RECTIFICADORES CONTROLADOS
• Un triac poder mirarse como un "tiristor
bidireccional" debido a que conduce en ambas
direcciones. Por el triac estándar, la corriente
circula en cualquiera de las dos direcciones entre
los terminales principales MT1 y MT2. Esto es
iniciado por una corriente pequeña de señal
aplicada entre el terminal de puerta y MT1.
Encendido
El triac estándar puede ser disparado por circulación de corriente positiva o
negativa entre compuerta y MT1.
Apagado
Para apagar al tiristor, la corriente de carga debe reducirse por debajo de la IH
(corriente de mantenimiento), por el tiempo suficiente para permitir a todos los
portadores evacuar la juntura. Esto es logrado por "conmutación forzada" en
circuitos CC o al final del hemiciclo de conducción en circuitos de CA.
(La conmutación forzada es cuando la corriente de carga neta del circuito
ocasiona que la misma se haga cero de forma tal, que el tiristor se apague). A
este punto, el tiristor habrá vuelto totalmente a su estado bloqueando.
R3
R2
R1
• Para disparar un
tiristor (o triac),
una corriente de
compuerta => IGT
debe aplicarse
hasta que la
corriente de
carga sea => IL.
Esta condición
debe encontrarse
también al bajar
la temperatura de
funcionamiento
esperada
• Para apagar
(conmutar) un
tiristor (o triac),
la corriente de
carga debe ser <
IH por un tiempo
suficiente para
permitir que este
retorne al estado
de bloqueo. Esta
condición tiene
que ser satisfecha
para alcanzar la
mejor operación
con la
temperatura.
• Cuando
diseñamos un
circuito de
disparo para
triacs, trataremos
de no dispararlo
al en el 3º
cuadrante. (MT2,G+), cuando esto
sea posible.
• Para minimizar el ruido
que toma la compuerta,
el largo de conexión
tiene que ser lo mas
corto
posible.
El
retorno al terminal MT1
(o cátodo) tiene que
retornar en forma
directa al terminal
propiamente
dicho.
Colocar una resistencia
de no mas de 1 kW,
entre los terminales de
compuerta y MT1 o
cátodo.
Una
red
snubber es aconsejable
para la compuerta. La
alternativa de utilizar la
serie H de triacs, si lo
anterior es insuficiente
• Cuando altas dvD/dt o
dvCOM/dt es probable
que causen problemas,
unasolución
es
la
colocación de una red
snubber
entre
los
terminales MT1 y MT2.
• Cuando altas diCOM/dt
son probables causas
del
problema,
la
colocación
de
un
inductor de algunos mH
en serie con la carga
mitiga el problema.
• El uso de Hi-com Triacs
es
una
solución
alternativa para ambos
casos.
VDRM
VGT
Métodos alternativos de disparo.
• Si la tensión VDRM
del
triac
es
probablemente
superada,
por
transitorios de línea
se pueden adoptar las
siguientes medidas:
• · Limitar la di/dt con
una inductancia no
saturable de algunos
mH en serie con la
carga.
• · Usar MOV entre la
alimentación
en
combinación
con
filtros del lado de la
alimentación.
Red Snubber
La red Snubber es un arreglo RC que se conecta en paralelo al tiristor en un circuito de
conmutación, como una protección para el dv/dt. Es básicamente un circuito de
frenado al apagado del tiristor, cuyo objetivo es amortiguar el efecto de una variación
voltaje / tiempo que en algún momento pudiera ser destructiva para el tiristor.
Un buen circuito de disparo y evitar los disparos en el 3º
cuadrantes mejora notablemente la capacidad de absorción de
diT/dt
Si la diT/dt se espera superar un inductor de núcleo de
aire de algunos mH o una termistor NTC debe ser
colocado en serie con la carga, o en el circuito de
control (este último circuito de disparo).
Una alternativa puede ser el empleo de circuitos de
disparo por cruce por cero para cargas resistivas.
Métodos de Montaje para triacs
Para cargas pequeñas o de corriente de muy corta duración (es decir menos de 1
segundo), podría ser posible operar el triac en el aire libre. En la mayoría de los casos,
sin embargo, se fijaría al disipador de calor o al chasis del equipo (siempre que pueda
disipar calor).
Los tres métodos principales de sujetar el triac al disipador son:
a) broche o clip
b) atornillando
c) remachando.
Los métodos más comunes son a y b. El sistema remachado no es aconsejado,
salvo excepcionalmente.
Resistencia térmica
La resistencia térmica Rth es la resistencia, al flujo de calor, desde el
ambiente hasta la juntura.
Es análogo a la resistencia eléctrica; es decir así como:
· Resistencia eléctrica R = V / I.
· Resistencia térmica Rth = T / P.
Donde T es la temperatura que sube en ºK y P es la potencia a disipar
en Vatios. Por lo
tanto Rth se expresa en ºK / W.
Para un dispositivo montado verticalmente en el aire libre, la resistencia térmica es
determinada por la resistencia térmica juntura – ambiente (Rthj-a). Esta es
típicamente 100 ºK/W para el encapsulado SOT82, 60 ºK / W para el SOT78 y 55 ºK /
W para los encapsulados aislados Fpack y X-pack.
Para un dispositivo NO aislado montado en un disipador, la resistencia juntura–
ambiente es la suma de la resistencia térmica juntura - carcaza (Rthjc) mas la
resistencia térmica carcaza - disipador (Rthcd) mas la resistencia térmica disipador –
ambiente (Rthda).
Rthja = Rthjc + Rthjc + Rthjc (para montaje sin aislación)
Rth j-a = Rth j-h + Rth h-a (paquete aislado).
Rth j-c [= Rthj-mb ] o Rth j-d [= Rthj-h ], se fijan y puede encontrarse en la hoja de datos
para cada dispositivo.
Rth h-a es regido por el tamaño del disipador y del aire que pasa sin restricción por el
disipador.
El cálculo del disipador
Para calcular la resistencia térmica requerida para un triac dado y una
corriente de carga, nosotros debemos primero calcular la potencia a disipar en
el triac usando la siguiente ecuación:
P = V0 x IT(AVE) + RS x IT(RMS) ^2
El voltaje de codo Vo y la pendiente de la resistencia RS y VT se obtienen del
manual Usando la ecuación de la resistencia térmica antes vista:
Rth = T / P
máxima temperatura permisible es la que Tj alcanza Tjmax
Rectificador trifásico de media onda controlado
UR T1
Entrada en conducción
UR
US T2
US
 Tensión positiva entre ánodo
UT T3
UT
UO
L
Carga Inductiva
 Tres
RL
– cátodo
 Impulso de corriente en
puerta
tiristores
 Tensión de salida variable. Depende de
 Tensión positiva y
negativa
 Potencia variable
 Funcionamiento en dos cuadrantes
a (ángulo de disparo)
Rectificador trifásico de media onda controlado
UR
UR
T1
IG1
US
IG2
US
RL
T2
UT
UT
T3
Referencia de disparos
IG3
UO
U0
UT
US
UR
L
0
 a
6
5 a
6
3
2
t
IG1
a
ángulo de disparo
IG2
t
IG3
t
t
Rectificador trifásico de media onda controlado
Angulo de disparo de T1:
UR
UR

