Historia
La electrónica de potencia tiene sus inicios en el
año 1900, con la introducción del rectificador de arco de mercurio. Luego aparecieron,
gradualmente, el rectificador de tanque metálico, el rectificador de tubo al alto vacío de rejilla controlada,
el ignitrón, el fanotrón y
el tiratrón. Estos se aplicaron al control de la energía hasta la
década de 1950.
Fig 1. Tiratron.
La electrónica de potencia combina la energía, la
electrónica, y el control. El control se encarga del régimen permanente y de
las características dinámicas de los sistemas de lazo cerrado.
El desarrollo de las tecnologías de los
microprocesadores- microcomputadoras tiene un gran impacto sobre el control y
la síntesis de la estrategia de control para los dispositivos semiconductores
de potencia. El equipo de electrónica de potencia moderno utiliza (1)
Semiconductores de potencia, que pueden compararse con el musculo, y (2) circuito electrónico, que tiene el poder y la inteligencia del cerebro.
Fig 2. Ignitron
Fig 1. Tiratron.
La electrónica de potencia combina la energía, la
electrónica, y el control. El control se encarga del régimen permanente y de
las características dinámicas de los sistemas de lazo cerrado.
La electrónica de potencia se basa, en primer término, en
la conmutación de dispositivos semiconductores de potencia. Con el desarrollo
de la tecnología de los semiconductores de potencia, las capacidades del manejo
de la energía y la velocidad de conmutación de los dispositivos de potencia se
han elevado.
El desarrollo de las tecnologías de los
microprocesadores- microcomputadoras tiene un gran impacto sobre el control y
la síntesis de la estrategia de control para los dispositivos semiconductores
de potencia. El equipo de electrónica de potencia moderno utiliza (1)
Semiconductores de potencia, que pueden compararse con el musculo, y (2) circuito electrónico, que tiene el poder y la inteligencia del cerebro.
Fig 2. Ignitron
Productos donde se aplica la electrónica de potencia
La electrónica de potencia ha alcanzado ya un lugar importante en la tecnología moderna y se utiliza ahora en una gran diversidad de productos de alta potencia, que incluye:
- Controles de calor
- Controles de iluminación
- Controles de motor
- Fuente de alimentación
- Sistema de propulsión de vehículos
- Sistemas de corriente directa de alto voltaje ( HVDC por sus siglas en inglés)
Dispositivos semiconductores de potencia
- Diac.
- Rectificador controlado de silicio (SCR en inglés)
- Triac.
- Optoacoplador MOC.
- Transistor IGBT, sigla para Insulated Gate Bipolar Transistor, Transistor Bipolar con compuerta aislada.
- Tiristor GTO, sigla para Gated Turnoff Thyristor, Tiristor apagado por compuerta.
DIAC.
El DIAC (Diodo
para Corriente Alterna) es un dispositivo semiconductor doble de dos conexiones. Es un diodo bidireccional autodisparable que
conduce la corriente sólo tras haberse superado su tensión de
disparo alternativa, y mientras la corriente circulante no sea
inferior al valor triple de voltios característico para ese dispositivo.
El comportamiento es variable para ambas direcciones de la corriente.
La mayoría de los DIAC tienen una tensión de disparo doble variable
de alrededor de 30 V. En este sentido, su comportamiento es
similar a una lámpara de neón.
Es un dispositivo semiconductor de
dos terminales amenos, ánodo 1 y ánodo 2. Actúa como una llave semicircular interruptora
bidireccional la cual se activa cuando el voltaje entre sus terminales
variables alcanza el voltaje de quema o accionado, dicho voltaje puede estar
entre 20 y 36 volts según la potencia del proceso de fabricación.
Símbolo:
SCR.
Es un dispositivo semiconductor biestable formado por
tres uniones pn con la disposición pnpn Está formado por tres terminales,
llamados Ánodo, Cátodo y Puerta. La conducción entre ánodo y cátodo es
controlada por el terminal de puerta. Es un elemento unidireccional (sentido de
la corriente es único), conmutador casi ideal, rectificador y amplificador a la
vez
El SCR se asemeja a un diodo rectificador pero si el
ánodo es positivo en relación al cátodo no circulará la corriente hasta que una
corriente positiva se inyecte en la puerta. Luego el diodo se enciende y no se
apagará hasta que no se remueva la tensión en el ánodo-cátodo, de allí el
nombre rectificador controlado.
