos industriales que incluyen temporizadores. TRIAC. B2). dependiendo del sentido de circulación de la corriente en el estado de conducción. RE BD=0. osciladores. generadores de onda. B1. Los nombres de los terminales obedecen a su funcionamiento interno. de 3. puede ser caracterizada como unidireccionales y bidireccionales. No es bueno asociarlo con el TBJ ya que su funcionamiento es completamente diferente. (Iv o I mantenimiento). (Vv o V mantenimiento).El circuito equivalente UJT se ve que ser forma un divisor de tensión dado que está dividida en dos resistencias El diodo en la gráfica indica que el Emisor es de tipo P mientras que el cuerpo del UJT es de tipo N. Ip. =VD + = 0.Curva característica V vs I del UJT Las 4 puntos importante de esta curva son el Voltaje pico (Vp). el voltaje de debe ser lo suficientemente grande para poder polarizar directamente al diodo y entregar una pequeña corriente al terminal del emisor. Entonces el emisor y el cuerpo del UJT se forman una unión PN. Por divisor de tensión se tiene que: = = Para disparar el UJT.6V + = =Resistencia interbases . El condensador se descarga rápidamente hasta el punto donde ya no puede entregar el mínimo de corriente requerida para mantener en conducción al UJT. este “pequeño voltaje” es el voltaje de Valle (Vv). Es como si cayera a casi 0Ω en un tiempo muy pequeño. el circuito emisor-base 1 permite que un condensador externo vacié su carga a través del UJT. +Vcc RE B2 E C B1 Dado que se mantiene a su valor original de alta resistencia durante ese período no se produce una I instantánea grande proveniente de la fuente y de B2 hacia B1. cuyo valor varía drásticamente desde su valor original en (estado de corte) a un valor cercano a 0Ω. UJT cae bruscamente a un pequeño voltaje entre los terminales de emisor y B1.FUCIONAMIENTO DEL UJT El mecanismo por el cual el UJT se dispara. = Resistencia Variable = Resistencia Constante El valor de la resistencia por lo contrario. permanece fijo en su valor original (estado de corte). Cuando la resistencia cae casi a “0”. se entiende observando la curva característica. Cuando el voltaje de Emisor a Base 1 (B1) alcanza el voltaje pico de (Vp) y comienza a subir una pequeña corriente. Esta caída brusca ocurre por el drástico crecimiento del número de portadores de carga disponibles en la región de B1 cuando la corriente de emisor comienza a fluir hacia el cuerpo del UJT. Esta corriente mínima requerida es la corriente de Valle (Iv) ó de mantenimiento. . Conviene pensar en espacio como una resistencia variable. = 0.6v + = 0. UJT regresa al corte. Una vez el corte ya no fluye corriente de emisor a B1.4 Vp=? .Cuando la corriente de emisor a base 1 cae por debajo de (Iv) .6v + 0.2KΩ = 2.82 EJERCICIO: 25ºC = 1.55 Vp=0.6v + 0.74 (20v)=15.51< <0. =20v = Vp=? 2.2KΩ = = =0. y nuevamente el voltaje empieza a aumentar hasta Vp para disparar el UJT por segunda vez.-Sean: =0.6v Debe alcanzar por lo menos ese valor de voltaje para que entre en conducción sino el UJT seguirá en estado de corte.55 (20v)=11.6v + 0.-Sean: =6.74 Vp=0. OSCILADOR DE RELAJACIOPN CON UJT rB2 R2 B2 R2 ≈ B1 R1 V0 (salida) rB1 R1 Este circuito se utiliza en la mayoría de circuitos temporizados y osciladores que incluyen UJT. El circuito relajación es el mismo circuito básico que se han añadido resistencias internas a los terminales B1 y B2 respectivamente. El condensador eta comprendido entre: 0. para poder obtener señales de salida.01µF < CE <10µF R1 =100Ω La frecuencia de oscilación de la onda es: f. En este circuito: + Vp = 0.osc= . Esta variación térmica puede ser compensada escogiendo un valor adecuado para la resistencia R2.6v + * El valor de Vp disminuye con el incremento del a temperatura como un coeficiente del orden de -3mV/ºC. La RE está comprendida entre los valores: <R< 2 transistores UJT con el mismo número de identificación puede obtener un valor de que difiera un 30% más.4KΩ 1. Por eso los osciladores de relajación con UJT tienen algún tipo de ajuste fino.-Dado el siguiente circuito de la figura 1 se da los siguientes parámetros Datos: = 100 Ω KΩ 0. EJERCICIOS: 1.5mA 5µA . si se necesita una frecuencia de oscilación precisa.5V 3.2µF 100Ω = 470 Ω = 5.8KΩ = 3. osc = 3) = < RE < = =500HZ RESP T= <R< =6.8MΩ El circuito esta oscilando U J T Si RE = 5KΩ Siempre Conduciendo Si RE = 2MΩ Siempre Abierto .63 VP = 0.6v + * =22.63(22.osc=? 3) El circuito oscila 4) Onda VR1 Resolución: 1) Vp = 0.6 V = = 0.4KΩ< R <1.8 v RESP 2) f.Incógnitas: 1) Vp=? 2) f.6) VP = 14.6v+0. 6V B2 B1 IE=0 SEGUNDO EJERCICIO Datos: = 100 Ω KΩ 0.2v VB1 A) B2 7.1µF 100Ω = 5KΩ 1V 10mA µA .25 T (mseg) 2 B1 B) 0.4) Onda VR1 = =0.25v B) = =7.2v IE=0 0. Incógnitas: 1) Vp=? 