Generalnie używamy wielu komponenty elektryczne i elektroniczne przy projektowaniu projektów elektronicznych i układów ogólnych. Te podstawowe komponenty obejmują rezystory, tranzystory, kondensatory, diody, cewki indukcyjne, diody LED, tyrystory lub prostowniki sterowane krzemem, układy scalone i tak dalej. Rozważmy prostowniki, które są podzielone na dwa typy, takie jak niekontrolowane prostowniki (diody) i sterowane prostowniki (tyrystory). W rzeczywistości wielu studentów inżynierii i hobbystów elektroniki pragnie poznać podstawy dotyczące komponentów elektrycznych i elektronicznych. Ale w tym artykule omówimy szczegółowo podstawy i właściwości samouczka prostownika sterowanego tyrystorem lub krzemem.

Prostownik sterowany krzemem

Prostownik tyrystorowy lub sterowany krzemem jest wielowarstwowym elementem półprzewodnikowym i jest podobny do tranzystora. Prostownik sterowany silikonem składa się z trzech zacisków (anody, katody i bramki) w przeciwieństwie do prostownika z dwoma zaciskami (anoda i katoda). Diody są określane jako niekontrolowane prostowniki, ponieważ przewodzą (w stanie polaryzacji do przodu bez żadnej kontroli), gdy napięcie anodowe diody jest większe niż napięcie katody.

Dioda i tyrystor

Ale prostowniki sterowane krzemem nie przewodzą, nawet jeśli napięcie anody jest większe niż napięcie katody, chyba że (trzeci zacisk) zacisk bramki zostanie wyzwolony. Zatem dostarczając impuls wyzwalający do zacisku bramki, możemy sterować działaniem (załączaniem lub wyłączaniem) tyrystora. Dlatego tyrystor jest również nazywany prostownikiem sterowanym lub prostownikiem sterowanym krzemem.

Podstawy prostownika sterowanego krzemem

W przeciwieństwie do dwóch warstw (P-N) w diodzie i trzech warstw (P-N-P lub N-P-N) w tranzystorach, prostownik sterowany silikonem składa się z czterech warstw (P-N-P-N) z trzema Skrzyżowania P-N które są połączone szeregowo. Prostownik lub tyrystor sterowany krzemem jest reprezentowany przez symbol, jak pokazano na rysunku.

Prostownik sterowany krzemem

“co to jest flip flop w elektronice cyfrowej ”

Prostownik sterowany silikonem jest również urządzeniem jednokierunkowym, ponieważ przewodzi tylko w jednym kierunku. Poprzez odpowiednie wyzwolenie tyrystor może być używany jako łącznik obwodu otwartego, a także jako dioda prostownicza. Tyrystor nie może jednak pełnić funkcji wzmacniacza i może służyć tylko do przełączania sterowanego impulsem wyzwalającym zacisku bramki.

Tyrystor może być produkowany przy użyciu różnych materiałów, takich jak krzem, węglik krzemu, arsenek galu, azotek galu i tak dalej. Ale dobra przewodność cieplna, zdolność do wysokich prądów, zdolność do wysokiego napięcia, ekonomiczna obróbka krzemu sprawiły, że preferuje się go w porównaniu z innymi materiałami do produkcji tyrystorów, stąd są one również nazywane prostownikami sterowanymi krzemem.

Praca prostownika sterowanego krzemem

Działanie tyrystora można zrozumieć biorąc pod uwagę trzy stany trybów pracy prostownika sterowanego krzemem. Trzy tryby pracy tyrystora są następujące:

Odwróć tryb blokowania
Tryb blokowania w przód
Tryb przewodzenia do przodu

Tryb odwrotnego blokowania

Jeśli odwrócimy połączenia anody i katody tyrystorów, wówczas dolna i górna dioda będą spolaryzowane odwrotnie. W związku z tym nie ma ścieżki przewodzenia, więc prąd nie będzie płynął. W związku z tym nazywa się trybem odwrotnego blokowania.