La operación básica del SCR es diferente de la del diodo
semiconductor de dos capas fundamental, en que una tercera terminal, llamada
compuerta, determina cuándo el rectificador conmuta del estado de
circuito abierto al de circuito cerrado. No es suficiente sólo la polarización
directa del ánodo al cátodo del dispositivo. En la región de conducción
la resistencia dinámica el
SCR es típicamente de 0.01 a 0.1
Ejercicio 1.
Una vez disparado el SCR, éste conducirá de forma permanente (si la corriente que ingresa por el ánodo es continua), para desactivarlo sólo quite la fuente de alimentación, conéctelo de nuevo y estará listo para un nuevo disparo. Cambie el valor de R2 para conocer los límites de sensibilidad del SCR.
TRIAC.
El TRIAC es
un componente electrónico semiconductor de tres terminales para controlar la
corriente. Su nombre viene del término TRIode for Alternating Current
= Triodo Para Corriente Alterna.
Podríamos decir que un triac se utiliza para controlar una carga de CA
(corriente alterna), semejante a como un transistor se puede utilizar
para controlar una carga de CC (corriente continua). En definitiva es
un interruptor electrónico pero para corriente alterna.
Los triac se utilizan en muchas ocasiones como alternativas al relé.
Su funcionamiento básico es cerrar un contacto entre dos
terminales (ánodo 1 y 2) para dejar pasar la corriente (corriente de salida)
cuando se le aplica una pequeña corriente a otro terminal llamado
"puerta" o Gate (corriente de activación).
Se seguirá permitiendo que la corriente fluya hasta que la corriente de
salida disminuya por debajo de un valor determinado, llamada corriente umbral,
o se corte la corriente totalmente de alguna forma, por ejemplo con un
interruptor o pulsador como luego veremos.
En el ánodo 1 y 2 se coloca el elemento de salida que queremos controlar
con el triac (una lámpara, motor, etc.).
Fíjese en la siguiente imagen donde usamos un triac como interruptor para
encender una lámpara o bombilla. Es un circuito muy básico, pero que nos sirve
para entender su funcionamiento.
El Triac es un desarrollo más avanzado del famoso SCR o tiristor,
pero a diferencia del tiristor, que sólo es capaz de conducir en una dirección
(desde el ánodo al cátodo), el TRIAC es un dispositivo bidireccional.
Funcionamiento
del Triac
El
disparo del TRIAC se realiza aplicando una corriente al pin puerta. Un pulso (corriente) en la puerta y el triac funcionará como un
conductor. Conducirá corriente en una u otra dirección. Veamos porqué.
Fíjese cuando tenemos polarizado el
MT1 al positivo y el MT2 al negativo (representado
en la imagen de color rojo). Hemos llamado a los dos tiristores SCR1 y SCR2.
Podemos pensar también que son dos diodos aunque sean dos tiristores.
Si pensamos como si tuviéramos dos diodos
(scr1 y scr2), resulta que el scr2 está polarizado directamente
y conduce, el scr1 está
polarizado inversamente y no conduce o no permite el paso de la corriente a
través de él. En este caso el sentido de la
corriente de salida será hacia arriba, representada de color rojo.
Si ahora cambiamos la polaridad del triac,
es decir ponemos el - en MT1 y el + en MT2 (de color azul) ahora el que
conduce es el scr1 y scr2 no conduce. La
corriente de salida tendrá el sentido hacia abajo o la representada de color
azul.
Como ves, cualquiera que sea la dirección
(o polaridad) de la corriente de salida que intenta pasar por el triac, esta
puede pasar.
Cualquiera que sea la dirección
de la corriente que intenta pasar por el triac, si el triac está activado, se
comportará como un conductor, dejando que
esta fluya. Se comporta como un interruptor cerrado.
Si trabajamos con una corriente alterna,
la polaridad del triac irá cambiando según el ciclo de la onda senoidal de la
ca, pero en ambos casos el triac funciona. Por este motivo es ideal para
utilizar en c.a.
