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7/23/2019 Relatorio Ponte Retificadora Semi Controlada
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Universidade Federal De So Joo Del Rei
Engenharia Mecatrnica
Trabalho de Contextualizao e Integralizao Curricular (TCIC II)
Implementao de um Conversor Monofsico Semicontrolado para o
Laboratrio de Ensino de Eletrnica de Potncia
Edson Martins de Oliveira
Magno Charles Da Silva
Washington Luiz Fontes Da Fonseca
Ouro Branco
2012
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Universidade Federal De So Joo Del Rei
Engenharia Mecatrnica
Trabalho de Contextualizao e Integralizao Curricular (TCIC II)
Implementao de um Conversor Monofsico Semicontrolado para o
Laboratrio de Ensino de Eletrnica de Potncia
Orientador: Professor Alexandre Cndido Moreira
Co-Orientador: Professor Leandro Mendes de Souza
Ouro Branco
2012
7/23/2019 Relatorio Ponte Retificadora Semi Controlada
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SUMRIO
1 IDENTIFICAO ..................................................................................................................3
2 TTULO...................................................................................................................................3
3 OBJETIVOS............................................................................................................................34 INTRODUO......................................................................................................................4
5 REVISO BIBLIOGRFICA................................................................................................4
6. ESTUDO DO SOFTWARE PROTEUS ..............................................................................19
7. DESENVOLVIMENTO.......................................................................................................27
8. LISTA DE COMPONENTES..............................................................................................29
9. RESULTADOS EXPERIMENTAIS ...................................................................................30
10. CONCLUSES..................................................................................................................33
11. REFERNCIAS .................................................................................................................34
12. ANEXOS...........................................................................................................................35
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1 IDENTIFICAO
Nome:Edson Martins de Oliveira.
Matrcula:0944007-X.
Curso:Engenharia Mecatrnica - 7 perodo.
Email: [email protected]
Nome:Magno Charles Da Silva.
Matricula:0944026-3.
Curso:Engenharia Mecatrnica - 7 perodo.
Email:[email protected]
Nome:Washington Luiz Fontes Da Fonseca.
Matricula:0944021-6.
Curso:Engenharia Mecatrnica - 7 perodo.
Email:[email protected]
2 TTULO
Implementao de um Conversor Monofsico Semicontrolado para o
Laboratrio de Ensino de Eletrnica de Potncia.
3 OBJETIVOS
O objetivo especfico deste projeto consiste em implementar um conversor
monofsico semicontrolado para o laboratrio de ensino de eletrnica de potncia, que
possa ser utilizado no laboratrio de mquinas e acionamentos eltricos.
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4 INTRODUO
Tem-se hoje uma enorme necessidade de variar a forma de energia fornecida
pelos consumidores, visto que existem inmeros utilitrios e ferramentas que
necessitam de uma fonte de energia.
No que se diz respeito s fontes de energia eltrica, existem vrias formas de
entregar a mesma ao usurio. Contudo, as concessionrias de energia eltrica ficam
limitadas s fontes alternadas e de uma nica frequncia.
Atualmente, as mais comuns so as fontes de tenso alternada monofsica e
trifsica. Sabe-se que a grande maioria de aparelhos eletroeletrnicos funciona com
tenses contnuas, logo o mtodo mais usado para resolver a diferena de fontes de
tenso atravs do retificador de tenso. Esse retificador funciona basicamentetransformando a tenso alternada em uma tenso continua.
Porm, torna-se necessrio a variao da intensidade da tenso continua de sada
de um retificador, logo, surge o retificador controlado, tema de estudo deste trabalho.
Segundo RASHID (1999) os retificadores com diodos fornecem apenas uma
tenso de sada fixa. Logo para obtermos tenses de sadas controladas necessrio a
utilizao de controle de fase com tiristores em vez de diodos.
5 REVISO BIBLIOGRFICA
5.1 Semicondutores
Segundo BOYLESTAD; NASHELSKY (2004) h mais de meio sculo foi
introduzido o primeiro transistor. Antes disso, tinham-se as vlvulas termoinicas que
eram o centro das discusses nos livros de circuitos e eletrnica. Pouco se compara as
vlvulas com os dispositivos de estado slido (semicondutores), pois, estamosdefinitivamente no ltimo.
Reassaltam os autores ainda que hoje existem os famosos microchips que
possuem nada menos que dez milhes de transistores em um centmetro quadrado, o
que possibilita um circuito integrado (CI) muito mais eficiente e de prtica utilizao. A
atual gerao apresenta cada vez mais computadores que se tornaram menores e mais
rpidos, graas a uma evoluo tecnolgica muito importante, os semicondutores.
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5.1.1. Diodos
Segundo SEDRA; SMITH (2007) o diodo o mais simples dos dispositivos
semicondutores, mas sua simplicidade no o torna dispensvel nos projetos eletrnicos
e sim um elemento crucial para muitos CIs. Em suma, o diodo funciona como uma
chave que libera passagem de corrente em um sentido do circuito (curto-circuito) e
impede o fluxo de carga no sentido oposto ao permitido (circuito aberto).
Afirmam os autores ainda que o diodo um elemento que possui como
caracterstica a no-linearidade. Das vrias aplicaes a mais comum o projeto de
retificadores, o qual converte corrente alternada em corrente contnua, sendo esse o
projeto tratado neste trabalho.
Como o prprio nome sugere, semicondutores so materiais que tem um nvel de
condutividade entre os extremos de um isolante e de um condutor. O terminal positivo
do diodo chamado de anodo e o terminal negativo, catodo.
Segundo FITZGERALD; KINGSLEY JR.; UMANS (2006) um diodo real
limitado pela tenso negativa que pode suportar. Conhecida como tenso inversa de
ruptura1, essa a tenso inversa mxima que pode ser aplicada ao diodo antes que
comece a conduzir corrente inversa.
O diodo a mais simples das chaves de potncia no sentido de que ele no
pode controlado; ele simplesmente entra em conduo quando uma corrente
positiva comea a fluir e bloqueado quando a corrente comea a inverter de
sentido. (FITZGERALD; KINGSLEY JR.; UMANS, 2006).
a) b)
Figura 1 (a) Esquema do diodo (b) Diodo comercial.
1N. de T.:Reverse-breakdown voltage , em ingls.
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5.1.2 O tiristor
O tiristor Silicon Controlled Rectifier o dispositivo eletrnico destinado a
aplicaes de potncia elevada. um dispositivo de tecnologia bipolar com trsterminais: nodo, ctodo e gate.
O seu funcionamento assemelha-se ao de um diodo, pois uma das condies para
que entre em conduo encontrar-se polarizado diretamente, (i.e. a tenso nodo
ctodo ser positiva).
Outra condio necessria para que um tiristor entre em conduo, consiste na
aplicao de um impulso de tenso com amplitude e durao determinadas, entre o
terminal de controlo (gate) e o ctodo.
, portanto, um dispositivo comandado conduo. O tiristor existe no mercado
numa vasta gama de tenses e de correntes podendo dividir-se em duas categorias:
tiristores lentos para aplicaes de baixa frequncia e potncia elevada, utilizados em
retificadores, cujos tempos de comutao atingem os 500ms, e tiristores rpidos de
tempos de comutao menores que 50ms, com limites de operao mais baixa.
a)
b)Figura 2 (a)Tiristor comercial (b) Esquema do tirirstor.
5.1.3 Transistores
Segundo FITZGERALD; KINGSLEY JR.; UMANS (2006), em circuitos de
eletrnica de potncia, em que necessrio controlar tenses e correntes, comum
escolher os transistores de potncia como chaves controladas.
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Embora uma srie tipos esteja disponvel considerar-se- apenas o transistor de
efeito de campo de metal-xido-semicondutor (MOSFET). MOSFETs so dispositivos
de trs terminais que sero referidos como fonte, dreno e gatilho. O sinal de controle a
tenso entre o gatilho e a fonte (source),vGS.
Para uma tenso positiva vDS entre dreno e fonte, nenhuma corrente ir fluir
para valores de vGS inferiores a uma tenso de limiar 2, indicada pelo smbolo vT.
