SCR aplikační obvody

V tomto článku se budeme učit mnoho zajímavých SCR aplikačních obvodů a také se naučíme hlavní funkce a vlastnosti SCR nazývané také tyristorové zařízení.

Co je SCR nebo tyristor

SCR je zkratka Silicon Controlled Rectifier, jak název napovídá, že jde o druh diody nebo usměrňovacího prostředku, jehož vedení nebo provoz lze ovládat pomocí externího spouštěče.

To znamená, že se toto zařízení zapne nebo vypne v reakci na malý externí signál nebo napětí, které je docela podobné tranzistoru, přesto se svými technickými vlastnostmi výrazně liší.

Pinouty SCR C106

Při pohledu na obrázek vidíme, že SCR má tři vodiče, které lze identifikovat takto:

Potištěnou stranu zařízení držte obrácenou k nám,

• Pravý koncový vodič se nazývá „brána“.
• Středovým vodičem je „anoda“ a
• Levý konec vedení je „katoda“

Jak připojit SCR

Brána je spouštěcím vstupem SCR a vyžaduje stejnosměrný spouštěč s napětím kolem 2 voltů, DC by mělo být ideálně více než 10 mA. Tato spoušť se aplikuje přes bránu a uzemnění obvodu, což znamená, že kladné stejnosměrné napětí jde k bráně a záporné uzemnění.

Vedení napětí mezi anodou a katodou se zapne, když se použije hradlová spoušť a naopak.

Krajní levý vodič nebo katoda SCR by měla být vždy připojena k zemi spouštěcího obvodu, což znamená, že uzemnění spouštěcího obvodu by mělo být společné připojením ke SCR katodě, jinak SCR nikdy nebude reagovat na použité spouštěče .

Zátěž je vždy připojena přes anodu a střídavé napájecí napětí, které může být potřebné pro aktivaci zátěže.

SCR jsou speciálně vhodné pro spínání střídavých zátěží nebo pulzních stejnosměrných zátěží. Čisté nebo čisté stejnosměrné zátěže nebudou u SCR fungovat, protože stejnosměrný proud způsobí blokovací účinek na SCR a nedovolí vypnout ani po odstranění spouště brány.

Aplikační obvody SCR

V této části se podíváme na některé z populárních aplikací SCR, které jsou ve formě statického přepínače, sítě fázového řízení, nabíječky baterií SCR, regulátoru teploty a nouzového osvětlení z jednoho zdroje
Systém.

Sériový statický přepínač

Na následujícím obrázku je patrný statický přepínač řady půlvlny. Když je spínač stisknutý, aby se umožnilo napájení, proud na bráně SCR se aktivuje během kladného cyklu vstupního signálu, zapnutím SCR.

Rezistor R1 řídí a omezuje množství proudu brány.

V zapnutém stavu se napětí anody na katodě VF SCR snižuje na úroveň hodnoty vedení RL. To způsobí drastické snížení proudu brány a minimální ztrátu v obvodech brány.

Během záporného vstupního cyklu je SCR vypnutý, protože anoda je zápornější než katoda. Dioda D1 chrání SCR před obrácením proudu brány.

Pravá část výše uvedeného obrázku ukazuje výsledný tvar vlny pro zatěžovací proud a napětí. Tvar vlny vypadá jako dodávka půl vlny napříč zátěží.

Uzavření spínače umožňuje uživateli dosáhnout úrovně vedení nižší než 180 stupňů při fázových posunech, ke kterým dochází během kladné periody vstupního střídavého signálu.

K dosažení úhlů vedení mezi 90 ° a 180 ° lze použít následující obvod. Tato konstrukce je podobná výše uvedené, s výjimkou rezistoru, který je zde ve formě variabilního rezistoru, a ručního spínače je vyloučeno.

Síť používající R a R1 zajišťuje správně řízený hradlový proud pro SCR během kladného polovičního cyklu vstupního střídavého proudu.

Přesunutím posuvného ramene R1 s proměnným odporem na maximum nebo do nejspodnějšího bodu může být proud hradla příliš slabý, aby dosáhl brány SCR, a to nikdy neumožňuje SCR zapnout.

Na druhou stranu, když se posune nahoru, proud brány se bude pomalu zvyšovat, dokud nebude dosaženo velikosti zapnutí SCR. Uživatel tedy může pomocí proměnného odporu nastavit úroveň zapínacího proudu pro SCR kdekoli mezi 0 ° a 90 °, jak je uvedeno na pravé straně výše uvedeného diagramu.

Pokud je hodnota R1, pokud je poměrně nízká, způsobí, že SCR vystřelí rychle, což povede k podobnému výsledku získanému z prvního obrázku výše (vedení 180 °).

Pokud je však hodnota R1 větší, bude pro spuštění SCR zapotřebí vyšší kladné vstupní napětí. Tato situace by nám neumožnila rozšířit řízení nad 90 ° fázový posun, protože vstup je v tomto bodě na nejvyšší úrovni.

Pokud SCR není schopen střílet na této úrovni nebo pro nižší hodnoty vstupních napětí při kladném sklonu střídavého cyklu, bude odezva přesně stejná pro záporné sklony vstupního cyklu.

Technicky se tento typ práce SCR nazývá poloviční vlnové fázové řízení s proměnným odporem.

Tuto metodu lze efektivně použít v aplikacích vyžadujících řízení proudu RMS nebo řízení zátěžového výkonu.

Nabíječka baterií pomocí SCR

Další velmi populární aplikace SCR má podobu řadiče nabíječky baterií.

Základní konstrukci nabíječky baterií založenou na SCR lze vidět na následujícím schématu. Stínovaná část bude naší hlavní oblastí diskuse.

Fungování výše uvedené nabíječky baterií řízené SCR lze pochopit s následujícím vysvětlením:

Vstup sestupný AC je plná vlna usměrněná diodami D1, D2 a napájena přes terminály SCR anoda / katoda. Akumulátor, který se nabíjí, lze vidět v sérii s katodovou svorkou.

Když je baterie ve vybitém stavu, její napětí je dostatečně nízké, aby udržovalo SCR2 ve vypnutém stavu. Vzhledem k otevřenému stavu SCR2 se řídicí obvod SCR1 chová přesně jako náš sériový statický přepínač popsaný v předchozích odstavcích.

S adekvátně dimenzovaným vstupem usměrněného napájení spouští ON SCR1 s hradlovým proudem, který je regulován R1.

To okamžitě zapne SCR a baterie se začne nabíjet prostřednictvím anodového / katodového vedení SCR.

Zpočátku bude mít VR kvůli nízké úrovni vybití baterie nižší potenciál, jak je nastaven předvolbou R5 nebo děličem potenciálu.

V tomto okamžiku bude úroveň VR příliš nízká, aby zapnula Zenerovu diodu 11 V. Ve svém nevodivém stavu bude zener téměř jako otevřený obvod, což způsobí, že SCR2 bude zcela vypnut kvůli prakticky nulovému hradlovému proudu.

Přítomnost C1 také zajišťuje, že SCR2 se nikdy náhodně nezapne kvůli přechodným napětím nebo špičkám.

Jak se baterie nabíjí, její svorkové napětí postupně stoupá a nakonec, když dosáhne nastavené hodnoty plného nabití, VR se stane dostačujícím pro zapnutí Zenerovy diody 11 V a následné spuštění ON na SCR2.

Jakmile SCR2 vystřelí, efektivně vygeneruje zkrat, připojení koncové svorky R2 k zemi a povolení děliče potenciálu vytvořeného sítí R1, R2 u brány SCR1.

Aktivace děliče potenciálu R1 / R2 na bráně SCR1 způsobí okamžitý pokles proudu proudu brány SCR1 a nutí jej k vypnutí.

To má za následek přerušení dodávky energie do baterie, což zajistí, že se baterie nebude moci příliš dobít.

Poté, pokud má napětí baterie tendenci klesnout pod přednastavenou hodnotu, zener 11 V se vypne, což způsobí, že se SCR1 znovu zapne, aby opakoval nabíjecí cyklus.

Řízení AC ohřívače pomocí SCR

Výše uvedený diagram ukazuje klasiku ovládání ohřívače aplikace pomocí SCR.

Obvod je navržen tak, aby zapínal a vypínal 100 wattový ohřívač v závislosti na spínání termostatu.

Rtuť ve skle termostat Používá se zde, o kterém se předpokládá, že je extrémně citlivý na změny teplotních úrovní, které jej obklopují.

Abych byl přesný, může cítit i změnu teplot 0,1 ° C.

Nicméně, protože tyto typy termostatů jsou normálně dimenzovány na zvládnutí velmi malých velikostí proudu v rozsahu přibližně 1 mA, a proto není v regulačních obvodech teploty příliš populární.

V diskutované aplikaci ovládání topení se SCR používá jako proudový zesilovač pro zesílení proudu termostatu.

Ve skutečnosti SCR nefunguje jako tradiční zesilovač, spíše jako a proudový senzor , což umožňuje proměnlivým charakteristikám termostatu ovládat přepínání vyšší úrovně proudu SCR.

Vidíme, že napájení do SCR je přiváděno prostřednictvím ohřívače a plného můstkového usměrňovače, což umožňuje pro SCR stejnosměrné napájení s plnou vlnou.

Během periody, kdy je termostat v otevřeném stavu, je potenciál přes kondenzátor 0,1 uF nabit pomocí pulzů generovaných každým usměrněným stejnosměrným pulzem na úroveň spalování potenciálu brány SCR.

Časová konstanta pro nabíjení kondenzátoru je dána součinem RC prvků.

To umožňuje SCR provádět během těchto pulzních spouštěčů polovičního cyklu DC, což umožňuje průchod proudu ohřívačem a umožňuje požadovaný proces ohřevu.

Jak se ohřívač ohřívá a jeho teplota stoupá, v předem stanoveném bodě způsobí aktivaci vodivého termostatu a vytvoření zkratu přes kondenzátor 0,1 uF. To zase vypne SCR a vypne napájení ohřívače, což způsobí postupné snižování jeho teploty, dokud neklesne na úroveň, kdy je termostat opět deaktivován a SCR vystřelí ON.

Nouzové světlo pomocí SCR

Další aplikace SCR hovoří o jednom zdroji design nouzové lampy ve kterém a 6 V baterie je udržována v nabitém stavu, takže připojenou lampu lze bezproblémově zapnout, kdykoli dojde k výpadku napájení.

Pokud je k dispozici napájení, dosáhne plné vlnové usměrněné stejnosměrné napájení pomocí D1, D2 připojené 6 V lampy.

C1 se může nabíjet na úroveň, která je o něco nižší než rozdíl mezi špičkovým stejnosměrným proudem plně usměrněného napájení a napětím na R2, jak je určeno vstupem napájení a úrovní nabití 6 V baterie.

Úroveň katodového potenciálu SCR je za každých okolností o něco vyšší než jeho anoda a také napětí brány na katodu je udržováno záporné. Tím zajistíte, že SCR zůstane v nevodivém stavu.

Rychlost nabíjení připojené baterie je určena R1 a je aktivována prostřednictvím diody D1.

Nabíjení je udržováno, pouze pokud anoda D1 zůstává pozitivnější než její katoda.

Když je příkon přítomen, plná vlna usměrněná napříč nouzovou lampou ji udržuje zapnutá.

Během situace výpadku napájení se kondenzátor C1 začne vybíjet přes D1, R1 a R3, dokud nedojde k bodu, kdy se katoda SCR1 stane méně pozitivní než jeho katoda.

Mezitím také spojení R2, R3 přejde kladně, což má za následek zvýšené napětí hradla na katodu pro SCR a jeho zapnutí.

SCR nyní vystřelí a umožní baterii připojit se k lampě a okamžitě ji osvětlí pomocí baterie.

Lampa může zůstat v osvětleném stavu, jako by se nic nestalo.

Když se napájení vrátí, kondenzátory C1 se znovu nabijí, což způsobí vypnutí SCR a přerušení napájení z baterie do lampy, takže lampa se nyní rozsvítí vstupním stejnosměrným napájením.

Různé aplikace SCR shromážděné z této webové stránky

Jednoduchý dešťový alarm:

Výše uvedený obvod dešťového alarmu lze použít k aktivaci zátěže střídavým proudem, jako je lampa nebo automatický skládací kryt nebo clona.

Senzor se vyrábí umístěním na kovové kolíky nebo šrouby nebo podobný kov přes plastové tělo. Dráty z těchto kovů jsou připojeny přes základnu spouštěcího tranzistorového stupně.

Senzor je jedinou částí obvodu, který je umístěn venku, pro snímání deště.

Když začne déšť, kapky vody přemostí kov senzoru.

Malé napětí začne unikat přes kovy senzoru a dosáhne základny tranzistoru, tranzistor okamžitě vede a dodává požadovaný hradlový proud do SCR.

SCR také reaguje a zapíná připojenou zátěž střídavého proudu pro vytažení automatického krytu nebo jednoduše výstrahu pro nápravu situace podle přání uživatele.

Alarm SCR proti vloupání

V předchozí části jsme diskutovali o speciální vlastnosti SCR, kde se zablokuje v reakci na DC zatížení.

Obvod popsaný níže efektivně využívá výše uvedenou vlastnost SCR pro spuštění alarmu v reakci na možnou krádež.

Zde je SCR zpočátku držen ve vypnuté poloze, pokud jeho brána zůstává zmanipulovaná nebo zašroubovaná s potenciálem země, který se stane tělem aktiva, které je třeba chránit.

Pokud dojde k pokusu o krádež aktiva odšroubováním příslušného šroubu, zemní potenciál k SCR se odstraní a tranzistor se aktivuje prostřednictvím přidruženého rezistoru připojeného přes jeho základnu a kladného.

SCR se také okamžitě spustí, protože nyní získává své hradlové napětí z emitoru tranzistoru a západky znějící připojený stejnosměrný alarm.

Alarm zůstane zapnutý, dokud se nevypne ručně, doufejme, že skutečný vlastník.

Jednoduchá nabíječka plotu, obvod Energizer

SCR jsou ideální pro výrobu obvody nabíječe plotů . Nabíječe plotů primárně vyžadují vysokonapěťový generátorový stupeň, kde se vysoce spínací zařízení jako SCR stává vysoce imperativním. SCR se tak stávají zvláště vhodnými pro takové aplikace, kde se používají pro generování požadovaných vysokých obloukových napětí.

Obvod CDI pro automobily:

Jak je vysvětleno ve výše uvedené aplikaci, SCR jsou také široce používány v automobilech v jejich zapalovacích systémech. Kapacitní výbojové zapalovací obvody nebo systémy CDI využívají SCR pro generování přepínání vysokého napětí požadovaného pro proces zapalování nebo pro spuštění zapalování vozidla.