ELEMENTOS DE POTENCIA

López Escobar Jesús

"Elementos de potencia"

CIRCUITOS OSCILADORES

Transistores

DIAC

DIAC

SBS

SCR

UJT

TRIAC

PUT

Componentes Principales UJT (Unijunction Transistor): El componente principal que genera la oscilación. Capacitor: Almacena energía y determina la constante de tiempo del circuito. Resistencia: Establece el tiempo de carga y descarga del capacitor. Fuente de Alimentación: Proporciona la energía necesaria para el circuito. Explicación del Funcionamiento del Circuito Carga del Capacitor: Cuando el circuito se energiza, el capacitor C1 comienza a cargarse a través de la resistencia R1. La carga del capacitor sigue una curva exponencial. Disparo del UJT: El UJT tiene un punto de disparo, conocido como voltaje de disparo . Cuando el voltaje a través del capacitor C1 alcanza este punto, el UJT se activa (conduce).

TRIAC

Un TRIAC (Triode for Alternating Current) es un dispositivo semiconductor utilizado para controlar la corriente alterna (CA). Se caracteriza por ser bidireccional, lo que significa que puede conducir corriente en ambas direcciones cuando se aplica un voltaje en sus terminales. Los TRIACs son ampliamente utilizados en el control de potencia para aplicaciones de CA, como en interruptores electrónicos, reguladores de velocidad de motores, y dimmers para luces. Estructura del TRIAC El TRIAC es un dispositivo de tres terminales compuesto por cinco capas de material semiconductor, formando dos uniones PN que permiten la conducción en ambas direcciones. Los tres terminales del TRIAC son: Terminal MT1 (Main Terminal 1): Conectado a una de las capas de material semiconductor. Terminal MT2 (Main Terminal 2): Conectado a la capa de material semiconductor opuesta. Puerta (G): Utilizado para disparar el dispositivo en conducción. Características Clave Bidireccional: Puede conducir corriente en ambas direcciones. Control de Puerta: Se enciende mediante una pequeña corriente aplicada a la puerta. Conmutación Rápida: Permite conmutar rápidamente entre estados de conducción y no conducción. Versatilidad: Adecuado para aplicaciones de control de potencia en CA.

Funcionamiento del Circuito Carga del Capacitor: Cuando se aplica la tensión de alimentación, el capacitor comienza a cargarse a través de la resistencia. La velocidad a la que se carga el capacitor está determinada por el valor de la resistencia y el capacitor (la constante de tiempo RC). Ruptura del DIAC: Una vez que el voltaje a través del capacitor alcanza el voltaje de ruptura del DIAC, este entra en conducción. La carga almacenada en el capacitor se descarga rápidamente a través del DIAC, generando un pulso de corriente. Descarga y Reinicio: Después de la descarga, el capacitor comienza a cargarse nuevamente y el ciclo se repite, generando una oscilación continua de voltaje y corriente. Aplicaciones del Circuito Oscilador con DIAC Generación de Pulsos de Disparo: Se utiliza para generar pulsos de disparo para TRIACs en circuitos de control de potencia de CA, como reguladores de luz o velocidad de motores. Luces Intermitentes: El circuito puede ser utilizado para hacer parpadear luces de manera repetitiva y regular, útil en señalización y decoración. Alarmas y Timers: En aplicaciones de temporización y alarma, el oscilador con DIAC puede utilizarse para generar intervalos de tiempo precisos. Control de Fase: Ayuda en la modulación de fase para controlar la cantidad de energía entregada a una carga en aplicaciones de regulación de potencia.