3) f. DONDE T=tc+td 3 = 5.1KΩ < R < 400KΩ El circuito esta oscilando B2 B1 R1 f. VCE Resolución: 1) = = =3KΩ RESP =0.6 µ seg .osc 4) Onda VR1.05 m seg ( )=41.osc=1/T .6 + =8 V RESP 3) < RE < = <R< =1. osc=1/T = 4) Onda VCE Vp=8 Vv=1 T (mseg) 5.24 T (mseg) 5.65 0.92 Onda VR1 VR1 3.05 = =0.24v B) = =3.6 m seg f.65v .6 µ seg=41.05 m seg + 41.05 50.T= tc+td =5. TRABAJO PREPARATORIO PRIMER CIRCUITO: √ √ Calculamos Vp: . El circuito oscile: a) ( ) ( ) . Vc Vp=7 Vv=2 T (µ seg) 535.45 Calcularemos el voltaje máximo y mínimo de R1 para graficar la curva: ( ) . 2v 0.VR1 3.147v T (µ seg) 535.45 b) ( ) ( ) . 2v 0.147v T (m seg) 2.13 VR1 3.13 SEGUNDO CIRCUITO: .Vc Vp=7 Vv=2 T (m seg) 2. a) Por division de tensión: Vcc Vp ∆v Vv ∆t Tc t . : ( ) ( ) VC Vp=7v T(µseg) 147.97 . 97 b) Por division de tensión: .T (µ seg) 147. ( ) ( ) VC Vp=7v T(µseg) 1.2225 . es decir. Si la compuerta anódica se mantiene a un voltaje constante. el voltaje (Vv) es aproximadamente igual a 1 voltio. el dispositivo permanecerá en el estado de bloqueo hasta que el voltaje ánodo-cátodo exceda el voltaje de compuerta en un voltaje de caída directa de un diodo (VT o voltaje de desviación). se puede considerar que la caída de voltaje entre ánodo y cátodo. En este instante se alcanza el valor pico (Vp) y el dispositivo se activa. Mientras el PUT este activado.EL PUT (TRANSISTOR DE UNIJUNTURA PROGRAMABLE) El PUT es un pequeño tiristor de tres terminales con acceso a la compuerta tipo N o compuerta anódica. Vcc R2 VG G K R0 R1 . R1 y R2 son resistencias externas permitiendo entonces el ajuste de y por lo tanto de Vg. esta dado por: Vp = * Entonces recuérdese para el UJT. y se desplaza a cualquiera de los estados estables (CORTE Y CONDUCCIÓN). este voltaje determina el voltaje pico Vp. R2. así como el estado de conducción están separados por una región inestable como ocurre en el UJT. y también Vcc. IP. a través del divisor de voltaje formado por R1 y R2. Región Inestable Corte Conducción Como se observa en estado de corte. son inaccesibles en cambio que para el PUT. = DONDE: = El PUT. Esto quiere decir que el dispositivo no puede permanecer en el estado inestable.En este circuito el voltaje de compuerta (VG) es fijado por la fuente Vcc.Iv esas corrientes son más bajas en el PUT y también lo es el voltaje de operación mínima. . El potencial de disparo Vp o voltaje necesario para disparar el PUT. Las corrientes Ip. es un dispositivo de cuatro capas PNPN con una compuerta directamente conectada a la capa tipo emparejada. R1.Iv dependen de la impedancia equivalente en serie con la compuerta Rg y del voltaje de compuerta R6. Estos valores son datos de los fabricantes. el término programable se aplica porque los parámetros definidos para el UJT pueden ser controlados a través de las resistencias externas. Normalmente con que las características del PUT y del UJT son similares. en un puerto determinado por la elección del R1. disparadores para SCR. Una vez que el dispositivo alcanza la conducción. =T ( ) . VA Vcc Vp t T El voltaje Vp será alcanzado en un período T que esta dado aproximadamente el tiempo de carga. un cortocircuito. Cuando se alcanza el voltaje Vp. el capacitor se empieza a cargarse a Vcc ya que no hay corriente de ánodo en este punto. Por consiguiente el dispositivo conmutado desde un circuito abierto a otro es cortocircuito. etc Cuando se conecta la alimentación Vcc. R2 y Vcc. Para hacerlo el nivel del voltaje debe disminuirse lo suficiente para reducir la corriente por debajo del nivel de mantenimiento. El nivel de corriente es muy bajo hasta que Ip se alcanza. pero la corriente mayor. la eliminación de no le lleva al corte. lo que origina una corriente equivalente bastante pequeña.La característica tensión-corriente del PUT se deduce en operación básica: El dispositivo en estado de corte no cambia de estado hasta que se alcance el voltaje Vp que es función de . dando como resultado en esta región un equivalente en 1 circuito abierto. APLICACIONES: circuitos de pulsos temporizadores circuitos con sensores circuitos de barrido. ya que la resistencia equivalente es alta. el PUT cambia de estado de conducción pasando por la región inestable donde el voltaje es menor. 5 47 VG 23. pero con algunas ventajas: Todos los parámetros típicos del UJT. Vk llega el valor máximo al mismo tiempo. Debido a su estructura NPN. . debido a la leve pero alta corriente.6 7.5 47 T (mseg) T ŋ*Vcc T (mseg) 23. Conclusión: Las características de operación del PUT son similares a los del UTT. Soporta corrientes mucho más altas que el UJT. ŋ. cátodo. el PUT entra a corte se vuelve a repetir el ciclo de carga. podrá descargarse en el capacitos (C) a través del PUT y del Ro (salida). Vbb. ánodo y compuerta del PUT. El voltaje Vg descenderá rápidamente desde el valor ŋ*Vcc hasta un valor poco mayor a 0V. hasta que el voltaje Va alcanza el valor Vp máximo de carga.6=VKp T (mseg) 23. tiene una mayor conductancia directa y tiempo de conmutación mucho menor que el del UTT. por lo que puede producir pulsos de mayor potencia.5 47 En este grafico se aprecian las diferentes formas de Onda. Cuando el voltaje del capacitor disminuye a un nivel bajo. TIEMPO (T)= t de carga + t de descarga. Iv pueden ser programados mediante ajustes externos.VK Vp=8. Ip. luego que el PUT se dispara. EJERCICIOS: Datos: Vcc=12v R=20KΩ C=1µF R1=10KΩ R2=5KΩ 1V 5.5mA 100 µA Incógnitas: Vp=? 