Quando vGS ultrapassa vT , a corrente de coletor dreno iD crescer a medida que vGS
aumentar. Nenhuma corrente de dreno ir fluir para uma tenso negativa entre dreno e
fonte.
Finalmente, o MOSFET deixar de funcionar se a tenso entre dreno e fonte
exceder seus limites de ruptura e devido a uma tenso excessiva entre gatilho e fonte,
assim como tambm devido a uma excessiva de dreno. Essas situaes levam a uma
dissipao excessiva de potncia no dispositivo.
O mesmo pode ser ligado em diversas configuraes dependendo do objetivo de
sua utilizao. Entre as aplicaes mais comuns temos o controle de corrente,
amplificador de sinais e casamento de impedncias. Neste projeto utilizamos o
transistor BC517 para fazer um casamento de impedncias.
a) b)
Figura 3 (a)Transistor comercial (b) Esquema do transistor.
N. de T.:Thereshold voltage, em ingls.
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5.1.4. Diodo Zener
Segundo BOYLESTAD; NASHELSKY (2004), os diodos Zener possuem uma
corrente no sentido oposto ao de um diodo polarizado diretamente. Para se controlar alocalizao da regio Zener basta variar os nveis de dopagem.
Um aumento na dopagem, que produz um aumento no nmero de impurezas
adicionais, diminuir o potencial Zener. Diodos Zener so disponveis apresentando
potenciais Zener de 1,8 a 200 V, com especificaes de potncia de a 50W.
Em funo de esses diodos operarem em altas temperaturas e altos valores de
corrente, o silcio mais utilizado em sua fabricao.
O dodo zener quando polarizado inversamente (nodo a um potencial negativo
em relao ao ctodo) permite manter uma tenso constante aos seus terminais (UZ)
sendo por isso muito utilizado na estabilizao/regulao da tenso nos circuitos.
Na Figura 4 pode-se ver a regio Zener , h um ponto em que a aplicao de
uma tenso suficientemente grande negativa resulta em uma mudana brusca na curva
caracterstica. A corrente aumenta a uma taxa muito rpida no sentido oposto ao da
regio de tenso positiva. O potencial de polarizao reversa que resulta dessa mudana
brusca na curva caracterstica chamado de potencial Zener e dado pelo smbolo Vz.
Figura 4 (a) Regio Zener.
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5.2 Componentes resistivos
5.2.1 Resistores
Resistores so componentes que tem por finalidade oferecer uma oposio
passagem da corrente eltrica, atravs de seu material. A essa oposio damos o nome
de resistncia eltrica, que possui como unidade o Ohm ().
Os resistores so classificados em dois tipos: fixos e variveis. Os resistores
fixos so aqueles cuja resistncia no pode ser alterada, enquanto as variveis tm a sua
resistncia modificada dentro de uma faixa de valores por meio de um cursor mvel.
Figura 5 (a) Resistores comercias.
5.2.2 Potencimetros
So resistores com uma derivao central. Assim, a resistncia entre seus dois
terminais extremos fixa em seu valor nominal (10 k- por exemplo).
J o valor de resistncia entre uma das extremidades e a derivao central
depender do posicionamento do cursor. Cria-se, ento, uma estrutura que pode ser
compreendida como dois resistores em srie, conforme mostra a Figura 6.
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Figura 6 - Smbolo eletrnico de um potencimetro e seu equivalente - dois resistores
em srie com uma derivao centralGeralmente so utilizados de duas maneiras: como reostato ou como
potencimetro.
Reostato:o terminal central ligado a uma das extremidades do dispositivo. Com isso
ele passa atuar como um resistor varivel, como ilustra a Figura 7;
Figura 7 - Dispositivo no modo reostato.
Potencimetro: nesta configurao os trs terminais esto livres e podem ser
utilizados como um divisor de tenso, fornecendo uma tenso de sada proporcional a
tenso de entrada e a posio do cursor, veja a Figura 8.
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Figura 8 - Dispositivo no modo potencimetro.
Potencimetros analgicos
Um potencimetro mecnico composto de uma pista de material resistivo
(filme carbono, fio de nquel, cermica com metal [cermet] etc.) por onde um eixo faz
deslizar uma terminao.
Este contato com a pista varia o valor da resistncia entre os terminais extremos
e o terminal central, como pode ser visto na Figura 9. A variao de resistncia
proporcional ao deslocamento do eixo do potencimetro.
Figura9- Potencimetro aberto e seu mecanismo.
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A preciso de funcionamento do potencimetro mecnico est diretamente
ligada ao tipo de material que utilizado na construo da pista e s caractersticas
mecnicas de contato entre o eixo central e a pista. Alguns inclusive utilizam pistas
mltiplas, de modo a melhorar a rea de contato e diminuir as chances de falhas na
medida. Claro que isso eleva o custo de produo.
Se o encapsulamento onde est o contato entre a pista e o eixo tem aberturas
(caso da maioria dos potencimetros), partculas de poeira comeam a se acumular na
pista, o que faz a resistncia de contato entre o eixo e a pista aumentar. Isto afeta o valor
de resistncia obtido, diminuindo a qualidade do dispositivo, alm de gerar rudos
indesejveis no sinal que sai do potencimetro.
5.3 Componentes eletrnicos
5.3.1 Capacitores
Tambm chamado de condensador, um dispositivo de circuito eltrico que tem
como funo armazenar cargas eltricas e consequente energia eletrosttica ou eltrica,
constitudo por dois condutores separados por um isolante: os condutores so chamados
armaduras (ou placas) do capacitor e o isolante o dieltrico do capacitor. Costuma-se
dar nome a esses aparelhos de acordo com a forma de suas armaduras. Assim temoscapacitor plano, capacitor cilndrico, capacitor esfrico etc.
Em nosso experimento utilizamos trs tipos de capacitores definidos como:
eletrolticos, cermicos e de polister.
Capacitores eletrolticos: esses capacitores so formados pela ao de um
eletrlito sobre uma placa metlica, geralmente alumnio. O eletrlito reage com o metal
produzindo uma finssima camada de material isolante. As placas deste tipo de capacitor
so a placa metlica de um lado e o eletrlito do outro. Como estes dois materiaiscondutores esto separados por uma camada muito fina de isolante, este tipo de
capacitor apresenta grande capacitncia em dimenses relativamente pequenas.Uma
caracterstica importante dos capacitores eletrolticos que, quase sempre, eles
apresentam polaridade. Se esta polaridade for invertida o capacitor corre o risco de
explodir ou, pelo menos, ser irremediavelmente danificado.
Capacitores cermicos: geralmente so constitudos de um suporte tubular de
cermica, em cujas superfcies interna e externa so depositadas finas camadas de prata
s quais so ligados os terminais atravs de um cabo soldado sobre o tubo. s vezes, os
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terminais so enrolados diretamente sobre o tubo. O emprego deste tipo de componente
varia dos circuitos de alta freqncia, com modelos compensados termicamente e com
baixa tolerncia, aos de baixa freqncia, como capacitores de acoplamento e de filtro.
Alm dos tubulares, podem ser encontrados capacitores na forma de disco e de placa
quebrada ou retangular.
Capacitores de polister: esses capacitores apresentam maior resistncia
mecnica, no um material higroscpico, suporta ampla margem de temperatura (-50
C a 150 C) com grande rigidez dieltrica. Por apresentar variaes de sua capacitncia
com a freqncia, no so recomendados para aplicao em dispositivos que operem em
freqncias superiores a MHz. Os valores tpicos so de 2pF a 10 F com tenses entre
30 e 1000 V.
Figura 10-representao esquemtica de capacitores e capacitores.
5.3.2 Placa protoboard
Protoboard uma placa contendo uma matriz de furos que contem uma conexo
eltrica linear para montagem de circuitos experimentais.
Na superfcie de uma matriz de contato h uma base de plstico em que existem
centenas de orifcios onde so encaixados oscomponentes.
Em sua parte inferior so instalados contatos metlicos que interligam
eletricamente os componentes inseridos na placa. Geralmente suportam correntes entre
1 A e 3 A. A grande vantagem em se usar uma protoboard na montagem de circuitos
eletrnicos a facilidade de insero de componentes (no necessita soldagem). As
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placas variam de tamanho, conforme a quantidade de furos, e as conexes so verticais
e horizontais.
