Activación o bloqueo de los tiristores

Activación o bloqueo de los tiristores

abril 20, 2020 0 Por Guillermo Huerta

Los tiristores son dispositivos de estado sólido que tiene dos estados, activación y bloqueo, de modo que emula a un relevador.

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En estado de conducción tiene impedancia muy baja que permite circular grandes niveles de corriente con tensión ánodo – cátodo del orden de IV. En estado de corte, la corriente prácticamente nula y se comporta como un circuito abierto.

Activación o disparo de un tiristor

Existen cuatro maneras de poner a un tiristor en estado de conducción:

Disparo por compuerta

El método más común para la activación de un tiristor es la aplicación de una corriente en su compuerta. Los niveles de tensión y corriente en la compuerta deben tener un rango de valores comprendidos dentro de una Zona de disparo de seguridad.

Si se sobrepasa el límite puede no dispararse el tiristor o puede deteriorarse; por ejemplo el 2N5060 tiene una potencia eficaz que puede soportar la compuesta de 0.01 W. Esta no debe superarse pues se corre el riesgo de dañar al dispositivo.

Otra condición importante es que la corriente en la compuerta se debe sostener por un tiempo mayor a 1useg para que resulte eficaz; de otro modo sería considerado como transitorio y no daría tiempo para excitar al dispositivo y comenzar a conducir corriente en sus extremos.

Activación por Luz

Un haz luminoso dirigido hacia una de las uniones del tiristor provoca su disparo. Son los dispositivos conocidos como foto-SCR o LASCR y sus derivados (foto-TRIAC, opto-TRIAC, etc).

Un ejemplo es el típico LASCR de 2A que precisa una radiación luminosa de 24mW/cm2 con una longitud de onda de 850nm para su activación. Esta radiación está conectada en la compuesta del dispositivo para poder hacer la función de control en este.

Por tensión de ruptura

Un aumento de la tensión entre el ánodo – cátodo puede provocar fenómenos de ruptura que activa el tiristor. Esta tensión de ruptura directa VBO solamente se utiliza como método para disparar diodos de cuatro capas.

Disparo por aumento de dv/dt

Un rápido aumento de la tensión directa de ánodo – cátodo puede producir una corriente transitoria de compuerta que active el tiristor. Generalmente se elimina este problema utilizando circuitos de protección basados en R, C o L. Valores típicos de dv/dt están comprendidos entre 5V/useg a 500V/useg.

Clasificación de la Activación o disparo de un tiristor

Existen numeroso circuitos de disparo de tiristores que pueden ser clasificados en tres tipos básicos en función de señal de disparo: DC, impulso o fase alterna.

Los circuitos basados en DC están basados en un interruptor mecánico o electrónico que incluyen circuitos de protección para evitar daños al tiristor. Estas señales también pueden ser generadas por un ordenador o cualquier circuito de control digital.

Activación o bloqueo de los tiristores

Los circuitos de disparo por impulso están basados generalmente en un transformador de acoplo que transmite el impulso de disparo. Este transformador permite el aislamiento eléctrico entre el tiristor y el circuito de control y precisa menor potencia de disparo.

Sin embargo son voluminosos debido al tamaño del transformado y suelen ser sustituidos por opto-acopladores luminosos.

Activación o bloqueo de los tiristores
Diferentes tipos de tiristores SCR

Por último, los circuitos de disparo en alterna están diseñados para sincronizar la fase entre el suministro en alterno y el disparo que permita la regulación de potencia.

Bloqueo de los tiristores

La conmutación en corte o bloqueo es el proceso de poner en estado de corte al tiristor que puede realizarse de tres formas: conmutación natural, polarización inversa o conmutación por puerta.

Conmutación natural

Cuando la corriente del ánodo se reduce por debajo de un valor mínimo, llamado corriente de mantenimiento, el tiristor se corta. Sin embargo, hay que señalar que la corriente nominal de un tiristor es del orden de 100 veces la corriente de mantenimiento.

Para reducir esa corriente es preciso abrir la línea, aumentando la impedancia de carga o derivando parte de la corriente de carga a un circuito paralelo, es decir, cortocircuitando el dispositivo.

Corte por polarización inversa

Una tensión inversa ánodo-cátodo tenderá a interrumpir la corriente del
ánodo. La tensión se invierte en un semiperíodo de un circuito de alterna, por lo que un tiristor conectado a la línea tendrá una tensión inversa en un semiperíodo y se cortará. Esto se llama conmutación por fase o conmutación de línea alterna.

Corte por compuerta

Algunos tiristores especialmente diseñados, como los GTO, se bloquean con una corriente de puerta negativa.

El tiempo de conmutación en corte es el tiempo que tarda en bloquearse un tiristor. Con conmutación natural su valor está comprendido entre 1 a 10μseg, mientras que conmutación forzada puede ser de 0.7 a 2μseg.

Sin embargo, existen gran variedad de tiristores diseñados para tener tiempos de conmutación muy bajos.