SCR - Tiristores - O que são e como funcionam!

Olá pessoal sejam bem-vindos a mais um vídeo do canal eletrolab o assunto de hoje vai ser sobre tiristores nós vamos falar sobre esse tipo de componente os seus principais modelos e a sua função e operação Ok vamos começar então com o mais famoso dos tiristores o scrr ele pode ter diversas aparências n umr muito comum tem como esse aqui parece um transistor né tem três terminais agora Existem os SRS de potência que são bem maiores bem mais robustos inclusive com rosca né aqueles grandes e uns menorzinhos que parecem um transistor bipolar comum bom Começando aqui

com o scr o scr né Silicon Controller rectifier ou seja retificador controlado de silício basicamente é um diodo que você tem mais um pino que controla se ele conduzirá ou não ok o símbolo dele parece muito com diodo né tem aquela aparência clássica do diodo só que aqui ele tem mais um terminal Esse é o terminal de controle que é conhecido como Gate ou comporta Ok e aqui é o anodo e aqui o k nas vezes designado como k para CR Ok bom o Sr basicamente por ter essa configuração ele tem ao contrário do diodo

que só tem duas camadas ou do transistor que só tem três camadas ele tem quatro camadas semicondutoras pnpn Ok então aqui na na camada nessa camada p vai sair o anodo nessa camada n sai o catodo e o gate normalmente que sai dessa camada p aqui então essa é a configuração tradicional de um scr ok ele normalmente ele é controlado por uma tensão aqui no no Gate e m das vezes essa tensão é apenas um pulso já vou explicar por quê basta um pulso para fazer o que o Sr conduza Ok eh ele tem uma

série de aplicações e uma série de características importantes uma delas é alta capacidade de corrente você pode fazer srge que façam um chaveamento de de altas potências né E também ele tem uma velocidade bastante interessante ele é bem rápido Ok então ele tem diversas aplicações em Fontes em controle de motores em chaveamento em carregadores de bateria ah em chavis biestáveis ou não ok então são são inúmeras as possibilidades aqui do scr e basicamente ele tem algumas características elétricas importantes né uma dela uma dela é a corrente chamada de igig que seria a corrente de gatilho

ou a corrente de disparo do scr ok ou numa configuração tradicional que você tem um resistor aqui limitando a corrente de entrada vamos chamar ele de RG resor do GATE E você tem a entrada aqui né do disparo tensão de que vai disparar o gate atenção de disparo vamos chamar de v disparo Ok para você calcular Qual a tensão necessária para disparar o o Sr você usa a seguinte expressão tensão de disparo vai ser igual a corrente do GATE vezes a resistência RG mais 0,7 que é a queda aqui nessa junção aí você vai ter

a sua tensão de disparo né a tensão mínima de disparo para o Sr ok uma característica muito importante do Sr é que quando você aplica um pulso ou uma tensão aqui no Gate ele vai conduzir dependendo obviamente do valor né ele passa a conduzir e ele irá conduzir mesmo que você interrompa esse pulso ou essa tensão aqui no no no Gate ele conduz mesmo sem essa entrada isso característica muito interessante se você faz por exemplo um projeto de alarme em que uma uma janela uma porta alguma coisa assim é aberta e dispara uma chave e

essa chave dispara aqui o interruptor que seja um um circuito que que gere o pulso aqui no Sr ele vai conduzir mesmo que depois a janela seja fechada ou a porta seja fechada novamente pra posição ele não interrompe mais e o alarme Vai suar ou seja qual for o dispositivo que você pretende armar para esse alarme então é uma das características interessantes dele é essa porque ele permanece conduzindo e como fazer para ele parar de conduzir interrompendo a corrente aqui no no anodo Ok a corrente de carga se você interromper obviamente a alimentação da carga

