Tiristor SCR Funcionamiento


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Tiristor SCR 2n5061El tiristor SCR es un dispositivo electrónico que tiene la característica de conducir la corriente eléctrica en un solo sentido tal como lo hace un diodo, pero para que comience a conducir el tiristor SCR necesita ser activado, mientras el tiristor SCR no sea activado este no conducirá. Cuando el tirirstor SCR no conduce se le puede considerar como un interruptor abierto y mientras conduce como un interruptor cerrado.  En la imagen de a lado se ve el tiristor SCR 2N5061 del que se puede ver su hoja de datos aquí, como se ve cuenta con tres pines que es una característica de los SCR, este será el tiristor SCR que se utilizará para los ejemplos.

Los tiristores SCR cuentan con 3 pines a los cuales se les llama ánodo, cátodo y puerta o compuerta, en el caso del 2N5061 están ubicados como se ve en la imagen; cuando el tiristor SCR entra en conducción o se activa la corriente en el irá del ánodo hacia el cátodo tal como ocurre en los diodos.

La activación del tiristor SCR se puede dar de 2 maneras diferentes, una de ellas será cuando entre el ánodo y el cátodo se presente una tensión llamada voltaje de ruptura o voltaje de cebado y simbolizado mediante VDRM, que para el 2N5061 será de 60V según su hoja de datos; ocurrirá que mientras la tensión entre el ánodo y el cátodo sea menor al voltaje de ruptura este no conducirá, pero cuando la tensión entre el ánodo y el cátodo del tiristor SCR alcance o sea mayor a la tensión de ruptura, este se activará y Tiristor SCR símboloconducirá; en el momento que el tiristor SCR comienza a conducir, la tensión entre el ánodo y el cátodo baja de una forma casi instantánea hasta un mínimo valor, haciendo que el SCR se comporte como si fuera  un cortocircuito, pero no lo es del  todo ya que entre el ánodo y el cátodo habrá esa mínima tensión a la cual se le llama tensión de encendido simbolizado como VTM, la cual para el 2N5061 es de 1,7V como máximo según su hoja de datos.

En la otra forma de activar o encender un tiristor SCR no es necesario que la tensión entre el ánodo y el cátodo llegue a la tensión de ruptura, por lo que si la tensión entre el ánodo y el cátodo es menor a la tensión de ruptura, el tiristor SCR se puede activar o encender enviando una señal a la compuerta, con la condición de que esta señal sea capaz entregar a la compuerta una corriente mínima, a la que se conoce como corriente de activación o corriente de disparo y simbolizada como IGT, esta corriente tiene que ser capaz de hacer que entre la compuerta y el cátodo caiga una tensión que se conoce como la tensión de disparo del tiristor SCR la cual se simboliza mediante VGT.

Para el tiristor SCR 2N5061 por ejemplo su hoja de datos indica que la corriente de disparo IGT será como máximo de 200uA, esto quiere decir que si a su compuerta se le hace llegar una corriente de 200uA, estará garantizado que el 2N5061 se activará y entre la compuerta y el cátodo caerá la tensión de disparo, que en este caso la hoja de datos dice que será como máximo de 1,2V; estos valores dependen de muchos factores como por ejemplo la misma construcción del dispositivo, la temperatura, estos valores no son definitivos, pero sirven como referencia para poder utilizar el tiristor SCR 2N5061 de forma adecuada, la mayoría de veces la IGT es mucho  menor que los 200uA; lo mismo ocurrirá para otros modelos de SCR por lo que siempre hay que tener a la mano la hoja de datos del tiristor SCR utilizado.

Tiristor SCR disparo mantenimientoUna vez que el tiristor SCR se activa, entre el ánodo y el cátodo circulará una corriente, pero el SCR solo es capaz de poder soportar una determinada corriente, la cual si se sobrepasa el tiristor SCR se dañará, esta corriente máxima que puede soportar el SCR entre ánodo y cátodo se la simboliza como IRMS, que para el 2N5061 su hoja de datos dice que es de 800mA, por supuesto que hay tiristores SCR que son capaces de soportar mucha mas corriente y el utilizar uno u otro dependerá de las necesidades que se tenga.

Cuando la señal que se envía a la compuerta hace que el tiristor SCR se active, el SCR quedará activado así se le quite la señal a la compuerta, para desactivarlo o apagarlo hay que hacer que la corriente que circula entre el ánodo y el cátodo sea menor a un valor que se conoce como la corriente de mantenimiento, la cual se simboliza con IH, esta corriente de mantenimiento para el 2N5061  es de 5mA o 10mA como máximo, dependiendo de la temperatura según su hoja de datos, cuando se hacen pruebas se ve muchas veces que la corriente de mantenimiento es menor a estos valores pero sirven como referencia; para el 2N5061 quiere decir que si entre el ánodo y el cátodo circula una corriente menor a  5mA podría ser que el 2N5061 se desactive, lo que garantiza este dato es que si se mantiene la corriente entre el ánodo y el cátodo sobre los 5mA este no se desactivará.