US
3
UT
T1
US
T2
R
T3
U0
UR
5
6

6
UT
UT
US
3
2
t
IT1
IT2
IT3
a
t
t
t
U0
L
Rectificador trifásico de media onda controlado
Angulo de disparo de T2:
UR
UR

US
3
UT
T1
US
T2
T3
U0
US
UR
5
6

6
UT
UT
3
2
t
IT1
IT2
IT3
a
t
a
t
t
U0
Rectificador trifásico de media onda controlado
Angulo de disparo de T3:
UR
UR

US
3
UT
T1
US
T2
R
T3
U0
US
UR
5
6

6
UT
UT
3
2
t
IT1
IT2
IT3
a
t
t
a
a
t
U0
L
L
Rectificador trifásico de media onda controlado
UO
+
UR
US
+
+
-
-
UT
+
-
0

6
U0CC
U 0 eff 
t
5
6
a
a
5
a
6

a
6
3

2 
3
2
5
a
6

6
a
Valor medio y eficaz
3 3
UM sen t d t 
UM cos a
2
1

3
U M sen  t d t  3 U M  
cos 2a 
 6 8

2
2
Rectificador trifásico de media onda controlado
Caso en que a=90º
URT
U0
UR
US
T1
T2
UT
T3
RL
0
UO
IT1
Valor medio nulo
T2
+
6
L
T1
T3
 a -
UT
US
UR
+
UT
Caída de tensión en T1
URT
5
6
+
+
-
-
t
URS
IT2
t
IT3
t
Variación del ángulo de retraso a
t
Rectificador trifásico de media onda controlado
Caso en que a=150º
UR
URS
US
T1
T2
UT
T3
UT
U0
T3
a
UO
0

