Aplikačné obvody SCR

V tomto článku sa naučíme veľa zaujímavých aplikačných obvodov SCR a tiež sa naučíme hlavné vlastnosti a vlastnosti SCR nazýva sa tiež tyristorové zariadenie.

Čo je SCR alebo tyristor

SCR je skratka Silicon Controlled Rectifier, ako už názov napovedá, že ide o druh diódy alebo usmerňovacieho prostriedku, ktorého vedenie alebo činnosť je možné ovládať externým spúšťačom.

To znamená, že toto zariadenie sa bude zapínať alebo vypínať v reakcii na externý malý signál alebo napätie, dosť podobné tranzistoru, napriek tomu sa svojimi technickými vlastnosťami výrazne líši.

Konektory SCR C106

Pri pohľade na obrázok vidíme, že SCR má tri vodiče, ktoré možno identifikovať takto:

Potlačenou stranou zariadenia držte tvár k nám,

• Pravý koncový vodič sa nazýva „brána“.
• Stredovým vodičom je 'anóda' a
• Ľavý koniec vedenia je „katóda“

Ako pripojiť SCR

Hradlo je spúšťacím vstupom SCR a vyžaduje jednosmerný prúd s napätím okolo 2 voltov, jednosmerný prúd by mal byť ideálne viac ako 10 mA. Tento spúšť sa aplikuje cez bránu a zem obvodu, čo znamená, že kladný prúd jednosmerného prúdu smeruje k bráne a záporný pól k zemi.

Vedenie napätia cez anódu a katódu sa zapne, keď sa použije spúšť brány, a naopak.

Krajný ľavý vodič alebo katóda SCR by mali byť vždy pripojené k zemi spúšťacieho obvodu, čo znamená, že zem spúšťacieho obvodu by mala byť spoločná pripojením k SCR katóde, inak SCR nikdy nebude reagovať na použité spúšťače .

Záťaž je vždy pripojená cez anódu a k napájaciemu napätiu, ktoré môže byť potrebné na aktiváciu záťaže.

SCR sú špeciálne vhodné na spínanie striedavého alebo pulzného jednosmerného prúdu. Čisté alebo čisté jednosmerné záťaže nebudú s SCR fungovať, pretože jednosmerný prúd spôsobí západkový efekt na SCR a neumožní vypnutie ani po odstránení spúšťača brány.

Aplikačné obvody SCR

V tejto časti sa pozrieme na niektoré populárne aplikácie SCR, ktoré sú vo forme statického spínača, siete fázového riadenia, nabíjačky batérií SCR, regulátora teploty a núdzového osvetlenia z jedného zdroja.
systém.

Sériový statický prepínač

Na nasledujúcom obrázku môžete vidieť statický prepínač série polvĺn. Keď je spínač stlačený, aby sa umožnilo napájanie, prúd na bráne SCR sa stane aktívnym počas kladného cyklu vstupného signálu, zapnutím SCR.

Rezistor R1 riadi a obmedzuje množstvo hradlového prúdu.

V zapnutom stave napätie anódy na katóde VF SCR klesá na úroveň hodnoty vedenia RL. To spôsobí drastické zníženie hradlového prúdu a minimálne straty na obvodoch hradla.

Počas cyklu negatívneho vstupu je SCR vypnutý, pretože anóda je viac negatívna ako katóda. Dióda D1 chráni SCR pred obrátením prúdu brány.

Pravá bočná časť vyššie uvedeného obrázka zobrazuje výsledný tvar vlny pre záťažový prúd a napätie. Tvar vlny vyzerá ako dodávka pol vlny cez záťaž.

Uzavretie spínača umožňuje užívateľovi dosiahnuť úroveň vodivosti nižšiu ako 180 stupňov pri fázových posunoch prebiehajúcich počas kladnej periódy vstupného striedavého signálu.

Na dosiahnutie uhlov vedenia medzi 90 ° a 180 ° je možné použiť nasledujúci obvod. Tento dizajn je podobný vyššie uvedenému, s výnimkou rezistora, ktorý je tu vo forme variabilného rezistora, a manuálneho prepínača je vylúčený.

