Tiristores Y Fuente Simple

Que es una fuente de alimentación simple?

La fuente de poder es un circuito que convierte la corriente alterna que encontramos en el hogar, en corriente continua, además cambia o reduce el voltaje, entregando uno o varios voltajes, según la necesidad del circuito que vamos a alimentar.

Como se construye una fuente de alimentación simple?

En este caso presentamos una fuente de poder simple, que reduce los 110 o 220 voltios de la toma de corriente (dependiendo de la zona), a un voltaje que decidiremos al fabricar el transformador.

La fuente de poder es alimentada por el transformador, que se encarga de convertir el voltaje de la red pública, al voltaje requerido por el circuito o sistema que se va a ser alimentado.

el transformador le entrega la corriente al puente de diodos, ingresando a través de la pata marcada con una virgulilla (~), o en otros casos (ac) y la de la esquina opuesta.

El puente de diodos invierte todos los semiciclos negativos a semiciclos positivos, desapareciendo la tensión negativa, entregando los semiciclos positivos a través de la pata marcada con un mas (+), y la pata de la esquina contraria, va a tierra (gnd). el valor del puente de diodos, depende de los requerimientos del circuito que piensa alimentar con esta fuente. por ejemplo: si va a alimentar el amplificador de 100w cuasi complementario, debe usar un puente de diodos de 8 amperios como mínimo.

Diagrama esquemático

Para entender mejor el funcionamiento de la fuente simple, observe en el diagrama que el puente de diodos tiene 4 diodos en una posición predeterminada, los cuales funcionan de la siguiente manera: la corriente alterna tiene una forma senoidal, formada por un semiciclo positivo y uno negativo. al pasar el semiciclo positivo por el ánodo de d2, sale por el cátodo directamente al positivo del condensador este voltaje no puede tomar otro camino, ya que por d1 no lo permite el diodo solo tiene un sentido para el paso del positivo, que es de ánodo a cátodo ahora bien; cuando pasa el semiciclo negativo, este entra por el cátodo de d1, pero no puede pasar por d2, ya que el sentido se invierte por ser voltaje negativo esto mismo ocurre con el extremo del transformador de abajo, con d3 y d4 así son separados los semiciclos positivos y negativos, que luego el condensador c1, los rectifica el condensador se carga y mantiene el voltaje para que no se caiga al final y principio de cada semiciclo.

El fusible es un componente para la protección de los circuitos, está formado por un filamento, lámina o hilo de aleación metálica de fácil fundición, que se funde con el calor producido por el paso de la corriente, que está por encima del valor del fusible, evitando que el circuito se queme.

El valor en amperios, de este fusible, depende del consumo de corriente que tenga el circuito que piense alimentar con esta fuente Normalmente varía entre 2 y 5 amperios.

En este circuito, el condensador tiene la función de rectificar la corriente. el puente de diodos sólo se encarga de separar todos los ciclos de corriente negativa, y positiva, pero no la convierte en corriente continua. el condensador se carga y no deja que la corriente baje a cero, manteniéndola en un mismo voltaje. el valor mínimo de este condensador es de 4700microfaradios. si el circuito es de alto consumo, le recomendamos usar un condensador de 10.000 microfaradios.

Es importante anotar que la fuente rectificadora, eleva el voltaje en 1.5 aproximadamente.

Es decir; si queremos alimentar un circuito de 12v dc, debemos saber que:

primero que el puente de diodos consume 2 voltios. en segundo lugar debemos tener un transformador de al menos 10 voltios ac, que al ser rectificado por la fuente, obtenemos 15 voltios, menos los 2 voltios de consumo del puente de diodos, nos da 13 voltios, menos 1 voltio de pérdida por la carga, obtendremos los 12 voltios requeridos.

El transformador entrega tanto voltaje como amperaje. debe existir una correspondencia entre los valores entregados por el transformador y los requeridos por el circuito. en otras palabras el amperaje del transformador debe estar por encima no menos del 10%; para que las pérdidas no superen 1 voltio. si usamos un transformador con un amperaje por debajo del requerido, afectará el voltaje de salida, teniendo pérdidas de hasta 5 o más voltios, que harán que el circuito no funcione o no funcione bien.

un circuito sólo consume los amperios que él requiere, así que si un circuito que requiere 1 amperio es alimentado con 10 amperios, el circuito solo tomará 1 amperio, sin ser afectado cosa que no sucede con el voltaje; si usted alimenta un circuito que requiere 1 voltio con 10 voltios, el circuito se quema.

