Post on 17-Jan-2016
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Facultad de IngenieríaDepartamento de ElectricidadIngeniería en ElectrónicaLaboratorio de Electrónica Industrial
Circuito de Disparo Transistorizado
Profesor: Elias Torrealba
Integrantes: Mario Urra S.David Martinez G.Pablo Pineda V.
OBJETIVOS
- Analizar el funcionamiento y diseñar un circuito de disparo sincronizado
INTRODUCCIÓN
El circuito de disparo sincronizado de la figura, funciona principalmente con el
corte y la saturación de los transistores de tal forma que en la salida se obtenga un pulso
capaz de encender un SCR.
El circuito consta de tres partes:
- Etapa de sincronismo
- Etapa de control
- Etapa formadora de pulso
Etapa de sincronismo
Esta etapa es la encargada de sincronizar el disparo del SCR con el ciclo positivo
de la señal de alimentación a la carga, el ciclo positivo de la señal alterna que entra por
R9 satura el transistor T4, entonces el condensador C2 se carga a través de R7 a la
tensión zener , en un tiempo pequeño con relación al periodo del ciclo positivo de la
señal, en el instante en que el ciclo negativo de la señal entra por R9 el transistor T4 se
corta y el condensador C2 se descarga a través de R8, esta descarga debe durar todo el
ciclo negativo para evitar que se cargue con voltaje positivo antes que el ciclo positivo
de la señal entre de nuevo a saturar T4, mientras el condensador C2 esta cargado ala
tensión zener el transistor T3 esta saturado y mostrara esta tensión en R6
Etapa de control
Esta etapa controlara el instante donde aparecerá el pulso dentro del ciclo
positivo de la señal de alimentación de la carga, es decir donde se disparara el SCR y se
producirá el control de potencia, en esta etapa se comparan los voltajes de control y de
sincronismo entonces el voltaje en la base del transistor T3 será el voltaje que cae en R5
menos el voltaje que cae en R6, este transistor debe estar siempre saturado mientras
exista un voltaje de sincronismo, entonces la resta de estos dos debe ser mayor que 0.7
V.
Etapa formadora de pulso
Mientras el transistor T2 esta en corte el condensador C1 se carga a través de
R3 y R4, este tiempo debe ser mayor que Ton del SCR ya que esta carga determinara el
ancho del pulso de salida. Cuando el transistor T2 esta saturado el condensador C1 se
descarga a través del diodo y se satura el transistor T1 y se obtendrá la señal de salida al
terminar la descarga, el voltaje de salida es cero.
DISEÑO
Para el circuito de disparo de la siguiente figura, se procede a calcular sus
componentes. Para diseñar este circuito se divide el circuito en tres etapas, las cuales
son :
- Sincronización
- Control
- Generadora de disparo
Primero se diseña la parte generadora de disparo, pero antes de deben definir los
siguientes valores:
Vcc = 15 V
Vz = 10 V,
V = 12Vrms
Para calcular R1 tiene que asegurar una corriente mínima para encender el RCS:
Ahora para R2 se debe tener en cuenta que debe tener al transistor 1 siempre
saturado, por lo que una ib suficiente es de 4 mA, por lo que R2 es:
Se sabe que R3 debe ser mucho menor que R2, por lo que R3 es:
Para calcular el condensador 1 se debe tener en consideración que el tiempo de
descarga debe ser mayor al ton, si ton es igual a 2,5μs, se considera un tiempo de 1ms
como suficiente para disparar al RCS, entonces:
Para R4 se debe cumplir la siguiente relación:
Ahora se procede a diseñar la etapa de control donde se definen:
- Vc min = 1,5 V
- Vc max = 12 V, entonces
Se tiene la siguiente condición
Como
Entonces
Finalmente de diseña la etapa de sincronización, primero se calcula R9:
El tiempo de carga del condensador 2 debe ser menor a 10 ms. Si se tiene C2 igual a
1F, la R7 es:
Finalmente se sabe que el tiempo de descarga del condensador 2 es de 10ms, por
lo que R8 es:
Con estos valores el circuito queda compuesto de la siguiente manera:
TRABAJO DE LABORATORIO
Luego de realizar los ajustes de circuito diseñado por la disponibilidad de
materiales del laboratorio, el circuito queda construido de la siguiente manera:
Lo primero fue ver la señal de sincronización siempre por el canal X, así se ira
comparando la entrada con todas las etapas del circuito, entonces el canal Y del
oscilscopio se conecto en el condensador 2, la señal obtenida es la siguiente:
Se observan los siguientes parámetros:
9ms 10ms 1ms
t
- tiempo de descarga = 10ms
- tiempo de carga = 1ms
- tiempo de recorte por el Zener = 9ms
- Vpeack de carga = 7 V
- V de recorte del zener = -10 V
Ahora se procedio a colocar el canal Y en la base del transistor que da a la etapa de
control, la señal fue la siguiente:
