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Elettronica di potenza → Tiristori
I tiristori sono componenti elettronici usati come interruttori nei
circuiti a corrente alternata a bassa frequenza. In questa pagina
verranno descritti in modo molto semplificato SCR e Triac.
SCR
Gli SCR (Silicon Controlled Rectifiers) sono dispositivi a tre terminali:
Gate (G), Anodo (A) e Katodo (K).
Vengono utilizzati come interruttori unidirezionali per alti valori di
corrente e tensione alternate. Il simbolo indica chiaramente che il
passaggio di corrente è possibile solo da Anodo a Katodo e non viceversa. I
punti di forza sono:
- Possibilità di gestire tensioni e corrente elevate
- Utilizzo con tensioni e correnti alternate
Si tratta di componenti oramai tecnologicamente maturi; il loro campo di
applicazione si riduce sempre più, sostituiti da MOS e
soprattutto IGBT.
Il funzionamento
Il funzionamento è il seguente:
- La corrente tra Katodo e Anodo è sempre nulla, indipendentemente
dalla tensione applicata
- La corrente tra Anodo e Katodo è possibile solo se al Gate viene
applicato un impulso di corrente
- Se l'SCR è già in conduzione, il passaggio di corrente viene
garantito anche in assenza di corrente nel Gate (Latch-Up)
Osservazioni
- La tensione VAK quando l'SCR conduce è praticamente costante e indipendente dalla
corrente. A seconda del tipo di SCR varia tra 1 e 2 V; spesso è
trascurabile
- La massima corrente IAK, a secondo del tipo di SCR, può variare da 1
a 1000 A e più
- La massima tensione di funzionamento (tensione di rottura), a
secondo del tipo di SCR, varia da 400 a 4000 V e più
- Se l'SCR è utilizzato in corrente alternata, lo spegnimento avviene
il corrispondenza del passaggio dallo zero della corrente
- Se l'SRC è utilizzato in corrente continua, il passaggio di corrente
non può essere annullato se non togliendo l'alimentazione
Applicazioni semplificate
Accensione di una lampadina (100 W, 100 V, quindi 1 A) in corrente
alternata, comandata da una porta logica.
- Se l'uscita della porta logica è bassa la corrente nel Gate è nulla
e quindi l'SCR non conduce (interruttore aperto); quindi la lampadina è
spenta.
- Se l'uscita della porta logica è alta e la tensione alternata
positiva l'SCR conduce e quindi la lampadina è accesa.
- Se l'uscita della porta logica è alta e la tensione alternata
negativa l'SCR non conduce e quindi la lampadina è spenta.
- La lampadina rimane accesa anche quando l'uscita della porta logica
è bassa, ma la corrente ancora non si è annullata
Di seguito alcune forme d'onda esemplificative:
Osservazioni
- Questo circuito è solo di principio. Nella realtà è spesso più
complesso per esempio per garantire sicurezza alle persone e alle
apparecchiature (per esempio: non è saggio collegare direttamente una
tensione elevata un PC).
- Il verso della corrente di Gate non è un argomento qui affrontato
- In presenza di un segnale sul Gate (e quindi con corrente pulsante,
parte centrale del grafico) in molti casi la lampadina appare come poco
accesa e non lampeggiante, a causa delle notevoli inerzie termiche e
della persistenza delle immagini sulla retina umana
- Se si vuole il passaggio di corrente anche durante la semionda negativa
può essere inserito un secondo SCR in antiparallelo con quello già
disegnato oppure è possibile utilizzare un Triac
- Un esempio: BTW67
Triac
I Triac (Triode for alternating current) sono dispositivi a tre
terminali: Gate (G), Anodo1 (A1 o anche MT1) e Anodo2 (A2 o anche MT2).
Vengono utilizzati come interruttori bidirezionali per correnti e
tensioni alternate mediamente elevate. Il simbolo indica chiaramente che si
tratta di un componente bidirezionale. Il punto di forza è:
- Possibilità di gestire tensioni e correnti alternate in modo
bidirezionale
si tratta di un componente maturo; il suo campo di applicazione si riduce
sempre più.
Il funzionamento
Il funzionamento è il seguente:
- La corrente tra A1 e A2 (o viceversa) è possibile solo se al Gate è applicato un
impulso di corrente
- Se il Triac è già in conduzione, il passaggio di corrente viene
garantito anche in assenza di corrente nel Gate (Latch-Up)
Osservazioni
- Quando il Triac conduce, la tensione tra i due anodi è praticamente costante e indipendente
dalla corrente. A seconda del tipo di Triac varia tra 1 e 2 V, spesso
trascurabile
- La massima corrente, a secondo del tipo di Triac, può variare da 1 a
20 A e più
- La massima tensione di funzionamento (tensione di rottura), a
secondo del tipo di Triac, varia da 400 a 800 V e più
- Se il Triac è utilizzato in corrente alternata, lo spegnimento
avviene il corrispondenza del passaggio dallo zero della corrente
- Un esempio:
BTA16-600CW3
Applicazioni semplificate
Accensione di una lampadina (100 W, 100 V, quindi 1 A) in corrente
alternata, comandata da una porta logica.
- Se l'uscita della porta logica è bassa la corrente nel Gate è nulla
e quindi il Triac non conduce (interruttore aperto); quindi la lampadina
è spenta.
- Se l'uscita della porta logica è alta il Triac conduce e quindi la
lampadina è accesa. Tale comportamento si ha sia nella semionda positiva
che in quella negativa.
- La lampadina rimane accesa anche quando l'uscita della porta logica
è bassa, ma la corrente ancora non si è annullata
Di seguito alcune forme d'onda esemplificative:
Osservazioni
- Questo circuito è solo di principio. Nella realtà è spesso più
complesso per esempio per garantire sicurezza alle persone e alle
apparecchiature (per esempio: non è saggio collegare direttamente una
tensione elevata un PC).
- Il verso della corrente di Gate non è un argomento qui affrontato
- Per evitare eccessive emissioni elettromagnetiche potrebbe essere
opportuno "accendere" il TRIAC oppure l'SCR solo quando la tensione è
nulla (zero-crossing trigger)
