Обычно мы используем много электрические и электронные компоненты при разработке проектов электроники и общих схем. Эти основные компоненты включают резисторы, транзисторы, конденсаторы, диоды, катушки индуктивности, светодиоды, тиристоры или кремниевые выпрямители, ИС и т. Д. Давайте рассмотрим выпрямители, которые делятся на два типа, такие как неуправляемые выпрямители (диоды) и управляемые выпрямители (тиристоры). На самом деле, многие студенты-инженеры и любители электроники хотят знать основы электрических и электронных компонентов. Но здесь, в этой статье, давайте подробно обсудим основы и характеристики учебного пособия по тиристорному или кремниевому выпрямителю.
Выпрямитель с кремниевым управлением
Выпрямитель с тиристорным или кремниевым управлением представляет собой многослойное полупроводниковое устройство, аналогичное транзистору. Выпрямитель с кремниевым управлением состоит из трех выводов (анод, катод и затвор), в отличие от двухконтактного диодного (анодного и катодного) выпрямителя. Диоды называются неуправляемыми выпрямителями, поскольку они проводят (в состоянии прямого смещения без какого-либо контроля) всякий раз, когда анодное напряжение диода больше, чем катодное напряжение.
Диод и тиристор
Но кремниевые выпрямители не проводят ток, даже если анодное напряжение больше катодного напряжения, если только не сработает (третий вывод) вывод затвора. Таким образом, подавая запускающий импульс на клемму затвора, мы можем управлять работой (ВКЛ или ВЫКЛ) тиристора. Следовательно, тиристор также называют управляемым выпрямителем или кремниевым выпрямителем.
Основы кремниевого выпрямителя
В отличие от двух слоев (P-N) в диоде и трех слоев (P-N-P или N-P-N) в транзисторах, кремниевый управляемый выпрямитель состоит из четырех слоев (P-N-P-N) с тремя P-N переходы которые соединены последовательно. Кремниевый управляемый выпрямитель или тиристор обозначен символом, как показано на рисунке.
Выпрямитель с кремниевым управлением
Выпрямитель с кремниевым управлением также является однонаправленным устройством, поскольку он проводит только в одном направлении. При соответствующем срабатывании тиристор может использоваться как переключатель разомкнутой цепи, а также как выпрямительный диод. Однако тиристор нельзя использовать в качестве усилителя, и его можно использовать только для переключения, управляемой импульсами запуска затвора.
Тиристор может быть изготовлен из различных материалов, таких как кремний, карбид кремния, арсенид галлия, нитрид галлия и так далее. Но хорошая теплопроводность, способность к высоким токам, возможность высокого напряжения, экономичная обработка кремния сделали его предпочтительным по сравнению с другими материалами для изготовления тиристоров, поэтому их также называют кремниевыми выпрямителями.
Работа выпрямителя с кремниевым управлением
Работу тиристора можно понять, рассмотрев три режима работы кремниевого управляемого выпрямителя. Три режима работы тиристора следующие:
- Обратный режим блокировки
- Режим прямой блокировки
- Режим прямой проводки
Обратный режим блокировки
Если поменять местами анодное и катодное соединения тиристоров, то нижний и верхний диоды смещены в обратном направлении. Таким образом, нет пути проводимости, поэтому ток не будет течь. Следовательно, это называется режимом обратной блокировки.
Режим прямой блокировки
В общем, без какого-либо запускающего импульса на вывод затвора кремниевый выпрямитель остается выключенным, что указывает на отсутствие тока в прямом направлении (от анода к катоду). Это связано с тем, что мы соединили два диода (верхний и нижний диоды имеют прямое смещение) вместе, чтобы сформировать тиристор. Но соединение между этими двумя диодами имеет обратное смещение, что устраняет поток тока сверху вниз. Следовательно, это состояние называется режимом прямой блокировки. В этом режиме, даже если тиристор находится в состоянии обычного диода с прямым смещением, он не будет проводить, поскольку клемма затвора не срабатывает.
Режим прямой проводки
В этом режиме прямой проводимости напряжение на аноде должно быть больше напряжения на катоде и третий оконечный затвор должен срабатывать соответственно проводимости тиристора. Это связано с тем, что всякий раз, когда срабатывает вывод затвора, нижний транзистор будет проводить, который включает верхний транзистор, а затем верхний транзистор включает нижний транзистор, и, таким образом, транзисторы активируют друг друга. Этот процесс внутренней положительной обратной связи обоих транзисторов повторяется до тех пор, пока оба не будут полностью активированы, а затем ток перейдет от анода к катоду. Таким образом, такой режим работы кремниевого управляемого выпрямителя называется режимом прямой проводимости.
Характеристики выпрямителя с кремниевым управлением
Характеристики выпрямителя с кремниевым управлением
На рисунке показаны характеристики выпрямителя с кремниевым управлением, а также представлена работа тиристора в трех различных режимах, таких как режим обратной блокировки, режим прямой блокировки и режим прямой проводимости. В V-I характеристики тиристора также представляют обратное напряжение блокировки, прямое напряжение блокировки, обратное напряжение пробоя, ток удержания, напряжение пробоя и так далее, как показано на рисунке.
Применение выпрямителей с кремниевым управлением
Применение кремниевого управляемого выпрямителя используется в схемах, работающих с большими токами и напряжениями, такими как система электроснабжения цепи с током более 1 кВ или более 100 А.
Тиристоры специально используются для уменьшения внутренних потерь мощности в цепи. Выпрямители с кремниевым управлением могут использоваться для управления мощностью в цепи без каких-либо потерь, используя двухпозиционное управление тиристорами.
Выпрямители с кремниевым управлением также используются для выпрямления, т.е. переменный ток в постоянный ток . Обычно тиристоры используются в Преобразователи переменного тока в переменный (циклоконвертеры), который является наиболее распространенным применением кремниевых выпрямителей.
Практическое применение кремниевого выпрямителя
Циклоконвертер на базе SCR от Edgefxkits.com
В Циклоконвертер на базе СКВ представляет собой практическое применение кремниевого управляемого выпрямителя, в котором скорость однофазного асинхронного двигателя регулируется в три этапа. Асинхронные двигатели представляют собой машины с постоянной скоростью и часто используются в различных приложениях, таких как стиральные машины, водяные насосы и так далее. Эти приложения требуют различных скоростей двигателя, которые могут быть достигнуты с помощью этой технологии на основе SCR.
Блок-схема циклоконвертера на основе SCR от Edgefxkits.com
Циклоконвертер на основе тиристора используется для ступенчатого управления скоростью асинхронного двигателя. В этом проекте к микроконтроллеру 8051 подключена пара переключателей, которые используются для выбора желаемой скорости (F, F / 2 и F / 3) двигателя. В зависимости от состояния переключателей микроконтроллер подает запускающие импульсы на кремниевые выпрямители двойного моста. Таким образом, скорость асинхронного двигателя регулируется в три этапа в зависимости от требований.
Вы хотите создать дизайн проекты электроники на основе кремниевых выпрямителей? Затем разместите свои идеи в разделе комментариев ниже, чтобы получить нашу техническую помощь в разработке ваших инженерных проектов.
