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* per per i MOSFET basta imporre una V<sub>GS</sub> maggiore di quella di soglia indicata nei datasheet (in genere 10 Volt, meno di 5V per i MOSFET logic-level) per avere piena conduzione | * per per i MOSFET basta imporre una V<sub>GS</sub> maggiore di quella di soglia indicata nei datasheet (in genere 10 Volt, meno di 5V per i MOSFET logic-level) per avere piena conduzione |
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I MOSFET sono molto utilizzati per pilotare carichi di potenza perché: | I [[https://leonardocanducci.org/wiki/ee4/fet#i_mosfet|MOSFET]] sono molto utilizzati per pilotare carichi di potenza perché: |
* sono facili da pilotare | * sono facili da pilotare |
* non assorbono corrente a riposo((in commutazione invece occorre caricare e scaricare il gate, a potenze elevate diventa problematico e può servire un driver per MOSFET)) | * non assorbono corrente a riposo((in commutazione invece occorre caricare e scaricare il gate, a potenze elevate diventa problematico e può servire un driver per MOSFET)) |
===== Tiristori ===== | ===== Tiristori ===== |
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I tiristori in senso stretti sono gli SCR ma spesso, con questo termine, si intendono anche altri componenti a semiconduttore della stessa famiglia come i DIAC, i TRIAC e i GTO. Questo tipo di dispositivi si usano prevalentemente in alternata (fanno eccezione i GTO) e richiedono un circuito di innesco per il loro pilotaggio. | I tiristori in senso stretto sono gli SCR ma spesso, con questo termine, si intendono anche altri componenti a semiconduttore della stessa famiglia come i DIAC, i TRIAC e i GTO. Questo tipo di dispositivi si usano prevalentemente in alternata (fanno eccezione i GTO) e richiedono un circuito di innesco per il loro pilotaggio. |
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==== SCR ==== | ==== SCR ==== |
Regolando l'angolo di innesco si ritarda l'entrata in conduzione dell'SCR regolando la potenza. | Regolando l'angolo di innesco si ritarda l'entrata in conduzione dell'SCR regolando la potenza. |
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Un possibile circuito che realizza il controllo di fase è quello in figura **({{ ::scr.zip |qui}} la simulazione per Multisim)**. | Un possibile circuito((da [[https://www.electronics-tutorials.ws/power/thyristor-circuit.html|questo sito]] ma ce n'è uno analogo [[https://learnabout-electronics.org/Semiconductors/thyristors_62.php|qui]])) che realizza il controllo di fase è quello in figura ({{ ::scr.zip |qui}} la simulazione per Multisim, {{ ::ritardo_innesco_scr.ods |qui}} il calcolo dell'angolo di innesco). |
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{{::scr_vac.png|controllo di fase SCR}} | {{::scr_vac.png|controllo di fase SCR}} |
{{::scr_phase_control_littelfuse.png?500|controllo di fase con SCR e DIAC}} | {{::scr_phase_control_littelfuse.png?500|controllo di fase con SCR e DIAC}} |
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Naturalmente l'SCR non può condurre durante la semionda negativa quindi la potenza massima sarà al massimo la metà di quella disponibile. Per ovviare a questo problema è possibile usare due SCR in opposizione oppure un altro tipo di tiristore, il TRIAC. | Naturalmente l'SCR non può condurre durante la semionda negativa quindi la potenza massima sarà al massimo la metà di quella disponibile. Per ovviare a questo problema è possibile usare due SCR in opposizione oppure un altro tipo di tiristore, il TRIAC (o un raddrizzatore a ponte tra alimentazione e circuito). Un'altra soluzione è quella di anteporre un ponte a diodi integrato al circuito con l'SCR. |
==== TRIAC e DIAC ==== | ==== TRIAC e DIAC ==== |
