Apagado forzado de tiristores conmutación complementaria (página 2)

Lo primero en el diseño de nuestro circuito fue el puente de diodos conectado directamente a la red y con un capacitor de filtrado en paralelo, además un diodo zéner y un arreglo de resistencias para adecuarlo a un voltaje útil para suministrarle al regulador y luego para la alimentación de las siguientes etapas como Vcc.

Utilizamos un puente rectificador que nos ofrecía hasta 150 Vdc, y luego de la salida del diodo zéner nos ofrecía un voltaje de 10V, lo cuál era suficiente para alimentar los subsiguientes circuitos.

El circuito se montó con un zéner de 9.1 y un LM317, como se ve en la figura 3.

Para obtener los valores de los componentes de este circuito usamos los siguientes cálculos: R = 5746? Potencia ? P = I 2 *R (Vin -Vsal) Itotal + I zener (170-9.1) 23mA+5mA R =

R = P = (28mA)2 *5746 P = 4.5W

Para lograr la resistencia de la potencia necesaria implementamos un arreglo de las mismas en serie hasta lograr los valores de potencia y óhmios. La corriente zéner la obtuvimos del datasheet y la del circuito de control la medimos alimentando al mismo de la fuente y midiendo la corriente total. R = 10s 3*2200pF FIGURA 3. Circuito de la fuente.

Posterior a este se montó el circuito de control para los SCR, que constaba de flip-flops tipo JK y D, potenciómetro, capacitares y que iban directamente al driver de potencia, como se ve en la figura 4.

Para el circuito de control obtuvimos los valores del capacitor y la resistencia para un tiempo de 10s. de la siguiente manera:

t = 3*C*R t = 3*2200pF *R R =1515.15? Rvariable =100k?

FIGURA 4. Circuito de control y driver.

Con el tiempo definido y teniendo un capacitor para la potencia necesaria, procedimos a buscar la resistencia. El procedimiento fue utilizar un potenciómetro para ubicar el valor de la resistencia en los puntos máximo y mínimo, luego ubicamos el valor de la máxima resistencia, que es el del mayor duty, y en paralelo con ésta pusimos un potenciómetro que nos permitiera mediante la utilización de toda su excursión, variarle el duty cycle a nuestra señal de control. La forma la obtuvimos del dataste del integrado.

Para la siguiente etapa utilizamos los mismos cálculos usados en el laboratorio previo y que fueron los siguientes: =Vce Vcc 4 Vg riz = 0.1*Ig 10*Ie = Ig Ig(10%) = Ie

Al observar el datasheet del SCR, observamos los siguientes valores que nos permitieron realizar el diseño de esta etapa: = Vg Ig Zg = 0 . 65 7mA TYN612 Ig = 0.2-15mA Vg = 0.8V(máx)

Con estos datos tomamos un valor medio de voltaje y de corriente y encontramos la impedancia del SCR para llevar a cabo el diseño de la salida del driver.

Ig = 7mA Vg = 0.65V Zg = 92.85? r = 0.05 RB2 =1K? RC2 = 22K? RE2 = 2.2K?

El cambio respecto al nuevo diseño fue incrementar en 330 ohmios la resistencia de emisor para aumentar levemente el voltaje para el disparo. FIGURA 5. Salida del circuito de control. Finalmente El circuito total quedaba montado como se muestra en la figura12, aunque es un diagrama general y no constan todos los componentes que ya se enumeraron y explicaron anteriormente.

FIGURAS 6-7-8. Señales observadas en el osciloscopio a la salida de los tiristores. Se pueden apreciar las amplitudes, la conmutación y los picos en cada cambio. FIGURAS 9-10-11. Señales sobre la carga con los picos de corriente y las señales de conmutación.

FIGURA 12. Circuito montado.

OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES

Pudimos observar el cambio de disparo en el circuito de los bombillos gobernado por los pulsos mandados por el flip-flop utilizado mediante la variación en la excursión del potenciómetro y su cambio en amplitud en cada una de las etapas del montaje, notando el comportamiento con y sin carga y con y sin fuente. También observamos la variación en el ancho del pulso mediante el uso del potenciómetro pero esta variación siempre fue simétrica, igual el tiempo en alto que en bajo y el tiempo de uno en alto era igual al del otro en bajo.

Se nos presentaron problemas al momento de trabajar con la fuente del zéner puesto que no nos brindaba el voltaje exactamente con los mismos componentes de amplitud y rizado del que nos brindaba la fuente, pero con algunos arreglos de resistencias y un capacitor se corrigió fácilmente.

Pudimos observar los picos de corriente cuando hay cambios o conmutación en el circuito, aunque no lo pudimos medir claramente para confrontarlo con lo visto en clase. De acuerdo a las curvas características de los componentes y a su comportamiento tuvimos que adaptar algunos de los elementos complementarios de los circuitos como resistencias y capacitores para obtener el resultado deseado.

Se utilizó simplemente un flip-flop, ya que no hubo necesidad de invertir señales ni negarlas. Con las salidas normal y negadas del integrado y trabajando en modo astable se pudo ahorrar en dispositivos y en dinero, además del espacio en la protoboard.

El ruido que se observa en las señales sobre la carga son debidas al capacitor no polar en su carga y descarga.

LUIS LEONARDO RIVERA ABAÚNZA. Universidad de Ibagué. Programa de Ingeniería Electrónica. Semestre VIII.

SEBASTIÁN CASTELLANOS. Universidad de Ibagué. Programa de ingeniería electrónica. Semestre VIII.

ANEXOS.

ALGUNOS ELEMENTOS USADOS EN EL MONTAJE SCR- TYN612 ZÉNER 9.1 LM 317 Y CONFIGURACIÓN