6
Tensión de salida
siempre negativa.
Energía devuelta a la
entrada.
US
UR
RL
L
URT
T1
Caída de tensión en T1
URS
UT
T2
5
6
t
IT1
IT2
t
IT3
t
Variación del ángulo de retraso a
t
Rectificador trifásico de media onda controlado
Caso en que a=180º
Caída de tensión en T1
UR
URS
US
T1
T2
UT
T3
U0
UT
a
UO
Tensión de salida
mínima (más
negativa).
Energía devuelta a la
entrada máxima.
0

6
URS
US
UR
RL
L
URT
T3
T1
UT
T2
5
6
t
I T1
IT2
t
I T3
t
Variación del ángulo de retraso a
t
Rectificador trifásico de media onda controlado
Comportamiento con carga resistiva
UT
US
UR
UO
T3
T2
T1
4
3
2
3
a 
 3
6
0<a<
a
5
6
a
3
2
Tensión de salida siempre positiva
Valor medio
U 0CC
3

2
5
a
6

6
a
3 3
U M sen t d t 
U M cosa
2

6
Rectificador trifásico de media onda controlado
Comportamiento con carga resistiva
a
T2
T1

7
6
6
UT
US
UR
UO

6
<a<
5
6
T3
t
amax
La tensión de salida se anula pero no se hace
negativa
Valor medio

3 
3


U0CC 
UM sen t d t 
UM 1  cos  a  



a
2 6
2
6


Rectificador trifásico de media onda controlado
Variación de la tensión de salida
UO
Carga resistiva o con diodo de
libre circulación
3 3
UM
2

Zona de rectificador
(se entrega energía a la carga)
3 3
UM
2


6
2
5
6
a
Carga inductiva
Zona como inversor
(se devuelve energía a la entrada)
a 0
3 3
U0 
UM
2
a  180o
U0  
3 3
UM
2
Rectificador trifásico de media onda controlado
Comportamiento con carga inductiva y diodo de libre circulación
UR
UR
T1
US
US
UT
U0
T2
T3
UT
UR
RL
a
U0
DL
T2
UT
T3
amax
L
IT1
Cuando la tensión de salida se
tiende a ser negativa, el diodo de
libre
circulación
se
polariza
directamente y entra en conducción.
T1
US

6
7
6
IT2
IT3
IDL
Diodo de
circulac
Rectificador trifásico de doble onda semicontrolado
Tres diodos y tres tiristores
Funcionamiento en un cuadrante
Aplicaciones de alta potencia
Tensión de salida viene expresada
como diferencia de:
T2
UR
T1
A
IO
T3
RL
UO
US
D5
UT D
4
Rectificador trifásico
media onda controlado (UAN)
Rectificador trifásico
no controlado (UBN)
U 0  U AN  U BN
L
D6
B
Carga Inductiva
UO 
3 3
1  cosa 
2
Rectificador trifásico de doble onda semicontrolado
UO
UTS
URS
URT
UST
USR
UTR
UO
UR
0<a<
UT
US

3
UAN
 a

6
2
5 a
6
7
6
UBN
U0CC
La tensión de
salida es siempre
positiva y
continua.
5
a
 3 3
3  2
6