2) Oscila 3) f.osc 4) Onda VA, VK, VG Donde: = *12V+0.6V=8.6V = 2) < RE < <R< 2KΩ< R <34KΩ El circuito El circuito esta esta oscilando oscilando 3) f.osc=1/T Donde: T= tc+td = 20kΩ*1µF*ln = 23.5mseg = T f=1/T = 1/23.5mseg =45HZ Vc 8.6v Vv=1 T (m seg) 23.5 VR1 8.6v 0v T (m seg) SEGUNDO EJERCICIO: Datos: 0.8V 0.7V 270µA 0.7 µA Incógnitas: a) b) c) = Vp d) e) f.osc f) <R< <R< 41.52KΩ< R <5.5MΩ El circuito esta oscilando = =7.47v a) = 0.8+270µf*100Ω = 0.827 v RESP = 100kΩ*0.11µF*ln – = 10.7mseg RESP c) ( ( )=100Ω*0.1µF*ln( ) =8.1 V RESP )=23µseg RESP e) f.osc = = = = 94Hz RESP = 8.17 v - 0.8 v = 7.37v RESP TRABAJO PREPARATORIO PUT DATOS: Calculamos Vp: a) b) a) R11 = 51.9 KΩ ( ) ( ) ( ) ( ) 1v 0v t .1 VR 7.Vc Vp=8.1 Vv=1 T (m seg) 8. 1 v Vv=1 T (m seg) 156 .b) R12 = 1.0012 M ( ) ( ) ( ) ( ) 8. 1v 0v T (mseg)) 156 CIRCUITO 2: .VR 7. DATOS: Calculamos Vp: a) . 5v T(µseg) 22.( ) ( ) VC1 Vp=5.08 . VR R 4.08 a) ( ) ( ) .5v 0v T (µseg)) 22. VC Vp=5.5v T(µseg) 937.75 VR 4.5v 0v T (µseg)) 957.75 . la soldadura eléctrica. relativamente barato que no necesita mantenimiento y cuyo consumo de potencia es muy pequeño. . ejemplo: La iluminación. el control de la velocidad e un motor. costosos y requieren un mantenimiento frecuente. además una cantidad apreciable de energía. Esto hace que estos transformadores sean poco utilizados. Otra forma de controlar la potencia eléctrica que se entrega a una carga es intercalar un reóstato en serie con la carga para así controlar y limitar la corriente. son costosos. Los reóstatos no son entonces una buena alternativa para el control de Potencia Industrial. Sin embargo para grandes potencias. Para grandes potencias. Algunos SCR modernos pueden controlar corrientes del orden de varios cientos de amperios. sino que es pequeño. proporcionando un voltaje variable de salida. Por estas razones los SCR son muy importantes en el campo del control industrial moderno. los reóstatos resultan de gran tamaño. el calentamiento eléctrico. No necesita mantenimiento Maneja I y V grandes En la industria hay numerosas aplicaciones que requieren una cantidad de potencia eléctrica variable y controlada. etc. necesitan mantenimiento y desperdician. Desde 1970 está disponible el SCR que es un dispositivo electrónico que no adolece de los fallos mencionados.EL SCR A Silicon Controlled G Rectifier K VAC VAC Dispositivo de estado sólido. Usando un transformador variable se puede controlar la cantidad de potencia eléctrica que se entrega a una carga proporcional. circuitos que operan con voltajes elevados de los 1000 voltios. estos transformadores variables son físicamente grandes. En una fuente AC de 60 Hz.67 mseg deben repartirse entre el estado de conducción y el estado bloqueado. el período es: 16. la conmutación de un SCR es muy rápida. Cuando está conduciendo presenta un camino de baja resistencia para un flujo de corriente de ánodo a cátodo. no puede fluir corriente de ánodo a cátodo por lo que actúa como un interruptor abierto. utilizado para controlar corrientes relativamente grandes de una carga.TEORIA DE OPERACIÓN DE LOS SCR El SCR es un dispositivo de tres terminales. Si la fuente de voltaje es alterna. La cantidad de tiempo que permanece en cada estado está controlada por medio de la compuerta. seguido la fuente de alimentación generalmente es una fuente AC de 60 Hz. que podría ser una fuente de DC en circuitos especiales. Si el SCR permanece en el estado de conducción durante una pequeña porción del período. Un SCR actúa como una forma similar al de un interruptor. Estoy 16. actúa entonces como un interruptor cerrado. Solo se puede aprovechar el semiciclo positivo . VAC Carga En este circuito el valor promedio de la I que fluye por la carga puede controlarse controlando un SCR en serie con ella. la magnitud promedio de la corriente de carga es pequeña. el SCR permanece una cierta porción de período en estado de conducción y el resto del período en estado bloqueado.67 mseg. Debido a que es un dispositivo de estado sólido. En cambio cuando está bloqueado. Si la señal de compuerta se cambia de tal manera que el SCR permanece en conducción durante una gran porción de período.0 no puede estar en conducción por más de medio ciclo. Esto quiere decir que el SCR de la FIGURA 1. Ø Disparo: es el número de grados en un ciclo de AC que transcurren antes que el SCR pase al estado de conducción. Semiciclo positivo (+). es el semiciclo en el cual el ánodo del SCR es más positivo que el cátodo. que hace que el SCR quede polarizado inversamente y esto impide que circule cualquier corriente hacia la carga. De esta manera debido a que la corriente puede en este caso desde la fuente a la carga y a través del SCR durante un tiempo relativamente grande. Durante el otro semiciclo (-) la