Los parámetros son los mismos solo cambia que se suma el voltaje de la
resistencia 7 por lo que cuando se observa el recorte producido por el zener hay una
caida un poco mas prolongada, asi los parámetros de amplitud son:
- Vpeack de carga = 7V
- V cuando se empieza a cargar = - 10 V
- V de recorte del zener = - 16 V
Luego se coloca el canal Y en el colector del transistor que llega a la etapa
generadora de pulsos, la señal observada es la siguiente:
9ms 10ms 1ms
t
En esta gráfica se observa la carga y descarga del condensador 1 en la cual los
parámetros son:
- t de carga = 13,9 ms
- t de descarga = instantáneo
- t entre la descarga y la carga = 6,1 ms
- Vpeack de carga = 16 V
Finalmente se coloca la pata Y al final del circuito, donde la señal de salida (pulsos) es:
13,9 ms 6,1 ms t
Cuyo peack es de 16 V y el ancho del pulso es de 1ms
INFORME FINAL
1mst
El circuito desarrollado en el laboratorio basa su funcionamiento principalmente
en el corte o la saturación de los transistores que lo componen, por instantes de tiempo
determinado. Además en una etapa de sincronismo se incluye una señal referencia, la
cual contiene la frecuencia de la señal de trabajo, el intervalo de tiempo en que los
transistores se encuentran en saturación o en corte van a estar sincronizado con la
frecuencia de la señal de entrada.
Dado a la importancia que presenta para este circuito el corte o la saturación de
los transistores un punto importante del diseño fue asegurar que se cumplieran estas
condiciones para garantizar un funcionamiento optimo del circuito.
Por otra parte como se vio anteriormente este circuito posee una etapa de
control la cual va tomar la señal proveniente de la etapa de sincronismo para sumarle
una señal de control, la suma de estas señales va a entrar a una etapa generadora del
pulso, la cual va a dar un pulso de salida sincronizado con la frecuencia de trabajo. El
ángulo de encendido del RCS va a estar en función de la señal de control, es decir a
medida que se varíe la tensión de control, va a variar el ángulo de inicio de la
conducción.
Una vez que se implemento el circuito con los valores calculados, se observaron
las formas de ondas en diferentes partes del circuito.
La primera señal que se observa fue la del condensador N°2. En esta señal se ve
que el condensador se carga en un pequeño intervalo de tiempo (aproximadamente 1ms)
a –Vz, si se compara con la señal de referencia se observa que la carga del condensador
ocurre cuando la señal de referencia satura al transistor T4, cuando la señal de
referencia disminuye su valor el transistor T4 entra en corte, produciendo la descarga de
C2, nuevamente cuando la señal comienza nuevamente a aumentar, se satura el T4,
volviendo a cargar a C2.
La segunda señal que se observa, es la señal en la base del transistor T3, se
puede ver una señal muy similar a la anterior con la diferencia que en su parte inferior
presenta un nivel mayor de tensión, en la primera figura, la señal del condensador C2
llega hasta el voltaje zener, mientras que para la segunda señal se suma la tensión que
cae en R7.
La tercera señal que se observa, es la señal en el colector T2, en esta se ve la
carga y descarga del condensador C1, el cual se carga hasta el valor de Vcc, este
condensador se carga cuando el transistor T2 esta en corte y T1 en saturación, C1 se
descarga cuando el transistor T1 entra en corte.
La ultima señal que se observa es la señal de salida ubicada en el colector del
transistor T1, el cual se va a mantener normalmente en saturación, y solo va a dar un
pulso de salida cuando la descarga de C1 corte a T1, se puede observar que el puso de
salida tiene un ancho de 1ms, y puede variar el ángulo de disparo, al variar la señal de
control, observando que a medida que se disminuye el voltaje de control, el ángulo de
disparo se desplaza hacia la derecha, y a medida que se aumenta el voltaje de control el
ángulo de disparo se desplaza a la izquierda.
CONCLUSIONES
Luego de diseñar e implementar el circuito de disparo sincronizado, concluimos:
- Un circuito de disparo transistorizado sincronizado es de mucha utilidad, ya
que al ser sincronizado, adapta el ángulo de disparo, a la señal de la carga
que se quiere controlar, entregando un pulso en cada semiciclo positivo.
- Debido a que la corriente y el voltaje del pulso de disparo pueden ser
aumentado solo con variar los parámetros de diseño, este circuito puede
utilizarse para disparar tiristores de mayor potencia.
- Como la variación del ángulo de encendido del tiristor se controla solo con
variar el voltaje de control, este circuito presenta un mayor rango de control
para controlar la potencia que se entrega a una carga