UJT en circuitos de disparo delos SCRs Hay varias razones para la compatibilidad entre los UJT y los SCRs: 1.- El UJT produce una salida tipo pulso, la cual es excelente para efectuar con seguridad el paso a conducción de un SCR sin que se exceda la capacidad de disipación de energía de la puesta del SCR. 2.- El punto de disparo del UJT es inherentemente estable en un amplio rango de temperatura. Puede hacerse incluso más estable con un poco de esfuerzo adicional. Este hecho anula la inestabilidad en temperatura de los SCR. 3.- Los circuitos de disparo del UJT son fácilmente adaptables para control de realimentación.
Circuito de disparo con UJT Sincronizado Sincronizado por línea para un SCR El método clásico para disparar un SCR con un transistor monojuntura, se muestra en la figura.
En este circuito el diodo zener ZD1 recorta la forma de onda de Vs al voltaje zener (generalmente cercano a 20V para uso con una fuente de alimentación alimentación de 120V ca) durante el semiciclo positivo positivo de la línea AC. Durante el semiciclo negativo, ZD1 esta directamente polarizado y mantiene a Vs cercano a 0V. La forma de onda de Vs se muestra en la figura. Una vez que se ha estabilizado el voltaje Vs para el circuito oscilador, lo cual ocurre muy pronto cuando la línea ac cruza por cero hacia positivo, CE comienza a cargarse a través de RE. Cuando CE alcanza el valor de pico de voltaje vo ltaje del UJT, el UJT se dispara, creando un pulso de voltaje a tr avés de R1. Este pulso dispara (cierra) (cierra) al SCR; permitiendo de este modo, el flujo flujo de corriente a través de la carga para el resto del semiciclo positivo. Las formas de onda de V R1 y Vcarga se muestran en la figura respectivamente. Este arreglo de circuito proporciona una sincronización automática entre el pulso de disparo del UJT y la polaridad del SCR. Es decir:
Siempre que el UJT entregue un pulso, se garantiza que el SCR se tendrá la correcta polaridad de voltaje de ánodo a cátodo para que pase al estado de conducción.
Un simple oscilador de relajación alimentado por una fuente dc normal no proporciona tal sincronización; los pulsos del UJT tendrán la misma probabilidad de aparece r durante el medio ciclo negativo que durante el medio ciclo positivo. La energía de la carga está controlada por el potenciómetro RE. Cuando RE es bajo, CE se carga rápidamente, ocasionando un disparo anticipado del UJT y del SCR. Esto da por resultado una corriente promedio alta a través de la carga. Cuando RE es grande, CE se carga de forma más lenta, ocasionando un disparo demorado y una menor corriente de carga promedio.
Magnitudes de los componentes de disparo con UJT. Se debe tener cuidado en la figura siguiente cuando se seleccione R1. El valor de R1 se debe mantener tan bajo como sea posible y que al mismo tiempo siga siendo capaz de generar pulsos de voltaje suficientemente grandes para disparar de manera confiable al SCR. Hay dos motivos para esto: 1).-Aún después de disparar el UJT, hay flujo de corriente a través de R1 y debe de calcularse que sea la mínima cuando el UJT no esta act ivado mediante la siguiente ecuación. Se desprecia el valor de R1 y R2 debido que rBB es mucho mayor que la suma de todas las resistencias.
= + + 2).- Con un valor pequeño de R1, hay menos posibilidad que un pulso de ruido pueda cerrar al S CR. Lo cual se debe de considerar.