Sieť používajúca R a R1 zaisťuje správne riadený hradlový prúd pre SCR počas kladnej polovice cyklu vstupného striedavého prúdu.

Posunutím posuvného ramena premenlivého odporu R1 na maximum alebo smerom k najspodnejšiemu bodu môže byť prúd hradla príliš slabý na to, aby dosiahol bránu SCR, a to nikdy neumožňuje SCR zapnúť.

Na druhej strane, keď sa posunie nahor, prúd brány sa bude pomaly zvyšovať, až kým sa nedosiahne veľkosť zapnutia SCR. Užívateľ teda môže pomocou variabilného rezistora nastaviť úroveň zapínacieho prúdu pre SCR kdekoľvek medzi 0 ° a 90 °, ako je uvedené na pravej strane vyššie uvedeného diagramu.

Ak je hodnota R1 dosť nízka, spôsobí to, že SCR sa rýchlo zapáli, čo povedie k podobnému výsledku získanému na prvom obrázku vyššie (vedenie 180 °).

Ak je však hodnota R1 vyššia, na spustenie SCR bude potrebné vyššie kladné vstupné napätie. Táto situácia by nám neumožnila rozšíriť riadenie nad 90 ° fázový posun, pretože vstup je v tomto bode na najvyššej úrovni.

Ak SCR nie je schopný vystreliť na tejto úrovni alebo pre nižšie hodnoty vstupných napätí pri kladnom sklone AC cyklu, bude odozva úplne rovnaká pre záporné svahy vstupného cyklu.

Technicky sa tento typ práce SCR nazýva polvlnové fázové riadenie s premenným odporom.

Túto metódu je možné efektívne použiť v aplikáciách vyžadujúcich riadenie prúdu RMS alebo riadenia záťaže.

Nabíjačka batérií pomocou SCR

Ďalšia veľmi populárna aplikácia SCR je vo forme radiče nabíjačky batérií.

Základné vyhotovenie nabíjačky batérií na báze SCR je možné vidieť na nasledujúcom diagrame. Tieňovaná časť bude našou hlavnou oblasťou diskusie.

Fungovanie vyššie uvedenej nabíjačky batérií ovládaných SCR je možné vysvetliť nasledujúcim vysvetlením:

Vstup s odstupňovaným striedavým prúdom je plná vlna usmernená cez diódy D1, D2 a napájaná cez svorky anódy / katódy SCR. Batéria, ktorá sa práve nabíja, je možné vidieť v sérii s katódovou svorkou.

Keď je batéria vybitá, jej napätie je dostatočne nízke na to, aby udržovala SCR2 v stave VYPNUTÉ. Kvôli otvorenému stavu SCR2 sa riadiaci obvod SCR1 správa presne tak, ako náš sériový statický prepínač popísaný v predchádzajúcich odsekoch.

S adekvátne dimenzovaným vstupom usmerneného napájania spúšťa ON SCR1 s hradlovým prúdom, ktorý je regulovaný R1.

To okamžite zapne SCR a batéria sa začne nabíjať cez anódovo / katódové vedenie SCR.

Na začiatku bude mať VR kvôli nízkej úrovni vybitia batérie nižší potenciál, ako je nastavený v predvoľbe alebo rozdeľovači potenciálu R5.

V tomto okamihu bude úroveň VR príliš nízka na zapnutie Zenerovej diódy 11 V. V nevodivom stave bude zener takmer ako otvorený obvod, čo spôsobí úplné vypnutie SCR2 v dôsledku prakticky nulového hradlového prúdu.

Tiež prítomnosť C1 zaisťuje, že SCR2 sa nikdy náhodne nezapne kvôli prechodným napätiam alebo špičkám.

Keď sa batéria nabíja, jej koncové napätie postupne stúpa a nakoniec, keď dosiahne nastavenú hodnotu úplného nabitia, stane sa VR dostatočným na to, aby zapol Zenerovu diódu s napätím 11 V a následne vystrelil na SCR2.

Len čo SCR2 vystrelí, efektívne vygeneruje skrat, pripojenie koncovej svorky R2 k zemi a umožnenie potenciálneho deliča vytvoreného sieťou R1, R2 pri bráne SCR1.