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Gli SCR, essendo diodi controllati, sono sostanzialmente dispositivi unidirezionali. I TRIAC son dispositivi con caratteristiche simili ma bidirezionali. Si comportano come due SCR in antiparallelo con un unico terminale di gate. La caratteristica di un TRIAC è simile a quella di un SCR ma si differenzia perché: | Gli SCR, essendo diodi controllati, sono sostanzialmente dispositivi unidirezionali. I TRIAC((TRIode for Alternating Current)) son dispositivi con caratteristiche simili ma bidirezionali. Si comportano come due SCR in antiparallelo con un unico terminale di gate. La caratteristica di un TRIAC è simile a quella di un SCR ma si differenzia perché: |
* può condurre sia nel primo che nel terzo quadrante | * può condurre sia nel primo che nel terzo quadrante |
* il verso della corrente di gate non è importante e il TIRAC entra in conduzione sia con corrente entrante che con corrente uscente | * il verso della corrente di gate non è importante e il TIRAC entra in conduzione sia con corrente entrante che con corrente uscente |
L'impiego più comune dei DIAC è nei circuiti di innesco dei TRIAC per generare una corrente di gate sincronizzata con la tensione alternata che sarà parzializzata con il TRIAC. | L'impiego più comune dei DIAC è nei circuiti di innesco dei TRIAC per generare una corrente di gate sincronizzata con la tensione alternata che sarà parzializzata con il TRIAC. |
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Il circuito che segue contiene una TRIAC che regola la potenza su un carico (ad esempio una lampada) con controllo di fase; per l'innesco viene utilizzato un DIAC. | Il circuito che segue contiene un TRIAC che regola la potenza su un carico (ad esempio una lampada) con controllo di fase; per l'innesco viene utilizzato un DIAC. |
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{{::innesco_triac.png|circuito di innesco TRIAC con DIAC e controllo di fase}} | {{::innesco_triac.png?400|circuito di innesco TRIAC con DIAC e controllo di fase}} |
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Alcune osservazioni: | Alcune osservazioni: |
* una resistenza posta tra DIAC e gate del TRIAC migliora le prestazioni (limita la corrente e prolunga l'impulso di corrente per avere un innesco certo) | * una resistenza posta tra DIAC e gate del TRIAC migliora le prestazioni (limita la corrente e prolunga l'impulso di corrente per avere un innesco certo) |
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Qui un video di un circuito dimmer con TRIAC e controllo di fase. | Qui un video di un circuito dimmer con TRIAC e controllo di fase(({{ ::triac_con_controllo_di_fase_al_banco.zip |qui la simulazione}})). |
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{{vimeo>400524751}} | {{vimeo>400524751}} |
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| Il circuito è questo: |
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| {{:triac_bta10_al_banco.png?600|prova al banco con TRIAC BTA10}} |
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| Nel video il circuito è alimentato con tensione elevata ricavata da quella di rete e regolata con un variac, cioè un autotrasformatore con rapporto spire regolabile. Negli autotrasformatori manca però l'isolamento quindi per usare l'oscilloscopio serve un trasformatore d'isolamento a monte del variac che renda flottante la tensione di alimentazione. L'oscilloscopio usa due canali per tracciare il segnale a monte del carico (tensione di rete in giallo) e a valle e sonde con attenuazione 10x. Con il menu 'MATH' facendo la differenza tra i due segnali si traccia la tensione al carico (rossa). |
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| NB il riferimento dei due canali dell'oscilloscopio è collegato al meno dell'alimentazione ma questo si può fare solo se c'è di mezzo un vero trasformatore, con primario e secondario elettricamente isolati tra loro. Con un autotrasformatore infatti il "meno" dell'alimentazione è collegato al neutro e può avere un potenziale diverso rispetto a quello della massa dell'oscilloscopio, che è collegata a terra((la baionetta degli ingressi e il riferimento delle sonde sono riferite a terra)). Se i due potenziali non coincidono si ha un corto tra i due punti e interviene il differenziale. UPDATE Col recente acquisto della sonda differenziale Testec TT-SI 9001 non è più necessario il trasformatore di isolamento né l'uso di due canali con la funzione math. |
