Схемы приложений SCR

В этой статье мы познакомимся со многими интересными схемами применения SCR, а также изучим основные функции и свойства SCR также называется тиристорным устройством.

Что такое SCR или тиристор

SCR - это аббревиатура от Silicon Controlled Rectifier, поскольку название предполагает, что это своего рода диод или выпрямляющий агент, проводимостью или работой которого можно управлять с помощью внешнего триггера.

Это означает, что это устройство будет включаться или выключаться в ответ на внешний слабый сигнал или напряжение, очень похоже на транзистор, но сильно отличается по своим техническим характеристикам.

Распиновка SCR C106

Глядя на рисунок, мы видим, что SCR имеет три вывода, которые можно идентифицировать следующим образом:

Держа печатную сторону устройства к себе,

• Правый конец называется «воротами».
• Центральный вывод - это «Анод», а
• Левый конец - это катод.

Как подключить SCR

Затвор является триггерным входом SCR и требует триггера постоянного тока с напряжением около 2 вольт, в идеале постоянный ток должен быть более 10 мА. Этот триггер применяется между затвором и землей схемы, то есть положительный полюс постоянного тока идет на затвор, а отрицательный - на землю.

Проводимость напряжения между анодом и катодом включается, когда применяется триггер затвора, и наоборот.

Крайний левый вывод или катод SCR всегда должен быть подключен к земле схемы запуска, то есть заземление схемы запуска должно быть сделано общим путем подключения к катоду SCR, иначе SCR никогда не будет реагировать на примененные триггеры. .

Нагрузка всегда подключается через анод, и напряжение питания переменного тока может потребоваться для активации нагрузки.

SCR особенно подходят для переключения нагрузок переменного тока или импульсных нагрузок постоянного тока. Чистые или чистые нагрузки постоянного тока не будут работать с тиристорами, поскольку постоянный ток вызовет эффект фиксации на тиристорах и не позволит выключиться даже после удаления триггера затвора.

Цепи применения SCR

В этой части мы рассмотрим некоторые из популярных приложений SCR, которые представлены в виде статического переключателя, сети с фазовым регулированием, зарядного устройства SCR, регулятора температуры и аварийного освещения с одним источником.
система.

Последовательный статический переключатель

Статический переключатель полуволновой серии можно увидеть на следующем рисунке. Когда переключатель нажат, чтобы обеспечить подачу питания, ток на затворе SCR становится активным во время положительного цикла входного сигнала, включая SCR.

Резистор R1 контролирует и ограничивает ток затвора.

Во включенном состоянии напряжение VF между анодом и катодом тринистора уменьшается до уровня проводимости RL. Это приводит к резкому снижению тока затвора и минимальным потерям в схеме затвора.

Во время отрицательного входного цикла SCR отключается, потому что анод становится более отрицательным, чем катод. Диод D1 защищает SCR от реверсирования тока затвора.

Правая часть изображения выше показывает результирующую форму сигнала для тока нагрузки и напряжения. Форма волны выглядит как полуволновая подача через нагрузку.

Замыкание переключателя позволяет пользователю достичь уровня проводимости ниже 180 градусов при фазовых сдвигах, происходящих во время положительного периода входного сигнала переменного тока.

Для достижения углов проводимости от 90 ° до 180 ° можно использовать следующую схему. Эта конструкция аналогична предыдущей, за исключением резистора, который здесь выполнен в виде переменного резистора, и исключен ручной переключатель.

Сеть, использующая R и R1, обеспечивает должным образом управляемый ток затвора для SCR в течение положительного полупериода входного переменного тока.

При перемещении рычага ползунка переменного резистора R1 на максимум или в самую нижнюю точку ток затвора может стать слишком слабым, чтобы достичь затвора SCR, и это никогда не позволит SCR включиться.

С другой стороны, когда он перемещается вверх, ток затвора будет медленно увеличиваться, пока не будет достигнута величина включения SCR. Таким образом, используя переменный резистор, пользователь может установить уровень тока включения для SCR в любом месте между 0 ° и 90 °, как показано в правой части приведенной выше диаграммы.

Для значения R1, если оно довольно низкое, приведет к быстрому срабатыванию SCR, что приведет к аналогичному результату, полученному на первом рисунке выше (проводимость 180 °).

Однако, если значение R1 больше, потребуется более высокое положительное входное напряжение для срабатывания тринистора. Эта ситуация не позволила бы нам расширить контроль над фазовым сдвигом на 90 °, так как в этот момент вход находится на самом высоком уровне.

