Transformadores para el control de tiristores – ¿qué son y para qué se utilizan?

El tiristor es uno de los elementos semiconductores de potencia más importantes utilizados en los circuitos electrónicos. Está compuesto por cuatro capas de semiconductor y tiene tres terminales: ánodo, cátodo y compuerta (gate). Cuando aparece un voltaje adecuado entre el ánodo y el cátodo y se aplica un impulso de corriente a la compuerta, el tiristor pasa a un estado conductor y comienza a conducir corriente en dirección directa. La corriente de la compuerta controla su activación.

El tiristor conduce corriente hasta que la corriente en el circuito cae por debajo de un valor de mantenimiento específico o se aplica un método especial para apagar el tiristor. Por esta razón, a menudo se compara con un interruptor que se puede encender, pero no siempre es fácil de apagar.

Transformador en circuitos con tiristor

El transformador en los circuitos de control de tiristores desempeña un papel de aislamiento y adaptación. Permite conectar de manera segura los circuitos de control al tiristor y asegura la transmisión de los impulsos necesarios para activarlo. Los devanados secundarios del transformador permiten transmitir los impulsos de la compuerta respecto al cátodo, manteniendo los valores adecuados de corriente y voltaje.

El uso del transformador también protege el controlador y toda la sección de control contra interferencias y alto voltaje presentes en los circuitos de potencia. Gracias a esto, los tiristores utilizados en dispositivos de alta potencia pueden ser controlados con señales pequeñas de circuitos electrónicos de bajo voltaje.

Transistor vs. tiristor – diferencias

Aunque los tiristores y los transistores son dispositivos semiconductores, su principio de funcionamiento es significativamente diferente. Un transistor bipolar o MOSFET funciona de manera lineal y puede controlar la corriente de forma continua según la señal de control. El tiristor, en cambio, después de recibir un impulso en la compuerta, pasa al estado conductor y lo mantiene hasta que la corriente en el circuito disminuye.

Se puede decir que el transistor se asemeja a una válvula regulable, mientras que el tiristor es un interruptor. En muchas aplicaciones industriales, se utilizan circuitos en los que ambos elementos trabajan juntos para realizar el control de potencia.

Triac – variante del tiristor

El triac es un elemento semiconductor similar al tiristor, pero conduce corriente en ambas direcciones. Por ello, los triacs se utilizan ampliamente en dispositivos de red donde circula corriente alterna. El impulso de la compuerta puede activar el triac independientemente de la polaridad del seno.

Los triacs se utilizan para regular la potencia de cargas de CA, por ejemplo, en atenuadores, reguladores de velocidad o controles de fase. En estos circuitos, a menudo se utiliza un transformador de impulsos que permite la conexión y aislamiento adecuados.

Control electrónico de fase

El control de fase es uno de los métodos más comunes para usar tiristores y triacs. Consiste en que el tiristor solo se activa en una parte específica de la onda sinusoidal de la tensión de red. De esta manera, se puede regular la potencia entregada a la carga controlando el flujo de corriente.

El transformador utilizado en el control de fase suministra el impulso de la compuerta en el momento adecuado, según el ángulo de fase de la tensión de red. Esto permite regular suavemente la potencia en dispositivos alimentados con corriente alterna.

Principio de funcionamiento del tiristor y del transformador de control

El principio de funcionamiento del tiristor se basa en la retroalimentación positiva entre las estructuras internas, lo que hace que el dispositivo conduzca corriente después de recibir un impulso en la compuerta. El transformador tiene la función de suministrar este impulso de manera segura y controlada.

El esquema de un sistema de este tipo incluye una fuente de alimentación, un tiristor con ánodo y cátodo y un transformador con devanados secundarios. El impulso que pasa por la zona de la compuerta activa el tiristor. Los valores de corriente y voltaje deben elegirse de acuerdo con las especificaciones para evitar dañar el tiristor.

Tiristor GTO – tiristor apagable

Una variante interesante es el tiristor GTO (Gate Turn-Off), que no solo puede activarse, sino también apagarse mediante un impulso de compuerta. En este caso, el transformador de control debe transmitir impulsos positivos y negativos de la compuerta. Gracias a esto, el tiristor GTO se utiliza en sistemas avanzados de regulación de potencia y en accionamientos de motores de corriente continua.

Característica y símbolo del tiristor

El símbolo del tiristor muestra el ánodo, el cátodo y la compuerta. La característica corriente-voltaje indica que el tiristor no conduce corriente en dirección inversa, mientras que en dirección directa pasa al estado conductor después de recibir el impulso en la compuerta. Los valores de resistencia en estado conductor son muy bajos, lo que permite controlar altas potencias.

Aplicaciones prácticas

Los tiristores se utilizan en circuitos de regulación de potencia, rectificadores controlados, accionamientos de motores de CC y también en electrónica doméstica. El transformador en dichos circuitos proporciona aislamiento galvánico y adaptación de señales de control.

El control de fase con tiristores y triacs permite regular suavemente el voltaje y la corriente en muchos dispositivos. Esto permite ajustar la luminosidad de lámparas, la velocidad de motores y la potencia de resistencias calefactoras.

Esquemas y circuitos electrónicos

Los esquemas de circuitos con tiristor generalmente incluyen un diodo de protección, una resistencia limitadora de corriente de la compuerta y un transformador de impulsos. Dicho circuito se puede conectar a la red respetando la polaridad correcta.

El funcionamiento del tiristor puede comprobarse en condiciones simples observando la corriente entre ánodo y cátodo tras aplicar la señal a la compuerta. Si el tiristor conduce corriente, el impulso de disparo se ha suministrado correctamente.

Conclusión

El tiristor es un dispositivo semiconductor de gran importancia en electrónica de potencia. El transformador de control de tiristores es un componente clave que permite conectar de forma segura y eficiente los circuitos de control. Gracias a él, se pueden realizar controles de fase, regulación de corriente y potencia en aplicaciones industriales y domésticas.

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