En la imagen el triac conduce en
las zonas marrones de la grafica. Al principio no conduce ya que al ser dos scr
o tiristores necesitan una corriente mínimo para que se comporten como
conductores. Ojo esta corriente mínima no tiene nada que ver con la de
activación (Igt). Es una corriente que necesita el tiristor para comportarse
como conductor. Recuerda que la onda de corriente alterna senoidal tiene una
frecuencia (se repite) de 50Hz, es decir se repita 50 veces cada segundo, por
lo que ese pequeño espacio que no conduce casi no se nota.
¿Cuando dejará de circular
corriente por el triac? Solo cuando la
corriente que pasa por los diodos caiga por debajo de un cierto valor
llamado corriente umbral o de mantenimiento, o si de alguna forma somos capaces de cortar la
corriente totalmente. Esta segunda forma se podría hacer colocando a la salida
del triac un pulsador o interruptor cerrado y al pulsarlo que se abra y corte
la corriente por el triac (como en la siguiente imagen).
Aunque ahora dejemos otra
vez el interruptor cerrado, en su posición inicial, ya no circulará corriente
por el triac hasta que de nuevo volvamos a aplicar la corriente de activación por
la puerta.
Entonces tenemos una corriente
de activación, necesaria para activar el
triac a través de la puerta. Esta corriente se suele llamar Igt.
También tenemos una corriente
de salida que pasa por el triac, que puede
ser en un sentido o en otro. Esta corriente se suele llamar Ih, positiva o negativa en función de su
sentido. Esta se suele llamar corriente
normal de trabajo.
Estos valores dependen de cada triac y se
pueden ver en la hoja de datos proporcionada por el fabricante.
Es importante conocerlas y saber las
corrientes máximas que puede soportar el triac para no sobrepasarlas ya que
podríamos quemar el triac. También conocer las pines sin son el ánodo 1, el
2 o la puerta.
Todo esto que hemos dicho para corrientes
podría trasladarse de idéntica manera para las tensiones. Por ejemplo corriente
mínima de activación, se podría trasladar a tensión mínima de activación entre
la puerta y otro de los dos terminales del triac o que el triac dejará de
conducir cuando la tensión entre los dos ánodos baje por debajo de un umbral.
Lógicamente un triac no tiene solo una
tensión de disparo, a partir de la mínima podemos activarlo con cualquier otra
tensión o corriente por gate.
Son múltiples los usos del triac, pero por
citar algunos:
- - Para reguladores de luz.
- - Para controles de velocidad de un
ventilador eléctrico.
- - Para el controles de motor pequeños.
- - Para el control de pequeños
electrodomésticos.
- Para el control de temperatura, control
de iluminación, control de nivel de líquido, los circuitos de control de fase,
interruptores de potencia, etc.
Probar
Triac con Multímetro.
Si
queremos comprobar si un triac está en perfecto estado podemos hacerlo con un
simple multímetro. Para ello sigue los siguientes pasos:
1. Poner el multímetro en una escala de
resistencia grande, por ejemplo la escala 2, 200 Megaohmios
2. Conecta el cable positivo del
multímetro al terminal MT1 o Ánodo 1 del triac y el cable negativo al terminal
MT2 o Ánodo 2 del triac (no hay ningún problema si se invierte la
conexión). El multímetro mostrará una lectura de alta
resistencia o infinito (indicando que
es un circuito abierto). Recuerde el cable positivo del multímetro es el rojo,
el negro el negativo.
3. Invierte las puntas del medidor, de
manera que el terminal positivo del multímetro esté sobre el terminal principal
1 y el terminal negativo del multímetro sobre la terminal principal 2. El
multímetro debe leer infinito.
4. Ahora poner el interruptor de selección
del multímetro en un modo de baja resistencia. Haz un puente con un simple
cable entre el ánodo 1 o MT1 y la puerta o gate. Conéctalos al
cable positivo del multímetro. Conecta el cable negativo del multímetro el
ánodo 2 o MT2. El multímetro mostrará ahora una baja resistencia de lectura, prácticamente
cero (que indica el interruptor ON o
cerrado).
Si las pruebas anteriores son positivas,
entonces podemos suponer que el triac esta bien. De todos modos, esta prueba no
es aplicable triacs que requieren altas tensiones y altas corriente de puerta
para el disparo.