Figura 11-Circuito montado na placa protoboard.
Figura12-Representao esquemtica.
5.3.3 TCA785
Em diversos circuitos retificadores onde pretendido o controle das grandezas
de sada, necessitamos de um segundo circuito que realize o disparo controlado dos
dispositivos retificadores como SCRs, triacs entre outros. Como este circuito de
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controle possui basicamente a mesma configurao para diferentes retificadores, ele foi
implementado em um circuito integrado, o TCA.
O circuito integrado TCA785, entre outras funes, dedicado ao controle do
ngulo de disparo de tiristores e pode vari-lo de 0 a 180. Com o auxlio de alguns
poucos componentes externos podemos montar um compacto e eficiente circuito de
disparo.
Figura 13- Representao esquemtica do TCA 85.
O TCA785 possui 16 pinos, neste trabalho utilizamos a seguinte configurao:
Pino 1 terra
Pino 5 tenso de sincronismo, conectado por meio de uma resistncia tenso de
entrada.
Pino 9 conectado a um potencimetro que em conjunto com o capacitor no pino 10
definem uma rampa de tenso de comparao que o TCA ir utilizar para definir os
disparos.
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Pino 10 - conectado a um capacitor que em conjunto com o potencimetro no pino 9
definem uma rampa de tenso de comparao que o TCA ir utilizar para definir os
disparos.
Pino 11 conectado a um potencimetro que define uma tenso de controle.
Pino 12 conectado a um capacitor que define a extenso do pulso.
Pino 14 sada conectada ao gate dos tiristores.
Pino 15 - sada conectada ao gate dos tiristores.
5.3.4 Transformador de pulso
A diferena deste tipo de transformador para os transformadores convencionais
que ele alimentado apenas por um pulso de tenso. Sua principal finalidade isolar a
fonte do pulso da carga a ser acionada.
Alm de servir como um isolador, este dispositivo tambm pode corrigir a
intensidade do pulso aumentando ou diminuindo o seu valor.
Neste trabalho os transformadores de impulso foram utilizados para isolar uma
das sadas do CI TCA785 e aumentar a intensidades do pulso gerado para que fosse
possvel acionar o gate do tiristor.
Figura 14- Transformador de impulsos comercial.
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5.3.5 Pontes retificadoras
Uma ponte retificadora um circuito constitudo por quatro diodos e ou
tiristores com o objetivo de converter uma tenso alternada para contnua. As pontes
retificadoras de onda completa podem ser no controladas ou controladas.
As pontes no controladas so constitudas apenas de diodos, como pode ser
visto na Figura 15, e a sada assume sempre um valor mdio fixo. Um exemplo de
aplicao para este tipo de ponte so as fontes de alimentao de notebooks e
carregadores de celular.
H algumas situaes em que se torna necessrio variar a tenso de sada da
ponte retificadora. Esta aplicao comumente utilizada para realizao do controle de
velocidade de motores de corrente contnua, aplicao essa amplamente utilizada em
indstrias, neste contexto que entram as pontes retificadoras controladas. Estas por sua
vez se dividem em semicontroladas e totalmente controladas.
Uma ponte totalmente controlada constituda de 4 tiristores como a da Figura
16C. Ela pode operar em dois quadrantes o que permite a tenso mdia na sada assumir
valores positivos ou negativos, dependendo do ngulo de disparo dos tiristores. As
pontes semicontroladas, como a desenvolvida neste trabalho, so constitudas de doistiristores e dois diodos. Elas podem operar apenas em um quadrante, ou seja, a tenso
mdia de sada s poder assumir valores positivos. Uma configurao de uma ponte
retificadora semicontrolada pode ser observada na Figura 17.
No semi-ciclo positivo o tiristor T1 est polarizado diretamente, quando ele
disparado em a carga conectada alimentao atravs de T1 e D2 durante o
intervalo de at . No prximo semi-ciclo a tenso de entrada inverte de polaridade
bloqueando T1 e polarizando diretamente T2, que passa a conduzir a partir do momentoem que disparado em + . Neste instante, a carga conectada fonte atravs de T2 e
D1 durante o intervalo que vai de + at 2, quando o semi-ciclo termina. Podemos
variar o ngulo de disparo dos tiristores dentro do intervalo de 0 a controlando o valor
da tenso de sada e consequentemente a potncia na carga.
O valor da tenso mdia V0 na sada do retificador varia conforme o valor do
ngulo de disparo dos tiristores, podendo assumir valores entre 0 e , sendo que Vp
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o valor da tenso de pico na entrada da ponte. Esse valor mdio da tenso de sada
pode ser calculado atravs da seguinte frmula:
A tenso eficaz na sada pode ser obtida pela frmula abaixo, em que Vp o
valor da tenso de pico na entrada da ponte e o valor do ngulo em que feito o
disparo dos tiristores:
Podemos tambm calcular o valor da corrente eficaz Ief na entrada do retificadordesde que a corrente de carga I0 assuma um valor constante. Atravs da frmulaseguinte, onde o valor do ngulo em que ocorre o disparo dos tiristores, calcula-se o
valor de Ief:
Figura 15- Ponte retificadora no controlada de onda completa.
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Figura 16 (a) Ponte retificadora semi-controlada simtrica. (b) ponte retificadora semi-
controlada assimtrica. (c) ponte retificadora totalmente controlada.
6. ESTUDO DO SOFTWARE PROTEUS
Aps a realizao de diversas pesquisas foi encontrado o simulador do TCA 785
no software Proteus na internet.
O Software Proteus VSM (Virtual System Modeling) atualmente considerado
uma ferramenta essencial para estudantes e profissionais que desejam criar circuitos,
simular e elaborar lay-outs de aplicaes analgicas e digitais, inclusivemicrocontroladores. No um software gratuito.
Podemos encontrar no software, indispensveis ferramentas para simulaes de
circuito como: osciloscpios, voltmetro, ampermetro, gerador de sinais (onda senoidal,
quadrada, triangular e dente serra), gerador de grficos, potencimetros dinmicos que
podem ser regulados em tempo real, fontes de tenses e de correntes alternadas e
contnuas, alm de uma completa biblioteca de componentes eletrnicos com
dimenses reais de sua estrutura fsica.No pacote Proteus, temos o programa ARES (Advanced Routing and Editing Software), que uma interface especialmente elaborada
para criao de Lay-Outs de circuito impresso.Podemos construir um layout, ou
importar o arquivo netlist criado previamente no ISIS (Inteligent Schematic input
System).Aps certificar do funcionamento correto do circuito, basta usar o ARES para
que se crie automaticamente a melhor rota das trilhas do circuito.O ARES facilita muito
o processo de montagem e criao de rplicas de projetos.
Aps simular a ponte retificadora controlada pelo TCA785 Figura 17, criamoscom as ferramentas do ARES a melhor disposio e configurao do circuito, obtendo
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como representado na Figura 18 o lay-out para placa de circuito impresso e a
representao dos componentes em trs dimenses como representado na Figura 19.
Figura 17- Circuito simulado no software Proteus.
Figura 18 - Simulao das trilhas para placa de circuito impresso Ares.
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Figura 19 - Simulao 3D do circuito gerado pelo ARES.
A tenso de alimentao que chega ao TCA 785 de 15V que provem da tenso
de 127V. Esta tenso reduzida pelo resistor de 4.7K, retificada pelo diodo 1N4005
(D6), com a adio do capacitor C3 de 1000uF reduziu-se o ripple e a tenso foi
limitada com a adio de um diodo zener de 15V ligado em paralelo.
No pino 5 onde o TCA 785 recebe a onda de entrada da ponte retificadora para
deteco do valor V=0, instante pelo qual se iniciar o carregamento e descarregamento
do capacitor de 47nF, foram inseridos dois diodos 1N4004 a fim de limitar a tenso daonda entre 0.7 e -0.7V para proteger o CI de tenses muito altas. Nas simulaes os
valores de limitaes ficaram entre 0.65 e -0.65V. Observe o grfico gerado pelo
osciloscpio virtual onde o canal A est ligado ao pino 5 Figura 20.
Figura 20- Osciloscpio virtual do Proteus.