Если SCR не может срабатывать на этом уровне или для более низких значений входных напряжений при положительном наклоне цикла переменного тока, реакция будет точно такой же для отрицательных наклонов входного цикла.

Технически такой тип работы тринистора называется полуволновым регулированием фазы с переменным сопротивлением.

Этот метод можно эффективно использовать в приложениях, требующих управления среднеквадратичным током или мощностью нагрузки.

Зарядное устройство с использованием SCR

Еще одно очень популярное приложение SCR - это контроллеры зарядных устройств.

Базовую конструкцию зарядного устройства на базе SCR можно увидеть на следующей диаграмме. Затененная часть будет нашей основной областью обсуждения.

Работу вышеупомянутого зарядного устройства, управляемого SCR, можно понять с помощью следующего пояснения:

Входной понижающий переменный ток выпрямляется через диоды D1, D2 и подается через выводы анода / катода SCR. Аккумулятор, который заряжается, можно увидеть последовательно с катодным выводом.

Когда аккумулятор находится в разряженном состоянии, его напряжение достаточно низкое, чтобы поддерживать SCR2 в выключенном состоянии. Из-за открытого состояния SCR2, схема управления SCR1 ведет себя точно так же, как наш последовательный статический переключатель, описанный в предыдущих параграфах.

При правильном номинальном входном выпрямленном питании запускает SCR1 с током затвора, который регулируется R1.

Это мгновенно включает SCR, и батарея начинает заряжаться через проводимость SCR анод / катод.

Вначале из-за низкого уровня разряда батареи VR будет иметь более низкий потенциал, установленный предустановкой R5 или делителем потенциала.

В этот момент уровень VR будет слишком низким для включения стабилитрона 11 В. В непроводящем состоянии стабилитрон будет почти как разомкнутая цепь, в результате чего тиристор 2 будет полностью отключен из-за практически нулевого тока затвора.

Кроме того, наличие C1 гарантирует, что SCR2 никогда не будет случайно включен из-за скачков напряжения или скачков напряжения.

По мере зарядки аккумулятора напряжение на его клеммах постепенно повышается, и, в конечном итоге, когда оно достигает установленного значения полного заряда, VR становится достаточно, чтобы включить стабилитрон 11 В, впоследствии включив SCR2.

Как только SCR2 срабатывает, он эффективно генерирует короткое замыкание, соединяя концевой вывод R2 с землей и активируя делитель потенциала, созданный сетью R1, R2 на затворе SCR1.

Активация делителя потенциала R1 / R2 на затворе SCR1 вызывает мгновенное падение тока затвора SCR1, заставляя его отключиться.

Это приводит к отключению питания аккумулятора, предотвращая чрезмерный заряд аккумулятора.

После этого, если напряжение батареи имеет тенденцию падать ниже заданного значения, стабилитрон 11 В выключается, в результате чего SCR1 снова включается, чтобы повторить цикл зарядки.

Управление нагревателем переменного тока с помощью SCR

На приведенной выше диаграмме показан классический управление нагревателем приложение с использованием SCR.

Схема предназначена для включения и выключения 100-ваттного нагревателя в зависимости от переключения термостата.

Ртуть в стекле термостат Здесь используются, которые, как предполагается, чрезвычайно чувствительны к изменениям уровня температуры окружающей среды.

Если быть точным, он может определять даже изменение температуры на 0,1 ° C.

Однако поскольку эти типы термостатов обычно рассчитаны на работу с очень небольшими значениями тока в диапазоне 1 мА или около того, поэтому они не слишком популярны в схемах контроля температуры.

В обсуждаемом приложении управления нагревателем тиристор используется в качестве усилителя тока для усиления тока термостата.

На самом деле, SCR работает не как традиционный усилитель, а как датчик тока , который позволяет изменяющимся характеристикам термостата управлять переключением более высокого уровня тока SCR.

Мы можем видеть, что питание на тиристор подается через нагреватель и полный мостовой выпрямитель, что позволяет использовать двухполупериодный выпрямленный постоянный ток для тиристора.

В течение периода, когда термостат находится в разомкнутом состоянии, потенциал на конденсаторе 0,1 мкФ заряжается до уровня срабатывания потенциала затвора SCR посредством импульсов, генерируемых каждым выпрямленным импульсом постоянного тока.

Постоянная времени зарядки конденсатора определяется произведением RC-элементов.

Это позволяет SCR проводить во время этих импульсных запусков полупериода постоянного тока, позволяя току проходить через нагреватель и обеспечивать необходимый процесс нагрева.

