Explicacao sobre TCA 785

UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA ELETRÔNICA DE POTÊNCIA

Circuito de Disparo baseado no Integrado TCA 785 O Retificador Controlado pode ser subdividido em duas partes: potência, e controle. A parte de potência é obtida através de um estrutura semelhante em retificadores não controlados, com a diferença de substituirmos diodos da estrutura por tiristores. Esses por sua vez só permitem a condução quando recebem um pulso oriundo do circuito de disparo. Já a parte de controle, que é a responsável pelo disparo dos tiristores, é baseada no integrado TCA 785. Esse CI tem a finalidade de produzir um pulso de corrente no Gatilho para para que ocorra o acionamento dos tiristores. No caso de retificadores retificadores monofásicos monofásicos controlados (fig01) temos a seguinte topologia: topologia:

Fig01. Retificador Monofásico Controlado de Meia Onda com Diodo de Comutação Representaremos agora a parte de potência de um circuito monofásico controlado de onda completa (fig02).

Fig02. Retificador em Ponte Monofásico Totalmente Controlado A ligação entre o circuito de disparo e os tiristores é basicamente representada pela estrutura da fig03:

Fig03. Terminais de Saída do Circuito de Disparo

O circuito integrado monolítico analógico TCA 785 com 16 pinos disponíveis é fabricado pela Icotron S/A Indústria de Componentes Eletrônicos. Entre várias aplicações gerais é dedicado à aplicação de controle de ângulo de disparo de tiristores o o (triacs e tiristores) continuamente de 0 a 180 . Sua configuração interna possibilita uma simplificada seleção de componentes externos para chaveamento, sem tornar muito volumoso o circuito final. Devido a sua versatilidade, permite inúmeras aplicações dentro da eletrônica, apesar de um componente dedicado à construção de circuitos de disparos para tiristores em geral. Descrição do seu Funcionamento a)

Características principais de uso: • • • •

•

• • •

b)

Compatível com LSI (imune a ruído); Consumo interno de corrente, apenas 5 miliampéres; Possibilidades de inibição simultânea de todas as saídas; Operação em circuitos polifásicos, utilizando, mais de um TCA ligados em paralelo, ligação esta já prevista pelo fabricante; Duas saídas principais (corrente até 55 miliampéres) e duas em coletor aberto (corrente até 1,5 miliampéres); Uma saída para controle de triacs; Duração dos pulsos de saída determinada pela colocação de um capacitor externo; Saída de tensão regulada em 3,1V. Diagrama Interno

Na fig.4 têm-se desenhadas, em termos de diagrama de blocos, as principais funções internas do integrado. Internamente, o integrado é alimentado por uma tensão regulada de 3,1V, independente das variações possíveis em sua alimentação externa,

estimada entre 8 e 18V. Essa tensão de 3,1V pode ser obtida no pino 8. O sincronismo é obtido através de um detetor de zero (pino 5), conectado a um registrador de sincronismo. O gerador de rampa, cujo controle está na unidade lógica, provém de uma fonte de corrente constante carregando o capacitor o C10, corrente essa controlada pelo potenciômetro P9, cuja finalidade é ajustar a amplitude da rampa, que vai a zero sempre que a tensão de sincronismo passa pôr zero, devido a saturação de um transistor em paralelo com o capacitor. O comparador de controle compara a tensão de rampa com a tensão de controle; quando essas forem iguais envia pulsos nas saídas via unidade lógica. Obtêm-se, então, no pino 15, pulsos o positivos no semiciclo positivo de tensão de sincronismo, defasados entre si de 180 . Esses pulsos têm suas larguras determinadas pela conexão de um capacitor externo, C12, entre o pino 12 e o terra, de acordo com a Tabela 1 , e amplitudes iguais à tensão de alimentação do pino 16. Nos pinos 2 e 4 obtêm-se saídas complementares dos pinos 14 e 15, respectivamente, em coletor aberto, necessitando da ligação externa de um resistor entre os pinos 2-16 e 4-16, proporcionando uma corrente máxima de 5mA. A largura dos pulsos podem ser controlada através da conexão de um resistor entre os pinos 13 e 16. Para aplicação com triacs pode-se usar a saída 7, que fornece um pulso correspondente à soma lógica nor dos pulsos nos pinos 14 e 15. O pino 6 quando aterrado pôr um relé ou um transistor PNP inibe todas as saídas do TCA 785, servindo de proteção para o sistema. Tabela 1

