Retificador Controlado de Silício (SCR) - Conceito

    O Retificador Controlado de Silício (SCR) é um dos componentes utilizados na Eletrônica de Potência. O SCR possui pequena estatura, ação de chaveamento rápida e altos valores de corrente e tensão. Ele é muito utilizado no controle de relés, motores e inversores de frequência. Para que você, leitor do blog, tenha uma ideia, os SCR mais modernos projetados são capazes de controlar potências de 10 MW e capacidade de condução de até 2000A em 1800V. Além disso, sua frequência de aplicação é de 50 kHz. Ter um SCR que atua em altas frequências amplifica seu emprego em equipamentos como de limpeza ultrassônica e aquecimento por indução.

FUNCIONAMENTO

    O SCR possui três terminais: anodo (A), cátodo (C) e gate (G). Os terminais A e C são terminais de potência, enquanto o terminal G é responsável pelo controle do SCR. O terminal G determina quando o SCR muda de estado de aberto para fechado, quando o diodo está diretamento polarizado, isto é, quando um sinal positivo é aplicado no terminal A e negativo no terminal C.     

    Para que o SCR funciona, um sinal elétrico positivo em relação ao cátodo deve ser aplicado no anodo. No entanto, isto não é o suficiente para que o SCR funcione. Um pulso elétrico deve ser aplicado no gate, gerando a corrente de disparo (Igt).

  

    O funcionamento do SCR pode ser melhor representado pelos transistores NPN e PNP da imagem acima. Em um momento qualquer, um pulso é iniciado em Vg. Este pulso é suficientemente grande para acionar Q2, isto é Vg = Vbe2. A corrente no coletor de Q2 aumenta a um valor suficiente para ligar o Q1. Como Q1 liga, a corrente Ic1 aumenta, o que leva a um aumento correspondente em Ib2. O aumento da corrente na base do Q2 resulta em um aumento adicional de Ic2. O importante é que o aumento será regenerativo na corrente dos dois transistores.     

    

    Quando o SCR está em condução, sua resistência pode variar entre 0,01 a 0,1 ohm. Quando o SCR está reversamente polarizado, sua resistência nominal é de 100k ohm

    

    É importante ressaltar que existe outras formas de acionar o SCR, sendo elas:

1 - Aumento da temperatura do componente;

2 - Aumento da tensão até a ruptura no ânodo-cátodo;

    Mas como desligar o SCR? Um pulso no gate do SCR não pode desligá-lo, a remoção do sinal do gate não pode desligá-lo e nem aplicar uma corrente de sentido contrário (negativo) pode desligá-lo. A forma mais comum de desligar o SCR é interrompendo a corrente no anodo ou utilizando técnicas de comutação forçada.

A imagem abaixo mostra a técnica de interrupção da corrente no anodo (série).

A imagem abaixo mostra a técnica de interrupção da corrente no anodo (paralelo).

A imagem abaixo mostra a técnica de comutação forçada.

    O circuito de desligamento do SCR é composto por um transistor NPN, uma fonte CC e um gerador de pulsos no gate. Durante a condução, o transistor está desligado (em alta impedância, muitos entendem como circuito aberto) e isolando o SCR sem afetar seu funcionamento. Para desligar o SCR, um pulso é aplicado na base do transistor, fazendo o circuito fechar. Logo a fonte joga um potencial positivo no catodo do SCR, forçando uma corrente reversa e, como SCR não tolera corrente reversa, desligando-o.