(Você precisa saber sobre eletrônica) Controle de Potência para Corrente Alternada.

        Esse circuito é também conhecido como dimmer, serve para controlar a luminosidade de uma lâmpada, a velocidade de um ventilador, temperatura de um ferro de solda, etc.

O objetivo desse post é detalhar de modo simplificado o funcionamento de um controle de potência AC e explicar o motivo que leva esse circuito a não funcionar em no-breaks com saída PWM(trapezoidal). Para isso é necessária uma explicação breve e superficial do funcionamento dos componentes envolvidos no circuito, para melhor compreensão de todos os usuários do blog.

Diac (Diodo de Corrente Alternada)

O diac pode conduzir a corrente por dois sentidos. Para isso ocorrer, é necessário que se tenha uma tensão de break over (Vbo), ou seja, uma tensão capaz de vencer a barreira de depleção característica do componente, no caso do diac X essa tensão varia de 25V até 30V e no diac Y de 35V a 42V. Quando essa tensão é atingida o componente passa a conduzir e só pára quando a corrente atingir um nível menor que a corrente de manutenção do componente (Ih). Ele só voltará a conduzir quando a tensão em seus terminais for igual a +Vbo ou –vbo dependendo do sentido da corrente.

Triac (Triodo de Corrente Alternada)

O triac tem um comportamento parecido com o do diac, ou seja, ele pode conduzir a corrente por dois sentidos, tanto do Anodo 1 (A1) para o Anodo 2 (A2) quanto de A2 para A1. Porém para que isso ocorra é necessário que se tenha um pulso de disparo no Gate (G).

O pulso por sua vez deve ser coerente com a polarização do componente, ou seja, para que a corrente siga no sentido de A2 para A1 é necessário que haja uma tensão mais positiva em A2 do que em A1 e nesse instante se tenha um pulso positivo no gate (G), e para que se tenha uma corrente no sentido de A1 para A2, é necessário que se tenha uma tensão mais positiva em A1 do que em A2 e ter um pulso no gate (G) menos positivo do que a tensão em A1. Caso essas condições não sejam obedecidas o componente se comportará como um circuito aberto, ou seja, não conduzira a corrente para nenhum sentido.

Vale ressaltar também a efeito de curiosidade que o triac também pode ser disparado por break over, porém nesse componente não é recomendado esse tipo de disparo.

Veja na figura abaixo o esquema elétrico de um circuito básico do controle de potência:Onde:

RL = Carga
R = Resistor
PT = Potenciômetro
D = Diac
T = Triac

Obs: Esse circuito controla até 90° do semiciclo positivo e 90° do semiciclo negativo, ou seja, 50% da tensão da rede em cima da carga. Sendo a fórmula da potência igual ao produto da tensão vezes a corrente (P=V.I), se cortarmos 90° do semiciclo positivo e 90° do semiciclo negativo ou 50% da tensão da rede em cima da carga, logo diminuiremos a potência em 50%.

Existem circuitos de controle de potencia CA que controlam a tensão em quase 180° dos semiciclos, ou seja, praticamente corta a alimentação da carga. O circuito básico desse controlador é igual ao do controlador de 90° graus, porém é adicionado a esse circuito um capacitor sem polaridade (que deve ser calculado de acordo com a resistência de R), com um de seus contatos ligado entre o potenciômetro e o diac, e o outro contato na trilha abaixo do diac, criando uma constante RC (resistor, potenciômetro e capacitor) que tem como finalidade atrasar (dependendo da resistência regulada no potenciômetro) o tempo de disparo do diac e conseqüentemente do triac fazendo o circuito atuar alem dos 90°.

Gráficos para o estudo do circuito:

Estudando o circuito com base nos gráficos:

No exemplo dos gráficos acima, o circuito esta trabalhando no seu corte máximo, ou seja, em 90°. Com o gráfico é fácil entender porque o circuito só corta até 90° dos semiciclos, se observarmos o gráfico da tensão após o potenciômetro, veremos que o diac só atua quando a tensão está no pico (90° do semiciclo), se a tensão depois do potenciômetro for menor que a do exemplo, esta, não terá potencial suficiente para chegar a tensão de break over do diac, acarretando o não disparo do mesmo e o corte total da alimentação da carga, pois o triac não receberá o pulso de disparo e atuará com um circuito aberto, se a tensão após o potenciômetro for maior que a do exemplo, o diac irá disparar antes dela chegar no pico, ou seja, antes dos 90°.

Voltando ao estudo dos graficos, vemos que no circuito, o diac só é disparado quando a tensão após o potenciômetro chega em sua amplitude máxima, no caso do semiciclo positivo, a tensão é conduzida pelo diac, no sentido do potenciômetro (mais positivo) para o gate do triac (menos positivo), que é disparado (com um pulso positivo após o diac), e quando está corretamente polarizado passa conduzir a tensão da rede, que nesse instante está em 90° positivo, fornecendo a carga, a forma de onda (da tensão) representada no semiciclo positivo do último gráfico. Quando a rede está no semiciclo negativo, acontece a mesma coisa, porém o diac passa a conduzir no sentido contrário, do gate (menos negativo) para o potenciômetro (mais negativa), este por sua vez, dispara o triac (com um pulso negativo), este quando está polarizado de forma correta passa a conduzir os 90° do semiciclo negativo pela carga, que tem sua forma de onda representada no último gráfico.

Por que esse circuito não funciona quando no-break bidirecional com saída pwm (trapezoidal) está em modo bateria?

Observando a forma de onda de um no-break bidirecional pwm via bateria, representada abaixo:

Verifica-se que ele trabalha com pulsos tanto para o semiciclo positivo quanto para o semiciclo negativo, sendo o tempo que o pulso leva para sair de zero ao pico é quase nulo, no circuito o potenciômetro irá controlar apenas o nível da tensão para disparar o diac (ou não, dependendo do nível da tensão), porém como o instante de mudança da tensão de zero para pico é quase nula o diac irá disparar (ou não) instantaneamente, disparando também o triac que conduzirá todo o semiciclo, não havendo corte da onda na carga. Veja neste vídeo abaixo a diferença entre onda senoidal e trapezoidal. 

Acréscimos de informações por parte de todos ou qualquer duvida colocar em comentários.

"Esteves, A.N. (Téc. Eletrônica)"