Capacitor (C12) em pF Duração dos Pulsos em ms

BLOCO 1 BLOCO 2 BLOCO 3 BLOCO 4 BLOCO 5 BLOCO 6

100 0.080

220 0.130

330 0.200

Detetor de zero. Memória de Sincronismo. Unidade Lógica. Monitor de descarga de C10. Regulador de tensão (3,1V). Comparador de Controle.

Fig4. Diagrama de Blocos Interno

680 0.370

1000 0.550

c)

Funções resumidas pino a pino:

- PINO 01 - PINO 02 - PINO 03 - PINO 04 - PINO 05 - PINO 06 - PINO 07 - PINO 08 - PINO 09 - PINO 10 - PINO 11 - PINO 12 - PINO 13 - PINO 14 - PINO 15 - PINO 16 d)

Terra. Saída complementar do pino 15, em coletor aberto. Saída de pulso positivo, em coletor aberto. Saída complementar do pino 14, em coletor aberto. Entrada de Sincronismo (diodos em antiparalelo). Inibe todas as saídas (quando aterrado). Saída em coletor aberto para acionar Triacs. Fornece 3.1V estabilizado. Potenciômetro de ajuste de rampa ( 20500K). Capacitor de formação de rampa (C10 0.5 F ). Entrada de Tensão de controle (nível/CC). Controla a largura dos pulsos de saídas 14 e 15. Controla a largura dos pulsos de saídas 14 e 15. Saída de pulso positivo no semiciclo positivo. Saída de pulso positivo no semiciclo negativo. Alimentação CC, não necessariamente estabilizada.

Dados técnicos de operação - Tensão de Alimentação CC - Freqüência de trabalho - Temperatura ambiente - Tensão de controle (pino 11) - Corrente de consumo (sem carga) Corrente de carga Tensão de rampa

08 a 18 V 10 a 50 Hz o o 0 a 70 02 a 15 V 05 a 10mA I 10 = (1,25Vef )/R9 V10 = (1,25tVef )/(R9C10)

A figura 5 mostra as formas de onda obtidas em alguns pinos do TCA. Por se tratar de um circuito integrado, dedicado à construção de circuitos de disparo para acionamento de tiristores em geral, a preocupação maior é a de fornecer os disparos nos instantes desejados, e posteriormente ligar os circuitos de disparo e o de potência, evitando curtos-circuitos fatais. Outra facilidade que o circuito integrado oferece é como respeitar à polarização, pois esta é obtida a partir das características do integrado, fornecidas pelo fabricante e uma vez polarizados, os componentes auxiliares se manterão em quaisquer circuitos de disparo, modificando apenas o sincronismo e o número de integrados necessários para obtenção do número de pulsos desejados.

Fig.5 Principais formas de onda do TCA 785

A fig.6 mostra um circuito de polarização para o TCA 785, sugerido pelo fabricante e baseada nas características elétricas do componente.

Fig.6 circuito de polarização para o TCA 785

Para garantir a condução do tiristor, uma vez que, dada a natureza indutiva da carga o tiristor não conduza no exato instante de disparo α, aplica-se um trem de pulso (e não apenas um pulso) após o instante α. A figura 7 mostra a inclusão do oscilador 555 que gera um trem de pulso a partir do ângulo de disparo α. 12V

g1 k1

16 15 5 12 11

6 5

g4

5

t c a

5

k4

14

g3

1

k3 g2

5 5 5

k2 7812 220ca

12V

Fig.7 Circuito de disparo do TCA que gera trem de p ulso a partir de

α