1. Diagrama de bloques

PRÁCTICA 4:
Ingeniería Técnica Industrial
CONTROL TODO O NADA EN
ELECTRÓNICA DE POTENCIA
ALTERNA MEDIANTE UN
TIRISTOR.
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1. Diagrama de bloques
Se pretende diseñar un circuito que sea capaz de controlar la potencia entregada a una carga con el método
todo o nada, es decir, dejando pasar la totalidad de la señal de la fuente durante unos ciclos y eliminarla en
otros. Para evitar problemas de sobretensiones (se producen sobretensiones al cortar la corriente en cargas
inductivas ya que la tensión en bornes de una inductancia es directamente proporcional a la variación de la
corriente que la atraviesa) es necesario que los cortes de corriente se produzcan cuando ésta no tenga un
valor elevado, de modo que la variación sea mínima. Esto se consigue mediante un detector de cruces por
cero de la señal. El detector de cruces por cero es un circuito que monitoriza la señal de alimentación y emite
una señal de reloj sintonizada con los cruces por cero.
PRÁCTICA 4:
CONTROL TODO O NADA EN
ALTERNA MEDIANTE UN
Ingeniería Técnica Industrial
ELECTRÓNICA DE POTENCIA
TIRISTOR.
Fig. 1
Para conectar y desconectar la corriente que la fuente suministra a la carga, utilizaremos un interruptor
unidireccional (solo conduce en directa, pero corta la corriente automáticamente en inversa) SCR. Puesto
que la fuente es de alterna, y no queremos que la carga reciba la señal rectificada, se añade una rama de
continua mediante la introducción de un puente de diodos en el circuito, tal y como se aprecia en la Fig. 1.
De este modo, si el interruptor corta la corriente en la rama de continua 1, por la carga no pasa corriente
alguna. Por el contrario, si el interruptor permanece cerrado por la carga circulará el total de la señal alterna
de la RED.
Analizaremos ahora cada uno de los bloques que aparecen en la Fig. 1.

Detector de la Potencia Consumida en la Carga. Este bloque representa algún tipo de sensor
(célula Hall, por ejemplo) capaz de determinar la potencia que está consumiendo la carga. No tiene
porque ser necesariamente un circuito. Por ejemplo podemos monitorizar directamente la
luminosidad de una lámpara, que será proporcional a la potencia que está consumiendo.
1
En realidad lo que circula por el interruptor es la señal proveniente del rectificador de onda completa en
puente, es decir, lo que circula por el interruptor es el valor absoluto de la tensión de alimentación, con lo
que se evita el problema de la conducción en inversa en el interruptor.
PRÁCTICA 4:
CONTROL TODO O NADA EN
ALTERNA MEDIANTE UN
Ingeniería Técnica Industrial
ELECTRÓNICA DE POTENCIA
TIRISTOR.

Consigna de Consumo de Potencia. Sencillamente es el valor deseado de la potencia en la carga.
Podría ser simplemente un mando que fije el valor de la luminosidad en una bombilla. También
podría ser una velocidad determinada para un motor, etc.

Generador de la Señal de Control. Este bloque representa un circuito capaz de emitir una señal
cuadrada de frecuencia y ciclo de trabajo variable. Mientras esta señal permanece en HIGH se estará
dando la orden de que el interruptor deje pasar la corriente, y por la carga circulará la totalidad de
la señal de RED. Cuando esta señal esté en LOW el interruptor deberá permanecer abierto, de modo
que no circule corriente por la carga.

Detector de Cruces por Cero. Este bloque responde al comportamiento descrito anteriormente. La
función de este circuito es generar una señal de reloj sincronizada con los cruces por cero de la
tensión que alimenta a la carga.

Báscula tipo D con entrada de reloj. La báscula tipo D cambia el estado en su salida (Q) cuando
cambia el estado en la entrada (D). Si tiene entrada de reloj, el cambio en el estado de la salida Q se
produce cuando cambia D, pero con el retraso suficiente para que coincida con una transición en la
entrada de reloj. El resultado es que a la salida de la báscula tenemos la señal de control
sincronizada con los cruces por cero.

Acondicionador de la Señal de Control. La función de este bloque es acondicionar la señal de
control para que sea capaz de accionar al interruptor. Su forma, por lo tanto, dependerá del tipo de
interruptor. Además se suele añadir aislamiento galvánico entre el circuito de control y el circuito
de potencia (formado por la fuente de RED, la carga y el puente rectificador).
La implementación de todos estos bloques debe tener en cuenta las restricciones de cada uno de los
componentes utilizados. Por ejemplo, si la báscula D es de la familia TTL (lo más usual), las señales
provenientes de los bloques precedentes deberán respetar las corrientes (60mA) y tensiones (0 +5.5V)
máximas permitidas por los dispositivos de la familia TTL. El detector de cruces por cero de ser capaz de
monitorizar la tensión y/o la corriente que circula por la carga (valores elevados) y al mismo tiempo no
debe influir en el comportamiento del circuito de potencia (debe ser de bajo consumo; no debe introducir
armónicos en la RED, etc).
2. Circuito
No implementaremos el detector de potencia consumida por la carga (monitorizaremos la tensión en el
osciloscopio), y la consigna la fijaremos directamente. El Generador de la señal de control será un generador
de onda cuadrada con salida TTL directa.
PRÁCTICA 4:
CONTROL TODO O NADA EN
ALTERNA MEDIANTE UN
TIRISTOR.
Fig. 2
Ingeniería Técnica Industrial
ELECTRÓNICA DE POTENCIA
PRÁCTICA 4:
CONTROL TODO O NADA EN
ALTERNA MEDIANTE UN
TIRISTOR.
Fig. 3
Ingeniería Técnica Industrial
ELECTRÓNICA DE POTENCIA