ele volta a condição à condição anterior que é de não conduzir até que venha o próximo pulso aqui e faça ele conduzir novamente ok essa é uma uma característica muito importante do scr bom Existem algumas correntes importantes que nós precisamos conhecer do scr eu fiz esse esboço aqui básico do Sr com uma carga Ok e aqui a o a entrada do GATE Então vai ter uma corrente aqui que eu vou chamar de ia que é a corrente do anodo tá E seria a corrente de condução aqui na na hora que a essa lâmpada aqui acender

ele tiver conduzindo e algumas outras correntes necessárias na curva característica dele uma delas é o Il que é a corrente de leting corrente de retenção tá aqui le ou de retenção e o ih que é corrente de holding ou manutenção bom essa primeira corrente corrente de leting é aquela corrente Inicial necessária que passa a fazer o Sr conduzir a partir daquela corrente ele passa pro estado de conduzindo ok entretanto uma vez conduzindo e você retirando a tensão aqui o pulso de Gate ele vai cair para uma corrente um pouco mais baixa que é a corrente

ih a corrente de manutenção que vai mantê-lo funcionando permanentemente o importante é o seguinte a corrente de anodo ela tem que ser sempre maior que a corrente de retenção para poder o equipamento funcionar Então você precisa de uma corrente mima sendo drenada pela carga para ele se manter conduzindo Ok essa é uma afirmação importante a outra é que obviamente né o ia a corrente de anodo também é maior do que a corrente de leting a corrente de retenção então ele é maior que a corrente de manutenção e maior que a corrente de retenção e entre

elas o Il é maior que o ih porque o Il que é a corrente de retenção é aquela primeira para fazer a trave Inicial passar a conduzir depois essa corrente mínima ela cai ela não precisa mais ser I ela cai para ih e normalmente ih é cerca de duas a três vezes menor do que Il Ok então no início logo na partida quando ele começa a conduzir ele precisa de uma corrente um pouco maior para isso a minha corrente de anodo né em função da carga precisa ser um pouco mais AL para poder garantir uma

corrente mínima de de leting uma vez atingindo essa e ele conduzindo ele pode cair para essa corrente menor aqui de ih e ele passa a trabalhar dessa forma desde que sempre o iast seja mantido ok pessoal ou duas informações importantes a primeira é que o o Sr ele pode ser modelado por dois transistores bipolares um PNP e um npn ligados dessa forma ok sendo que ali na no meu PNP eu vou ter o anodo aqui no npn eu tenho o catodo na interligação do coletor com a base de cada um aqui eu vou ter o

gate então o Sr ele vai funcionar basicamente como dois transistores bipolares eh ligados dessa maneira Ok e aqui eu tenho a curva característica do scr sendo que esse eixo aqui de y eu tenho a corrente de anodo e no eixo de X eu tenho a tensão de anodo prudo Ok a curva ela começa aqui até chegar a uma tensão de condução quando chega essa tensão de condução que podem diversas né el V podem acompanhar esse resto da curva aqui ele pode passar a conduzir a partir da corrente de le que é essa mais alta aqui

de cima OK el conduz a partir daqui e uma vez atingindo essa essa corrente de leting ele pode passar a ter a corrente mínima de holding né que é aquela corrente de manutenção que é essa um pouco abaixo da adash aqui nesse ponto sendo que ele tem obviamente essa curva aqui de corrente Então ele pode atingir uma corrente máxima de anodo de uma determinada ordem conforme o modelo do se que são diversos né aqui ao em compensação se eu continuo aumentando a minha tensão direta aqui eu vou ter uma tensão de ruptura Direta em determinado

ponto da curva esse ponto é esse aqui e na polarização reversa mesma coisa né que nem o diodo né Você tem uma tensão de ruptura inversa a partir um determinado ponto quando a corrente sobe abruptamente você danifica o componente então basicamente Essa é a curva característica do Sr Lembrando que tem as os pontos mais importantes tensão de condução a corrente de leting e a corrente de Hold Ok algo também importante que a gente deve levar em consideração é a potência dissipada pelo se Ok a potência dissipada pelo se R ele tem a seguinte fórmula é