Aktivácia rozdeľovača potenciálu R1 / R2 na bráne SCR1 spôsobí okamžitý pokles prúdu hradlového prúdu SCR1, čo ho prinúti vypnúť.

To vedie k prerušeniu napájania batérie, čo zabezpečí, že sa batéria nebude môcť nadmerne nabíjať.

Potom, ak má napätie batérie tendenciu klesnúť pod nastavenú hodnotu, zener 11 V sa vypne, čo spôsobí, že sa SCR1 znova zapne, aby opakoval nabíjací cyklus.

Ovládanie AC ohrievača pomocou SCR

Vyššie uvedený diagram zobrazuje klasiku ovládanie ohrievača žiadosť pomocou SCR.

Obvod je navrhnutý na zapínanie a vypínanie 100 wattového ohrievača v závislosti od spínania termostatu.

Ortuť v pohári termostat Používa sa tu, o ktorom sa predpokladá, že je mimoriadne citlivý na zmeny teplotných hladín, ktoré ho obklopujú.

Aby som bol presný, cítime aj zmenu teploty o 0,1 ° C.

Avšak od týchto typy termostatov sú zvyčajne dimenzované na prácu s veľmi malými veľkosťami prúdu v rozsahu približne 1 mA, a preto nie sú v obvodoch na reguláciu teploty príliš populárne.

V diskutovanej aplikácii regulácie ohrievača sa SCR používa ako prúdový zosilňovač na zosilnenie prúdu termostatu.

SCR v skutočnosti nefunguje ako tradičný zosilňovač, skôr ako a prúdový snímač , ktorý umožňuje meniacim sa charakteristikám termostatu riadiť prepínanie vyššej úrovne prúdu SCR.

Vidíme, že napájanie do SCR sa dodáva cez ohrievač a usmerňovač s úplným mostíkom, ktorý umožňuje jednosmerné napájanie pre SCR s plnou vlnou.

Počas periódy, keď je termostat v otvorenom stave, je potenciál cez kondenzátor 0,1 uF nabitý na úroveň streľby potenciálu brány SCR prostredníctvom impulzov generovaných každým usmerneným jednosmerným impulzom.

Časová konštanta nabíjania kondenzátora je určená súčinom RC prvkov.

To umožňuje SCR vykonávať počas týchto impulzných spúšťačov polovičného cyklu jednosmerného prúdu, čo umožňuje, aby prúd prešiel ohrievačom, a umožňuje požadovaný proces ohrevu.

Keď sa ohrievač zahrieva a jeho teplota stúpa, vo vopred určenom bode spôsobí aktiváciu vodivého termostatu a vytvorenie skratu cez kondenzátor 0,1 uF. To následne vypne SCR a vypne napájanie ohrievača, čo spôsobí postupné znižovanie jeho teploty, až kým neklesne na úroveň, pri ktorej je termostat opäť deaktivovaný a SCR vystrelí ZAPNUTÉ.

Núdzové svetlo pomocou SCR

Ďalšia aplikácia SCR hovorí o jednom zdroji dizajn núdzového svietidla v ktorom a 6 V batéria je udržiavaná v nabitom stave, aby bolo možné pripojenú žiarovku bez problémov zapnúť vždy, keď dôjde k výpadku napájania.

Keď je k dispozícii napájanie, jednosmerné napájanie s plnou vlnou pomocou D1, D2 dosiahne pripojenú 6 V žiarovku.

C1 sa môže nabíjať na úroveň, ktorá je o niečo nižšia ako rozdiel medzi špičkovým jednosmerným prúdom úplne usmerneného napájacieho zdroja a napätím na R2, ako je určené vstupným napätím a úrovňou nabitia 6 V batérie.

Úroveň katódového potenciálu SCR je za každých okolností vyššia ako jeho anóda a tiež napätie hradla ku katóde je udržované záporné. Týmto sa zabezpečí, že SCR zostane v nevodivom stave.

Rýchlosť nabíjania pripojenej batérie je určená symbolom R1 a je povolená prostredníctvom diódy D1.

