IN GATE
GATE
CATODO
Figura 9.1! CORRENTE
DI LAVORO
senso fra anodo e catodo. M a q uando la corrente tenta di scorrere, lo fa dall'anodo al catodo, un rapido i m pulso di corrente nel gate manda i n conduzione I'SC R . E, più i m portante d i tutto, I'SCR rimane in conduzione, anche dopo che l a co rrente nel gate è cessata, finché ven ga forn ita corrente d i lavoro. Se la corrente d lavoro viene i nterdetta i n q ualche a ltro pu nto del c i rcu ito d i lavoro, occo rre un altro i m pu lso di gate per ripristinare l a cond uzione.
Poichè I'SCR normal mente non permette che alcuna co rrente d i lavoro ap prezzab i l e passi in senso inverso, dal catodo a l l'anodo, esso funziona come q ualsia si altro d iodo o radd rizzato re. Così esso è u n raddrizza tore che può ven i r controlla
to. D i q u i i l nome " rettificatore contro l l ato al s i l icio" o SCR. I l nome ufficiale è
"thyristore a triodo a bloccaggio inverso, al s i l i cio", ma, poichè esso sembra uno sciog l i li n g ua, i l nome com u nemente adattato è stato "SCR". (A q u esto pu nto è op portu no richiamare l 'attenzione sul fatto che "diodo", abbiamo già visto, s i g n ifica a due term i na l i , "t rido" s i g n ifica a tre, "tetrodo" sign ifica a quattro e " pentodo" sign ifi ca a c i n q u e term i n a l i . Q uesti term i n a l i hanno lo stesso s i g n i fi cato d i q u ando sono applicati ai t u b i a vuoto e le funzioni compi ute dai t u b i in molti casi sono s i m i l i a l l e funzio n i compi ute dai sem icond uttori. Q u asi tutti i transistori s o n o d e i triod i , natu ral mente, ma esistono anche alcu n i transistori che sono dei tetrod i ) .
L a F i g u ra 9 . 2 f a vedere i l p ri ncipio d i u n a tipica appl i cazi one deg l i S C R e , p re cisamente, u n sistema d i accensione a stato solido per auto. I l c i rcu ito d i ali menta zione i m magazz i n a una carica elettrica nel condensatore mentre I'SCR è interdetto. Q uando arriva il momento in c u i la candela deve p rodu rre u na sci nti l la, le puntine del lo spi nterogeno si chi udono per u n momento permettendo che u n a piccola cor rente d i comando arrivi al gate. Q uesta corrente fa scattare I'SCR nello stato d i " con duzione", scaricando la forte quantità di elettricità i m m agazz i n ata dal condensatore attraverso le poche spire primarie i nd icate nel la parte pi ù bassa della bobina. Q ue sto repentino afflusso d i altissi ma co rrente genera u n 'alta tensione nelle spire
secondarie della bob i n a e questa tensione prod u ce la sci nti l l a. Q uasi subito, non appena l a carica del condensatore si è esau rita, la corrente d i lavoro attraverso I'SCR si arresta. Q uando la corrente di lavoro cessa, I'SCR si i nterd isce, permetten do al condensatore di ricaricarsi.
N eg l i o rd i nari sistemi d i accensione, le p u ntine del lo spi nterogeno devono comm utare d i rettamente l a piena corrente d i lavoro. In coseg uenza d i ciò, le pu nti ne s i consu mano rapidamente a causa del l e alte tensio n i e correnti che esse devono com m utare - e ciò determ i n a del le cattive prestazi o n i del motore. Il g rande vantag-
g i o deii'SCR i n questa app l i cazione è che le p u ntine dello spi nterogeno devono por tare solo u n a bassissima tensione e una debol issi ma co rrente. I n conseguenza, esse d u rano quasi in eterno in buone co ndizioni e il c i rcu ito di lavoro può far uso di ten sioni e d i correnti più elevate, con il risultato di avere una scinti l la più forte e q u i n d i una m i g lior accensio ne.
SCR ALI MENTAZIONE CAN DELA PUNTINE COR R EN TI DI COMANDO I N GATE Figura 9.2
Vediamo u n'altra ti pica appl icazione deg l i SCR . Abbi amo defin ito I'SCR un di spositivo com m utatore. Ma, cosa abbastanza strana, esso può anche ven i re usato come d ispositivo in corrente alternata. Questa è la base del suo i m piego su larga sca la neg l i attenuatori del la l u m i n osità del le lampade e nei contro l l i di velocità nei mescol ato ri d i cibi, neg l i att rezzi d i potenza, nei motori i ndustri ali e in molte altre funzio n i d i regolazione.
Un buon esem pio è dato dal comando dei motori. La F i g u ra 9.3 rappresenta un tip ico i m piego d i SCR per rettifi care e reg ol are l a potenza forn ita a u n motore a co rrente continua da una sorgente a corrente alternata. I n qu esto sistema, i l c i r cu ito d : comando (tri gger) manda i n conduzione I'SCR u n a volta d u rante og n i com pleto ciclo in c.a. in un momento determ i n ato dal l a pred isposizione normale del la
manopola d i comando. Q uesto momento viene i n divid uato dal la "fase", come si fa per una fase del ciclo l u nare. I n fig u ra, si può vedere la forma dell'onda della corren te di lavoro, così come la sorgente i n c.a. tenta di pomparla nel motore ( l i nea tratteg g i ata) e q uando I'SCR la l ascia passare ( l i nea conti n u a) , nel caso in cui il comando sia pred isposto a metà potenza. Al pu nto A di og n i ciclo, la corrente cerca di passare i n senso d i retto (dall'anodo al catodo) , ma viene bloccata, perchè I'SCR non è an co ra in conduzione. A l l a fase del ciclo i n d icata dal pu nto B, il c i rcu ito di trigger manda in conduzione I'SCR e la corrente scorre. Al pu nto C, l a corrente d i retta è d i m i n u ita fino ad assumere i l valore zero, per cui I'SCR ritorna a l l ' i nterd izione. I l momento i n cui si ha l ' i m p u lso d i trigger p u ò ven i r variato, i n modo da farlo capitare i n corrispon denza ad og n i valore d i fase del ciclo compreso fra i punti A e B, facendo in tal modo variare l a co rrente med ia forn ita al motore per tutto il tratto che va da zero al valore massimo d i og n i sem ionda.
Q uesto metodo di regolazione della potenza è chiamato "contro l l o d i fase" . I l suo preg io è che, praticamente, nessuna potenza viene sprecata (d issi pata) per conversione in calore. Viene generato calore q uando regoliamo la corrente, non q uando la commutiamo. Q uando riduciamo i l passagg i o del l a corrente mediante una resistenza o q ualche specie d i elemento di control lo d i regolazione come u n transistore o u n reostato, le facciamo subi re una cad uta di tensione - e q u esto gene ra sempre del calore. M a I'SCR è sem pre com pletamente i n conduzione o completa mente i n d i retto e non rid uce mai parzial mente i l passagg i o della co rrente.
n a. Adesso che sappiamo cosa fa e dove viene usato I'SCR ved iamo come funzio- C I R C U ITO D I T R I G G ER l