zer que é a tensão de ak na condução isso aqui seria a tensão de anodo para catodo em condução condução vezes a corrente de anodo corrente média de anodo né aqui e a médio mais R a resistência de condução esse dado tá no datet do componente vezes a corrente eficaz de anodo ao quadrado Ok com essa com essa informação aqui você consegue colocar na fórmula e achar a potência dissipada pelo Sr e poder dimensionar se o Sr que você tá solicitando ele é suficiente ou não seu projeto Ok tem algumas características bem interessantes R operando

em corrente contínua ou corrente alternada né no caso de corrente contínua ele vai ser mais usado como chave mesmo né uma chave que vai conduzir ou não conduzir ligar ou não ligar a carga Ok já em corrente alternada ele pode ser usado por exemplo com controle de potência embora a gente saiba que componentes como triac que eu vou comentar mais à frente e tem um controle de potência mais eficaz porque ele controla com onda completa né na verdade controla nos dois sentidos os semiciclos ah da da da onda alternada de modo que ele faz isso

de forma mais eficiente e consegue controlar algo como 98% da potência e o Sr ele não vai conseguir chegar Nisso porque ele só controla meio ciclo né Por justamente por ele ser apenas um componente isso circuitos com um Sr só um componente com a com apenas um um retificador interno né controlado ao contrário do dic desculpe do triac que são dois eh retificadores em antiparalelo né E aí eles conseguem fazer a retificação dos dois semiciclos Ok no caso do scr não eh e com isso ele vai controlar potência sim mas algo em torno de 45

48% da potência máxima mas funciona para algumas aplicações mais simples então por exemplo eu vou simular um um um um pequeno circuito aqui PR vocês uma fonte aqui de corrente alternada Ok vou ligar aqui uma carga e vou fazer uma rede resistiva e vou botar um capacitor aqui sendo que aqui eu vou botar um tripe um potencimetro ok Aqui é a car vou ligar assim e vou ligar o meu o meu se inclusive através de um diodo aqui basicamente para proteger que o semico negativo entre pelo Gate porque isso certamente pode prejudicar alguns scrs que

tem uma limitação maior aqui de quando polarizados negativamente tá então vou ligar assim aqui eu ligo na carga e esse aqui vai para cá e aqui o capacitor esse aqui é um diodo e esse aqui é o Sr Ok então esse tipo de circuito com esse circuito é possível controlar aquela carga lá né o que acontece é que conforme o ajuste desse meu resistor variável desse trimmer aqui desculpa desse trimpot eu vou fazer com que o capacitor carregue mais lentamente ou menos lentamente OK e ele vai gerar uma na na onda ele vai ele vai

fazer uma defasagem na onda Como já expliquei nos nos vídeos de capacitores né Então essa defasagem da onda vai fazer com que o pulso do do Trigger para fazer com que o o scr conduza ele não vai estar sincronizado com a mesma fase do sinal original eu t usando o mesmo sinal original aqui eu t puxando aqui uma amostra dele defas ele e fazendo o acionamento do scr com uma fasagem então eu vou ter por exemplo uma onda uma onda assim né Por exemplo e o meu Trigger ele não vai acontecer aqui bem no início

ele pode acontecer defasado por aqui por exemplo OK assim não tá certo né vou fazer ele com menor amplitude mas tem que ser assim ele vai tá defasado aqui então ele só vai começar a conduzir a partir desse ponto significa que esse pedaço aqui da onda eu vou perder e aí eu vou gerar menos carga menos corrente menos potência para essa carga porque eu só vou aproveitar este lado aqui assim como se eu defasar mais ainda esse sinal jogar ele mais para cá posso pegar valores bem menores até pegar quase nada aqui praticamente Zero Onde