Nabíjanie je udržované iba dovtedy, kým anóda D1 zostáva pozitívnejšia ako jej katóda.

Pokiaľ je k dispozícii vstupný výkon, plná vlna usmernená cez núdzové svetlo ho udržuje zapnutá.

Počas situácie výpadku napájania sa kondenzátor C1 začne vybíjať cez D1, R1 a R3, až do bodu, kedy sa katóda SCR1 stane menej pozitívnou ako jej katóda.

Medzitým tiež prechádza križovatka R2, R3 kladne, čo vedie k zvýšenému napätiu hradla ku katóde pre SCR a jeho zapnutiu.

SCR teraz vystrelí a umožní batérii spojiť sa s lampou a okamžite ju osvetlí napájaním z batérie.

Svietidlo môže zostať v osvetlenom stave, akoby sa nič nestalo.

Keď sa energia vráti, kondenzátory C1 sa znova nabijú, čo spôsobí vypnutie SCR a prerušenie napájania batérie z lampy, takže lampa teraz svieti cez vstupné napájanie DC.

Rôzne aplikácie SCR zhromaždené z tejto webovej stránky

Jednoduchý dažďový alarm:

Vyššie uvedený okruh dažďového alarmu je možné použiť na aktiváciu striedavého prúdu, napríklad lampy alebo automatického sklopného krytu alebo tienidla.

Senzor sa vyrába umiestnením na kovové kolíky alebo skrutky alebo podobný kov cez plastové telo. Drôty z týchto kovov sú pripojené cez základňu spúšťacieho tranzistorového stupňa.

Senzor je jediná časť obvodu, ktorá je umiestnená vonku, na snímanie dažďa.

Keď začne padať dážď, kvapky vody premostia kovy snímača.

Malé napätie začne unikať cez kovy snímača a dosiahne sa na základňu tranzistora, tranzistor okamžite vedie a dodáva požadovaný hradlový prúd do SCR.

SCR tiež reaguje a zapína pripojenú záťaž AC na zatiahnutie automatického krytu alebo jednoducho na výstrahu na nápravu situácie podľa želania používateľa.

Alarm SCR proti vlámaniu

V predchádzajúcej časti sme diskutovali o špeciálnej vlastnosti SCR, kde sa blokuje v reakcii na jednosmerné zaťaženie.

Obvod opísaný nižšie efektívne využíva vyššie uvedenú vlastnosť SCR na spustenie alarmu v reakcii na možnú krádež.

Tu sa SCR spočiatku drží v vypnutej polohe, pokiaľ jeho brána zostáva napnutá alebo priskrutkovaná k zemnému potenciálu, ktorý je zhodne s telom aktíva, ktorého ochrana sa vyžaduje.

Ak dôjde k pokusu o krádež majetku odskrutkovaním príslušnej skrutky, potenciál uzemnenia k SCR sa odstráni a tranzistor sa aktivuje cez asociovaný rezistor pripojený cez jeho základňu a kladný pól.

SCR sa tiež okamžite spustí, pretože teraz získava svoje hradlové napätie z emitora tranzistora a blokuje zvuk pripojeného jednosmerného alarmu.

Alarm zostane zapnutý, kým sa nevypne manuálne, dúfajme, že od skutočného vlastníka.

Jednoduchá nabíjačka na plot, obvod Energizer

SCR sa ideálne hodia na výrobu obvody nabíjačky plotov . Nabíjačky plotov vyžadujú predovšetkým vysokonapäťový generátorový stupeň, pri ktorom je vysoko nevyhnutné spínacie zariadenie ako SCR. SCR sa tak stávajú špeciálne vhodnými pre také aplikácie, kde sa používajú na generovanie požadovaných vysokých oblúkových napätí.

Obvod CDI pre automobily:

Ako je vysvetlené vo vyššie uvedenej aplikácii, SCR sa široko používajú aj v automobiloch, v ich zapaľovacích systémoch. Obvody zapaľovania s kapacitným výbojom alebo systémy CDI využívajú SCR na generovanie prepínania vysokého napätia požadovaného pre proces zapaľovania alebo na spustenie zapaľovania vozidla.