Benemérita Universidad Autónoma de Puebla Facultad de Ciencias de la Electrónica
Materia:
Dispositivos electrónicos de potencia
Profesor:
Víctor Manuel Perusquía Romero
Periodo:
Primavera 2015
Alumnos:
Carmona Juárez Fernando Galicia Reynoso Omar Scott López Susana Xiadani Solano Rodríguez Maricela
Resumen
Comprobar el funcionamiento de los tiristores mediante el uso del SCR midiendo los valores de voltaje y corriente en cada una de las terminales asignadas.
Introducción
El tiristor es un componente electrónico constituido por elementos semiconductores que utiliza retroalimentación interna para producir una conmutación; son dispositivos unidireccionales porque solamente transmiten la corriente en un único sentido, se emplean generalmente para el control de la electrónica de potencia. El SCR es un tiristor formado por 4 capas de material semiconductor con estructura PNPN o bien NPNP. Posee tres conexiones: ánodo, cátodo y la compuerta, la cual esta encargada de controlar el paso de la corriente entre el ánodo y el cátodo. Mientras no se aplique ninguna tensión en la compuerta del SCR no se inicia la conducción y en el instante en que se aplique dicha tensión, el tiristor comienza a conducir. En corriente directa, se necesita un circuito de bloqueo forzado, o bien, interrumpir el circuito con un diodo rectificador controlado. En corriente alterna el SCR se des-excita en cada alternancia o semi-ciclo.
Objetivo General
Comprobar el funcionamiento de los tiristores, mediante un SCR.
Objetivos específicos
Mediante el óhmetro de un multímetro digital y uno analógico, comprobar el estado del tiristor. Armar el circuito correspondiente a la práctica denotada en la Figura 2 y así hacer el análisis para determinar la magnitud de la fuente. Realizar las anotaciones correspondientes para obtener una conclusión.
Desarrollo 1. Con un multímetro digital y un analógico, por medio del óhmetro comprobamos el estado físico del SCR. Los datos obtenido los registramos en la siguiente tabla: A + + -
K +
+ -
G
+ +
Digital
418 KΩ
Analógico
Ω
3.5 KΩ
Alta Alta Alta Alta Alta Baja
Para la obtención de estos datos fue importante identificar las terminales de nuestro SCR. Y tomando la referencia de su hoja de especificaciones notamos que las terminales eran de la manera siguiente:
Figura1. Terminales del SCR C106D (utilizado en la práctica)
2. Armamos el circuito correspondiente a la figura 2.
Figura 2. Circuito a implementar
Una vez teniendo el circuito que implementaremos, lo armamos en un protoboard de una manera ordenada para que no presente errores a la hora de obtener los datos correspondientes. El circuito implementado quedó de la siguiente manera:
Figura 3. Circuito implementado en el protoboard
Una vez teniendo el circuito armado, y antes de cerrar el switch principal (SW), podemos mencionar que se hizo un análisis para determinar la magnitud de la fuente y elementos limitadores de corriente para la compuerta. Esto tomando como en cuenta las condiciones de trabajo de la carga y de algunas características del SCR.
El valor de la fuente de voltaje se consideró al voltaje de alimentación de nuestro foco, que es de 6 V con una corriente de 0.25 A. Para el caso de los elementos limitadores de corriente solo se empleó la (resistencia de la compuerta) y para el cálculo de la resistencia se tomó en cuenta e que son los que determinan las condiciones de encendido del dispositivo SCR. Estos valores de e los encontramos en la hoja de especificaciones del SCR que ocupamos, es nuestro caso fue el C106D (ON Semiconductor), y son los siguientes: Símbolo
Significado
Rango
Unidad
0.6
V
200
µA
Voltaje de disparo de puerta Corriente de disparo de puerta
Así, para el cálculo de la resistencia teniendo en cuenta el voltaje de la carga y los valores correspondientes aplicamos la fórmula siguiente: =
−
=
6 − 0.6 200
=
Esta resistencia la pudimos encontrar como un valor comercial lo que nos facilitó el trabajo.
3. Una vez teniendo los cálculos proseguimos a cerrar el switch principal (SW).
Como debiera de esperarse, la carga no sufrió cambio alguno, ya que el SCR aún no entra en estado de conducción hasta que apliquemos un pulso en la compuerta. Siguiendo las indicaciones se muestran los datos medidos en la siguiente tabla: Operar cerrar o abrir SW
¿Cambios V en la (Fuente) carga?
No
6.0 V
V (A-K)
V (Carga)
V (G-K)
I (Carga)
I (G)
6.0 V
0V
0V
0A
0A
Figura 4. Circuito representativo al cerrar el switch principal (SW)
4. Después proseguimos a presionar por unos segundos el BPNA y pudimos observar que la carga si sufrió cambios. Ésta paso de estar apagado a estar encendido, debido a que al hacer el pulso en la compuerta, el SCR cambió a estado de conducción, lo que permitió que por la carga fluyera la corriente y ésta también sufriera un cambio al encenderse. Los datos obtenidos se muestran en la siguiente tabla: Operar cerrar o abrir BPNA
¿Cambios V en la (Fuente) carga?
Si
5.74 V
V (A-K)
V (Carga)
0.84 V
4.84 V
V (G-K)
I (Carga)
0.78 V 202.5 mA
I (G)
2 µA
Figura 5. Circuito representativo al aplicar el pulso en la compuerta
5. Más tarde presionamos por unos segundos el BPNC y notamos que la carga volvió a presentar un cambio; éste pasó de un estado de encendido a apagado. Debido a que al abrir el circuito, la corriente dejó de fluir por la carga y a su vez, éste presentara el cambio. Los datos obtenido se muestran en la siguiente tabla: Operar cerrar o abrir BPNC
¿Cambios V en la (Fuente) carga?
Si
6.0 V
V (A-K)
V (Carga)
V (G-K)
I (Carga)
I (G)
0.8 V
0V
8 mV
0A
0A
6. Como último paso, invertimos la polaridad de la fuente y repetimos los pasos 3, 4 y 5. Los datos obtenido fueron los siguientes: Operar cerrar o abrir SW BPNA BPNC
¿Cambios V en la (Fuente) carga?
No No No
-6.0 V -6.0 V -6.0 V
V (A-K)
V (Carga)
V (G-K)
I (Carga)
I (G)
-6.0 V -6.0 V 0V
0V 0V 0V
0V 0V 0V
0A 0A 0A
0A 0A 0A
Al cambiar la polaridad a la fuente el comportamiento del SCR es diferente a la polarización directa, a pesar de que existen pequeñas corrientes de fuga. Esto hace que no puede haber flujo de corriente al aplicar el pulso en la compuerta y por ende tampoco lo habrá de ánodo a cátodo.
Conclusiones
Al término de la práctica notamos que el SCR tiene un comportamiento similar al de un diodo, es unidireccional, con la diferencia que para que haya flujo de corriente es necesario aplicar el pulso en la compuerta, debido a la estructura de 4 capas, el cual está conformado el SCR. Esta práctica nos hizo recordar la importancia que tienen las características del dispositivo, ya que se tienen que tomar en cuenta a la hora de hacer nuestro análisis y así no dañemos el dispositivo y tenga un comportamiento adecuado.
Referencias
Muhammad H. Rashid, Electrónica de Potencia Circuitos,
Dispositivos y Aplicaciones. (2004) ed. Pearson Prentice Hall, 3º edición, 904 páginas, México.