polaridad de la fuente es negativa.Es preferido a que la corriente puede fluir de la fuente a la carga y a través del SCR solo durante un tiempo pequeño. Como su nombre lo sugiere el SCR es un rectificador. entonces la magnitud promedio de la corriente será grande. de modo que solamente permite el paso de corriente durante el semiciclo positivo de la fuente AC. FORMA DE ONDA EN EL SCR Los términos usuales para describir como está operando el SCR son ángulo de disparo y ángulo de conducción. los cuales el SCR esta en conducción FIGURA: A VSCR=VAK t . Entonces la corriente con la carga puede variarse ajustando la magnitud de la porción del período en la cual el SCR esta en conducción. Ø Conducción: es el número de grados en el ciclo AC. también lo será la magnitud promedio de la corriente. Ød=60º Ød=60º Øc=120º Øc=120º VL t FIGURA: B t Ød=135º VL Øc=45º t . FIGURA B: El ángulo de disparo es diferente. el SCR está bloqueado. Mas a la derecha en el eje horizontal se ve que el voltaje VAK cae a “0 “ después de un tercio del semiciclo positivo. FIGURA A: Cuando el ciclo VAC comienza su paso por la parte positiva.. por lo que la carga ahora recibe el voltaje de la fuente durante un tiempo mucho más corto comparado con el de la Fig A. sin voltaje a través de sus terminales. Entonces el voltaje instantáneo a través de sus terminales ánodo y cátodo es igual al de la fuente. La forma de onda de VL muestra que cuando SCR conduce el voltaje de la fuente se aplica a la carga. el voltaje a través de la carga VL=0 durante este mismo tiempo. Durante los próximos 120º. Esto es justamente lo que sucedería si se colocara un interruptor abierto en lugar del SCR. a) Ød=30º b) Ød=45º Da mayor corriente 2. hasta cuando el SCR se bloquea de nuevo.En estas gráficas se muestran las formas de onda en un circuito de control con SCR para dos ángulos de disparo distintos.Cuando el voltaje VAK cae a 0. El ángulo de conducción y el ángulo siempre dan 180 grados. este es el tiempo correspondiente a 60º. Puesto que el SCR está tomando la tomando la totalidad de la fuente. El ángulo de conducción Øc=120º.-Si el ángulo de un SCR es de 90 y se desea un valor promedio de corriente del doble ¿cuál es el ángulo de conexión necesario? Resp: 180º Se hace disparar en 0º y si aprovecharía los 180º de conducción. Este VL sigue al voltaje de la fuente por el resto del semiciclo (+). Entonces el ángulo de disparo Ød en este caso es de 60º. El SCR actúa como un interruptor cerrado (cortocircuito).Indicar cual condición nos daría mayor cantidad de corriente. . el SCR se dispara o pasa al estado de conducción. Este bloqueo del SCR ocurre cuando el voltaje de la fuente pasa por “0”. Con el resultado de la magnitud promedio de la corriente es más pequeña. EJERCICIOS: 1. Cuando la corriente de ánodo a cátodo cae por debajo de un valor mínimo denominado corriente de mantenimiento .Características El SCR se dispara por la inyección de un pulso de corriente en la compuerta.6 voltios.6 v HASTA 0. tienen una corriente al orden de los 10mA. La magnitud de la corriente de compuerta necesaria para disparar un SCR en particular se simboliza por La mayoría de los SCR requieren de una para poder dispararse entre: 0. Esto generalmente sucede cuando el voltaje de alimentación VAC pasa por cero “0” hacia su zona negativa.8v. Puesto que la compuerta y cátodo hay una unión P-N estándar. el voltaje entre estos terminales es ligeramente mayo a 0. IAK Esta corriente de compuerta fluye a través de la unión entre compuerta y cátodo y sale del SCR por el terminal de cátodo. el SCR se bloquea.1mA< <20mA. La mayoría de los SCR de mediana potencia. =0. EJEMPLO: Calcular el voltaje necesario en el punto B para que el SCR se dispare: A 150Ω K . el signo * corresponde a una letra pequeña que se añade dependiendo de la conexión de terminal de compuerta. Así por ejemplo: : es el voltaje de ruptura directa. arriba del cual SCR entra en la región de conducción. como se indica: .CARACTERISTICAS Y VALORES NOMINALES DEL SCR IA VF IG IA En esta gráfica se aprecian las características del SCR para diversos valores de corriente de compuerta 1) se aprecia a las corrientes y voltajes de interés usual. LETRA O LETRA O LETRA O LETRA O circuito abierto cortocircuito resistor polarización fija G-K G-K G-K G-K 2) : (corriente de sostenimiento por debajo de la cual el SCR cambia el estado de conducción al de la región de bloqueo directo en condiciones dadas. METODO DE APAGADO DE UN SCR Un SCR no puede apagarse con solo suprimir la señal de compuerta y solo algunos pueden desactivarse aplicando un pulso negativo a dicha compuerta. 3) Regiones de bloqueo directo inverso. . Otros parámetros que se incluyen a las especificaciones de un SCR son el tiempo de encendido o el tiempo de disparo (td) o tiempo de apagado. Para =0. . excepto por el codo horizontal antes de entrar a la región de conducción. 