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O capacitor ligado ao pino 10 e o resistor em srie com o potencimetro de 100k
ligados ao pino 9 formam, de acordo com a lgica do TCA, uma rampa de carregamento
do capacitor de 47nF (Figura 21 canal A) que atuar juntamente com a tenso de
comparao no pino 11.
Quando a tenso na rampa do capacitor for idntica tenso de comparao no
pino 11, o TCA ir disparar um pulso (Figura 21) que ser enviado aos gates dos
tiristores da ponte retificadora, permitindo assim a passagem de corrente e controlando a
tenso de sada. A altura da rampa de carregamento pode ser ajustada variando o
potencimetro de 100kligado ao resistor no pino 9.
Determina-se o ngulo de disparo ao girar o potencimetro de 10kalterando a
tenso de comparao.
Na Figura 21 tem-se:
Canal A: rampa do capacitor de 47nF.
Canal C: forma de onda para deteco de zero limitada por diodos a fim de
proteger o CI.
Canal D: Corrente alternada de alimentao do circuito.
Figura 21- Osciloscpio virtual do Proteus.
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Na Figura 22 tem-se:
Canal A: rampa de carregamento do capacitor de 47nF.
Canal B: tenso de comparao ligada ao pino 11.
Canal C: pulso disparado pelo TCA785 no pino 14 de tenso aproximada
de 15V e largura de 550us controlada pelo capacitor cermico de 150 pF ligado ao pino
12.
Canal D: pulso disparado pelo TCA785 no pino 15 com tenso
aproximada de 15V e largura de 550us controlada pelo capacitor cermico de 150 pF
ligado ao pino 12.
Observe as sadas controladas:
Figura 22- Osciloscpio virtual do Proteus.
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Figura 23- Osciloscpio virtual representando a onda de tenso retificada com
amplitude de 180V e perodo de 8,35ms.Tambm possvel visualizar os pulsos com
largura de 550us e amplitude de 6,8V disparados pelo TCA 785 nos pinos 14 e 15.
Figura 24- Osciloscpio virtual representando a forma de onda na sada da ponte
retificadora, com amplitude de 180V, periodo de 8,35ms e pulsos disparados pelo CI
TCA 785 a 0 com Vcc=127V.
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Figura 25- Osciloscpio virtual representando a forma de onda na sada da ponte
retificadora, com amplitude de 180V, periodo de 8,35ms e pulsos disparados pelo CI
TCA 785 a 30com Vcc=106V.
Figura 26- Osciloscpio virtual representando a forma de onda na sada da ponte
retificadora, com amplitude de 180V, periodo de 8,35ms e pulsos disparados pelo CI
TCA 785 a 45 com Vcc=98V.
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Figura 27- Osciloscpio virtual representando a forma de onda na sada da ponte
retificadora, com amplitude de 180V, periodo de 8,35ms e pulsos disparados pelo CI
TCA 785 a 60 com Vcc=86V.
Figura 28- Osciloscpio virtual representando a forma de onda na sada da ponte
retificadora, com amplitude de 180V, periodo de 8,35ms e pulsos disparados pelo CI
TCA 785 a 90 com Vcc=57V.
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7. DESENVOLVIMENTO
Inicialmente foi realizado um estudo sobre as pontes retificadoras controladas,
tiristores e sobre o TCA. Analizado alguns modelos e algumas aplicaes que faziam
uso do TCA para gerao e controle dos pulsos de disparo dos tiristores em uma
ponte, aprendemos sobre seu princpio de funcionamento e como este CI deve ser
polarizado em funo da senoide de entrada da ponte retificadora.
Aps compreenso dos princpios bsicos de funcionamento de uma ponte
retificadora e do circuito de gerao e controle de pulsos de disparo utilizando o TCA,
iniciou se as simulaes do circuito. Com a utilizao do simulador Proteus pois, foi o
nico que encontramos que possua o CI TCA785 em sua biblioteca.
Durante as simulaes houve dificuldades em encontrar os resultados esperado,pois no havia as configuraes necessrias para alguns componentes. Diante desta
dificuldade decidiu-se iniciar a montagem prtica dos circuitos simulados para
comparao dos resultados e tentar descobrir o que estava errado no circuito.
Montado inicialmente o circuito de polarizao do TCA para obteno das
medies dos pulsos de disparo. Utilizando-se de uma alimentao de 127Vca para
alimentar o circuito, esta alimentao era limitador em um divisor de tenso e retificada
para gerar os 15Vcc necessrios para alimentar o circuito do TCA.A montagem do circuito de polarizao foi feita seguindo os exemplos e
recomendaes contidas no prprio datasheet do TCA
(http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/infineon/1-tca785.pdf).
Com auxilio do osciloscpio, foi medido as sadas nos pinos 14 e 15 e notado
que os pulsos estavam corretos, com intensidade, comprimento e largura ideais para
realizao dos disparos. Verificou-se tambm que os pulsos variavam sua posio em
relao senoide de entrada conforme altervamos o valor do potencimetro de 10K
.Aps a anlise dos pulsos gerados e certificao que estavam certos, iniciou-se a
montagem da ponte retificadora. Montado a ponte monofsica com dois diodos e dois
tiristores. Esta configurao em ponte possibilita atravs do controle do ngulo de
disparo dos tiristores referente senoide de entrada a variao do valor eficaz da
tenso contnua de sada.
Depois de montada a ponte retificadora, iniciou-se a ligao entre os pulsos
gerados pelo TCA e o gate dos tiristores. Nos exemplos encontrados no datasheet do
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TCA, existia uma isolao utilizando um transformador de pulsos em pelo menos uma
das ligaes entre pulso e gate.
Optou-se por utilizar o circuito onde s um dos pulsos era isolado. Feito a
montagem conforme indicava o datasheet, porm saia errado quando o circuito era
energizado, a tenso contnua sobre o TCA diminua bruscamente e os tiristores no
eram acionados e no ocorria a retificao.
Analisado cada parte do circuito separadamente concluiu-se que o transformador
de pulso utilizado no era o adequado devido a sua baixa impedncia. Ao conectar o
transformador no circuito, sua baixa impedncia fazia com que uma corrente
relativamente alta sasse do pino 14 do TCA direto para neutro do circuito causando a
queda de tenso em cima do TCA.
Feito vrias tentativas de inserir uma resistncia em srie com o primrio do
transformador e tentar diminuir a corrente, mas o valor da resistncia era alto.
Depois de algumas pesquisas e tentativas encontrou-se a soluo foi utilizado o
transistor para fazer um casamento de impedncia entre o pulso e gate do tiristor.
Desta maneira o pulso era transmitido de maneira correta e o disparo do tiristor
acontecia normalmente.
Com o circuito pronto inseriu-se uma carga resistiva na sada da ponte
retificadora e podemos realizar as medies e observar a variao da onda retificada na
sada atravs do osciloscpio.
Figura 29 - Circuito montado.
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8. LISTA DE COMPONENTES
1 resistncia de 4.7K9w
2 resistncia de 220 K
1 resistncia de 10 K
1 resistncia de 4.7K
1 resistncia de 2.2K
1 resistncia de 22K
2 resistncia de 220
1 potencimetro de 10K
1 potencimetro de 100K
1 capacitor de 1000F1 capacitor de 0.47F
1 capacitor de 2.2F
1 capacitor de 0.1F
1 capacitor de 47nF
1 capacitor de 150pF
3 diodos 1N4005
4 diodos 1N40041 diodos 1N4001
1 diodo zener de 15v
2 tiristores BT151
1 transformador de pulso
1 transistores MPSA 14
1 CI TCA 785
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9. RESULTADOS EXPERIMENTAIS
Na Figura 30 pode-se observar o grfico da rampa de carregamento do capacitor
de 47nF conectado ao pino 10 do TCA e o pulso de disparo que sai do pino 14 do TCA
conectado ao gate (pino 3) de um dos tiristores da ponte retificadora.
Figura 30 Rampa de carregamento X Pulso de disparo.
Figura 31 Forma de onda na sada da ponte retificadora.
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Na Figura 31 verificamos a forma de onda medida na sada da ponte, na carga
resistiva, quando o disparo dos tiristores feito no ngulo de 0. Para este ngulo temos
a potncia mxima na carga. Na Figura 32 verificamos a forma de onda medida na sada
da ponte, na carga resistiva, quando o disparo dos tiristores feito no ngulo de 90 de
forma que temos uma queda da potncia na carga.
