W tym artykule poznamy wiele interesujących obwodów aplikacji SCR, a także poznamy główne funkcje i właściwości SCR zwany także urządzeniem tyrystorowym.
Co to jest SCR lub tyrystor
SCR to akronim od Silicon Controlled Rectifier, jak nazwa sugeruje, jest to rodzaj diody lub prostownika, którego przewodnictwo lub działanie można kontrolować za pomocą zewnętrznego wyzwalacza.
Oznacza to, że to urządzenie będzie się włączać lub wyłączać w odpowiedzi na zewnętrzny mały sygnał lub napięcie, dość podobne do tranzystora, ale znacznie różniące się właściwościami technicznymi.
Wyprowadzenia SCR C106
Patrząc na rysunek, widzimy, że SCR ma trzy odprowadzenia, które można zidentyfikować w następujący sposób:
Trzymając zadrukowaną stronę urządzenia skierowaną do nas,
- Prawe zakończenie nazywa się „bramą”.
- Środkowy przewód to „Anoda” i
- Lewa końcówka to „katoda”
Jak podłączyć SCR
Bramka jest wejściem wyzwalającym tyrystora i wymaga wyzwalacza prądu stałego o napięciu około 2 woltów, a najlepiej, gdy prąd stały powinien być większy niż 10 mA. Ten wyzwalacz jest stosowany przez bramkę i masę obwodu, co oznacza, że dodatni prąd stały trafia do bramki, a ujemny do ziemi.
Przewodzenie napięcia przez anodę i katodę jest włączane, gdy włącza się wyzwalacz bramki i odwrotnie.
Skrajny lewy przewód lub katoda tyrystora zawsze powinny być podłączone do masy obwodu wyzwalającego, co oznacza, że uziemienie obwodu wyzwalającego powinno być wspólne przez podłączenie do katody SCR, w przeciwnym razie SCR nigdy nie zareaguje na zastosowane wyzwalacze .
Obciążenie jest zawsze podłączone przez anodę i napięcie zasilania AC, które może być wymagane do aktywacji obciążenia.
SCR są specjalnie przystosowane do przełączania obciążeń AC lub impulsowych obciążeń DC. Czyste lub czyste obciążenia DC nie będą działać z tyrystorami SCR, ponieważ DC spowoduje efekt zatrzaskiwania tyrystora i nie pozwoli na wyłączenie nawet po usunięciu spustu bramki.
Obwody aplikacji SCR
W tej części przyjrzymy się niektórym z popularnych zastosowań SCR, które są w postaci przełącznika statycznego, sieci kontroli fazy, ładowarki akumulatorów SCR, regulatora temperatury i oświetlenia awaryjnego z jednego źródła.
system.
Przełącznik statyczny szeregowy
Na poniższym rysunku można zobaczyć przełącznik statyczny serii półfalowej. Kiedy przełącznik jest wciśnięty, aby umożliwić zasilanie, prąd na bramce tyrystora uaktywnia się podczas dodatniego cyklu sygnału wejściowego, włączając tyrystor.
Rezystor R1 kontroluje i ogranicza natężenie prądu bramki.
W stanie włączenia napięcie anody do katody VF tyrystora spada do poziomu wartości przewodzenia RL. Powoduje to drastyczne zmniejszenie prądu bramki i minimalne straty w obwodzie bramki.
Podczas cyklu wejścia ujemnego tyrystor jest wyłączany, ponieważ anoda staje się bardziej ujemna niż katoda. Dioda D1 zabezpiecza tyrystor przed odwróceniem prądu bramki.
Prawa część powyższego obrazu przedstawia wynikowy przebieg prądu obciążenia i napięcia. Przebieg wygląda jak półfala zasilająca przez obciążenie.
Zamknięcie przełącznika pozwala użytkownikowi osiągnąć poziom przewodzenia niższy niż 180 stopni przy przesunięciach faz występujących w dodatnim okresie wejściowego sygnału AC.
Aby uzyskać kąty przewodzenia w zakresie od 90 ° do 180 °, można zastosować następujący obwód. Ta konstrukcja jest podobna do powyższej, z wyjątkiem rezystora, który ma tutaj postać rezystora zmiennego, a przełącznik ręczny jest wyeliminowany.
