=
()15* ()15*-O (E 24 ,-)*C CO4 24 ()*C "()66E-& (ristian "icolás 1urtado2 (ristian $rias ar3as ar3as 24)+E-1)(*( (E C24()4*6*-C*71E(E 821*9*129: 8*C2L,*( (E )49E4)E-;*! )49E4)E-;* ELEC,-<4)C* nicrihumar4hotmail.com 2 2 cristian/556arias4hotmail.com nicrihumar4hotmail.com En esta práctica de labor boratorio veremos en func funcio iona nam mient ientoo de un dia diac par para ser el dis dispar paro y modulación del ancho de la señal de un triac a su vez se comp compro roba bara ran n los los cálc cálculo uloss con con las las simul simulac acio ione ness y las las mediciones en la práctica. In this lab we will see in operation of a diac for the shot width modulation signal of a triac to turn calculations with simulations and measurements in practice be verified.. Keywords: triac, diac, dimmer. dimmer.
•
I. OBJETIO !E"E#$% Observar la activación del diac para servir de disparo de un triac. II. OBJETIO& E&'E()*I(O&
• •
Entender el funcionamiento de un diac. Comprender las señales de salida presentes en cada una de las etapas del circuito.
III. I"T#O+,((I-" La práctica de laboratorio está enfocada a realizar el diseño de dimmer con un diac y un triac. El cual realizara el control sobre el ancho del pulso y modulación del voltaje sobre una carga de potencia. I. $#(O TEO#I(O /. +I$( Es un componente electrónico ue está preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales! por ello se le denomina bidireccional! siempre ue se llegue a su tensión de cebado o de disparo "#$v apro%imadamente! dependiendo del modelo&. &0mbo 0mbolo lo del del di diac Estru tructura int inteerna de un di diac Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unión o de zener.
Es un diodo bidireccional disparable ue conduce la corriente! solo tras haberse superado su tensión de disparo! y mientras la corriente circulante no sea inferior al valor caracter'stico para ese dispositivo. El comportamiento es fundamentalmente el mismo para a mbas direcciones de la corriente. La mayor'a de los ()*C tienen una tensión de disparo de alrededor de #$+. En este sentido! su comportamiento es similar a un neón. Los diac son una clase de tiristor! y se usan normalmente para disparar los ,-)*C! otra clase de tiristor. Es un dispositivo semiconductor de dos terminales! llamados ánodo y cátodo. *cta como un interruptor bidireccional el cual se activa cuando el voltaje entre sus terminales alcanza el voltaje de ruptura! dicho voltaje puede estar entre /$ y #0 volts segn la referencia. Cuando la tensión de disparo se alcanza! la tensión en el ()*C se reduce y entra en conducción dejando pasar la corriente necesaria para el disparo del 1C- o ,-)*C. 1e utiliza principalmente en aplicaciones de control de potencia mediante control de fase. fase. 2n diac es un elemento semiconductor utilizado normalmente en el control de potencia! lo ue significa ue servirá para controlar electrónicamente el paso de corriente el3ctrica.
'rincipio de operación y curva caracter0stic La operación del ()*C consiste fundamentalmente en llevar la estructura 454 hasta un voltaje de ruptura euivalente al del transistor bipolar. (ebido a la simetr'ade construcción de este dispositivo! la ruptura puede ser en ambas direcciones direcciones y debe procurarse ue sea la misma magnitud de voltaje. 2na vez ue el dispositivo empieza a conducir corriente sucede un decremento en el voltaje de ruptura ! presentando una región de impedancia negativa "si se sigue aumentando la corriente corri ente puede llegar hasta la segunda segunda ruptura&! entonces se logra ue el dispositivo maneje corrientes muy grandes.
/
Cuando el ,-)*C conduce! hay una trayectoria de flujo de corriente de muy baja resistencia de una terminal a la otra! dependiendo la dirección de flujo de la polaridad del voltaje e%terno aplicado. Cuando el voltaje es más positivo en 6,/ "ver 8igura =&! la corriente fluye de 6,/ a 6,= en caso contrario fluye de 6,= a 6,/. En ambos casos el ,-)*C se comporta como un interruptor cerrado. Cuando el ,-)*C deja de conducir no puede fluir corriente entre las terminales principales sin importar la polaridad del voltaje e%terno aplicado por tanto acta como un interruptor abierto. (ebe tenerse en cuenta ue si se aplica una variación de tensión importante al ,-)*C "dv>dt& an sin conducción previa! el ,-)*C puede entrar en conducción directa.
*i3ura /. (urva caracter0stica del diac Como se ilustra en la figura =! en este dispositivo se tiene siempre una pendiente negativa! por lo cual no es aplicable el concepto de corriente de sustentación. La conducción ocurre en el ()*C cuando se alcanza el voltaje de ruptura ! con cualuier polaridad! a trav3s de las dos terminales. La curva de la figura = ilustra esta caracter'stica. 2na vez ue tiene lugar la ruptura! la corriente fluye en una dirección ue depende de la polaridad del voltaje en las terminales. El dispositivo se apaga cuando la corriente cae abajo del valor de retención
*abricación La fabricación de los diacs se basa en unir materiales cristalinos semiconductores positivados y negativa dos! como el silicio y el germanio! despu3s de un tratamiento espec'fico. 5ara ue los materiales cristalinos sean semiconductores! se les dopa "introducen su interior& con part'culas negativas o positivas! segn se reuiera convertir el cristal semiconductor en negativo o positivo.
