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Como Funcionam o SIDAC e os LASCRs (ART3982)

Os SIDACS e os LASCRs são componentes da família dos tiristores como os SUS e SBS, Diacs e PUTS abordados nos artigos anteriores (ART3980 e ART3982) usados no disparo de tiristores e também em outras funções. Neste artigo abordamos seus princípios de funcionamento.

ART1033S

SIDAC

O SIDAC é um diodo (D) de silício (SI), indicado para aplicações em circuitos de corrente alternada (AC). É justamente isso que o acrônimo para Silicon Diode for Alternating Current indica.

Esse dispositivo possui uma característica de disparo semelhante a dos Diacs, mas com a capacidade de operar com tensões e correntes muito maiores.

Na figura 1 temos a curva característica desse componente.

 

Figura 1 – Curva característica e símbolo do SIDAC
Figura 1 – Curva característica e símbolo do SIDAC

 

 

O SIDAC é um componente bilateral, conforme podemos observar pelas curvas, o que justamente o torna apropriado para aplicações em AC.

Quando a tensão entre os terminais do SIDAC está abaixo de certo valor V(BO), ele se encontra bloqueado. Se a tensão ultrapassar esse valor, o dispositivo conduz e a tensão entre seus terminais cai para o valor de condução direta V(TM) da ordem de 1,1 V.

A corrente que ele pode conduzir nesse estado pode chegar a 10 A para pulsos curtos (10 us, 1 kHz de frequência de repetição).

Uma vez disparado, o dispositivo permanece nessa condição até que as condições de manutenção sejam ultrapassadas, ou seja, a corrente caia abaixo de certo valor ou a tensão aplicada também caia além de certo valor.

Para SIDACs típicos, como os fabricados pela ON ou NTE as tensões de ruptura podem ir de 45 a 250 V com correntes eficazes na faixa de 1 a 10 A.

Como eles podem conduzir correntes intensas no disparo eles são dispositivos ideais para o controle de tiristores (TRIACs e SCRs) de pequena sensibilidade em circuitos de potência. Dentre as aplicações mais importantes indicadas para os SIDACs podemos citar:

Protetores de sobretensão

Flashers de xenônio

Osciladores de Relaxação

Starters de lâmpadas de vapor de sódio

Ignição de sistemas que usam gás natural ou óleo

Fontes de alimentação de alta tensão

 

Na figura 2 temos informações sobre um SIDAC típico a partir de seu datasheet.

 

 

Figura 2 – Um SIDAC comum (MKPV1V120RL)
Figura 2 – Um SIDAC comum (MKPV1V120RL)

 

 

Observe que diferentemente dos demais dispositivos de disparo que estudamos, o SIDAC pode manusear corrente relativamente intensas.

A seguir, alguns circuitos práticos de exemplo.

A ON Semiconductor em um application note (AND8015/D apresenta uma aplicação prática interessante para o seu SIDAC MKP1V120RL.

Conforme mostra a figura 3, esse componente pode ser usado para estender a vida útil de lâmpadas incandescentes comuns.

 

Figura 3 – Aplicação simples para um SIDAC
Figura 3 – Aplicação simples para um SIDAC

 

 

Se bem que as lâmpadas incandescentes comuns não sejam mais utilizadas em iluminação doméstica existem ainda equipamentos de diversos tipos como, por exemplo, pequenas estufas, chocadeiras, fontes de infravermelho e secadores que fazem uso deste tipo de dispositivo.

Um caso importante que é considerado ao se utilizar esse circuito, é que em lugares de difícil acesso, principalmente instalações externas, o custo e o trabalho de troca da lâmpada em caso de queima são significativos, devendo ser levado em conta o prolongamento de sua vida útil.

O dispositivo é ligado em série com a lâmpada e sua finalidade é diminuir a tensão RMS aplicada ao filamento e assim aumentar a durabilidade da lâmpada.

Também se deve considerar que uma leva redução da tensão RMS aplicada a lâmpada reduz o consumo de energia.

Segundo se afirma, a durabilidade da lâmpada pode ser aumentada entre 1,5 e 5 vezes, dependendo do tipo e potência. Nessa aplicação, como o SICAD comuta apenas com certa tensão, parte do semiciclo aplicado à lâmpada é cortada conforme mostra a figura 4.