Figura 32 Forma de onda na sada da ponte retificadora.
Figura 33 Forma de onda na sada da ponte retificadora.
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Na Figura 33 verifica-se a forma de onda medida na sada da ponte, na carga
resistiva, quando o disparo dos tiristores feito no ngulo prximo de 180. Para este
ngulo, a potncia na carga prxima de 0. E na Figura 34 temos uma carga resistiva,
lmpada incandescente, conectada sada da ponte retificadora.
Figura 34 Carga conectada a sada da fonte
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10. CONCLUSES
Verifica-se que o objeto proposto no trabalho foi alcanado com a
implementao da ponte retificadora monofsica semi-controlada utilizando o TCA 785.
Por se tratar de um trabalho prtico de implementao, verificou-se a aplicao
do conhecimento terico adquirido nas disciplinas cursadas: Circuitos, Eletrnica
Analgica e Digital, alm do conhecimento adquirido atravs do estudo do contedo
que ainda sero cursadas como no caso da Eletrnica de Potncia. Alm disso, para
projeto e simulao do circuito de acionamento da ponte retificadora, um estudo foi
realizado sobre a utilizao da ferramenta computacional Proteus de forma a especificar
os componentes a serem adquiridos para a montagem do prottipo em questo.
Tambm contribuiu para a formao tcnica e profissional as horas despendidas
no laboratrio circuitos eltricos com o uso de multmetros e osciloscpio na validao
do circuito implementado bem como a extrao dos resultados experimentais, alm dos
desafios impostos sempre com o surgimento de um novo problema no circuito.
importante ressaltar tambm que o conhecimento de um software ajuda na
segurana e custo na elaborao de um projeto, pois nele pode-se errar e perceber tal
erro, sem colocar em risco a integridade fsica do pesquisador, e ainda, sem danos ao
prottipo.
Na prtica, tornam-se indispensveis ferramentas de medio com boa preciso e
um bom conhecimento terico do que se pretende construir.
Portanto, este projeto torna possvel a implementao de um retificador semi-
controlado no laboratrio da UFSJ.
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11. REFERNCIAS
ARVM. Transstores Bipolares. Disponvel em: . Acesso em 01 Jul. 2012.
BAIRROS, Roberto dos Santos. Circuito Retificado de Onda Completa em Ponte.Disponvel em: Acesso em 01 Jul. 2012.
BOLESTAD, Robert L.; NASHERLSKY, Louis. Dispositivos eletrnicos e teoria decircuitos, 8 edio; traduo Rafael Monteiro Simon; reviso tcnica Jos Bueno deCamargo, Jos Lucimar do Nascimento, Antnio Pertence Jnior. So Paulo: PearcePrentice Hall, 2004.
FEEC- UNICAMP. Tiristores e retificadores controlados. Disponvel em:
Acesso em 01Jul. 2012.
FITZGERALD, A.E; KINGSLEY JR., Charles; UMANS, Stephen D. MquinasEltricas, 6 edio. Porto Alegre: Bookmam, 2006.
POMILIO, J.A.. Conversor CA-CC- Retificadores. Disponvel em: Acesso em 01 Jul.2012.
RASHID, Muhamad H. Eletrnica de Potncia, 2 edio. So Paulo: Makron Books,1999.
SEDRA, Adel S.; SMITH, Kenneth C. Microeletrnica, 5 edio. So Paulo: PearcePrentice Hall, 2007.
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12. ANEXOS
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TCA 785
This phase control IC is intended to control thyristors, triacs, and transistors. The trigger pulsescan be shifted within a phase angle between 0 and 180 . Typical applications includeconverter circuits, AC controllers and three-phase current controllers.
This IC replaces the previous types TCA 780 and TCA 780 D.
Pin Configuration
Phase Control IC TCA 785
Bipolar IC
Features
Reliable recognition of zero passage Large application scope May be used as zero point switch LSL compatible Three-phase operation possible (3 ICs) Output current 250 mA Large ramp current range Wide temperature range P-DIP-16-1
Type Ordering Code Package
TCA 785 Q67000-A2321 P-DIP-16-1
Pin Symbol Function
1 GND Ground
234
Q2Q UQ2
Output 2 invertedOutput UOutput 1 inverted
5 VSYNC
Synchronous voltage67
IQ Z
InhibitOutput Z
8 VREF Stabilized voltage
910
R9
C10
Ramp resistanceRamp capacitance
11 V11 Control voltage
12 C12 Pulse extension
13 L Long pulse
1415
Q 1Q 2
Output 1Output 2
Pin Definitions and Functions
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TCA 785
Functional Description
The synchronization signal is obtained via a high-ohmic resistance from the line voltage
(voltage V5). A zero voltage detector evaluates the zero passages and transfers them to thesynchronization register.
This synchronization register controls a ramp generator, the capacitor C10of which is chargedby a constant current (determined by R9). If the ramp voltage V10exceeds the control voltageV11(triggering angle ), a signal is processed to the logic. Dependent on the magnitude of thecontrol voltage V11, the triggering angle can be shifted within a phase angle of 0 to 180.
For every half wave, a positive pulse of approx. 30 s duration appears at the outputs Q 1 andQ 2. The pulse duration can be prolonged up to 180 via a capacitor C12. If pin 12 is connectedto ground, pulses with a duration between and 180 will result.
Outputs and supply the inverse signals of Q 1 and Q 2.
A signal of +180 which can be used for controlling an external logic,is available at pin 3.
A signal whichcorresponds to theNOR linkof Q 1 and Q 2 is available at output Q Z (pin 7).
The inhibit input can be used to disable outputs Q1, Q2 and , .
Pin 13 can be used to extend the outputs and to full pulse length (180 ).
Q 1 Q 2
Q 1 Q 2
Q 1 Q 2
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TCA 785
Pulse Diagram
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TCA 785
UnitParameter Symbolmin. max.
Limit Values
Absolute Maximum Ratings
VSupply voltage VS 0.5 18
mAOutput current at pin 14, 15 IQ 10 400
K/WThermal resistancesystem - air Rth SA 80
VVV
Inhibit voltageControl voltageVoltage short-pulse circuit
V6
V11
V13
0.5 0.5 0.5
VS
VS
VS
ASynchronization input current V5 200 200
VOutput voltage at pin 14, 15 VQ VSmAOutput current at pin 2, 3, 4, 7 IQ 10
VOutput voltage at pin 2, 3, 4, 7 VQ VS
CC
Junction temperatureStorage temperature
Tj
Tstg 55150125
Operating Range
VSupply voltage VS 8 18
HzOperating frequency f 10 500
CAmbient temperature TA 25 85
Characteristics8 VS 18 V; 25 C TA 85 C;f= 50 Hz
UnitParameter Symbolmin. max.
Limit Values TestCircuittyp.
mASupply current consumptionS1 S6 openV11= 0 VC10= 47 nF;R 9= 100 k
IS 4.5 16.5 10
A
mV
Synchronization pin 5Input current
R 2variedOffset voltage
I5 rms
V5
30 1
430
200
75
VControl input pin 11Control voltage range V11 0.2 1V10 peak
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TCA 785
Characteristics(contd)8 VS 18 V; 25 C TA 85 C;f= 50 Hz
UnitParameter Symbol
min. max.
Limit Values TestCircuit
typ.
AVmVks
Ramp generatorCharge currentMax. ramp voltageSaturation voltage at capacitorRamp resistanceSawtooth return time
I10
V10
V10
R9
tf
10
1003
11.611
225
80
1000V2 2350300
VVsA
A
Inhibit pin 6switch-over of pin 7Outputs disabledOutputs enabledSignal transition timeInput currentV6= 8 VInput currentV6= 1.7 V
V6 L
V6 H
tr
I6 H
I6 L
41
80
1111
1
3.33.3
500
150
2.5
5800
200
VVA
A
Long pulse switch-overpin 13switch-over of S8
Short pulse at outputLong pulse at outputInput currentV13= 8 VInput currentV13= 1.7 V
V13 H
V13 L
I13 H
I13 L
3.5
45
111
1
2.52.5
65
210
100
%
%
%
Deviation ofI10R 9= const.