El tiristor

Es un componente electrónico constituido por elementos semiconductores que utilizare alimentación interna para producir una conmutación. Los materiales de los que se compone son de tipo semiconductor, es decir, dependiendo de la temperatura a la que se encuentren pueden funcionar como aislantes o como conductores. Son dispositivos unidireccionales porque solamente transmiten la corriente en un único sentido. Se emplea generalmente para el control de potencia.

El dispositivo consta de un ánodo y un cátodo, donde las uniones son de tipo PNPN entre los mismos. Por tanto se puede modelar como 2 transistores típicos PNP y NPN, por eso se dice también que el tiristor funciona con tensión realimentada.

Se crean así 3 uniones (denominadas J1, J2, J3 respectivamente), el terminal de puerta está conectado a la unión J2 (unión NP) algunas fuentes definen como sinónimos al tiristor y al rectificador controlado de silicio (SCR); otras definen al SCR como un tipo de tiristor, a la par que los dispositivos DIAC y TRIAC.

Este elemento fue desarrollado por ingenieros de General Electric en los años 1960 aunque un origen más remoto de este dispositivo lo encontramos en el SCR creado por William Shockley (premio Nobel de física en 1956) en 1950, el cual fue defendido y desarrollado en los laboratorios Bell en 1956. Gordon Halllideró el desarrollo en Morgan Stanley para su posterior comercialización por parte de Frank W. "Bill" Gutzwiller, de General Electric.

Formas de activar un tiristor

Luz: Si un haz de luz incide en las uniones de un tiristor, hasta llegar al mismo silicio, el número de pares electrón-hueco aumentará pudiéndose activar el tiristor.

Corriente de Compuerta: Para un tiristor polarizado en directa, la inyección de una corriente de compuerta al aplicar un voltaje positivo entre compuerta y cátodolo activará Si aumenta esta corriente de compuerta, disminuirá el voltaje de bloqueo directo, revirtiendo en la activación del dispositivo.

Térmica: Una temperatura muy alta en el tiristor produce el aumento del número de pares electrón-hueco, por lo que aumentarán las corrientes de fuga, con lo cual al aumentar la diferencia entre ánodo y cátodo, y gracias a la acción regenerativa, esta corriente puede llegar a ser 1 y el tiristor puede activarse.

Este tipo de activación podría comprender una fuga térmica, normalmente cuando en un diseño se establece este método como método de activación, esta fuga tiende a evitarse.

Alto Voltaje: Si el voltaje directo desde el ánodo hacia el cátodo es mayor que el voltaje de ruptura directo, se creará una corriente de fuga lo suficientemente grande para que se inicie la activación con retroalimentación. Normalmente este tipo de activación puede dañar el dispositivo, hasta el punto de destruirlo.

Elevación del voltaje ánodo-cátodo: Si la velocidad en la elevación de este voltaje es lo suficientemente alta, entonces la corriente de las uniones puede ser suficiente para activar el tiristor. Este método también puede dañar el dispositivo.

Funcionamiento básico

El tiristor es un conmutador biestable, es decir, es el equivalente electrónico de los interruptores mecánicos; por tanto, es capaz de dejar pasar plenamente o bloquear por completo el paso de la corriente sin tener nivel intermedio alguno, aunque no son capaces de soportar grandes sobrecargas de corriente. Este principio básico puede observarse también en el diodo Shockley..

El diseño del tiristor permite que éste pase rápidamente a encendido al recibir un pulso momentáneo de corriente en su terminal de control, denominada puerta (o en inglés, gate) cuando hay una tensión positiva entre ánodo y cátodo, es decir la tensión en el ánodo es mayor que en el cátodo.

Solo puede ser apagado con la interrupción de la fuente de voltaje, abriendo el circuito, o bien, haciendo pasar una corriente en sentido inverso por el dispositivo.

Si se polariza inversamente en el tiristor existirá una débil corriente inversa de fugas hasta que se alcance el punto de tensión inversa máxima, provocándose la destrucción del elemento (por avalancha en la unión).

Para que el dispositivo pase del estado de bloqueo al estado activo, debe generarse una corriente de enganche positiva en el ánodo,

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