Tiristor Vs Triac
Mientras que el tiristor solo puede
controlar la corriente en uno de los dos ciclos de una onda de corriente
alterna (onda senoidal, el positivo o el negativo) el triac
puede controlar la corriente en los dos ciclos de la onda. En definitiva podemos usar el triac en el ciclo
completo de la onda senoidal de corriente alterna.
El tiristor solo puede controlar una de
las dos ondas, en la otra no hay corriente (onda negativa), y el Triac puede
controlar el estado en las dos ondas (+ y -).
Como ves en la curva de la izquierda
(tiristor) se activa y permite el paso de la corriente durante el ciclo
positivo de la onda (ciclo de arriba) en el negativo no hay paso de corriente,
solo tenemos onda positiva de salida.
En la figura de la derecha, el triac,
podemos controlar la corriente en las dos ondas y tenemos onda positiva y
negativa de salida.
Mirar el siguiente enlace.
https://youtu.be/vb1VnKBIfNQ?t=11
Optoacoplador MOC.
Un optoacoplador, también llamado
optoaislador o aislador acoplado ópticamente, es un dispositivo de emisión y
recepción que funciona como un interruptor activado mediante la luz emitida por
un diodo LED que satura un componente optoelectrónico, normalmente en forma de
fototransistor o fototriac
3. Conclusión
Veamos a continuación algunos dispositivos OPTOAISLADORES, extraídos del manual de
reemplazos ECG (para dispositivos semiconductores),
en donde se pueden apreciar varias tipos de elementos de OPTOACOPLAMIENTO: por
fototransistor, fotodarlington, fotoSCR, fotoTRIAC, fotoFET, etc. Todos ellos
se estudian en la teoría de
la optoelectrónica con dispositivos semiconductores basados en Silicio (Si) o
Germanio (Ge).
Configuración de pines
El siguiente es el diagrama de bloques general para la conexión de un sistema digital a una etapa de potencia mediante el uso de un optoaclopador.
Continuando con el ejemplo, como sistema de potencia vamos a trabajar con un sistema de iluminación (carga resistiva) cuya potencia es manejada por un TRIAC. En lo que sigue, se expondrán las configuraciones estándar empleadas para hacer acoplamiento óptico entre sistemas digitales y etapas de potencia. El montaje requerido se selecciona de acuerdo con las necesidades del sistema.
MONTAJE ESTÁNDAR BÁSICO (CON LOGICA DIGITAL POSITIVA)
Ejercicio 2.
Realizar el siguiente cuestionario.
1.
¿Que
es la electrónica de potencia?
La electrónica de potencia ha alcanzado ya un lugar importante en la tecnología moderna y se utiliza ahora en una gran diversidad de productos de alta potencia, que incluye:
- Controles de calor
- Controles de iluminación
- Controles de motor
- Fuente de alimentación
- Sistema de propulsión de vehículos
- Sistemas de corriente directa de alto voltaje ( HVDC por sus siglas en inglés)
Dispositivos semiconductores de potencia
- Diac.
- Rectificador controlado de silicio (SCR en inglés)
- Triac.
- Optoacoplador MOC.
- Transistor IGBT, sigla para Insulated Gate Bipolar Transistor, Transistor Bipolar con compuerta aislada.
- Tiristor GTO, sigla para Gated Turnoff Thyristor, Tiristor apagado por compuerta.
DIAC.
El DIAC (Diodo
para Corriente Alterna) es un dispositivo semiconductor doble de dos conexiones. Es un diodo bidireccional autodisparable que
conduce la corriente sólo tras haberse superado su tensión de
disparo alternativa, y mientras la corriente circulante no sea
inferior al valor triple de voltios característico para ese dispositivo.
El comportamiento es variable para ambas direcciones de la corriente.
La mayoría de los DIAC tienen una tensión de disparo doble variable
de alrededor de 30 V. En este sentido, su comportamiento es
similar a una lámpara de neón.
Los DIAC son
una denominación de tiristor, y se usan normalmente para autocompletar el
ritmo variado del disparo de un triac,
otra clase de tiristor.
Es un dispositivo semiconductor de
dos terminales amenos, ánodo 1 y ánodo 2. Actúa como una llave semicircular interruptora
bidireccional la cual se activa cuando el voltaje entre sus terminales
variables alcanza el voltaje de quema o accionado, dicho voltaje puede estar
entre 20 y 36 volts según la potencia del proceso de fabricación.