VS= 12 V; C10= 47 nFDeviation ofI10
R 9= const.VS= 8 V to 18 VDeviation of the ramp voltagebetween 2 followinghalf-waves, VS= const.
I10
I10
V10 max
5
20
1
1
1
5
20
A
V
Outputs pin 2, 3, 4, 7Reverse currentVQ= VSSaturation voltage
IQ= 2 mA
ICEO
Vsat 0.1
2.6
2.60.4
10
2
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TCA 785
Characteristics(contd)8 VS 18 V; 25 C TA 85 C;f= 50 Hz
UnitParameter Symbol
min. max.
Limit Values TestCircuit
typ.
V
V
s
s/nF
Outputs pin 14, 15H-output voltageIQ= 250 mAL-output voltage
IQ= 2 mAPulse width (short pulse)S9 open
Pulse width (short pulse)with C12
V14/15 H
V14/15 L
tp
tp
VS 3
0.3
20
530
3.6
2.6
1
1
VS 2.5
0.8
30
620
VS 1.0
2
40
760
V
1/K
Internal voltage controlReference voltageParallel connection of10 ICs possibleTCof reference voltage
VREF
REF
2.8 1
1
3.1
2 10 4
3.4
5 10 4
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TCA 785
Pulse Extension versus Temperature
Ramp capacitance
Triggering point
Charge current
The minimum and maximum values ofI10are to be observed
min max
tTr=
C10 500 pF 1F1)
2)
I10=2)
V11 R9 C10
VREF K
VREF K
R9V10 max= VS 2 V V10=
VREF Kt
R9C10
2)Ramp voltage
Application Hints for External Components
1) Attention to flyback times2) K= 1.10 20 %
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TCA 785
Supply Current versus Supply Voltage
Output Voltage measured to+ VS
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TCA 785
It is necessary for all measurements to adjust the ramp withthe aid of C10andR 9in the way that 3 V Vramp max VS 2 Ve.g. C10= 47 nF; 18 V:R 9= 47 k; 8 V:R 9= 120 k
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TCA 785
Test Circuit 2
Test Circuit 3
The remaining pins are connected as in test circuit 1
The remaining pins are connected as in test circuit 1
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TCA 785
Test Circuit 4
Remaining pins are connected as in test circuit 1The 10F capacitor at pin 5 serves only for test purposes
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TCA 785
Inhibit 6 Long Pulse 13
Pulse Extension 12 Reference Voltage 8
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TCA 785
A phase control with a directly controlled triac is shown in the figure. The triggering angle ofthe triac can be adjusted continuously between 0 and 180 with the aid of an externalpotentiometer. During the positive half-wave of the line voltage, the triac receives a positivegate pulse from the IC output pin 15. During the negative half-wave, it also receives a positive
Application ExamplesTriac Control for up to 50 mA Gate Trigger Current
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TCA 785
Shown is the possibility to trigger two antiparalleled thyristors with one IC TCA 785. The trigger
pulse can be shifted continuously within a phase angle between 0 and 180 by means of apotentiometer. During the negative line half-wave the trigger pulse of pin 14 is fed to therelevant thyristor via a trigger pulse transformer During the positive line half wave the gate of
Fully Controlled AC Power ControllerCircuit for Two High-Power Thyristors
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TCA 785
Half-Controlled Single-Phase Bridge Circuit with Trigger Pulse Transformer and Direct
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TCA 785
Half-Controlled Single-Phase Bridge Circuit with Two Trigger Pulse Transformers for
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Datasheets for electronics components.
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Philips Semiconductors Product specification
Thyristors BT151 series
GENERAL DESCRIPTION QUICK REFERENCE DATA
Glasspassivatedthyristors inaplastic SYMBOL PARAMETER MAX. MAX. MAX. UNIT
envelope, intended for use inapplications requiring high BT151- 500R 650R 800Rbidirectional blocking voltage VDRM, Repetitive peak off-state 500 650 800 Vcapability and high thermal cycling VRRM voltagesperformance. Typical applications IT(AV) Average on-state current 7.5 7.5 7.5 Ainclude motor control, industrial and IT(RMS) RMS on-state current 12 12 12 Adomestic lighting, heating and static ITSM Non-repetitive peak on-state 100 100 100 Aswitching. current
PINNING - TO220AB PIN CONFIGURATION SYMBOL
PIN DESCRIPTION
1 cathode
2 anode
3 gate
tab anode
LIMITING VALUESLimiting values in accordance with the Absolute Maximum System (IEC 134).
SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN. MAX. UNIT
-500R -650R -800RVDRM, VRRM Repetitive peak off-state - 500
1 6501 800 Vvoltages
IT(AV) Average on-state current half sine wave; Tmb109 C - 7.5 AIT(RMS) RMS on-state current all conduction angles - 12 AITSM Non-repetitive peak half sine wave; Tj= 25 C prior to
on-state current surget = 10 ms - 100 At = 8.3 ms - 110 A
I2t I2t for fusing t = 10 ms - 50 A2sdIT/dt Repetitive rate of rise of ITM= 20 A; IG= 50 mA; - 50 A/ s
on-state current after dIG/dt = 50 mA/striggering
IGM Peak gate current - 2 AVGM Peak gate voltage - 5 VVRGM Peak reverse gate voltage - 5 VPGM Peak gate power - 5 WPG(AV) Average gate power over any 20 ms period - 0.5 WT
stg
Storage temperature -40 150 CTj Operating junction - 125 C
temperature
a k
g1 2 3
tab
1 Although not recommended, off-state voltages up to 800V may be applied without damage, but the thyristor mayswitch to the on-state. The rate of rise of current should not exceed 15 A/s.
September 1997 1 Rev 1.200
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Philips Semiconductors Product specification
Thyristors BT151 series
THERMAL RESISTANCES
SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN. TYP. MAX. UNIT
Rth j-mb Thermal resistance - - 1.3 K/Wjunction to mounting base
Rth j-a Thermal resistance in free air - 60 - K/Wjunction to ambient
STATIC CHARACTERISTICSTj= 25 C unless otherwise stated
SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN. TYP. MAX. UNIT
IGT Gate trigger current VD= 12 V; IT= 0.1 A - 2 15 mAIL Latching current VD= 12 V; IGT= 0.1 A - 10 40 mAIH Holding current VD= 12 V; IGT= 0.1 A - 7 20 mAVT On-state voltage IT= 23 A - 1.4 1.75 VVGT Gate trigger voltage VD= 12 V; IT= 0.1 A - 0.6 1.5 V
VD= VDRM(max); IT= 0.1 A; Tj= 125 C 0.25 0.4 - VID, IR Off-state leakage current VD= VDRM(max); VR= VRRM(max); Tj= 125 C - 0.1 0.5 mA
DYNAMIC CHARACTERISTICSTj= 25 C unless otherwise stated
SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN. TYP. MAX. UNIT
dVD/dt Critical rate of rise of VDM= 67% VDRM(max); Tj= 125 C;off-state voltage exponential waveform;
Gate open circuit 50 130 - V/ sRGK= 100 200 1000 - V/ s
tgt Gate controlled turn-on ITM= 40 A; VD= VDRM(max); IG= 0.1 A; - 2 - stime dIG/dt = 5 A/s
tq Circuit commutated VD= 67% VDRM(max); Tj= 125 C; - 70 - s
turn-off time ITM= 20 A; VR= 25 V; dITM/dt = 30 A/s;dVD/dt = 50 V/s; RGK= 100
September 1997 2 Rev 1.200
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Philips Semiconductors Product specification
Thyristors BT151 series
Fig.1. Maximum on-state dissipation, Ptot, versusaverage on-state current, IT(AV), where
a = form factor = IT(RMS)/ IT(AV).
Fig.2. Maximum permissible non-repetitive peakon-state current ITSM, versus pulse width tp, for
sinusoidal currents, tp10ms.
Fig.3. Maximum permissible rms current IT(RMS),versus mounting base temperature Tmb.
Fig.4. Maximum permissible non-repetitive peakon-state current ITSM, versus number of cycles, for
sinusoidal currents, f = 50 Hz.