4) Voltaje de ruptura inverso: es equivalente a la región zéner o avalancha diodo semiconductor fundamental de 2 capas. Si la corriente de compuerta se incrementa a . se ve que al aplicar un voltaje de polarización a la compuerta. el valor de requerido para la conducción es considerablemente menor. la temperatura de la unión y también la temperatura de encapsulado. Hay dos métodos generales para desactivar a un SCR. correspondientes a la condición de circuito abierto para el SCR que bloque el flujo de corriente entre (carga) de ánodo a cátodo. debe alcanzar el más alto nivel de voltaje de ruptura requerido antes de que ocurra el efecto de colapso y el SCR entre la región correspondiente al estado de conducción. por lo que las características se aproximan a los del diodo básico de unión P-N. Estas características muy similares al del diodo semiconductor básico de 2 capas. Esta región de proyección o codo de la del control de compuerta sobre la respuesta del SCR. Nótese: que desciende en el aumento de entonces el SCR se dispara con voltajes más bajos. 2) CONMUTACIÓN FORZADA I. .forza que el SCR se bloquee Vcc Circuito A Q1 Conduce Corte RL Corte V1 Circuito de apagado La conmutación forzada corresponde a forzar la corriente a través de SCR en la dirección opuesta a la conducción directa.inversa.1) METODO DE INTERRUPCIÓN DE CORRIENTE DE ANODO 2) CONMUTACIÓN FORZADA 1) INTERRUPCION DE CORRIENTE DE ANODO IA=0 Interrupción serie A Interrupción paralelo Circuito G K En el primer circuito IA=0 cuando el interruptor está abierto. En el segundo circuito se establece la misma condición cuando el interruptor está cerrado. Entonces el potencial de la batería aparecerá en el SCR. Los tiempos de apagado para los SCR están entre 5 y 30 mseg. es decir IB = 0 . Q1 está en CORTE. Durante la conducción del SCR. CORRECCION DEL EXAMEN ADJUNTADO EN LOS DEBERES DEL SEGUNDO BIMESTRE CIRCUITOS TIPICOS DE CONTROL DE COMPUERTA RL R1 VAC R2 IGT .Existen algunos métodos para lograr este propósito como se muestra en el circuito A. Esta impedancia evitará que el circuito de apagado afecte la operación del SCR. Para el apagado se aplica un pulso (+) a la base del Q1. una batería de continua y un generador V1y un generador de pulsos. y la impedancia del colector a emisor es muy alta (prácticamente un circuito abierto). poniéndolo en conducción con lo que se produce una muy baja impedancia de colector a emisor (prácticamente un cortocircuito). El circuito de apagado consiste en un transistor Q1. forzando la I a través de él con la dirección inversa para el apagado. El ángulo de disparo está determinado por el valor de R2. llamado también circuito de disparo. por lo que el SCR no puede pasar en conducción y es un circuito abierto en serie con la carga. siendo esta una práctica común en circuitos con SCR. no hay circulación de I hacia la compuerta. Tan pronto como el SCR pasa a conducción. debido a que la caída de voltaje en la carga VL es despreciable antes del disparo. Dado que el voltaje VG esta derivado del VAK. Entonces Ød será pequeña y la magnitud del promedio de la corriente por la carga será grande. es naturalmente menor. Además antes del disparo. como sucede inmediatamente antes del disparo VL. Típicamente es menor que 100Ω y algunas veces hasta menor que 10Ω.Esta figura muestra el circuito más simple de control de compuerta. Esto es necesario para proteger la compuerta de sobre corrientes. El voltaje VL es pequeño ya que para este tipo de ejercicios normalmente RL es mucho más pequeño que la resistencia en el circuito de disparo. Este aumento Ød reduce la magnitud del promedio de la corriente de carga. Así si R2 es baja. se usa una misma fuente de voltaje para alimentar dos circuitos de control de compuerta y el de carga.R2 se conectan en serie. Cuando estas dos resistencias R1. el voltaje VAK cae casi a 0 (1 a 2 voltios). Determina igualmente el mismo valor de Ød . Una desventaja de este circuito de disparo simple es que el ángulo puede ajustarse solo de 0º a 90º . En cambio R2 es alta. en caso de que R2 sea 0. la fuente de voltaje debe subir a un valor alto para poder entregar suficiente corriente IG para que el SCR conduzca. . la corriente IG será suficientemente grande como para que el SCR conduzca cuando la magnitud en la fuente de voltaje sea baja. Esto hace que la casi totalidad del voltaje Vac aparezca en los terminales del SCR. El propósito de R1 es el de mantener un valor fijo de resistencia en ese terminal. entonces la carga esta desenergizada.A veces se inserta un diodo en serie con la compuerta para proteger la unión G-K contra voltajes inversos altos. cuando SW está abierto. la forma de onda VAK es prácticamente idéntica a la de entrada Vac. también caerá prácticamente a 0 suspendiendo la IG. Cuando el SW está cerrado hay corriente hacia la compuerta (cuando la funda de voltaje sea positiva). -En el siguiente ejercicio determinar: DATOS: VAC=115 = 15Ma R1=3KΩ Se desea un Incógnita: A qué valor debe ajustarse R2=? 