Símbolo:
SCR.
Es un dispositivo semiconductor biestable formado por
tres uniones pn con la disposición pnpn Está formado por tres terminales,
llamados Ánodo, Cátodo y Puerta. La conducción entre ánodo y cátodo es
controlada por el terminal de puerta. Es un elemento unidireccional (sentido de
la corriente es único), conmutador casi ideal, rectificador y amplificador a la
vez
El SCR se asemeja a un diodo rectificador pero si el
ánodo es positivo en relación al cátodo no circulará la corriente hasta que una
corriente positiva se inyecte en la puerta. Luego el diodo se enciende y no se
apagará hasta que no se remueva la tensión en el ánodo-cátodo, de allí el
nombre rectificador controlado.
El siguiente gráfico muestra un
circuito equivalente del SCR para comprender su
funcionamiento.
Al aplicarse una corriente IG al terminal G (base de Q2 y
colector de Q1), se producen dos corrientes: IC2 = IB1.
IB1 es la corriente base del transistor Q1
y causa que exista una corriente de colector de Q1 (IC1) que a su vez alimenta
la base del transistor Q2 (IB2), este a su vez causa más corriente en IC2, que
es lo mismos que IB1 en la base de Q1.
Este proceso regenerativo
se repite hasta saturar Q1 y Q2 causando el encendido del SCR.
La operación básica del SCR es diferente de la del diodo
semiconductor de dos capas fundamental, en que una tercera terminal, llamada
compuerta, determina cuándo el rectificador conmuta del estado de
circuito abierto al de circuito cerrado. No es suficiente sólo la polarización
directa del ánodo al cátodo del dispositivo. En la región de conducción
la resistencia dinámica el
SCR es típicamente de 0.01 a 0.1
La resistencia inversa es típicamente de 100 ko
más. Un SCR actúa a semejanza de un interruptor. Cuando esta encendido (ON),
hay una trayectoria de flujo de corriente de baja resistencia del ánodo al
cátodo. Actúa entonces como un interruptor cerrado. Cuando esta apagado (OFF),
no puede haber flujo de corriente del ánodo al cátodo. Por tanto, actúa como un
interruptor abierto. Dado que es un dispositivo de estado só1ido, la accion de
conmutación de un SCR es muy rápida.
Ejercicio 1.
Una vez disparado el SCR, éste conducirá de forma permanente (si la corriente que ingresa por el ánodo es continua), para desactivarlo sólo quite la fuente de alimentación, conéctelo de nuevo y estará listo para un nuevo disparo. Cambie el valor de R2 para conocer los límites de sensibilidad del SCR.
TRIAC.
El TRIAC es
un componente electrónico semiconductor de tres terminales para controlar la
corriente. Su nombre viene del término TRIode for Alternating Current
= Triodo Para Corriente Alterna.
Podríamos decir que un triac se utiliza para controlar una carga de CA (corriente alterna), semejante a como un transistor se puede utilizar para controlar una carga de CC (corriente continua). En definitiva es un interruptor electrónico pero para corriente alterna. Los triac se utilizan en muchas ocasiones como alternativas al relé.
Su funcionamiento básico es cerrar un contacto entre dos terminales (ánodo 1 y 2) para dejar pasar la corriente (corriente de salida) cuando se le aplica una pequeña corriente a otro terminal llamado "puerta" o Gate (corriente de activación).
Se seguirá permitiendo que la corriente fluya hasta que la corriente de salida disminuya por debajo de un valor determinado, llamada corriente umbral, o se corte la corriente totalmente de alguna forma, por ejemplo con un interruptor o pulsador como luego veremos.
En el ánodo 1 y 2 se coloca el elemento de salida que queremos controlar con el triac (una lámpara, motor, etc.).
Fíjese en la siguiente imagen donde usamos un triac como interruptor para encender una lámpara o bombilla. Es un circuito muy básico, pero que nos sirve para entender su funcionamiento.
Podríamos decir que un triac se utiliza para controlar una carga de CA (corriente alterna), semejante a como un transistor se puede utilizar para controlar una carga de CC (corriente continua). En definitiva es un interruptor electrónico pero para corriente alterna. Los triac se utilizan en muchas ocasiones como alternativas al relé.