Fig.5. Maximum permissible repetitive rms on-statecurrent IT(RMS), versus surge duration, for sinusoidal
currents, f = 50 Hz; Tmb109C.
Fig.6. Normalised gate trigger voltageVGT(Tj)/ VGT(25C), versus junction temperature Tj.
0 1 2 3 4 5 6 7 80
5
10
15
a = 1.57
1.92.2
2.8
4
BT151
IT(AV) / A
Ptot / W Tmb(max) / C
125
118.5
112
105.5conductionangle
formfactor
degrees30
60
90
120
180
4
2.8
2.2
1.9
1.57
a
1 10 100 10000
20
40
60
80
100
120BT151
Number of half cycles at 50Hz
ITSM / A
TITSM
time
I
Tj initial = 25 C max
T
10
100
1000BT151
10us 100us 1ms 10ms
T / s
ITSM / A
TITSM
time
I
Tj initial = 25 C max
T
dI /dt limitT
0.01 0.1 1 100
5
10
15
20
25BT151
surge duration / s
IT(RMS) / A
-50 0 50 100 1500
5
10
15BT151
Tmb / C
IT(RMS) / A
109 C
-50 0 50 100 1500.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6BT151
Tj / C
VGT(Tj)VGT(25 C)
September 1997 3 Rev 1.200
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Philips Semiconductors Product specification
Thyristors BT151 series
Fig.7. Normalised gate trigger currentIGT(Tj)/ IGT(25C), versus junction temperature Tj.
Fig.8. Normalised latching current IL(Tj)/ IL(25C),versus junction temperature Tj.
Fig.9. Normalised holding current IH(Tj)/ IH(25C),versus junction temperature Tj.
Fig.10. Typical and maximum on-state characteristic.
Fig.11. Transient thermal impedance Zth j-mb, versuspulse width tp.
Fig.12. Typical, critical rate of rise of off-state voltage,dVD/dt versus junction temperature Tj.
-50 0 50 100 1500
0.5
1
1.5
2
2.5
3BT151
Tj / C
IGT(Tj)IGT(25 C)
0 0.5 1 1.5 20
5
10
15
20
25
30BT151
VT / V
IT / A
Tj = 125 CTj = 25 C
Vo = 1.06 VRs = 0.0304 ohms
typ max
-50 0 50 100 1500
0.5
1
1.5
2
2.5
3BT145
Tj / C
IL(Tj)IL(25 C)
0.001
0.01
0.1
1
10BT151
tp / s
Zth j-mb (K/W)
10us 0.1ms 1ms 10ms 0.1s 1s 10s
tpP
t
D
-50 0 50 100 1500
0.5
1
1.5
2
2.5
3BT151
Tj / C
IH(Tj)IH(25 C)
0 50 100 15010
100
1000
10000
Tj / C
dVD/dt (V/us)
gate open circuit
RGK = 100 Ohms
September 1997 4 Rev 1.200
7/23/2019 Relatorio Ponte Retificadora Semi Controlada
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Philips Semiconductors Product specification
Thyristors BT151 series
MECHANICAL DATA
Dimensions in mm
Net Mass: 2 g
Fig.13. TO220AB; pin 2 connected to mounting base.
Notes1. Refer to mounting instructions for TO220 envelopes.2. Epoxy meets UL94 V0 at 1/8".
10,3
max
3,7
2,8
3,03,0 max
not tinned
1,3
max
(2x)
1 2 3
2,4
0,6
4,5max
5,9min
15,8max
1,3
2,54 2,54
0,9 max (3x)
13,5min
September 1997 5 Rev 1.200
7/23/2019 Relatorio Ponte Retificadora Semi Controlada
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Philips Semiconductors Product specification
Thyristors BT151 series
DEFINITIONS
Data sheet status
Objective specification This data sheet contains target or goal specifications for product development.
Preliminary specification This data sheet contains preliminary data; supplementary data may be published later.
Product specification This data sheet contains final product specifications.
Limiting values
Limiting values are given in accordance with the Absolute Maximum Rating System (IEC 134). Stress above oneor more of the limiting values may cause permanent damage to the device. These are stress ratings only andoperation of the device at these or at any other conditions above those given in the Characteristics sections ofthis specification is not implied. Exposure to limiting values for extended periods may affect device reliability.
Application information
Where application information is given, it is advisory and does not form part of the specification.
Philips Electronics N.V. 1997
All rights are reserved. Reproduction in whole or in part is prohibited without the prior written consent of thecopyright owner.
The information presented in this document does not form part of any quotation or contract, it is believed to beaccurate and reliable and may be changed without notice. No liability will be accepted by the publisher for anyconsequence of its use. Publication thereof does not convey nor imply any license under patent or otherindustrial or intellectual property rights.
LIFE SUPPORT APPLICATIONSThese products are not designed for use in life support appliances, devices or systems where malfunction of theseproducts can be reasonably expected to result in personal injury. Philips customers using or selling these productsfor use in such applications do so at their own risk and agree to fully indemnify Philips for any damages resultingfrom such improper use or sale.
September 1997 6 Rev 1.200
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Datasheets for electronics components.
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D T SHEET
Product specificationSupersedes data of 1997 Apr 24
1999 Apr 27
DISCRETE SEMICONDUCTORS
MPSA14NPN Darlington transistor
ook, halfpage
M3D186
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Philips Semiconductors Product specification
NPN Darlington transistor MPSA14
FEATURES
High current (max. 500 mA)
Low voltage (max. 30 V)
High DC current gain (min. 10000).
APPLICATIONS
High gain amplification.
DESCRIPTION
NPN Darlington transistor in a TO-92; SOT54 plastic
package. PNP complement: MPSA64.
PINNING
PIN DESCRIPTION
1 collector
2 base
3 emitter
Fig.1 Simplified outline (TO-92; SOT54)and symbol.
handbook, halfpage
1
32
MAM252
TR2
2 1
3
TR1
LIMITING VALUES
In accordance with the Absolute Maximum Rating System (IEC 134).
Note1. Transistor mounted on an FR4 printed-circuit board.
SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN. MAX. UNIT
VCBO collector-base voltage open emitter 30 V
VCES collector-emitter voltage VBE = 0 30 V
VEBO emitter-base voltage open collector 10 V
IC collector current (DC) 500 mA
ICM peak collector current 1 A
IB base current (DC) 100 mA
Ptot total power dissipation Tamb 25C; note 1 500 mW
Tstg storage temperature 65 +150 C
Tj junction temperature 150 C
Tamb operating ambient temperature 65 +150 C
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Philips Semiconductors Product specification
NPN Darlington transistor MPSA14
THERMAL CHARACTERISTICS
Note
1. Transistor mounted on an FR4 printed-circuit board.
CHARACTERISTICS
Tj = 25C unless otherwise specified.
SYMBOL PARAMETER CONDITIONS VALUE UNIT
Rth j-a thermal resistance from junction to ambient note 1 50 K/W
SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN. MAX. UNIT
ICBO
collector cut-off current IE
= 0; VCB
= 3 0 V 0.1 A
IEBO emitter cut-off current IC = 0; VEB = 1 0 V 0.1 A
hFE DC current gain IC = 10 mA; VCE = 5 V; see Fig.2 10000
IC = 100 mA; VCE = 5 V; see Fig.2 20000
VCEsat collector-emitter saturation voltage IC = 100 mA; IB = 0.1 mA 1.5 V
VBEsat base-emitter saturation voltage IC = 100 mA; IB = 0.1 mA 1.5 V
VBEon base-emitter on-state voltage IC = 100 mA; VCE = 5 V 2 V
fT transition frequency IC = 10 mA; VCE = 5 V; f = 100 MHz 125 MHz
Fig.2 DC current gain; typical values.
handbook, full pagewidth
0
60000
80000
20000
40000
MGD837
101 1IC(mA)
hFE
10 102 103
VCE = 5 V .