По мере того как нагреватель нагревается и его температура повышается в заданной точке, активируется токопроводящий термостат и возникает короткое замыкание на конденсаторе 0,1 мкФ. Это, в свою очередь, отключает SCR и отключает питание нагревателя, в результате чего его температура постепенно падает, пока она не упадет до уровня, при котором термостат снова отключится и SCR сработает.

Аварийная лампа с использованием SCR

Следующее приложение SCR говорит об одном источнике дизайн аварийной лампы в котором 6 V battery остается в заряженном состоянии, так что подключенная лампа может без проблем включаться всякий раз, когда происходит сбой питания.

При наличии питания двухполупериодный выпрямленный источник постоянного тока с использованием D1, D2 достигает подключенной лампы 6 В.

C1 может заряжаться до уровня, который немного ниже разницы между пиковым значением постоянного тока полностью выпрямленного источника питания и напряжением на R2, что определяется входом источника питания и уровнем заряда батареи 6 В.

При любых обстоятельствах уровень потенциала катода SCR может быть выше, чем у его анода, а также напряжение между затвором и катодом остается отрицательным. Это гарантирует, что SCR остается в непроводящем состоянии.

Скорость зарядки подключенного аккумулятора определяется R1 и включается через диод D1.

Зарядка поддерживается только до тех пор, пока анод D1 остается более положительным, чем его катод.

При наличии входной мощности полная выпрямленная волна на аварийной лампе сохраняет ее включенной.

Во время сбоя питания конденсатор C1 начинает разряжаться через D1, R1 и R3 до момента, когда катод SCR1 становится менее положительным, чем его катод.

Кроме того, в то же время переход R2, R3 становится положительным, что приводит к увеличению напряжения между затвором и катодом для SCR, включая его включение.

Теперь SCR срабатывает и позволяет батарее подключаться к лампе, мгновенно освещая ее через питание от батареи.

Лампа может оставаться в освещенном состоянии, как ни в чем не бывало.

Когда питание восстанавливается, конденсаторы C1 снова перезаряжаются, в результате чего тиристор выключается и отключает питание лампы от батареи, так что теперь лампа загорается через входной источник постоянного тока.

Разные приложения SCR, собранные с этого веб-сайта

Простая сигнализация дождя:

Вышеупомянутая схема сигнализации дождя может использоваться для включения нагрузки переменного тока, такой как лампа, автоматически складывающаяся крышка или штора.

Датчик крепится к металлическим штифтам, винтам или аналогичному металлу поверх пластикового корпуса. Провода из этих металлов подключаются к базе каскада запускающего транзистора.

Датчик - единственная часть цепи, которая находится на открытом воздухе и предназначена для обнаружения дождя.

Когда начинается дождь, капли воды перекрывают металл датчика.

Небольшое напряжение начинает течь через металлы датчика и достигает основания транзистора, транзистор немедленно проводит и подает требуемый ток затвора на SCR.

SCR также реагирует и включает подключенную нагрузку переменного тока для снятия автоматической крышки или просто сигнал тревоги для исправления ситуации по желанию пользователя.

SCR охранная сигнализация

В предыдущем разделе мы обсуждали особое свойство SCR, когда он фиксируется в ответ на нагрузки постоянного тока.

Схема, описанная ниже, эффективно использует указанное выше свойство SCR для срабатывания сигнализации в ответ на возможную кражу.

Здесь сначала SCR удерживается в выключенном положении до тех пор, пока его затвор остается установленным или закрепленным с потенциалом земли, который оказывается корпусом актива, который требуется защитить.

Если попытка украсть актив осуществляется путем откручивания соответствующего болта, потенциал земли на SCR снимается, и транзистор активируется через соответствующий резистор, подключенный к его базе и положительному полюсу.

SCR также мгновенно срабатывает, потому что теперь он получает напряжение на затворе от эмиттера транзистора и фиксируется, подавая сигнал тревоги постоянного тока.

Сигнализация остается включенной до тех пор, пока ее не выключит вручную, надеюсь, фактический владелец.

Зарядное устройство Simple Fence, схема Energizer

SCR становится идеально подходящим для изготовления схемы зарядного устройства забора . Зарядные устройства Fence в первую очередь требуют каскада генератора высокого напряжения, где крайне необходимо устройство переключения с высоким уровнем напряжения, такое как SCR. Таким образом, тиристоры становятся особенно подходящими для таких приложений, где они используются для создания требуемых высоких напряжений дуги.

Схема CDI для автомобилей:

Как объяснено в приведенной выше заявке, SCR также широко используются в автомобилях в их системах зажигания. Цепи зажигания емкостного разряда или системы CDI используют SCR для генерации переключения высокого напряжения, необходимого для процесса зажигания, или для запуска зажигания транспортного средства.