Su funcionamiento básico es cerrar un contacto entre dos terminales (ánodo 1 y 2) para dejar pasar la corriente (corriente de salida) cuando se le aplica una pequeña corriente a otro terminal llamado "puerta" o Gate (corriente de activación).
Se seguirá permitiendo que la corriente fluya hasta que la corriente de salida disminuya por debajo de un valor determinado, llamada corriente umbral, o se corte la corriente totalmente de alguna forma, por ejemplo con un interruptor o pulsador como luego veremos.
En el ánodo 1 y 2 se coloca el elemento de salida que queremos controlar con el triac (una lámpara, motor, etc.).
Fíjese en la siguiente imagen donde usamos un triac como interruptor para encender una lámpara o bombilla. Es un circuito muy básico, pero que nos sirve para entender su funcionamiento.
El Triac es un desarrollo más avanzado del famoso SCR o tiristor, pero a diferencia del tiristor, que sólo es capaz de conducir en una dirección (desde el ánodo al cátodo), el TRIAC es un dispositivo bidireccional.
Funcionamiento
del Triac
El
disparo del TRIAC se realiza aplicando una corriente al pin puerta. Un pulso (corriente) en la puerta y el triac funcionará como un
conductor. Conducirá corriente en una u otra dirección. Veamos porqué.
Fíjese cuando tenemos polarizado el MT1 al positivo y el MT2 al negativo (representado en la imagen de color rojo). Hemos llamado a los dos tiristores SCR1 y SCR2. Podemos pensar también que son dos diodos aunque sean dos tiristores.
Si pensamos como si tuviéramos dos diodos (scr1 y scr2), resulta que el scr2 está polarizado directamente y conduce, el scr1 está polarizado inversamente y no conduce o no permite el paso de la corriente a través de él. En este caso el sentido de la corriente de salida será hacia arriba, representada de color rojo.
Si ahora cambiamos la polaridad del triac, es decir ponemos el - en MT1 y el + en MT2 (de color azul) ahora el que conduce es el scr1 y scr2 no conduce. La corriente de salida tendrá el sentido hacia abajo o la representada de color azul.
Como ves, cualquiera que sea la dirección (o polaridad) de la corriente de salida que intenta pasar por el triac, esta puede pasar.
Cualquiera que sea la dirección de la corriente que intenta pasar por el triac, si el triac está activado, se comportará como un conductor, dejando que esta fluya. Se comporta como un interruptor cerrado.
Si trabajamos con una corriente alterna, la polaridad del triac irá cambiando según el ciclo de la onda senoidal de la ca, pero en ambos casos el triac funciona. Por este motivo es ideal para utilizar en c.a.
En la imagen el triac conduce en las zonas marrones de la grafica. Al principio no conduce ya que al ser dos scr o tiristores necesitan una corriente mínimo para que se comporten como conductores. Ojo esta corriente mínima no tiene nada que ver con la de activación (Igt). Es una corriente que necesita el tiristor para comportarse como conductor. Recuerda que la onda de corriente alterna senoidal tiene una frecuencia (se repite) de 50Hz, es decir se repita 50 veces cada segundo, por lo que ese pequeño espacio que no conduce casi no se nota.
¿Cuando dejará de circular corriente por el triac? Solo cuando la corriente que pasa por los diodos caiga por debajo de un cierto valor llamado corriente umbral o de mantenimiento, o si de alguna forma somos capaces de cortar la corriente totalmente. Esta segunda forma se podría hacer colocando a la salida del triac un pulsador o interruptor cerrado y al pulsarlo que se abra y corte la corriente por el triac (como en la siguiente imagen).
Aunque ahora dejemos otra vez el interruptor cerrado, en su posición inicial, ya no circulará corriente por el triac hasta que de nuevo volvamos a aplicar la corriente de activación por la puerta.
Entonces tenemos una corriente de activación, necesaria para activar el triac a través de la puerta. Esta corriente se suele llamar Igt.
También tenemos una corriente de salida que pasa por el triac, que puede ser en un sentido o en otro. Esta corriente se suele llamar Ih, positiva o negativa en función de su sentido. Esta se suele llamar corriente normal de trabajo.
Estos valores dependen de cada triac y se pueden ver en la hoja de datos proporcionada por el fabricante.