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Philips Semiconductors Product specification
NPN Darlington transistor MPSA14
PACKAGE OUTLINE
UNIT A
REFERENCESOUTLINEVERSION
EUROPEANPROJECTION
ISSUE DATEIEC JEDEC EIAJ
mm5.25.0
b
0.480.40
c
0.450.40
D
4.84.4
d
1.71.4
E
4.23.6
L
14.512.7
e
2.54
e1
1.27
L1(1)
2.5
b1
0.660.56
DIMENSIONS (mm are the original dimensions)
Note
1. Terminal dimensions within this zone are uncontrolled to allow for flow of plastic and terminal irregularities.
SOT54 TO-92 SC-43 97-02-28
A L
0 2.5 5 mm
scale
b
c
D
b1 L1
d
E
Plastic single-ended leaded (through hole) package; 3 leads SOT54
e1
e
1
2
3
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Philips Semiconductors Product specification
NPN Darlington transistor MPSA14
DEFINITIONS
LIFE SUPPORT APPLICATIONS
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Data Sheet Status
Objective specification This data sheet contains target or goal specifications for product development.
Preliminary specification This data sheet contains preliminary data; supplementary data may be published later.
Product specification This data sheet contains final product specifications.
Limiting values
Limiting values given are in accordance with the Absolute Maximum Rating System (IEC 134). Stress above one ormore of the limiting values may cause permanent damage to the device. These are stress ratings only and operationof the device at these or at any other conditions above those given in the Characteristics sections of the specificationis not implied. Exposure to limiting values for extended periods may affect device reliability.
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Philips Semiconductors Product specification
NPN Darlington transistor MPSA14
NOTES
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Philips Semiconductors Product specification
NPN Darlington transistor MPSA14
NOTES
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Internet:http://www.semiconductors.philips.com
Philips Semiconductors a worldwide company
Philips Electronics N.V. 1999 SCA63
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Netherlands:Postbus 90050, 5600 PB EINDHOVEN, Bldg. VB,Tel. +31 40 27 82785, Fax. +31 40 27 88399
New Zealand:2 Wagener Place, C.P.O. Box 1041, AUCKLAND,Tel. +64 9 849 4160, Fax. +64 9 849 7811
Norway:Box 1, Manglerud 0612, OSLO,Tel. +47 22 74 8000, Fax. +47 22 74 8341
Pakistan:see Singapore
Philippines:Philips Semiconductors Philippines Inc.,106 Valero St. Salcedo Village, P.O. Box 2108 MCC, MAKATI,Metro MANILA, Tel. +63 2 816 6380, Fax. +63 2 817 3474
Poland:Ul. Lukiska 10, PL 04-123 WARSZAWA,Tel. +48 22 612 2831, Fax. +48 22 612 2327
Portugal:see Spain
Romania:see Italy
Russia:Philips Russia, Ul. Usatcheva 35A, 119048 MOSCOW,Tel. +7 095 755 6918, Fax. +7 095 755 6919
Singapore:Lorong 1, Toa Payoh, SINGAPORE 319762,Tel. +65 350 2538, Fax. +65 251 6500
Slovakia:see Austria
Slovenia:see ItalySouth Africa:S.A. PHILIPS Pty Ltd., 195-215 Main Road Martindale,2092 JOHANNESBURG, P.O. Box 7430 Johannesburg 2000,Tel. +27 11 470 5911, Fax. +27 11 470 5494
South America:Al. Vicente Pinzon, 173, 6th floor,04547-130 SO PAULO, SP, Brazil,Tel. +55 11 821 2333, Fax. +55 11 821 2382
Spain:Balmes 22, 08007 BARCELONA,Tel. +34 93 301 6312, Fax. +34 93 301 4107
Sweden:Kottbygatan 7, Akalla, S-16485 STOCKHOLM,Tel. +46 8 5985 2000, Fax. +46 8 5985 2745
Switzerland:Allmendstrasse 140, CH-8027 ZRICH,Tel.+411 488 2741Fax. +41 1 488 3263
Taiwan:Philips Semiconductors, 6F, No. 96, Chien Kuo N. Rd., Sec. 1,TAIPEI, Taiwan Tel. +886 2 2134 2886, Fax. +886 2 2134 2874
Thailand:PHILIPS ELECTRONICS (THAILAND) Ltd.,
209/2 Sanpavuth-Bangna Road Prakanong, BANGKOK 10260,Tel. +66 2 745 4090, Fax. +66 2 398 0793
Turkey:Talatpasa Cad. No. 5, 80640 GLTEPE/ISTANBUL,Tel. +90 212 279 2770, Fax. +90 212 282 6707
Ukraine: PHILIPS UKRAINE, 4 Patrice Lumumba str., Building B, Floor 7,252042 KIEV, Tel. +380 44 264 2776, Fax. +380 44 268 0461
United Kingdom:Philips Semiconductors Ltd., 276 Bath Road, Hayes,MIDDLESEX UB3 5BX, Tel. +44 181 730 5000, Fax. +44 181 754 8421
United States:811 East Arques Avenue, SUNNYVALE, CA 94088-3409,Tel. +1 800 234 7381, Fax. +1 800 943 0087
Uruguay:see South America
Vietnam:see Singapore
Yugoslavia:PHILIPS, Trg N. Pasica 5/v, 11000 BEOGRAD,Tel. +381 11 62 5344, Fax.+381 11 63 5777
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Belgium:see The Netherlands
Brazil: see South America
Bulgaria: Philips Bulgaria Ltd., Energoproject, 15th floor,51 James Bourchier Blvd., 1407 SOFIA,Tel. +359 2 68 9211, Fax. +359 2 68 9102
Canada:PHILIPS SEMICONDUCTORS/COMPONENTS,Tel. +1 800 234 7381, Fax. +1 800 943 0087
China/Hong Kong:501 Hong Kong Industrial Technology Centre,72 Tat Chee Avenue, Kowloon Tong, HONG KONG,Tel. +852 2319 7888, Fax. +852 2319 7700
Colombia:see South America
Czech Republic:see Austria
Denmark:Sydhavnsgade 23, 1780 COPENHAGEN V,Tel. +45 33 29 3333, Fax. +45 33 29 3905
Finland:Sinikalliontie 3, FIN-02630 ESPOO,Tel. +358 9 615 800, Fax. +358 9 6158 0920
France:51 Rue Carnot, BP317, 92156 SURESNES Cedex,Tel. +33 1 4099 6161, Fax. +33 1 4099 6427
Germany:Hammerbrookstrae 69, D-20097 HAMBURG,Tel. +49 40 2353 60, Fax. +49 40 2353 6300
Hungary: see Austria
India:Philips INDIA Ltd, Band Box Building, 2nd floor,254-D, Dr. Annie Besant Road, Worli, MUMBAI 400 025,Tel. +91 22 493 8541, Fax. +91 22 493 0966
Indonesia:PT Philips Development Corporation, Semiconductors Division,Gedung Philips, Jl. Buncit Raya Kav.99-100, JAKARTA 12510,Tel. +62 21 794 0040 ext. 2501, Fax. +62 21 794 0080
Ireland:Newstead, Clonskeagh, DUBLIN 14,
Tel. +353 1 7640 000, Fax. +353 1 7640 200Israel:RAPAC Electronics, 7 Kehilat Saloniki St, PO Box 18053,TEL AVIV 61180, Tel. +972 3 645 0444, Fax. +972 3 649 1007
Italy:PHILIPS SEMICONDUCTORS, Piazza IV Novembre 3,20124 MILANO, Tel. +39 2 6752 2531, Fax. +39 2 6752 2557
Japan:Philips Bldg 13-37, Kohnan 2-chome, Minato-ku,TOKYO 108-8507, Tel. +81 3 3740 5130, Fax. +81 3 3740 5077
Korea:Philips House, 260-199 Itaewon-dong, Yongsan-ku, SEOUL,Tel. +82 2 709 1412, Fax. +82 2 709 1415
Malaysia:No. 76 Jalan Universiti, 46200 PETALING JAYA, SELANGOR,Tel. +60 3 750 5214, Fax. +60 3 757 4880
Mexico:5900 Gateway East, Suite 200, EL PASO, TEXAS 79905,Tel. +9-5 800 234 7381, Fax +9-5 800 943 0087
Middle East:see Italy
Printed in The Netherlands 115002/00/04/pp8 Date of release: 1999 Apr 27 Document order number: 9397 750 05422
7/23/2019 Relatorio Ponte Retificadora Semi Controlada
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70/72
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71/72
7/23/2019 Relatorio Ponte Retificadora Semi Controlada
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