 

Figura 4 – Aplicação do SIDAC cortando o ponto de condução da tensão de rede para lâmpadas incandescentes
Figura 4 – Aplicação do SIDAC cortando o ponto de condução da tensão de rede para lâmpadas incandescentes

 

 

Esse corte, diferentemente do que ocorreria com um redutor resistivo, não consume energia.

O ângulo de condução, utilizando-se um SIDAC para 120 V pode ficar entre 110 e 130 graus correspondendo à reduções de potência de 10 a 30%.

 

EMI

Deve-se observar que a comutação rápida de um SIDAC faz com que esse dispositivo gere interferência eletromagnética.

No caso prático de um circuito como o que mostramos, essa interferência vai aparecer principalmente em rádios AM que sejam ligados próximos da lâmpada.

Um filtro para redução desse ruído é mostrado na figura 5.

 

Figura 5 – Filtro simples contra EMI
Figura 5 – Filtro simples contra EMI

 

 

Será importante que a frequência de ressonância do circuito fique acima do limite audível para que ele não gere ruídos audíveis quando em funcionamento.

Na escolha do SIDAC para uma determinada lâmpada deve-se levar em conta o pico de corrente que ocorre quando ela é ligada e o filamento se encontra frio (com menor resistência).

 

Outros Circuitos

Na figura 6 temos um circuito de um Flasher Neon utilizando um SIDAC da Teccor.

 

Figura 6 – Disparador de xenônio com SIDAC
Figura 6 – Disparador de xenônio com SIDAC

 

 

Essa empresa fabrica SIDACs de 79 a 330 V para aplicações como essa.

Esse circuito nada mais é do que um oscilador de relaxação onde a frequência depende do resistor de carga do capacitor junto ao SICAD.

O resistor de 20 M (22 M padronizado) pode ter seu valor alterado em função da aplicação.

O transformador utilizado é do tipo de pulso de 4 kV para disparo de lâmpadas comuns de xenônio.

Na figura 7 temos um circuito de ignição de gás do tipo encontrado em fogões à gás comuns, gerando alta tensão também a partir de um oscilador de relaxação com um SIDAC.

 

Figura 7 – Acendedor de gás com SIDAC
Figura 7 – Acendedor de gás com SIDAC

 

 

Na figura 8 temos o circuito do oscilador de relaxação típico com SIDAC com as fórmulas que permitem calcular os valores dos seus componentes.

 

Figura 8 – Oscilador de relaxação com SIDAC
Figura 8 – Oscilador de relaxação com SIDAC

 

 

Veja que os valores máximos e mínimos de R são críticos dependendo basicamente da tensão de entrada e das tensões de disparo e manutenção do SIDAC, além das correntes envolvidas.

Observe também que a forma de onda desse circuito é dente-de-serra, mas com uma subida exponencial da tensão, dada pela carga do capacitor C.

 

LASCR

Os LASCR ou Light Activated SCRs são diodos controlados de silício, ou seja, SCRs, que podem ser disparados pela luz.

Seu princípio de funcionamento é simples: todas as junções semicondutoras são sensíveis à luz, que pode liberar portadores de carga e com isso aumentar a condução dos dispositivos.

Os SCRs comuns não são afetados pela luz, por estarem encerrados em invólucros opacos.

No entanto, no caso dos LASCRs, os invólucros são dotados de uma janela que possibilita a incidência de luz nas junções, ou então são fabricados em invólucros de plástico transparente como os foto-diodos e foto-transistores.

Com isso, a luz provoca um aumento na corrente de disparo até o momento de ocorrer a comutação. Na figura 9 temos o símbolo usado para representar este componente.

 

Figura 9 – Símbolo e aspecto do LASCR
Figura 9 – Símbolo e aspecto do LASCR

 

 

Atualmente, estes dispositivos não são muito usados, havendo alternativas para os projetos disparados por luz, daí não serem comuns.

 

Uma aplicação para estes dispositivos está nos relés de estado sólido já integrado com um emissor.

 

 

 

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