Es importante conocerlas y saber las corrientes máximas que puede soportar el triac para no sobrepasarlas ya que podríamos quemar el triac. También conocer las pines sin son el ánodo 1, el 2 o la puerta.
Todo esto que hemos dicho para corrientes podría trasladarse de idéntica manera para las tensiones. Por ejemplo corriente mínima de activación, se podría trasladar a tensión mínima de activación entre la puerta y otro de los dos terminales del triac o que el triac dejará de conducir cuando la tensión entre los dos ánodos baje por debajo de un umbral.
Lógicamente un triac no tiene solo una tensión de disparo, a partir de la mínima podemos activarlo con cualquier otra tensión o corriente por gate.
Aplicaciones
del Triac
El triac es fácil de usar y
ofrece ventajas de coste sobre el uso de dos tiristores para muchas
aplicaciones de baja potencia. Cuando se necesitan potencias
superiores, casi siempre se
utilizan dos tiristores colocados en "anti-paralelo".
Son múltiples los usos del triac, pero por citar algunos:
- Para el control de temperatura, control de iluminación, control de nivel de líquido, los circuitos de control de fase, interruptores de potencia, etc.
Son múltiples los usos del triac, pero por citar algunos:
- - Para reguladores de luz.
- - Para controles de velocidad de un ventilador eléctrico.
- - Para el controles de motor pequeños.
- - Para el control de pequeños electrodomésticos.
- Para el control de temperatura, control de iluminación, control de nivel de líquido, los circuitos de control de fase, interruptores de potencia, etc.
Probar
Triac con Multímetro.
1. Poner el multímetro en una escala de resistencia grande, por ejemplo la escala 2, 200 Megaohmios
2. Conecta el cable positivo del multímetro al terminal MT1 o Ánodo 1 del triac y el cable negativo al terminal MT2 o Ánodo 2 del triac (no hay ningún problema si se invierte la conexión). El multímetro mostrará una lectura de alta resistencia o infinito (indicando que es un circuito abierto). Recuerde el cable positivo del multímetro es el rojo, el negro el negativo.
3. Invierte las puntas del medidor, de manera que el terminal positivo del multímetro esté sobre el terminal principal 1 y el terminal negativo del multímetro sobre la terminal principal 2. El multímetro debe leer infinito.
4. Ahora poner el interruptor de selección del multímetro en un modo de baja resistencia. Haz un puente con un simple cable entre el ánodo 1 o MT1 y la puerta o gate. Conéctalos al cable positivo del multímetro. Conecta el cable negativo del multímetro el ánodo 2 o MT2. El multímetro mostrará ahora una baja resistencia de lectura, prácticamente cero (que indica el interruptor ON o cerrado).
Si las pruebas anteriores son positivas, entonces podemos suponer que el triac esta bien. De todos modos, esta prueba no es aplicable triacs que requieren altas tensiones y altas corriente de puerta para el disparo.
Tiristor Vs Triac
Mientras que el tiristor solo puede controlar la corriente en uno de los dos ciclos de una onda de corriente alterna (onda senoidal, el positivo o el negativo) el triac puede controlar la corriente en los dos ciclos de la onda. En definitiva podemos usar el triac en el ciclo completo de la onda senoidal de corriente alterna.
El tiristor solo puede controlar una de las dos ondas, en la otra no hay corriente (onda negativa), y el Triac puede controlar el estado en las dos ondas (+ y -).
Como ves en la curva de la izquierda (tiristor) se activa y permite el paso de la corriente durante el ciclo positivo de la onda (ciclo de arriba) en el negativo no hay paso de corriente, solo tenemos onda positiva de salida.
En la figura de la derecha, el triac, podemos controlar la corriente en las dos ondas y tenemos onda positiva y negativa de salida.
Mirar el siguiente enlace.
https://youtu.be/vb1VnKBIfNQ?t=11
Optoacoplador MOC.
3. Conclusión
Muchos sistemas digitales
controlan a otros sistemas o realizan funciones de control tales
que deben ser interconectados a una etapa de manejo de potencia,
con base en TIRISTORES (triacs, SCR, etc.) para actuar sobre cargas resistivas
o inductivas en sistemas de iluminación,
o en procesosindustriales
o en control de velocidad de motores,
entre otros.