Sieć wykorzystująca R i R1 zapewnia odpowiednio kontrolowany prąd bramki dla tyrystora podczas dodatniego półcyklu wejściowego prądu przemiennego.
Przesuwanie ramienia suwaka zmiennego rezystora R1 do maksimum lub w kierunku najniższego punktu, prąd bramki może stać się zbyt słaby, aby dotrzeć do bramki tyrystora, co nigdy nie pozwoli na włączenie tyrystora.
Z drugiej strony, gdy jest przesuwany w górę, prąd bramki będzie powoli wzrastał, aż do osiągnięcia wartości włączenia SCR. W ten sposób, używając rezystora zmiennego, użytkownik może ustawić poziom prądu włączania tyrystora w dowolnym miejscu między 0 ° a 90 °, jak pokazano po prawej stronie powyższego schematu.
Dla wartości R1, jeśli jest raczej niska, spowoduje szybkie uruchomienie SCR, prowadząc do podobnego wyniku uzyskanego na pierwszym rysunku powyżej (przewodzenie 180 °).
Jeśli jednak wartość R1 jest większa, do uruchomienia tyrystora tyrystora potrzebne będzie wyższe dodatnie napięcie wejściowe. Taka sytuacja nie pozwoliłaby nam na rozszerzenie kontroli o przesunięcie fazowe o 90 °, ponieważ sygnał wejściowy jest w tym momencie na najwyższym poziomie.
Jeśli SCR nie może zadziałać na tym poziomie lub przy niższych wartościach napięć wejściowych przy dodatnim zboczu cyklu prądu przemiennego, reakcja będzie dokładnie taka sama dla ujemnych zboczy cyklu wejściowego.
Z technicznego punktu widzenia ten rodzaj pracy tyrystora nazywany jest półfalową regulacją fazy o zmiennej rezystancji.
Ta metoda może być skutecznie stosowana w aplikacjach wymagających kontroli prądu RMS lub kontroli mocy obciążenia.
Ładowarka akumulatorów wykorzystująca SCR
Innym bardzo popularnym zastosowaniem SCR jest sterowniki do ładowania akumulatorów.
Podstawową konstrukcję prostownika opartego na SCR przedstawia poniższy schemat. Część zacieniona będzie naszym głównym obszarem dyskusji.
Działanie powyższej ładowarki akumulatorów sterowanej SCR można zrozumieć za pomocą następującego wyjaśnienia:
Obniżony prąd wejściowy AC jest prostowany w pełnym zakresie przez diody D1, D2 i zasilany przez zaciski anoda / katoda SCR. Akumulator będący w trakcie ładowania można zobaczyć szeregowo z zaciskiem katody.
Gdy akumulator jest w stanie rozładowania, jego napięcie jest na tyle niskie, że SCR2 jest w stanie wyłączonym. Ze względu na otwarty stan SCR2 obwód sterujący SCR1 zachowuje się dokładnie tak, jak nasz szeregowy przełącznik statyczny omówiony w poprzednich akapitach.
Przy odpowiednio znamionowym zasilaniu prostowanym na wejściu wyzwala SCR1 z prądem bramki, który jest regulowany przez R1.
Powoduje to natychmiastowe włączenie SCR i rozpoczęcie ładowania akumulatora przez przewodzenie SCR anoda / katoda.
Na początku, ze względu na niski poziom rozładowania akumulatora, VR będzie miał niższy potencjał ustawiony przez nastawę R5 lub dzielnik potencjału.
W tym momencie poziom VR będzie zbyt niski, aby włączyć diodę Zenera 11 V. W stanie nieprzewodzenia Zener będzie prawie jak otwarty obwód, powodując całkowite wyłączenie SCR2 z powodu praktycznie zerowego prądu bramki.
Ponadto obecność C1 gwarantuje, że SCR2 nigdy nie zostanie przypadkowo włączony z powodu stanów nieustalonych lub skoków napięcia.
Gdy akumulator się ładuje, jego napięcie na zaciskach stopniowo rośnie, a ostatecznie, gdy osiągnie ustawioną wartość pełnego naładowania, VR staje się wystarczające, aby włączyć diodę Zenera 11 V, a następnie zapalić SCR2.