115√ = VL + (R1+R2) + 0.3KΩ R2 = 7.8 KΩ RESP .EJERCICIO: 1.6 Despreciable (voltaje muy pequeño) R1+R2 = √ R2= √ . En una alarma contra robos el SW puede cerrarse al abrirse una ventana o por la introducción de un gas luminoso. Una vez disparado el SCR permanece en conducción y la carga se mantiene energizada hasta que se suprima la fuente de voltaje. El SCR seguirá en conducción aún cuando el SW se habrá puesto que no necesita una corriente de compuerta para mantenerse en conducción. DIAC. Se pueden encontrar varios circuitos como esos en la literatura técnica. SBS. la resistencia en el terminal de compuerta debe ser elegida para que así suceda. el contacto SW puede cerrarse cuando ocurra un mal funcionamiento el proceso dado. con respecto al grupo al que pertenece lo que en algún circuito industrial puede causar serios problemas. SUS. como por ejemplo la dependencia de estos con la temperatura. que usan generalmente diversos dispositivos como diodos shockey. Los SCR pueden cambiar sus características eléctricas. UJT. OTROS CIRCUITOS DE DISPARO Existen otros circuitos de disparo que tratan de eliminar ciertos problemas en el manejo del SCR. .OPERACIÓN DE ESTE MISMO CIRCUITO CON UNA FUENTE DE DC Cuando Sw se cierra. PUT que se conectan al terminal de compuerta del SCR para producir un punto de disparo preciso. Aunque se habrá el SW la alarma seguirá sonando. completamente la tiende a disminuir con el aumento de la temperatura. Por ejemplo una alarma industrial. Este circuito simple es muy simple es muy útil en aplicaciones de alarma. el SCR se dispara. 2KΩ 5w 100kΩ VAC R2 DZ1 6.CIRCUITO DE DISPARO R1=100Ω 100W 2.8nF R2 1kΩ R1 100Ω Grafica de V1=voltaje de los terminales del diodo zener VZ1 t . VR1 t VL t VSCR=VAK t 3 . OTRO CIRCUITO DE DISPARO: CIRCUITO DE DISPARO CARGA A RD T R3 R2 VAC SCR Vz Z RF RE C1 R1 VZ1 24V t . VC1 t VR1 t VSCR=VAK t . VL t En este circuito el condensador C1 se carga a una velocidad constante . Siendo entonces Ic constante. Además cuando Q1 tiene una β alta entonces ≈ . puesto que cualquier condensador = EJERCICIO: En el circuito de la figura hallar: . Se dice que el circuito es de corriente constante porque el voltaje del transistor Q1 se reduce a medida que aumento el voltaje en el condensador. Podemos asumir que R3 y Rf están en serie ya que la I que demandan es mucho mayor. es decir. la velocidad del crecimiento del voltaje es también constante. cada voltio que aumente el voltaje en el disminuye en 1 voltio.La pendiente de dicha forma de onda el voltaje es este porque la I de carga del condensador también es constante. 9 .45 mA c) ic =c = = =6.2K Ω Vz=24v Incógnitas: a) b) c) Calcular la velocidad del crecimiento del voltaje a través del condensador C1 d) Cuanto tiempo transcurre entre el comienzo de un semiciclo del SCR.5KΩ C1=0.DATOS: R1=100Ω R2=47Ω R1=5KΩ RF=8KΩ RE=2.5µF Β=150 1V = 9.9* =6. e) θd f) Cuanto debe valer Rf para que tengamos un ángulo de disparó de 120º.2 V b) = + 0.6v 3. a) = = = 9. 9= tc =2.2K Ω = 6640 Ω = ? e) Θd=? = 6.6+ = = 9.17 mseg = 46.2K Ω = * =16V =0.6 =4.Vp d) tc =0.4 mA = 2679= = + 0.4 mA*2.7*9.8° f)Rf=? = = tc=5.6 mseg = =2679 1.1v = Rf= Rf=24K = -5000 .5KΩ) + 0.6v =(1. -Control Unidireccional de onda completa (SOLO ONDAS POSITIVAS) (1 POLARIDAD): SCR 1 VAC CIRCUITO DE DISPARO RL SCR 2 Ven Con DIODOS t VL Con SCR t .METODOS ALTERNATIVOS DE CONEXIÓN DE LOS SCR A LA CARGA 1. 1.-Control Bidireccional de onda NEGATIVAS) (2 POLARIDAD): DIODOS completa (ONDAS POSITIVAS Y +VAC - + + RL - Ven Con DIODOS t SCR Circuito de Disparo VAC RL . La corriente fluye en sentido contrario VAC RL La carga no está en serie con el SCR .VL SCR 1 Con SCR t SCR 2 CIRCUITOS FUENTE CON SCR Circuito de carga AC (2 POLARIDADES) que la carga. Circuito de carga AC (1 POLARIDADES) que la carga. La corriente fluye en el mismo sentido RL VAC La carga está en serie con el SCR TRABAJO PREPARATORIO DEL SCR (ADJUNTADO EN LOS DEBERES DEL SEGUNDO BIMESTRE) . El comportamiento de un TRIAC es semejante a un SCR con la excepción que puede conducir en cualquiera de las 2 direcciones. prefiriendo operar al TBJ en forma lineal. en oposición a aquellos que presentan un cambio gradual en la conducción. porque aunque pueden operar en corte y conducción. MT2 Terminal principal 1 Controla el θd MT1 Terminal principal 2 Aprovecha tanto el semiciclo (+) como el semiciclo (-) (El SCR solo aprovecha el semiciclo (+) hasta 180). UJT. diacs. Los TRIAC y los SCR forman parte de la familia de los tiristores. esta no es su naturaleza propia. Otros dispositivos de disparo son los SBS. PUT. Todos los tiristores son dispositivos de conmutación degenerativas no pueden operar en forma lineal. diodos de 4 capas. pero pasan a este estado cuando el voltaje aplicado alcanza un cierto valor de ruptura. SOS. Así como el TBJ no es un tiristor. Si por ejemplo los diodos de 4 capas y los DIACS de 4 capas. Algunos tiristores no pueden llevarse al estado de conducción.EL TRIAC Siempre