Entre el ánodo y el cátodo del tiristor SCR cuando esta encendido, hay una tensión de encendido VTM como se comento lineas arriba, por lo que una forma de reducir la corriente entre el ánodo y el cátodo y de esta manera lograr que sea menor que la corriente de mantenimiento IH, es hacer un puente entre el ánodo y el cátodo mediante un pulsador normalmente abierto; otra forma de hacer que la corriente entre el  ánodo y el  cátodo sea menor que la corriente de mantenimiento es quitar la tensión que llega al ánodo mediante un pulsador normalmente cerrado; otra  forma de reducir la corriente de mantenimiento entre el ánodo y el cátodo es invertir la polaridad entre el ánodo y el cátodo, lo que se hace de manera común cuando el tiristor SCR trabaja en corriente alterna, en este caso mientras la corriente alterna sea positiva y le llegue la señal de activación por la puerta, el tiristor SCR se activará, pero cuando la corriente alterna sea negativa las polaridades entre el ánodo  y el cátodo se invertirán logrando que la corriente de mantenimiento se anule y de esta manera en el ciclo negativo de la corriente alterna el tiristor SCR estará apagado.

Para el tiristor SCR la polarización entre el ánodo y el cátodo tiene que ser directa para que este se active mediante alguna señal que le llegue a la compuerta, si la polarización entre el ánodo y el cátodo es inversa, el tiristor SCR no se activará o encenderá así a la compuerta le llegue la señal de activación.

TIRISTOR SCR EJEMPLO

La siguiente imagen es un ejemplo de utilización del tiristor SCR en continua, en ella se han colocado para el ejemplo dos posibles maneras de desactivar el tiristor SCR una mediante un pulsador normalmente cerrado entre la fuente de alimentación y la carga que estará alimentada por medio del SCR, al presionar el pulsador dejara de llegar tensión lo cual elimina la corriente a través del SCR logrando que sea menor que la corriente de mantenimiento apagando el SCR; la otra forma de desactivar el SCR es por medio del puente hecho entre el ánodo y el cátodo con un pulsador normalmente abierto, el cual al pulsarse se cerrará haciendo que la corriente circule por el pulsador y la corriente sobre el SCR se haga cero, con lo cual se hace que sea menor que la corriente de mantenimiento y de esta manera se apaga el tiristor SCR.

Mediante la resistencia RG lo que se hace es limitar la corriente que llegue a la compuerta, esta corriente en lo posible hay que hacer que sea a lo mucho igual al valor para la corriente de disparo IGT que indique la hoja de datos del tiristor SCR utilizado, que por ejemplo para el 2N5061 es de 200uA; según la hoja de datos del 2N5061 dice que la corriente máxima que puede soportar la compuerta y a la que llama IGM es de 1A, pero si no se pone RG se corre el riesgo de pasar de esa corriente y dañar el tiristor SCR.

En azul se muestra una ecuación obtenida de la malla de la compuerta mediante la cual se puede calcular el valor de una resistencia RG adecuada para la compuerta, ya que VG será conocida porque se conocerá con cuanto se alimenta la compuerta, la corriente de disparo IGT y la tensión de disparo VGT se obtienen de la hoja de datos del tiristor SCR utilizado.

Tiristor SCR circuito

En el canal de Youtube de MrElberni se han publicado tres vídeos que ayudarán a comprender un poco mas sobre estos maravillosos dispositivos, los vídeos son los siguientes:

TIRISTOR SCR FUNCIONAMIENTO

En los dos siguientes vídeos se comenta el funcionamiento del tiristor SCR, y se realiza un par de circuitos de prueba con el 2N5061 para el manejo del SCR en continua, el primer ejemplo se realiza con la ayuda de un led y el segundo con un pequeño motor de continua, se realizan los cálculos necesarios y se realizan las medidas de comprobación.

Tiristor SCR Funcionamiento parte 1

Tiristor SCR Funcionamiento parte 2

TIRISTOR SCR MEDIDAS

La intensión en este vídeo publicado en el canal de Youtube de MrElberni es obtener de una forma experimental aproximada los valores para la corriente de disparo IGT, la tensión de disparo VGT y la corriente de mantenimiento IH para el tiristor SCR 2N5061.

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