Ispravljači s kontroliranim silicijem - Osnove, rad i primjena

Isprobajte Naš Instrument Za Uklanjanje Problema





Moderna energetska elektronika uistinu je započela pojavom tiristora. Tiristori su poznati i kao silikonski kontrolirani ispravljači ili SCR. To su četiri slojevita i trokraka poluvodička uređaja. A tiristori su jednosmjerni uređaji.

Silicijski kontrolirani ispravljači poluvodički su uređaji koji se obično koriste za upravljanje velikom snagom u kombinaciji s visokim naponom. Stoga ovi uređaji pronalaze primjenu u visokonaponskim sustavima upravljanja izmjeničnom strujom, krugovima za prigušivanje žarulje, regulatornim krugovima itd. SCR također pronalazi primjenu u ispravljanju izmjenične struje velike snage u visokonaponskom DC prijenosniku. SCR pripada obitelji tiristara i zapravo je naziv SCR zaštitni naziv tiristora iz General Electrics.




SCR je četveroslojni uređaj s izmjeničnim materijalima tipa N i P. SCR se sastoje od četveroslojnog poluvodiča koji tvori PNPN ili NPNP strukturu. Silicij se koristi kao vlastiti poluvodič, kojemu se dodaju odgovarajuće doping vode. Ima tri terminala koja se nazivaju anoda, katoda i vrata. Katoda je najjače dopirana, a ulaz i anoda su manje dopirani. Središnji sloj N-tipa samo je lagano dopiran i također je deblji od ostalih slojeva osnažujući ga da podnosi visoki blokirajući napon.

SCR ima tri spoja, naime J1, J2 i J3. Anoda je povezana s materijalom tipa P strukture PNPN, dok je katoda povezana s materijalom tipa N. Vrata su povezana s materijalom tipa P u blizini katode.



To su jednosmjerni uređaji i provode struju samo u jednom smjeru. To je od anode do katode. Pokretanje SCR-a odvija se kada njegova vrata dobiju pozitivan napon. SCR se općenito koristi u komutacijskim aplikacijama poput pokretača releja, punjača baterija itd.

Tiristor ima tri osnovna stanja:


Obrnuto blokiranje: U tom stanju, tiristor blokira struju na isti način kao i dioda s obrnutom pristranošću.

Blokiranje prema naprijed: U ovom stanju, rad tiristora je takav da blokira provođenje struje prema naprijed koju bi normalno nosila unaprijed pristrana dioda.

Daljinsko vođenje: U tom je stanju tiristor pokrenut u provodljivost. Nastavit će se provoditi sve dok trenutna struja ne padne ispod granične vrijednosti poznate kao zadrška.

Tiristorski rad

SCR-SIMBOL

SCR-SIMBOL

SCR započinje s provođenjem kad je pristran prema naprijed. U tu svrhu katoda se drži na negativnom, a anoda na pozitivnom naponu. Kada se na SCS nanese prednapon prednapona, spoj J1 i J3 postaju pristrani, dok spoj J2 postaje obrnuto. Kada se pozitivan napon primijeni na vrata, spoj J2 postaje pristran i SCR se uključuje.

TIRISTOR

U radu se tiristor može smatrati NPN i PNP tranzistorom povezanim leđima, čineći pozitivnu povratnu petlju unutar uređaja. Tranzistor je svojim odašiljačem povezanim s katodom tiristora NPN uređaj, dok je tranzistor sa svojim odašiljačem povezan s anodom tiristor je PNP uređaj . Vrata su spojena na bazu NPN tranzistora. Izlaz jednog tranzistora dovodi se na ulaz drugog, a izlaz drugog tranzistora vraća se natrag na ulaz prvog. To znači da kad struja počne teći, ona se brzo nakuplja dok oba tranzistora nisu potpuno uključena ili zasićena. Pogledajmo mali primjer:

Iz donjeg kruga ovdje smo koristili tiristor TYN616.