trabajan en estado de corte o estado de saturación. Termino Tiristor incluye todos los dispositivos semiconductores que presentan un funcionamiento propio como un dispositivo de corte y conducción. . Actúa entonces como un interruptor abierto. donde el sentido del flujo depende de la polaridad de la fuente externa aplicada. Cuando el voltaje es más positivo en MT2. Entonces proporciona el control de potencia de onda completa en lugar del control de potencia de media onda posible con un SCR. Los TRIAC tienen las mismas ventajas que los SCR y TBJ sobre los interruptores mecánicos. Un TRIAC se diferencia de un SCR en que nunca conducen corriente en cualquiera de las 2 direcciones cuando es llevado a conducción. independientemente de la polaridad de la fuente externa aplicada. pero cuando el voltaje es (+) en MT1 la corriente fluye de MT1 a MT2.A1 t VA2. Cuando el TRIAC está bloqueado no puede fluir I entre sus terminales principales.A1 t . VA2. Cuando el TRIAC es llevado a conducción presenta una resistencia muy baja al paso de la corriente en el camino de un terminal principal al otro.Teoría de operación del TRIAC Un TRIAC es un dispositivo de 3 terminales utilizadas para controlar el valor promedio de la corriente que fluye en una carga. Un TRIAC no está limitado a 180º de conducción por ciclo. Con circuito de disparo adecuado puede conducir por la totalidad de los 360º por ciclo. la I fluye de MT2u MT1. CARACTERISTICAS ELECTRICAS DE LOS TRIACS Cuando un TRIAC está polarizado con un voltaje externo + (positivo) en MT2 (llamado polarización directa o de terminal principal positivo).VA2.A1 t Ød menor (no es preciso) No es conveniente para la industria.generalmente se dispara con una corriente que fluye de la compuerta a MT1. Característica: En general un TRIAC puede tener tendencia en dispararse más rápido en la parte (+) y más lenta en la parte (-) o viceversa. I principal RL MT2 Terminal principal en polarización directa G I de compuerta (IG) MT1 . . Para un triac particular su IGT pasa polarización directa puede ser bastante diferente que para polarización inversa. Un triac. las variaciones típicas de las características con la temperatura se encuentran graficados en las hojas de datos dados por el fabricante.6 a 2V IGT= 0. La mayoría de los triacs de mediana potencia tienen: VGT= 0. El triac permanece en conducción hasta que cambie la polaridad de sus terminales principales o hasta que la corriente principal caiga por debajo de la corriente de mantenimiento . al igual que un SCR no requiere de una corriente de circulación por la compuerta una vez que ya se a disparado.I principal RL MT2 Terminal principal en polarización inversa G I de compuerta (IG) MT1 El voltaje de compuerta necesaria para disparar el TRIAC se simboliza por (VGT) y la corriente de compuerta necesaria para disparo (IGT). Otras Características importantes que se especifican para los triacs son: El valor RMS de la máxima corriente principal permitida a) El valor del voltaje de ruptura se lo representa por (b) que es el voltaje máximo de pico aplicado entre los terminales principales que puede bloquear al triac en cualquier dirección.1 a 20 mA Estas características pueden variar considerablemente con el cambio de temperatura.La mayoría de los triacs de mediana potencia tienen una del orden de 100 mA o menos. 25 A. Esto implica que el triac disipa una potencia muy pequeña. comienza a dejar circular corriente por los terminales principales. Valores típicos para esa 1. Para prevenir la ruptura el triac deberá tener un valor mucho mayor que el Vp del Vac que maneja el circuito. 3. 15. Esto no daña al triac. Una gran disposición de potencia es indeseable. 10. 200. 400 y 600 voltios. El valor del voltaje (voltaje a través de las terminales principales en estado de conducción) realmente es cero. pero significa una pérdida del control de compuerta. Los valores usuales de este son 100. Circuitos de disparo para TRIACS . desde el punto de vista de protección del triac a altas temperaturas y también dado el punto de vista de transferencia de arriba de la fuente a la carga. Si el voltaje instantáneo aplicado entre los terminales principales excede al valor l triac se rompe. R2 mínimo R2 máximo I grande . A1 R3 R4 A2 C1 C2 . Ød=pequeño Ød=pequeña Øc=mayor Øc=menor I pequeña . R1 A2 VAC R2 A1 A2 A1 CARACTERISTICAS DEL DIAC A1 A2 28V .42V -BD 32 -32 +BD . SUS (Silicon Unilateral Switch) o Interruptor Unilateral de Silicio.SBS (Silicon Bilateral Switch) o Interruptor Bilateral de Silicio. debido a que pueden polarizarse directa e inversamente. Voltaje de ruptura . Pueden dispararse tanto en el semiciclo positivo como en el negativo de una fuente de voltaje de corriente alterna. cátodo y compuerta) el cual conduce en una sola dirección de ánodo a cátodo cuando el voltaje en el primero es mayor que en el segundo. Es un dispositivo de tres terminales (ánodo. Maneja valores bajos de I. P. Se utiliza como