eu vou ter a carga se for uma lâmpada por exemplo apagada Ok e se for a a eu não não fizer defasagem nenhuma eu vou chegar ela vai ter a mesma o mesmo sincronismo a mesma fase da do sinal de entrada e com isso eu vou aproveitar ela toda e vou reproduzir lá só que obviamente por retificar somente num sentido eu vou pegar apenas os semiciclos positivos aqui do do meu da minha senoide por exemplo E aí eu vou ter apenas metade da capacidade máxima de potência da minha fonte ok pessoal vamos mostrar isso daqui

na prática fazer um circuitinho Acho que fica mais fácil de compreender aqui como funciona bom pessoal montei aqui na protoboard aquele circuito que eu mostrei para vocês eu tenho aqui um mcr 106 é um um Sr bastante sensível Ok tem aqui o tripezinho não sei se dá para ver bem Acho que mais ou menos aqui tem um LED como carga Ok tem o capacitor o diodo de proteção e alguns resistores aqui de limitação de corrente tá e eu tô alimentando diretamente aqui com o meu gerador de funções tá então eu t colocando uma onda quadrada

e nós vamos fazer o controle dessa potência o que vocês estão vendo aqui no osciloscópio seria o sinal após a condução né conduzindo 100% aqui no scr e eu vou ajustar no tripod reduzir vou reduzir essa essa potência vocês vão ver o LED diminuir de intensidade E juntamente com LED vocês vão ver aqui diminuir esse essa esse tamanho de onda aqui até ir a zero e apagou o LED Ok vou aumentar a gente vai ver al ele surgir o LED começar a acender aumentar aumentar até a máxima intensidade Ok então o que aconteceu aqui foi

o seguinte havia defasagem eu gerei uma defasagem do sinal do GATE em relação ao sinal original da entrada Ok e com isso eu só consegui aproveitar né o scr só deixou só conduziu aquele pedaço a partir do momento que entrava o sinal do GATE lembre-se que eu tô injetando um Gate aqui puls numa determinada frequência OK e eu estou alimentando o circuito com uma com um sinal de de mesma frequência porém o gate vai estar defasado então ele vai começar a a pedir pro Sr para conduzir num momento diferente do momento zero quando inicia o

ciclo desse sinal ok com isso ele só vai aproveitar realmente ele só vai conduzir no período em que ele tem o gate acionado Aí você pergunta Poxa mas por que eh ele ele não trava ele não tem o l ele não fica conduzindo direto o que acontece é que vocês devem lembrar que ele conduz direto até que a corrente do anodo esteja seja interrompida E isso acontece com o sinal AC né Vocês lembram aqui o sinal AC ele vem ele passa por um zero e volta quando ele passa aqui nesse ponto zero ele interrompe a

corrente de anodo e o Sr que é muito rápido ele para de conduzir Então nesse nesse momento ele perde a condução aqui no semico negativo ele não conduz né pela característica dele quando ele volta ao semico positivo ele pode conduzir em 100% ou seja pegar todo aquele trecho ou conduzir só a partir do momento em que o gate é novamente acionado e ele só vai ser acionado eh conforme a defasagem que eu criei Pode ser aqui no zero se não tiver defasagem nenhum pode ser aqui em cima aqui aqui aqui quase no fim se quase

no f praticamente não acende e com isso o resultado que nós temos É esse aqui esse aqui eu t medindo em cima da carga Olha só eu vou variando aqui ela diminui lá essa largura de pul aqui diminui ali é linha de zero né invertido aqui o LED diminui de intensidade L diminu intensidade até zerar e quando eu aumento aumenta també ok pessic Esse controle de carga não é o mais interessante hoje em dia fazer um controle de carga AC com tri mas ele pode ser feito com Sr não tiver uma necessidade de potência plena

