DISPOSITIVOS DE ELECTRONICA DE POTENCIA

SCR

El SCR (Silicon Controlled Rectifier o Rectificador Controlado de Silicio, Figura 1), es un dispositivo semiconductor biestable formado por tres uniones pn con la disposición pnpn (Figura 2). 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.



ESTRUCTURA BASICA DEL SCR

CARACTERISTICAS GENERALES

• Interruptor casi ideal.

• Soporta tensiones altas.

• Amplificador eficaz.

• Es capaz de controlar grandes potencias.

• Fácil controlabilidad.

• Relativa rapidez.

• Características en función de situaciones pasadas (memoria).

CARACTERISTICAS ESTATICAS

Las características estáticas corresponden a la región ánodo - cátodo y son los valores máximos que colocan al elemento en límite de sus posibilidades:

- Tensión inversa de pico de trabajo .............................................: V_RWM

- Tensión directa de pico repetitiva ...............................................: V_DRM

- Tensión directa ...........................................................................: V_T

- Corriente directa media ...............................................................: I_TAV

- Corriente directa eficaz ................................................................: I_TRMS

- Corriente directa de fugas ............................................................: I_DRM

- Corriente inversa de fugas ............................................................: I_RRM

- Corriente de mantenimiento ..........................................................: I_H

Las características térmicas a tener en cuenta al trabajar con tiristores son:
- Temperatura de la unión ................................................................: T_j
- Temperatura de almacenamiento ...................................................: T_stg
- Resistencia térmica contenedor-disipador ......................................: R_c-d
- Resistencia térmica unión-contenedor ............................................: R_j-c
- Resistencia térmica unión-ambiente.................................................: R_j-a

- Impedancia térmica unión-contenedor.............................................: Z_j-c

AREA DE DISPARO SEGURO

               

En esta área (Figura 3) se obtienen las condiciones de disparo del SCR. Las tensiones y corrientes admisibles para el disparo se encuentran en el interior de la zona formada por las curvas:

• Curva A y B: límite superior e inferior de la tensión puerta-cátodo en función de la corriente positiva de puerta, para una corriente nula de ánodo.

• Curva C: tensión directa de pico admisible V_GF.

• Curva D: hipérbola de la potencia media máxima P_GAV que no debemos sobrepasar.

Figura 3. Curva características de puerta del tiristor.

El diodo puerta (G) - cátodo (K) difiere de un diodo de rectificación en los siguientes puntos:

• Una caída de tensión en sentido directo más elevada.
• Mayor dispersión para un mismo tipo de tiristor.

CARACTERISTICAS DINAMICAS
• Tensiones transitorias:
- Valores de la tensión superpuestos a la señal de la fuente de alimentación.
- Son breves y de gran amplitud.
- La tensión inversa de pico no repetitiva (V_RSM) debe estar dentro de esos valores.
• Impulsos de corriente:
- Para cada tiristor se publican curvas que dan la cantidad de ciclos durante los cuales puede tolerarse una corriente de pico dada (Figura 4).
- A mayor valor del impuso de corriente, menor es la cantidad de ciclos.
- El tiempo máximo de cada impulso está limitado por la temperatura media de la unión.

Figura 4. Curva de limitación de impulsos de corriente.

• Ángulos de conducción:

- La corriente y tensión media de un SCR dependen del ángulo de conducción.

- A mayor ángulo de conducción, se obtiene a la salida mayor potencia.

- Un mayor ángulo de bloqueo o disparo se corresponde con un menor ángulo de conducción

APLICACION DE LOS SCR

Las aplicaciones de los tiristores se extiende desde la rectificación de corrientes alternas, en lugar de los diodos convencionales hasta la realización de determinadas conmutaciones de baja potencia en circuitos electrónicos, pasando por los onduladores o inversores que transforman la corriente continua en alterna.

La principal ventaja que presentan frente a los diodos cuando se les utiliza como rectificadores es que su entrada en conducción estará controlada por la señal de puerta. De esta forma se podrá variar la tensión continua de salida si se hace variar el momento del disparo ya que se obtendrán diferentes ángulos de conducción del ciclo de la tensión o corriente alterna de entrada. Además el tiristor se bloqueará automáticamente al cambiar la alternancia de positiva a negativa ya que en este momento empezará a recibir tensión inversa.

Por lo anteriormente señalado el SCR tiene una gran variedad de aplicaciones, entre ellas están las siguientes:

· Controles de relevador.
· Circuitos de retardo de tiempo.
· Fuentes de alimentación reguladas.
· Interruptores estáticos.
· Controles de motores.
· Recortadores.
· Inversores.
· Ciclo conversores.
· Cargadores de baterías.
· Circuitos de protección.
· Controles de calefacción.
· Controles de fase.