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/* circuiti molto semplici da [[https://www.electronics-tutorials.ws/power/thyristor-circuit.html|questo sito]] | /* circuiti molto semplici da [[https://www.electronics-tutorials.ws/power/thyristor-circuit.html|questo sito]] |
==== Extra ==== | ==== Extra ==== |
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| Più interessanti: |
| * {{ ::simulazione-tiristori.zip |simulazioni Multisim}} con controllo di fase per SCR e TRIAC |
| * {{ ::controllo_di_fase_breadboard.zip |altra simulazione con conrollo di fase}}, circuito più complicato che riduce l'isteresi((NB per qualche motivo la simulazione funziona male ma al banco va bene)) |
| * {{ ::powerthyristorapplicationnotes.pdf |Application note sui tiristori}} (in particolare da pag. 13, pag. 14 su come bastino angoli di conduzione tra 30° e 150° ma anche il glossario) |
| * [[http://www.learnabout-electronics.org/Semiconductors/thyristors_60.php|Modulo sui tiristori di Learn About Electronics]] (in particolare il modulo 6.4 sul controllo di fase e il problema dell'isteresi, ma anche circuito crowbar in continua, circuito equivalente dell'SCR come coppia PNP-NPN) |
| * un'applicazione dei tiristori sono i {{ ::vdf_o_soft_starter.pdf |soft-starter}} per motori asincroni (alternativa economica agli inverter o VDF) |
| * {{ ::appchp6.pdf |Application Note della Philips sul controllo di potenza con tiristori}} |
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| Ma anche: |
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* {{ ::simulazione-tiristori.zip |simulazioni Multisim}} con regolazione di fase per SCR e TRIAC | |
* {{ ::powerthyristorapplicationnotes.pdf |Application note sui tiristori}} (in particolare da pag. 13, pag. 14 su come bastino angoli di conduzione tra 30° e 150°) | |
* {{ ::en.cd00266635.pdf |Application note della ST}} (pag. 10) | * {{ ::en.cd00266635.pdf |Application note della ST}} (pag. 10) |
* [[http://class.ece.iastate.edu/ee330/miscHandouts/AN_GOLDEN_RULES.pdf|golden rules]] | * [[http://class.ece.iastate.edu/ee330/miscHandouts/AN_GOLDEN_RULES.pdf|golden rules]] |
* [[http://www.learnabout-electronics.org/Semiconductors/thyristors_60.php|Modulo sui tiristori di Learn About Electronics]] | * [[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semiconductors/#chpt-7|capitolo sui tiristori di All About Circuits]] |
* [[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semiconductors/#chpt-7|modulo sui tiristori di All About Circuits]] (in particolare il modulo 6.4) | |
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===== Riferimenti ===== | ===== Riferimenti ===== |
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* sezione 18A del testo di elettronica di quarta (pilotaggio on-off di BJT e MOSFET, BJT darlington, controllo lineare e PWM) | * sezione 18A del testo di elettronica di quarta (pilotaggio on-off di BJT e MOSFET, BJT darlington, controllo lineare e PWM) |
* sezione 18C del testo di elettronica di quarta (SCR, TRIAC, DIAC e circuiti di innesco, simulazioni) | * sezione 18C del testo di elettronica di quarta (SCR, TRIAC, DIAC e circuiti di innesco, simulazione 245NT18C.ms11) |
* unità 4 del modulo 7 del testo di TPA di quarta (regolazione con diodi e SCR in alternata, regolazione PWM in continua, transistor come interruttori, SCR, TRIAC, DIAC e circuiti di innesco) | * unità 4 del modulo 7 del testo di TPA di quarta (regolazione con diodi e SCR in alternata, regolazione PWM in continua, transistor come interruttori, SCR, TRIAC, DIAC e circuiti di innesco) |
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