ou até com dois Sr para ele simular um tri Ok eu vou falar isso mais à frente quando tratarmos desse outro componente também importante que é o tri e para AC Ok para Desc PR corrente contínua você não precisa não tem essa característica corrente contínua não tem defasagem de ângulo né então você não controla a potência Mas você faz os disparo você faz ele ligar e desligar ele funciona mais como chaveamento no caso de de corrente contínua ok pessoal bom pessoal agora vou mostrar em DC o funcionamento dele basicamente eu botei o scr a carga

direta que é o LED e o resistor aqui que faz a limitação da corrente pro LED e também pro Gate Ok bom eu tenho nesse ponto aqui o gate e o LED está desligado eu vou alimentar com 3 V mais ou menos 3 V aqui de alimentação e vou encostar o gate aqui na alimentação pronto dei um encostei apenas uma vez o LED acendeu para interromper o não adianta encostar de novo el não acontece nada né para interromper eu tenho que desconectar a carga eu vou desconectar aqui aí eu ligo de novo ele não acende

porque eu preciso de outro pulso vou dar outro pulso aqui e ele acende Vai ficar assim mesmo sem nada no Gate conforme eu comentei antes uma vez interrompendo a carga você pode interromper a carga com uma chave por exemplo circuit o anodo e o catodo você aperta ali ele vai interromper essa essa corrente e vai eh e apagar o LED Ok nesse caso aqui de novo apaguei liguei OK agora a experiência eu vou diminuir essa tensão vou diminuir ela para um pouco abaixo de 3 v e vou tentar acionar o LED repar que quando eu

encosto ele acende se eu tirar ele apaga o que acontece aqui é que eu consegui alguma corrente mas como a tensão tá muito baixa essa corrente não chegou a famosa corrente de le não chegou a leting mínima Portanto ele ele até aciona quando eu coloco o gator aqui mas quando eu tiro ele para de conduzir e não acende o LED Ok então porque a minha Minha tensão tá tão baixa que não está provocando uma carga suficiente aqui para que a corrente de anodo seja maior do que i l que é corrente de LED vou aumentar

de novo aqui para TR 3 V coisa pronto e agora vou encostar aqui acendeu Ok porque agora tem corrente suficiente de manutenção e ele vai ficar assim vai ficar dessa forma até que eu desconecte a carga Ok se eu desconectar a carga posso desconectar aqui volto a conectar ela ela apaga como se fosse um reset como estivesse retando o Sr e ele tá pronto para um novo disparo desde que tenha corrente suficiente de anodo eu vou encostar levemente aqui e vou acioná-lo e ele vai acender Chaves por toque são muito feitas com isso você botar

um Sr bem sensível faz uma uma chave por toque né você enconsta na chapa metálica Aquela pequena corrente que circula ali já é suficiente e você você colocando o dedo como se você aterr Asse o circuito né já é suficiente para disparar o Sr e ele ligar por toque né e quem não se lembra aí o pessoal das antigas aquelas famosas luzes rítmicas né ah em que era era um equipamento com vários scrs várias lâmpadas e o gate dele estava ligado no no no circuito que pegava o áudio né o som você conectava aquilo numa

saída que tin obviamente tinha um um circuito para nivelar o a amplitude daquele áudio que estava entrando ali aquela mostragem do áudio da música e ela entrava na nos Sr que ficavam driv lâmpadas de potência e as lâmpadas acompanhavam o ritmo da música né as chamadas luzes rítmicas circuito bem tradicional aí do passado que o pessoal fazia com Sr OK são inúmeras as aplicações né não dá nem para lembrar aqui de todas mas é um componente Fantástico ok pessoal para não estender muito esse vídeo a ideia é fazer falar sobre tiristores num próximo vídeo e

falar sobre triac e dic num vídeo só mas eu acho que o Sr merecia um foco somente nele nesse componente muito da importância que ele tem né Eu acho que vale a pena falar aqui só sobre ele e fazer um separado pro triac e pro dic Ok espero que tenham gostado do do vídeo se gostaram cliquem no like não deixem de se inscrever no canal e até o próximo vídeo Um grande abraço