URS d t   URT d t  
UM 1  cos a 




a
2  6
2
2

U 0eff 
5
a
3 2
2
2
6
U
d

t

U
d t 


RS
RT



a
2 6
2
3 UM
3  2

 3 cos2 a 

4  3

Rectificador trifásico de doble onda semicontrolado

a =
3
UR
UAN
UST
UR
T2
IO
A
UTR
US
UT
U
a
t
T1
T3
RL
T3
T1
T2
URS
UST
US
UTR
UT
UO
US
D5
UT D
URS
4
L UBN
UR
D6
T3
B
t
Éste es el ángulo de disparo límite
para que no existan tramos de
tensión cero.
D3
D1
D2
D3
Rectificador trifásico de doble onda semicontrolado
UO
U TS U RS U RT U ST
UR
U SR U TR
UT
US
a


a =
UAN
7
6
3
UO
t
6
UBN
U0CC
3 76
3 3

UM 1  cos a 
 URT d t 

2 6 a
2
U 0eff 
3 76 2
U RS d t 



a
2 6
3 UM
3 
1



a

s e n2a 

4 
2

Rectificador trifásico de doble onda semicontrolado
a >

T2
3
UR
T1
IO
A
T3
RL
UO
US
D5
UT D
UAN
UST
URS
UR
L
D6
4
BU
BN
UTR
US
Ahora aparecerán tramos con
tensión cero, porque UAN y
UBN coinciden en ellos.
URS
UR
UT
UST
US
UTR
UT
UAN
t
T3
T1
T2
UBN
T3
D3
a=120º
D1
D2
D3
Rectificador trifásico de doble onda semicontrolado
UO
U TS U RS U RT U ST
UR
U SR U TR
a >
UT
US
UO
7
6
a

t
6
UAN
UBN
U0CC
3 76
3 3

UM 1  cos a 
 URT d t 

2 6 a
2
U 0eff 
3
2
7
6

6
a
2
U RT
d t  3 U M
3
4
1




a

sen2a 

2



3
Rectificador trifásico de doble onda semicontrolado
La tensión de salida depende del ángulo de disparo a
Margen de variación del ángulo de disparo a
UO
Carga inductiva
3 3
UM



0<a<
a >

3

3
a
2
Tensión de salida siempre positiva o continua
Tensión de salida discontinua.
Tramos de tensión cero
Rectificador trifásico de doble onda controlado
 Seis tiristores.
 Funcionamiento en dos cuadrantes.
 Tensión de salida positiva y
negativa.
 Combinación de dos rectificadores de media onda controlados.
 Potencias elevadas.
T1
IO
A
T 2 T3
UR
US
R
U0
UT
U 0  U AN  U BN
L
T4
T5
T6
B
Rectificador trifásico de doble onda controlado
UAN
URS
UTR
UST
US
UR
T3
T2
T1
UAN
UT
0<a <
T3

2
T1
a
U RS
U ST
US
UR
A
T 2 T3
UR
US
U BN
IO
U0
UT
U TR
T4
UT
T5
T6
B
UBN
a
T4
T5
T6
T4
Rectificador trifásico de doble onda controlado

0<a <
U0
URS
2
UST
UR
a

6
US
UTR
UT
UO=UAN-UBN
UAN

2
a
t
UBN
U0CC 

a
2
3
3 3
U
d

t

UM cos a
RS



6
U 0eff 
a
3 2  a 2
1 3 3
U
d

t

3
U

cos 2a

RS
M


a
 6
2 4
Rectificador trifásico de doble onda controlado
UO
URS
UST
URS
US
a


6
2
UTR
a
UT
UBN
UO=UAN-UBN
t
UAN
a = /2
VALOR MEDIO NULO
Rectificador trifásico de doble onda controlado
UAN
URS URT UST USR UTR UTS URS
UR
US
T3
T1
UAN
T2
URS URT UST USR UTR UTS URS
UR
US
T5
a
T6
T4
IO
A
T 2 T3
UR
US
U0
UT
T4
UT
UBN
T4
2
T1
a
U BN
a >
UT

T5
T6
B
Rectificador trifásico de doble onda controlado
a >
U0

2
URS
UR
a
π
6
UTR
UST
US
UT
UBN
a
π
2
t
UAN
UO=UAN-UBN
U0CC 

a
2
3
3 3
U
d

t

UM cos a
RS



6
U 0eff 
a
3 2  a 2
1 3 3
U
d

t

3
U

cos 2a

RS
M


a
 6
2 4
VALOR MEDIO NEGATIVO
Rectificador trifásico de doble onda controlado
Variación de la tensión de salida
Rectificador
UO
3 3
UM



2
a
3 3
UM

Carga
inductiva
Inversor
a  0º
3 3
U0 
UM

a  180
o
3 3
U0  
UM