7. T#I$(
*i3ura 8. &0mbolo del T#I$( y si circuito e9uivalente •
•
(ispositivo capaz de soportar las potencias más elevadas. ?nico dispositivo capaz de soportar @$$$ *mp y A$$$ +olt. 8recuencia má%ima de funcionamiento baja! ya ue se sacrifica la velocidad "vida media de los portadores larga& para conseguir una ca'da en conducción lo menor posible. 1u funcionamiento se centra en aplicaciones a frecuencia de red.
(urva caracter0stica 1i la terminal 6,/ es positiva con respecto a la terminal 6,= el ,-)*C puede encenderse aplicando una señal positiva entre la compuerta gate y la terminal 6,=. "+eB&. 1i la terminal 6,/ es negativa con respecto a 6,= se enciende aplicando una señal negativa entre gate y 6,=.
El ,-)*C es un dispositivo semiconductor de tres terminales ue se usa para controlar el flujo de corriente promedio a una carga! con la particularidad de ue conduce en ambos sentidos y puede ser bloueado por inversión de la tensión o al disminuir la corriente por debajo del valor de mantenimiento. El ,-)*C puede ser disparado independientemente de la polarización de puerta! es decir! mediante una corriente de puerta positiva o negativa.
(aracter0sticas 3enerales La corriente puede pasar en ambas direcciones. *decuados para convertidores de conmutación forzada en aplicaciones de potencia intermedia y alta. Control del encendido por corriente de puerta "pulso&. 4o es posible apagarlo desde la puerta. 5ueden apagarse con un pulso de señal negativo. • •
•
•
Curva caracter'stica del ,-)*C
#
. ETO+O%O!)$ Esta práctica está compuesta por el diseño de un dimmer con diac para controlar un ,-)*C. El primer parámetro a tener en cuenta es el voltaje de ruptura o activación del diac db@ ue en este caso es + OD#/voltios! teniendo encuenta ue la red el3ctrica trabaja a =/$voltios rms tenemos ue el voltaje pico es de =A$+oltios. tenemos la siguente formula +-61 D +5F1E4"G,& Como G, es igual al angulo del voltaje "ϴ& 1i remplazamos el voltaje rms por el voltaje de disparo del diac obtendr'amos el *ngulo de disparo ma%imo del triac 7= 7= ϴ D 1E4 "+O >+5&D 1E4 "#/>=A$&D=$.H@I ,eniendo ue ,D= :8D=>0$JzD=0.###m1 Kue seria la totalidad de la señal correspondiente a #0$ I Entonces tenemos ue si #0$I son =0.00m1 cuanto es =$.H@I ,(minD"=0.00m1F=$.H@I&>#0$ID$.6s ien ahora sacaremos el angulo minimo de disparo del triac 1eria la mitad del ciclo #0$I>/D =H$I menos el angulo del voltaje del diac ue seriaM ϴD=H$I7=$.H@ID=0H.=I realizamos nuevamente el calculo del tiempo ,(ma%D"=0.00m1F=0H.=I&>#0$IDA.AHm1 Entonces tenemos la siguente formula ue nos ayudara a encontrar los valores de los componentes del circuito dimmer *signamos el valor del condensador a ##$n8 entonces tendr'amos ue -D t>c -minDtmin>cD$.m1>##$n8D==.== D=.N -ma%Dtma%>cDA.AH6s>##$n8D/#A.AD/=.N
resistenc condensa ia dor tiempo 0.000000 0.00049 1500 33 5 0.000000 5000 33 0.00165 0.000000 10000 33 0.0033 0.000000 15000 33 0.00495 0.000000 20000 33 0.0066 0.000000 0.00709 21500 33 5
tiempo 0.0004 95 0.0016 5 0.0033 0.0049 5 0.0066 0.0070 95
tiempo angu comple lo angulo to total variable 0.0166 10.69627 6 360 851 0.0166 35.65426 6 360 17 0.0166 71.30852 6 360 341 0.0166 106.9627 6 360 851 0.0166 142.6170 6 360 468 0.0166 153.3133 6 360 253
En este caso se utiliza la -esistencia minima fija con valor de =.P y la resistencia ajustable de /$N pero como se vio ue podr'a aumentarse la resistencia ajustable se subio a $N. RE!"#$% &E RE'#'(E%"#!)(#E*+$ 0.01 0.01 0 0 0 0
Circuito implementado en la práctica.
5000 10000 15000 20000 25000
@
CO4CL2C)O4E1
RE!"#$% &E (#E*+$)!%,-$
•
200 150 •
100 50
La variación del ciclo del ciclo útil de la señal del comparador hace que la intensidad de los bombillos varié con respecto al voltaje comparado por el potenciómetro, afectando de igual manera a los SCR los cuales se deben disparar para poder generar los cambios de voltaje a la salida !l variar el ciclo de la señal diente de cierra con el potenciómetro se puede aumentar o disminuir el rango que puede tomar la modulación de ancho de pulso
- E8E-E4C)*1
0 0
0
0
0
0
0.01 0.01 0.01 0.01
1/ art.&. Electrnica de +otencia #sabell capella *adre Espaa 2001.
I. E+I(IO"E&
2/ Rasid. * Electrnica de +otencia 2da Edicion 1
1983
3/ Electrnica de potencia *anual de asignatura -niversidad (ecnolgica de +uebla
= = = = =
II. $TE#I$%E& -esistencias de =. N a G 5otenciometro de $N condensador electrol'tico de ##$4f ()*C (@ ,-)*C ,*=0 0$$