Componentes Clave PUT (Programmable Unijunction Transistor): El dispositivo principal que controla la oscilación. Capacitor (C): Determina la constante de tiempo del circuito. Resistencias (R1 y R2): Establecen las tasas de carga y descarga del capacitor. Fuente de Alimentación (+Vcc): Proporciona la energía necesaria para el funcionamiento del circuito. Explicación del Funcionamiento del Circuito Carga del Capacitor: Cuando se aplica la fuente de alimentación, el capacitor C1 comienza a cargarse a través de la resistencia Disparo del PUT: El PUT tiene un voltaje de disparo definido por la relación entre las resistencias R1 y R2 y el voltaje de la fuente de alimentación. Cuando el voltaje a través del capacitor C1 alcanza este punto de disparo, el PUT se activa (conduce).Descarga del Capacitor: Una vez que el PUT se dispara, el capacitor C1 se descarga rápidamente a través del PUT y la resistencia R2. Reinicio del Ciclo: Después de la descarga, el PUT se apaga y el ciclo de carga y descarga comienza nuevamente, generando una señal de oscilación.

SCR

Definición y Estructura del SCR El SCR (Silicon Controlled Rectifier) es un tipo especial de dispositivo semiconductor que se utiliza principalmente para controlar corrientes y voltajes altos en aplicaciones industriales y de potencia. Es un dispositivo unidireccional que sólo permite el flujo de corriente en una dirección, y su principal característica es que puede ser encendido por una señal de compuerta y permanece en estado de conducción hasta que la corriente que lo atraviesa cae por debajo de un nivel específico. Estructura del SCR El SCR está compuesto por cuatro capas de material semiconductor dispuesto en una secuencia PNPN, lo que crea tres uniones PN dentro del dispositivo. A diferencia de los diodos normales que tienen solo dos capas, el SCR tiene una estructura de tres terminales: Ánodo (A): Conectado a la capa de tipo P más externa. Cátodo (K): Conectado a la capa de tipo N más externa. Puerta o compuerta (G): Conectado a la capa de tipo P cercana al cátodo y se utiliza para controlar el encendido del dispositivo. Características Clave Unidireccional: Conduce corriente solo en una dirección. Conmutación Controlada: Requiere una señal de compuerta para encenderse. Alta Capacidad de Corriente y Voltaje: Puede manejar grandes cantidades de potencia. Auto-mantenimiento en Conducción: Permanece en conducción hasta que la corriente se reduce por debajo de un nivel crítico.

Explicación del Circuito Fuente de Alimentación (+Vcc): Proporciona la tensión necesaria para activar el SBS y permitir la oscilación. Resistencia (R1): Limita la corriente que pasa a través del SBS y establece una constante de tiempo con el capacitor C1. Capacitor (C1): Almacena y descarga energía periódicamente, lo que contribuye a la generación de la señal oscilatoria. SBS (Semiconductor Bridge Switch): Este componente actúa como un interruptor controlado que permite la carga y descarga del capacitor C1. Al cambiar de estado, permite que el capacitor se cargue a través de la resistencia R1 y se descargue cuando el SBS se apaga, generando así una señal de oscilación. Funcionamiento del Oscilador Carga del Capacitor: Cuando el SBS está en estado de conducción (ON), el capacitor C1 se carga a través de la resistencia R1. Descarga del Capacitor: Cuando el SBS se apaga (OFF), el capacitor se descarga a través del circuito, generando una señal de oscilación. Control del SBS: El SBS puede ser controlado por una señal externa que determina su estado de encendido y apagado. Este control permite ajustar la frecuencia y la amplitud de la señal oscilatoria generada.

DIAC

Un DIAC (Diode for Alternating Current) es un dispositivo semiconductor que se utiliza principalmente en el control de la corriente alterna (CA). Se caracteriza por su capacidad para conducir la corriente en ambas direcciones una vez que se ha alcanzado un voltaje de umbral, conocido como voltaje de ruptura. Estructura del DIAC La estructura del DIAC se compone de tres capas de material semiconductor, típicamente dispuestas como NPN o PNP. Esto significa que tiene dos uniones PN. A diferencia de los diodos convencionales, el DIAC no tiene una polaridad definida de ánodo y cátodo, lo que le permite conducir corriente en ambos sentidos. Características Clave Simétrico: Conduce corriente en ambas direcciones. Voltaje de Ruptura: Necesita un voltaje específico para entrar en conducción. Autoapaga: Deja de conducir cuando el voltaje disminuye por debajo de un umbral.