Gdy tylko SCR2 zadziała, skutecznie generuje zwarcie, łącząc zacisk końcowy R2 z masą i umożliwiając dzielnik potencjału utworzony przez sieć R1, R2 na bramce SCR1.
Aktywacja dzielnika potencjału R1 / R2 na bramce SCR1 powoduje natychmiastowy spadek prądu bramki SCR1, zmuszając go do wyłączenia.
Powoduje to odcięcie zasilania akumulatora, co zapobiega przeładowaniu akumulatora.
Następnie, jeśli napięcie akumulatora ma tendencję do spadku poniżej ustawionej wartości, zener 11 V wyłącza się, powodując ponowne włączenie SCR1 i powtórzenie cyklu ładowania.
Sterowanie nagrzewnicą AC za pomocą SCR
Powyższy schemat przedstawia klasyczny sterowanie nagrzewnicą aplikacji za pomocą SCR.
Obwód jest przeznaczony do włączania i wyłączania 100-watowej grzałki w zależności od włączania termostatu.
Rtęć w szkle termostat są tutaj używane, które mają być niezwykle wrażliwe na zmiany otaczających go poziomów temperatury.
Mówiąc dokładniej, może wyczuć nawet zmianę temperatury o 0,1 ° C.
Jednak ponieważ te rodzaje termostatów są zwykle przystosowane do obsługi bardzo małych wartości prądu w zakresie około 1 mA, dlatego nie są zbyt popularne w obwodach kontroli temperatury.
W omawianym zastosowaniu do sterowania nagrzewnicą SCR jest używany jako wzmacniacz prądu do wzmacniania prądu termostatu.
W rzeczywistości SCR nie działa jak tradycyjny wzmacniacz, a raczej jako Czujnik prądu , co pozwala różnym charakterystykom termostatu sterować przełączaniem wyższego poziomu prądu tyrystora.
Widzimy, że zasilanie tyrystora jest doprowadzane przez grzałkę i prostownik mostkowy, który umożliwia pełne wyprostowanie prądu stałego dla tyrystora.
W okresie, gdy termostat jest w stanie otwartym, potencjał na kondensatorze 0,1 uF jest ładowany do poziomu wyzwalania potencjału bramki tyrystora przez impulsy generowane przez każdy wyprostowany impuls DC.
Stała czasowa ładowania kondensatora jest ustalana przez iloczyn elementów RC.
Umożliwia to SCR przewodzenie podczas tych impulsowych wyzwalaczy półcyklu DC, umożliwiając przepływ prądu przez grzałkę i umożliwiając wymagany proces ogrzewania.
W miarę nagrzewania się grzałki i wzrostu temperatury w określonym z góry punkcie aktywuje się termostat przewodzący i powoduje zwarcie na kondensatorze 0,1 uF. To z kolei wyłącza tyrystor i odcina zasilanie grzałki, powodując stopniowy spadek temperatury, aż do poziomu, przy którym termostat jest ponownie wyłączony, a tyrystor włącza się.
Lampa awaryjna wykorzystująca SCR
Następna aplikacja SCR mówi o jednym źródle konstrukcja lampy awaryjnej w którym a Bateria 6 V. jest utrzymywana w stanie naładowanego doładowania, dzięki czemu podłączoną lampę można bezproblemowo włączyć w przypadku awarii zasilania.
Gdy dostępne jest zasilanie, pełne wyprostowane źródło prądu stałego za pomocą D1, D2 dociera do podłączonej lampy 6 V.
C1 może ładować się do poziomu, który jest nieco niższy niż różnica między szczytową wartością prądu stałego w pełni wyprostowanego źródła zasilania a napięciem na R2, jak określono na podstawie wejścia zasilania i poziomu naładowania akumulatora 6 V.
W każdych okolicznościach, poziom potencjału katody SCR jest wyższy niż jego anoda, a także napięcie bramki do katody jest utrzymywane jako ujemne. Zapewnia to, że SCR pozostaje w stanie nieprzewodzenia.
Szybkość ładowania dołączonego akumulatora jest określana przez R1 i włączana przez diodę D1.
Ładowanie jest podtrzymywane tylko tak długo, jak długo anoda D1 pozostaje bardziej dodatnia niż jej katoda.
