Generatore di segnali a dente di sega

I tiristori Con questo nome si intende una famiglia di dispositivi elettronici di potenza appositamente concepiti per funzionare in commutazione. Rientrano in questa categoria il diodo controllato (SCR: Silicon Controlled Rectifier), il TRIAC (triode ac) e il GTO (Gate Turn-Off). Questi componenti permettono il controllo di potenze molto elevate (il singolo dispositivo può sopportare alcune decine di ampere e superare il kV). Anche se ancora molto diffusi, tendono gradualmente a essere sostituiti dagli IGBT (dispositivi di potenza ON-OFF realizzati unendo, in forma integrata, un BJT di potenza e un MOS di pilotaggio).

Il diodo controllato (SCR) L’SCR è un componente che presenta una struttura PNPN. La figura illustra la schematizzazione fisica e il simbolo circuitale. In sintesi possiamo affermare che l’SCR é un diodo abilitato al funzionamento dalla corrente di gate: in polarizzazione diretta - tra anodo e catodo – l’SCR conduce solo in presenza della corrente di gate; in polarizzazione inversa il diodo controllato non conduce mai (una sorta di doppio controllo). Una volta entrato in conduzione l’SCR rimane in tale stato, anche se la corrente di comando applicata al gate viene tolta, fino a quando la corrente tra anodo e catodo non scende sotto un valore minimo.

Il diodo controllato (SCR) Per comprendere meglio quanto appena affermato si osservi il circuito di figura. Un SCR è polarizzato direttamente per mezzo di una tensione continua V. Si osservi che l’SCR entra in conduzione a partire dall’istante di applicazione dell’impulso di innesco e poi rimane tale anche quando l’impulso si interrompe.

Il diodo controllato (SCR) La figura successiva, invece, mostra un SCR con una tensione di alimentazione, tra anodo e catodo, alternata. La conduzione si interrompe (idealmente) nell'istante in cui la corrente iA va a zero (in realtà si spegne con un valore di poco superiore).

Il diodo controllato (SCR) Caratteristiche d'uscita: facendo riferimento alla figura si vede che in conduzione diretta si ha la curva tipica di un diodo, purché la IG assuma un valore sufficiente; se invece la IG è più piccola, si ottiene comunque l’innesco ma con una VAK più grande: al limite, con IG = 0, l’innesco avviene con VAK =VBO. Una volta ottenuto l’innesco, questo si mantiene anche senza IG fino a quando la IA non scende sotto un valore minimo IH, detto di mantenimento (holding current). La corrente minima IA oltre la quale avviene l’innesco e detta corrente di aggancio IL (latching current).

Generatore di segnale a dente di sega Il circuito di figura mostra un generatore di segnale a dente di sega. Il primo operazionale realizza un integratore invertente al cui ingresso è applicata una tensione continua negativa. Ciò produce, sulla propria uscita, una rampa crescente. Tale rampa è poi applicata all’ingresso (+) di un comparatore (secondo A.O.) che la confronta con la tensione positiva Vref. Quando Vy>Vref si ha la commutazione positiva del comparatore e in R1 scorre una corrente in grado di innescare l’SCR. A questo punto il diodo controllato entra in conduzione e scarica velocemente il condensatore. L’uscita Vy scende rapidamente a zero ed il comparatore effettua la commutazione negativa: l’SCR si spegna e riprende la carica del condensatore.

Generatore di segnale a dente di sega All’istante iniziale il condensatore è scarico e l’andamento della tensione Vy è: Tale tensione, crescendo, ad un certo istante – diciamo t1 - avrà il valore Vref: A partire da tale istante l’SCR va in conduzione ed il condensatore si scarica velocemente su di esso.