interruptor de disparo para el SCR (La corriente tiene que ser de corta duración) Ia Vp A K IBR Vf Ia VBR SCS interruptor Controlado De Silicio (Dispositivo de 4 capas) El tiempo de apagado es menor que el del SCR. V. Mayor control en el Ød. A GA GK K .SHOCKLEY (Diodo de 4 capas) Es un dispositivo de dos terminales que tiene dos estados estables: uno de bloqueo o de alta impedancia y de conducción o baja impedancia Maneja corrientes relativamente grandes. ninguna a tierra) y una altísima ganancia.GTO interruptor controlado de compuerta Necesita mayor corriente de compuerta para su disparo. etapa de emisor común y seguidor de emisor (colector común) Se lo considera como un solo amplificador de tapa única . Tiene características de conmutación mejoradas.O comprenden conexiones en cascada de pares diferenciales. los fabricantes acostumbran a empaquetar de una a cuatro unidades idénticas en un solo conjunto (CHIP). usada en una gran variedad de aplicaciones y que puede realizar una gran cantidad de operaciones. AMPLIFICADORES OPERACIONALES =- El amplificador operacional es un amplificador que tiene una entrada diferencial (esto es dos terminales de entrada. Interruptor accionado por luz. Td. t apagado=1µseg. Aunque muchos A. A menudo nos referimos a él como el circuito integrado lineal básico. LASCSR (Light Activated SCR). están en fase. La salida Vo es la señal diferencial amplificada de .∞ <׀ ׀ 4) El amplificador operacional responde igualmente para toda la frecuencia.Parte interna del circuito que no se tiene acceso Aquí se muestra el circuito equivalente del amplificador operacional de donde se deduce que este dispositivo es una fuente de voltaje controlada por voltaje. Los símbolos (.+) a la entrada de amplificador operacional indican los terminales de entrada inversor y no inversor respectivamente. CARACTERISTICAS DEL AMPLIFICADOR OPÈRACIONAL IDEAL 1) La ∞ Por consiguiente esto indicara que ninguna corriente entraría por los terminales de entrada. Esto significa que si Semejantemente si =0 entonces =0 entonces esta desfasada 180º con respecto a la señal V1. 2) La 3)) La No significa que =0 ∞ sea infinito. . 5) Cuando cumple.El reciproco se Amplificador Operacional Inversor: R2 R1 Amplificador Operacional no Inversor: V1 Vo V2 . =0 y es independiente de . = Si en este circuito hacemos que R2=0 entonces Buffer de ganancia unitaria V2 Vo=V1 Los amplificadores operacionales reales exhiben características muy aproximadas a los amplificadores operacionales ideales. Sin embargo los amplificadores operacionales reales tienen. Amplificador Inversor no Ideal: R Ro V1 R2 T . 1 4 = 5 Ao>>1 = R2= .I 1 2 3 3 . Vn) R4 V2 V1 R2 R3 Teorema de superposición: 1) V1=0 2) V2=0 Vo’ Vo’’ Vo= Vo’+ Vo’’ 1) = .=Rn (V1+V2+…………..OTRAS APLICACIONES DE CIRCUITOS OPERACIONALES Vo )*R SI R1=R2=………….. 2) = = = = = = Sea: R1=R3 R2=R4 Vo=-V2 +1/2*2/1*V1 Vo=V1-V2 Circuito integrador Ideal de Miller = = = = * ∫ ) = = . C R1 R Vo= Xc2//R2= Vo=R2>>1 Vo=Ro=*( ( *Vin ) *Vin Vo (t)= ∫ OTRO: Vo=Vo (t)=-RC* Si f(t) δ Si δ EULER: ∫ = = sent+cost= it>0 F (S)=∫ . EJERCICIO: R1=5KΩ R2=10KΩ RL=100Ω Amplificador Operacional: Ao=5* Ro=500 Ω Rin a) b) a) Vo= Vo= Vo=-2.2999 V RMS = Vo=-10/5*1.5=3v Resp suponiendo que el amplificador operacional es ideal ∞ CIRCUITO CONVERSOR DE VOLTAJE A CORRIENTE R VR ZL VR=- =Vs=IL*R IL Vo TIERRA VIRTUAL VS Pero: VR=IL*R IL= .9998 VRMS Con RL’= VRL= b) = -0. modo común escrito como Relación de rechazo en modo común representado por (CMRR).CIRCUITO APLIFICADOR LOGARITMICO ELEMENTAL VD R V1 Vo ( Vo=-VL ( VD=n*VT(ln Pero: V1/R ) ) * ln Io) Vo=-n*VT(ln -ln Io) OTRAS CARACTERISTICAS DE LOS AMPLIFICADORES OPERACIONALES 1. El amplificador operacional exhibe un rechazo en. y la otra componente de vida a las señales comunes a las 2entradas (Ac). Se representan por Ad.-Operación Diferencial En Modo Común. CMRR= ∞ .-Tiene la capacidad de amplificar grandemente señales que son opuestas a las 2 entradas mientras que prácticamente no amplifica señales comunes a las entradas Entonces la salida de un amplificador operacional tiene una componente de vida a la amplificación de la diferencia de las entradas aplicadas a las entradas inversora o no inversora. Expresado en db=CMRR db =20 log( ) Cuando es relación de potencias: 10 log( ) Entradas diferenciales: Cuando se aplican entradas por separado al amplificador operacional. x 0 1 Ejercicio: . Entradas comunes: Cuando las 2 señales de entrada son las misas se define una señal común de voltaje (Vc) Vo=Δd*Vd+Δc*Vc Se tendrán diferentes valores de Vo según los valores y signos de Ejemplo: y = log x y Vc= . la señal diferencial resultante es: Vd= . a) Si R2>>1 encuentre una expresión Vo=? b) Aplicación a) Vo= *Vi xL= (jw)*L =SL S Vo(S) = Vo(S) = Vo(S) = Dominio del tiempo: Vo(t) = Resp * Vi(S) * Vi(S) b) Vi (v). Vo (v) Se calcula las pendientes Asumir L/Ri=1 seg 5 T (mS) 0 1 2 3 4 5 6 -5 .
Report "Cuaderno de Electronica de Potencia Terminado"