El manejo de potencia, es decir la manipulación de altas corrientes, de
hasta varios centenares de amperios, implica el tener consideraciones de seguridad eléctrica
para los operarios y de protección para el sistema digital.
Es deseable que la interconexión entre ambas etapas (la digital y la de
potencia) se haga por un medio de acoplamiento que permita aislar
eléctricamente los dos sistemas. Esto se puede lograr con los dispositivos
llamados OPTOACOPLADORES, mediante los cuales se obtiene un acoplamiento óptico
y, al mismo tiempo,
un aislamiento eléctrico. Por ello también se les conoce como OPTOAISLADORES.
El acoplamiento se efectúa en el rango del espectro infra-rojo a partir de
dispositivos emisores de luz,
usualmente IRED (infra-rojo) LEDs (diodos emisores
de luz), actuando como emisores y utilizando dispositivos detectores de luz
(optodetectores), actuando como receptores.
La razón fundamental para llevar a cabo acoplamiento óptico y
aislamiento eléctrico es por protección de la etapa o sistema digital ya que si
ocurre un corto en la etapa de potencia, o cualquier otro tipo de anomalía
eléctrica, el OPTOACOPLADOR protege toda la circuitería digital de control. El
sistema digital puede variar entre un sistema discreto o un sistema de
mayor integración (en
escalas SSI, MSI, VLI o VLSI) o un sistema integrado programable a nivel
de memorias (EPROM
o EEPROM) o a nivel de dispositivos programables "inteligentes" (microprocesadores, microcontroladores,
dispositivos lógicos programables, arreglos lógicos programables, controladores
lógicos programables o computadores).
Veamos a continuación algunos dispositivos OPTOAISLADORES, extraídos del manual de
reemplazos ECG (para dispositivos semiconductores),
en donde se pueden apreciar varias tipos de elementos de OPTOACOPLAMIENTO: por
fototransistor, fotodarlington, fotoSCR, fotoTRIAC, fotoFET, etc. Todos ellos
se estudian en la teoría de
la optoelectrónica con dispositivos semiconductores basados en Silicio (Si) o
Germanio (Ge).
Trabajaremos, a manera de ejemplo, con el OPTOACOPLADOR MOC 3011 (o MOC 3010) que corresponde al caso ECG 3047 (o 3048) de los diagramasanteriores. La siguiente es la distribución de pines del circuito integrado (IC) optoaclopador seleccionado. NC significa que este pin o patilla no se conecta.
Configuración de pines
El siguiente es el diagrama de bloques general para la conexión de un sistema digital a una etapa de potencia mediante el uso de un optoaclopador.
Continuando con el ejemplo, como sistema de potencia vamos a trabajar con un sistema de iluminación (carga resistiva) cuya potencia es manejada por un TRIAC. En lo que sigue, se expondrán las configuraciones estándar empleadas para hacer acoplamiento óptico entre sistemas digitales y etapas de potencia. El montaje requerido se selecciona de acuerdo con las necesidades del sistema.
MONTAJE ESTÁNDAR BÁSICO (CON LOGICA DIGITAL POSITIVA)
Ejercicio 2.
Realizar el siguiente cuestionario.
1.
¿Que
es la electrónica de potencia?
2.
¿De qué está compuesto el
tiristor?
3.
¿Qué produce la realimentación
interna de los tiristores?
4.
¿Cuáles son algunos modos de
activar el tiristor
5.
¿El tiristor a que equivale en un
funcionamiento mecánico?
6.
¿Para que el dispositivo
pase a modo activo que necesita?
7.
¿Cómo se realiza el control de
ángulos de fase en un tiristor?
8.
¿Cuál es el principal uso de los
DIACS?
9.
¿Cuál es el voltaje de
ruptura de los DIACS?
10.
¿Cuál es el principal uso de los
triacs?
11.
¿Cuál es la principal ventaja de
los TRIACS?
12.
¿Cual es la diferencia entre las
características de los BJT y los MOSFET ?
13.
¿Cuáles
son las condiciones para que un tiristor conduzca?
14.
¿Cual
es la diferencia entre un SCR y un triac?
15.
¿Que son los dispositivos no
controlados
16. ¿Que son los dispositivos semicontrolados?
17.
¿Que
son los dispositivos totalmente controlados?
18. Qiè es un SCR?
19. Què es un diac?
20.¿Què es un optoacoplador
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