Gdy obecne jest zasilanie wejściowe, pełna fala wyprostowana w lampie awaryjnej utrzymuje ją w stanie WŁ.
Podczas sytuacji awarii zasilania kondensator C1 zaczyna się rozładowywać przez D1, R1 i R3, aż do momentu, w którym katoda SCR1 stanie się mniej dodatnia niż jej katoda.
W międzyczasie złącze R2, R3 staje się dodatnie, co powoduje zwiększenie napięcia bramki do katody dla tyrystora, włączając go.
SCR uruchamia się teraz i umożliwia połączenie akumulatora z lampą, natychmiastowo oświetlając ją za pomocą zasilania z akumulatora.
Lampa może pozostać w stanie oświetlonym, jakby nic się nie stało.
Po przywróceniu zasilania kondensatory C1 są ponownie ładowane, powodując wyłączenie tyrystora SCR i odcięcie zasilania z akumulatora lampy, tak że lampa świeci się teraz przez wejście zasilania prądem stałym.
Różne aplikacje SCR zebrane z tej witryny
Prosty alarm deszczowy:
Powyższy obwód alarmu deszczowego można wykorzystać do aktywacji obciążenia AC, takiego jak lampa lub automatycznie składana osłona lub klosz.
Czujnik jest wykonany poprzez umieszczenie go na metalowych kołkach, śrubach lub podobnym metalu na plastikowym korpusie. Przewody z tych metali są połączone w poprzek podstawy wyzwalającego stopnia tranzystora.
Czujnik jest jedyną częścią obwodu, który jest umieszczony na zewnątrz i wykrywa opady deszczu.
Kiedy zaczyna się deszcz, krople wody łączą metale czujnika.
Małe napięcie zaczyna przeciekać przez metale czujnika i dociera do podstawy tranzystora, tranzystor natychmiast przewodzi i dostarcza wymagany prąd bramki do SCR.
SCR również reaguje i włącza podłączone obciążenie prądu przemiennego w celu wyciągnięcia automatycznej osłony lub po prostu alarmu w celu skorygowania sytuacji zgodnie z życzeniem użytkownika.
Alarm włamaniowy SCR
W poprzedniej sekcji omówiliśmy specjalną właściwość SCR, w której zatrzaskuje się w odpowiedzi na obciążenia prądem stałym.
Opisany poniżej obwód skutecznie wykorzystuje powyższą właściwość SCR do wyzwalania alarmu w odpowiedzi na możliwą kradzież.
W tym przypadku SCR jest początkowo utrzymywany w pozycji wyłączonej, dopóki jego bramka pozostaje przymocowana lub skręcona z potencjałem uziemienia, który jest ciałem zasobu, który ma być chroniony.
Jeśli próba kradzieży zasobu zostanie podjęta przez odkręcenie odpowiedniej śruby, potencjał masy do tyrystora jest usuwany, a tranzystor zostaje aktywowany przez powiązany rezystor podłączony do podstawy i dodatni.
SCR również uruchamia się natychmiast, ponieważ teraz pobiera napięcie bramki z emitera tranzystora i zatrzaskuje się, emitując dźwięk alarmu podłączonego prądu stałego.
Alarm pozostaje włączony aż do jego ręcznego wyłączenia, miejmy nadzieję, przez faktycznego właściciela.
Prosta ładowarka ogrodzeniowa, obwód Energizer
SCR idealnie nadają się do produkcji obwody ładowarki ogrodzeniowej . Ładowarki ogrodzeniowe wymagają przede wszystkim stopnia generatora wysokiego napięcia, w którym wysoce konieczne staje się urządzenie przełączające, takie jak SCR. W ten sposób SCR stają się szczególnie odpowiednie do takich zastosowań, w których są używane do generowania wymaganych wysokich napięć łukowych.
Obwód CDI dla samochodów:
Jak wyjaśniono w powyższym zgłoszeniu, SCR są również szeroko stosowane w samochodach, w ich układach zapłonowych. Obwody zapłonu pojemnościowego rozładowania lub systemy CDI wykorzystują SCR do generowania przełączania wysokiego napięcia wymaganego do procesu zapłonu lub do uruchomienia zapłonu pojazdu.
Poprzedni: Jak działają diody Varactor (Varicap) Dalej: Obrotowy obwód czakry LED dla bożków bożków
