Relatorio eletrica

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SCR como protetor de sobre-tensão


Podemos utilizar um SCR com diversos fins em tensão contínua. Uma das formas onde ele pode ser utilizado é como protetor de sobre-tensão em uma fonte de tensão que tenha a sua saída fixa em um determinado valor. Vamos supor que tenhamos uma fonte de 12 Vcc e que ela esteja ligada em um circuito que não possa ter uma alimentação, em nenhum caso, superior a 14Vcc. Podemos, com um SCR, criar um pequeno circuito que faça a alimentação ser interrompida caso a tensão da fonte chegue a 14 Vcc.

Como funcionam os componentes:

Um SCR é um diodo controlado de silício, isto quer dizer que: ele tem apenas uma direção de condução, como um diodo comum, mas que a sua condução irá depender de um pulso de tensão em seu gate para começar. No caso da linhaTIC106, este pulso deve ter uma amplitude de 1 volt maior do que a tensão do catodo. No nosso caso como a o catodo está ligado no terra à tensão de gate para disparo será de 1 volt (Vgk). O gate consome uma corrente para disparar o SCR, esta corrente recebe o nome de corrente de disparo (Id) e tem um valor, na linha TIC106, de 200uA.
Um diodo zener apresenta a seguinte característica: quandoinversamente polarizado estabiliza uma tensão sobre si. Esta tensão recebe o nome de tensão zener (Vz). Esta tensão ficará fixa dentro de limites impostos pela mínima e máxima corrente através do zener (Iz).
Podemos dizer que se um zener de 12 volts começara a estabilizar a tensão sobre ele, e fixá-la em 12 volts, a partir do momento em que por ele passa a corrente mínima. Para que um diodo zener funcionecorretamente deve estar devidamente polarizado por resistores ou outros componentes.

Como funciona o circuito:

Enquanto a tensão é menor do que 14 volts o diodo zener não conduz e o SCR não é disparado, pois não existe corrente em seu gate, veja que para existir uma corrente de gate o zener tem que conduzir. Quando a tensão chegar a 14 volts o zener começará a conduzir e o SCR disparará,colocando o ponto X em curto com o terra através de R1. Perceba que, imediatamente antes do ponto X, existe um fusível. Quando o SCR conduzir a corrente que irá passar por este fusível será o suficiente para abri-lo o mais rápido possível, impedindo assim, que a tensão na saída passe de 14 volts e que algum componente, tanto do circuito alimentado, como da fonte sejam prejudicados.


Vamosdimensionar o circuito:

Para tanto precisamos conhecer algumas características dos componentes que estaremos utilizando neste circuito:

SCR TIC106D - corrente de disparo (Id) = 200uA.
- máxima corrente constante entre anodo e catodo = 5A.
- máxima corrente de pico entre anodo e catodo = 30A.
- máxima tensão entre anodo e catodo = 400V.- tensão entre gate a catodo (Vgk) para disparo = 1 volt.

Diodo zener (Z1) 1N4742 = 12 volts x 1 Watt.

Com estas características, que são obtidas com o fabricante, já podemos calcular o circuito. O primeiro passo é definir as corrente máxima e mínima do zener. Para isto utilizamos as seguintes equações:

Izmax = Pz / Vz onde: Izmax é a máxima corrente que o zener suporta, Pz é apotência do

zener e Vz são a tensão do diodo zener.

Izmax = Pz / Vz

Izmax = 1 W / 12 Vcc = 83,33mA.


Agora temos que calcular a corrente mínima do zener. O valor desta corrente é, normalmente, 10% de seu valor máximo, temos então:

Izmin = Izmax / 10

Izmin = 83,33mA / 10 = 8,33mA

Em nosso circuito o valor de Izmin será muito importante, pois será a partir deste valor que faremos osnossos cálculos para encontrar o valor dos outros componentes. A partir do Izmin o zener já estará conduzindo e o SCR já disparará colocando o fusível em curto com o terra abrindo-o.

Com o valor de Izm já podemos calcular o valor do resistor R1:

R1 = V de entrada máximo – Vz – Vgk / Izmin

Onde:

V de entrada máximo é igual aos 14 volts.
Vz é igual à tensão do zener, ou seja, 12 volts....
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