Tryb blokowania do przodu

Generalnie, bez żadnego impulsu wyzwalającego do zacisku bramki, prostownik sterowany silikonem pozostaje wyłączony, co wskazuje na brak przepływu prądu w kierunku do przodu (od anody do katody). Dzieje się tak, ponieważ połączyliśmy ze sobą dwie diody (obie diody górna i dolna są spolaryzowane do przodu), aby utworzyć tyrystor. Ale połączenie między tymi dwiema diodami jest spolaryzowane odwrotnie, co eliminuje przepływ prądu od góry do dołu. Stąd ten stan jest określany jako tryb blokowania w przód. W tym trybie, mimo że tyrystor ma stan podobny do konwencjonalnej diody polaryzowanej do przodu, nie będzie przewodził, ponieważ zacisk bramki nie jest wyzwalany.

“system otwartej pętli i system zamkniętej pętli ”

Tryb przewodzenia do przodu

W tym trybie przewodzenia do przodu napięcie anodowe musi być większe niż napięcie katody a trzecia bramka zaciskowa musi być wyzwalana odpowiednio do przewodzenia tyrystora. Dzieje się tak, ponieważ za każdym razem, gdy wyzwalany jest zacisk bramki, wówczas dolny tranzystor będzie przewodził, który włącza górny tranzystor, a następnie górny tranzystor włącza dolny tranzystor, a zatem tranzystory wzajemnie się aktywują. Ten proces wewnętrznego dodatniego sprzężenia zwrotnego obu tranzystorów powtarza się, aż oba zostaną w pełni aktywowane, a następnie prąd przejdzie z anody do katody. Tak więc ten tryb działania prostownika sterowanego krzemem nazywany jest trybem przewodzenia do przodu.

Charakterystyka prostownika sterowanego krzemem

Rysunek pokazuje charakterystykę prostownika sterowanego krzemem, a także przedstawia działanie tyrystora w trzech różnych trybach, takich jak tryb blokowania do tyłu, tryb blokowania do przodu i tryb przewodzenia do przodu. Plik Charakterystyka V-I tyrystora reprezentują również odwrotne napięcie blokujące, napięcie blokujące do przodu, napięcie przebicia do tyłu, prąd podtrzymania, napięcie przebicia i tak dalej, jak pokazano na rysunku.

Zastosowania prostownika sterowanego krzemem

Zastosowanie prostownika sterowanego silikonem znajduje zastosowanie w obwodach pracujących z dużymi prądami i napięciami np system elektroenergetyczny obwody z prądem większym niż 1 kV lub większym niż 100 A.

Tyrystory są specjalnie stosowane w celu zmniejszenia wewnętrznych strat mocy w obwodzie. Prostowniki sterowane krzemem mogą być używane do sterowania mocą w obwodzie bez żadnych strat za pomocą przełączania włącz-wyłącz tyrystorów.

Prostowniki sterowane krzemem są również używane do celów prostowniczych, tj prąd przemienny na prąd stały . Zazwyczaj tyrystory są używane w programie Przetwornice AC na AC (cyklokonwertery), który jest najpowszechniejszym zastosowaniem prostownika sterowanego silikonem.

Praktyczne zastosowanie prostownika sterowanego silikonem

Cycloconverter oparty na SCR firmy Edgefxkits.com

Plik Cyklokonwerter oparty na SCR to praktyczne zastosowanie prostownika sterowanego silikonem, w którym prędkość jednofazowego silnika indukcyjnego jest regulowana w trzech krokach. Silniki indukcyjne to maszyny o stałej prędkości i często używane w wielu zastosowaniach, takich jak pralki, pompy wodne i tak dalej. Aplikacje te wymagają różnych prędkości silnika, które można osiągnąć za pomocą tej techniki opartej na SCR.

Schemat blokowy cyklokonwertera oparty na SCR autorstwa Edgefxkits.com

“jak działa prąd przemienny? ”

Cyklokonwerter oparty na tyrystorze służy do stopniowego sterowania prędkością silnika indukcyjnego. W tym projekcie para przełączników jest połączona z mikrokontrolerem 8051 i służą do wyboru żądanej prędkości (F, F / 2 i F / 3) silnika. Na podstawie stanu przełączników mikrokontroler dostarcza impulsy wyzwalające do sterowanych krzemem prostowników podwójnego mostka. W ten sposób prędkość silnika indukcyjnego jest kontrolowana w trzech krokach w zależności od wymagań.

Chcesz projektować projekty elektroniczne oparty na prostownikach sterowanych silikonem? Następnie zamieść swoje pomysły w sekcji komentarzy poniżej, aby uzyskać pomoc techniczną przy projektowaniu projektów inżynieryjnych.