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