Para el UJT 2N4947 que tiene las características siguientes
=6 =0.60
=2
=4 = 3
Si DZ1 tiene un voltaje de ruptura zener de 20V, entonces la corriente a través de R1 antes del disparo esta dada por:
= +20 + Despreciando R1 y R2 por ser pequeñas comparadas con rBB
Debido que
= 20 6 =3.3 es del orden de 0.6 a 1 V es por tanto que VR1 no sea mayor de 0.3 V esto nos da
un margen de ruido de 0.3 V. Por tanto
= = 3.0.33 =100Ω Debido que debe ser lo suficiente pequeña para permitir circulación de corriente al emisor para disparar el UJT. En la rama de Carga de voltaje de valle RE debe ser lo suficientemente grande para impedir que el UJT se enganche o produzca un disparo c uando no es requerido. RE no debe permitir que circule una corriente de valle (Generado un pulso dientes de sierra). Por lo tanto
, después que CE se haya descargado
= 203 = 4.2 5 () = 4 Lo que significa que RE debe ser mayor que 4.25 K para garantizar la apertura del UJT después de mandar un pulso al SCR. Es necesario hacer notar que el enganche del UJT para el circuito del Oscilador no debe durar más allá de un semiciclo, puesto que Vs (Voltaje de l zener) desaparece cuando la línea ac se invierte. Siguiendo con las consideraciones del diseño del oscilador, encontramos que Vp (voltaje pico del UJT para el enganche o producir la dientes de sierra) esta dado por
= + = (0.6)(20 )+0.6=12.6 Donde
ha sido tomado como 20 V, por los valores tomados de R2 y R1 (despreciados).
El valor de Re máxima se calcula de a siguiente forma:
= 20 12.6 =3.7Ω (max) = 2
Para lo que RE debe ser menor que 3.7 Mohms para que entregue suficiente corriente al emisor para el disparo del UJT. Potenciómetro de un promedio de RE:
= 4.25+3.7Ω 2 =1.85Ω Sim embargo, en situaciones en las cuales se desea encontrar el valor óptimo entre dos valores que difieren de varios ordenes de magnitud, se acostumbra a tomar la media geométrica.
= () () = √ (4.2510)(43.710)=125 El valor de potenciómetro de valor estándar más cercano es de 100K. Para calcular el valor correcto de CE, se admite que cuando toda la resistencia variable RE esté en el circuito, el tiempo de carga para alcanzar Vp será casi igual a la mitad del periodo de la línea ac (Tiempo de un semiciclo). Para una línea de 60 Hz e l tiempo del semiciclo es 8X10-3s.
() =8X10− =0.073 Valor estándar comercial 0.068 micro Faradios. R2 es difícil de calcular y en muchas ocasiones está determinada en forma experimental o mediante referencia a gráficas. En la mayoría de los UJT, la mejor estabilidad de temperatura se logra con R2 entre 500 y 3 KΩ. En muchos casos una buena estabilidad se produce cuando R2=1kΩ. Calculo de la resistencia R d. En el cálculo de la resistencia Rd se debe de tomar en cuenta la capacidad del diodo ZD1, asumiendo una capacidad de zener no mayor de 1W. Si el zener disipa una potencia promedio de 1W, podrá disipar 2W durante el medio ciclo positivo porque la potencia consumida durante el medio ciclo negativo es despreciable. Por lo anterior:
= 2 = 100 = 20 Rd debe ser dimensionada para permitir una corriente promedio no mayor a 100 mA durante el medio ciclo positivo. En una aproximación general, el voltaje promedio a través de R d durante el medio ciclo positivo será 100V debido a:
1=0 = 120 20 = 100
Por tanto
100 =1Ω = 100 Para contar con un margen de seguridad de disipación de energía 2 a 1 se considera elegir el valor de Rd de 2.2 KΩ La potencia de la resistencia Rd s puede determinar si se asume una caída de voltaje de 100Vrms a través del resistor.
100 = = 2.2 Ω = 4.5 Esto exigirá un resistor de 5W.
Todos estos cálculos son aproximados y tendrán que probarse experimentalmente
Calculo de la tensión de salida. En un circuito de media onda semicontrolado a base de un SCR El valor de la tensión continua en la car ga se obtiene por la siguiente expre sión:
= 1+cos 2 Para un ángulo de disparo α =90 0 la tensión de salida, como se puede hasta deducir por simple observación, es la mitad del máximo valor que se podría obtener.