TIRISTOR-krug

  • Kada su vrata otvorena, određuju se tri napona proboja na minimalnom naponu naprijed pri kojem tiristor jako provodi. Sada se većina napona napajanja pojavljuje preko otpora opterećenja. Zadržavajuća struja je maksimalna anodna struja koja je otvorena kad se dogodi prekid.
  • Kada ulaz u stanju ISKLJUČEN tiristor pruža otpor u beskonačnosti nego u stanju UKLJUĐENJA, pruža vrlo nizak otpor, koji je u rasponu od 0,010 do 10.

Način aktiviranja

U normalnom isključenom stanju, SCR sprječava protok struje kroz njega, ali kad se napon vrata na katodi poveća i premaši određenu razinu, SCR se uključuje i provodi poput tranzistora. Jedna važna osobitost SCR-a je da, nakon što se provede, ostaje zabravljen i nastavlja se provoditi čak i nakon uklanjanja napona na vratima. SCR ostaje uključen sve dok struja zadržavanja uređaja ne padne na malu vrijednost. Ali ako vrata dobivaju pulsirajući napon, a struja kroz njega je ispod struje zasuna, SCR će ostati u isključenom stanju. SCR se može pokrenuti bez pozitivnog napona na ulazu. SCR je obično povezan s anodom na pozitivnu tračnicu, a katodom s negativnom šinom. Ako se primijenjeni napon na anodi poveća, kapacitivna sprega u uređaju inducira naboj u vrata i SCR okidače. Ova vrsta okidanja bez struje vanjskog ulaza poznata je pod nazivom „DV / dt okidanje“. To se obično događa pri uključivanju. To se naziva Rate rate efekt.

No, okidač DV / dt neće uključiti SCR u potpunosti, a djelomično pokrenuti SCR raspršit će veliku snagu i uređaj može oštetiti. Da bi se spriječilo pokretanje DV / dt, koristi se snuber mreža. Drugi način aktiviranja je povećanje napona napona SCR iznad nazivnog napona proboja. Pokretanje napona prema naprijed događa se kada se napon na SCR-u poveća s otvaranjem vrata. To se naziva ‘Kvar lavine’ tijekom kojeg se spaja 2 kvara uređaja. Ovo također djelomično uključuje SCR i oštetiće uređaj. Dakle, napon ne smije prelaziti nazivni napon SCR-a.

Kako isključiti SCR?

Jednom kad je SCR uključen, bit će u provodnom načinu čak i nakon uklanjanja struje na vratima. Ovo je zaključavanje SCR-a. SCR se može isključiti povratnim aktiviranjem. To se može učiniti primjenom negativnog napona na vrata. Uređaj se također može isključiti uklanjanjem anodne struje ili trenutnim kratkim spojem vrata i katode.

Primjene tiristora:

Tiristori se uglavnom koriste u uređajima gdje se zahtijeva upravljanje velikom snagom, moguće u kombinaciji s visokim naponom. Njihov rad čini ih prikladnima za upotrebu u srednje i visokonaponskim aplikacijama za kontrolu izmjeničnog napajanja, na primjer, prigušivanju žarulja, kontrolerima i upravljanje motorom .

Jedna primjena upravljanja SCR-relejem pomoću SCR-a:

SCR-KONTROLIRANI-RELEJ

Ako se na trenutak pritisne prekidač S1, relej će se uključiti. Može se isključiti pritiskom na S2.

Ako se prekidač S1 zamijeni LDR-om i R1 s unaprijed postavljenim 4.7K, relej će se uključiti kad svjetlo padne na LDR. Unaprijed podešeno podesite točku aktiviranja.

Ako se sklopka S1 zamijeni s 4,7 K NTC (negativni temperaturni koeficijent) termisterom i R1 s 1K postavkom, relej se uključuje kad se temperatura poveća. Unaprijed podešeno podesite točku aktiviranja.

Foto: