Tyristor nebo křemíkem řízený usměrňovač Základy a charakteristiky výukového programu

Vyzkoušejte Náš Nástroj Pro Odstranění Problémů





Obecně používáme mnoho elektrické a elektronické součásti při navrhování projektů elektroniky a obecných obvodů. Mezi tyto základní součásti patří rezistory, tranzistory, kondenzátory, diody, induktory, diody LED, tyristory nebo křemíkem řízené usměrňovače, integrované obvody atd. Uvažujme usměrňovače, které jsou klasifikovány do dvou typů, jako je neřízené usměrňovače (diody) a řízené usměrňovače (tyristory). Ve skutečnosti mnoho studentů strojírenství a elektronických fandů touží znát základní informace o elektrických a elektronických součástkách. Ale zde v tomto článku pojďme podrobně diskutovat o základech a charakteristikách tyristoru nebo křemíku řízeného usměrňovače.

Křemíkem řízený usměrňovač

Tyristorem nebo křemíkem řízený usměrňovač je vícevrstvé polovodičové zařízení a je podobné tranzistoru. Křemíkem řízený usměrňovač se skládá ze tří svorek (anoda, katoda a hradlo) na rozdíl od usměrňovače se dvěma koncovými diodami (anoda a katoda). Diody se označují jako nekontrolované usměrňovače, které vedou (během dopředného zkreslení bez jakékoli kontroly), kdykoli je anodové napětí diody vyšší než katodové napětí.




Dioda a tyristor

Dioda a tyristor

Silikonem řízené usměrňovače ale nereagují, i když je anodové napětí vyšší než katodové napětí, dokud není spuštěna (třetí svorka) hradlová svorka. Tím, že poskytneme spouštěcí impuls do hradlového terminálu, můžeme řídit činnost (ZAPNUTO nebo VYPNUTO) tyristoru. Tyristor se proto také nazývá řízený usměrňovač nebo křemíkem řízený usměrňovač.



Základy usměrňovače řízeného křemíkem

Na rozdíl od dvou vrstev (P-N) v diodě a tří vrstev (P-N-P nebo N-P-N) v tranzistorech se křemíkem řízený usměrňovač skládá ze čtyř vrstev (P-N-P-N) se třemi P-N křižovatky které jsou zapojeny do série. Křemíkem řízený usměrňovač nebo tyristor je znázorněn symbolem, jak je znázorněno na obrázku.

Křemíkem řízený usměrňovač

Křemíkem řízený usměrňovač

Křemíkem řízený usměrňovač je také jednosměrné zařízení, protože vede pouze jedním směrem. Vhodným spuštěním lze tyristor použít jako spínač otevřeného obvodu a také jako usměrňovací diodu. Tyristor však nelze použít jako zesilovač a lze jej použít pouze pro spínací provoz řízený spouštěcím pulzem hradlového terminálu.

Tyristor lze vyrábět z různých materiálů, jako je křemík, karbid křemíku, arsenid galia, nitrid galia atd. Ale dobrá tepelná vodivost, schopnost vysokého proudu, schopnost vysokého napětí, ekonomické zpracování křemíku způsobily, že dává přednost ve srovnání s jinými materiály pro výrobu tyristorů, a proto se také nazývají jako křemíkem řízené usměrňovače.


Křemíkem řízený usměrňovač pracuje

Fungování tyristoru lze pochopit zvážením tří stavových režimů provozu křemíkem řízeného usměrňovače. Tři režimy provozu tyristoru jsou následující:

  • Režim blokování zpětného chodu
  • Režim blokování vpřed
  • Režim dopředného vedení

Režim blokování zpětného chodu

Pokud obrátíme anodové a katodové připojení tyristorů, pak jsou spodní a horní diody reverzně předpjaté. Neexistuje tedy žádná vodivá cesta, takže neprotéká žádný proud. Proto se nazývá režim reverzního blokování.

Režim blokování vpřed

Obecně platí, že bez jakéhokoli spouštěcího impulzu do hradlového terminálu zůstává křemíkem řízený usměrňovač vypnutý, což naznačuje, že v dopředném směru (z anody na katodu) neproudí žádný proud. Je to proto, že jsme spojili dvě diody (horní i dolní diody jsou předpjaté dopředu) dohromady, abychom vytvořili tyristor. Spojení mezi těmito dvěma diodami je však zpětně předpjaté, což eliminuje tok proudu shora dolů. Tento stav se proto nazývá režim blokování dopředu. V tomto režimu, i když tyristor má podmínky jako běžná dopředně diodová dioda, nebude fungovat, protože se nespustí terminál brány.

Režim dopředného vedení

V tomto dopředném vodivém režimu je anodové napětí musí být větší než katodové napětí a třetí brána terminálu musí být spuštěna odpovídajícím způsobem pro vedení tyristoru. Důvodem je to, že kdykoli je spuštěn terminál brány, bude vést dolní tranzistor, který zapne horní tranzistor a poté horní tranzistor zapne dolní tranzistor, a tak se tranzistory navzájem aktivují. Tento proces vnitřní pozitivní zpětné vazby obou tranzistorů se opakuje, dokud se oba plně neaktivují a poté nebude proud z anody na katodu. Tento režim provozu křemíkem řízeného usměrňovače se tedy nazývá režim dopředného vedení.

Vlastnosti usměrňovače řízeného křemíkem

Vlastnosti usměrňovače řízeného křemíkem

Vlastnosti usměrňovače řízeného křemíkem

Obrázek ukazuje křemíkem řízené charakteristiky usměrňovače a také představuje tyristorový provoz ve třech různých režimech, jako je režim blokování zpětného chodu, režim blokování dopředu a režim dopředného vedení. The V-I charakteristiky tyristoru také představují zpětné blokovací napětí, dopředné blokovací napětí, zpětné průrazné napětí, přídržný proud, přepínací napětí atd., jak je znázorněno na obrázku.

Aplikace usměrňovače řízené křemíkem

Použití křemíkem řízeného usměrňovače se používá v obvodech, které se zabývají velkými proudy a napětí, jako jsou systém elektrické energie obvody s proudem vyšším než 1 kV nebo vyšším než 100 A.

Tyristory se speciálně používají ke snížení ztrát vnitřního výkonu v obvodu. Křemíkem řízené usměrňovače lze použít k řízení výkonu v obvodu bez jakýchkoli ztrát pomocí řízení zapnutí a vypnutí tyristorů.

Křemíkem řízené usměrňovače se také používají pro účely usměrňování, tj. Od střídavý proud na stejnosměrný . Tyristory se obvykle používají v Převodníky AC na AC (cyklokonvertory), což je nejběžnější aplikace křemíkem řízeného usměrňovače.

Praktická aplikace křemíkem řízeného usměrňovače

Cyklokonvertor založený na SCR od Edgefxkits.com

Cyklokonvertor založený na SCR od Edgefxkits.com

The Cyklokonvertor na bázi SCR je praktická aplikace křemíkem řízeného usměrňovače, při kterém jsou otáčky jednofázového indukčního motoru regulovány ve třech krocích. Indukční motory jsou stroje s konstantními otáčkami a často se používají v několika aplikacích, jako jsou pračky, vodní čerpadla atd. Tyto aplikace vyžadují různé rychlosti motoru, kterých lze dosáhnout pomocí této techniky založené na SCR.

Blokové schéma cyklokonvertoru na bázi SCR od Edgefxkits.com

Blokové schéma cyklokonvertoru na bázi SCR od Edgefxkits.com

Tyristorový cyklokonvertor se používá k řízení rychlosti indukčního motoru v krocích. V tomto projektu je dvojice spínačů propojena s mikrokontrolérem 8051 a ty se používají pro výběr požadované rychlosti (F, F / 2 a F / 3) motoru. Na základě stavu spínačů dodává mikrokontrolér spouštěcí impulsy do křemíkem řízených usměrňovačů duálního můstku. Otáčky indukčního motoru jsou tedy řízeny ve třech krocích na základě požadavku.

Chcete navrhnout projekty elektroniky na základě křemíkem řízených usměrňovačů? Poté pošlete své nápady do sekce komentářů níže, kde najdete naši technickou pomoc při navrhování vašich inženýrských projektů.