En aquest article aprendrem molts circuits d’aplicacions SCR interessants i també aprendrem les principals característiques i propietats d'un SCR també anomenat dispositiu de tiristor.
Què és un SCR o Tiristor
SCR és l’acrònim de Silicon Controlled Rectifier, com el seu nom indica que és una mena de díode o un agent rectificador la conducció o funcionament del qual es pot controlar mitjançant un disparador extern.
Vol dir que aquest dispositiu s'encendrà o s'apagarà en resposta a un senyal o tensió externa petita, bastant similar a un transistor, però molt diferent amb les seves característiques tècniques.
Fixacions SCR C106
Observant la figura, podem veure que un SCR té tres derivacions, que s’identifiquen de la següent manera:
Mantenint la cara impresa del dispositiu cap a nosaltres,
- El cable final dret s'anomena 'porta'.
- El plom central és l ''ànode' i
- El cap final esquerre és el 'càtode'
Com connectar un SCR
La porta és l’entrada d’activació d’un SCR i requereix un activador de CC amb una tensió d’uns 2 volts, idealment la CC hauria de ser superior a 10 mA. Aquest activador s'aplica a través de la porta i la terra del circuit, és a dir, el positiu de la CC va a la porta i el negatiu a terra.
La conducció de tensió a través de l’ànode i el càtode s’activa quan s’aplica el disparador de la porta i viceversa.
El cable extrem esquerre o el càtode d'un SCR sempre ha d'estar connectat a la terra del circuit de desencadenament, és a dir, la terra del circuit de desencadenament s'ha de fer comú mitjançant la connexió al càtode SCR o, en cas contrari, l'SCR mai respondrà als activadors aplicats. .
La càrrega sempre està connectada a través de l’ànode i una tensió d’alimentació de CA que pot ser necessària per activar la càrrega.
Els SCR són adequats específicament per canviar càrregues de corrent altern o càrregues de corrent continu. Les càrregues de CC netes o netes no funcionaran amb els SCR, ja que el CC provocarà un efecte de bloqueig al SCR i no permetrà apagar-lo fins i tot després de suprimir el disparador de la porta.
Circuits d'aplicació SCR
En aquesta part, veurem algunes de les aplicacions més populars de SCR que es presenten en forma de commutador estàtic, una xarxa de control de fase, un carregador de bateria SCR, un controlador de temperatura i una il·luminació d’emergència d’una sola font.
sistema.
Sèrie-commutador estàtic
A la figura següent es pot veure un commutador estàtic de sèrie de mitja ona. Quan es prem l'interruptor per permetre l'entrada de subministrament, el corrent a la porta del SCR s'activa durant el cicle positiu del senyal d'entrada, engegant el SCR.
La resistència R1 controla i restringeix la quantitat de corrent de porta.
En la condició ON activada, la tensió VF de l’ànode a càtode disminueix fins al nivell del valor de conducció de RL. Això fa que el corrent de la porta es redueixi dràsticament i la pèrdua mínima als circuits de la porta.
Durant el cicle d’entrada negativa, l’SCR s’apaga perquè l’ànode es torna més negatiu que el càtode. El díode D1 protegeix el SCR d'una inversió del corrent de la porta.
La secció lateral dreta de la imatge anterior mostra la forma d'ona resultant per al corrent de càrrega i la tensió. La forma d'ona sembla un subministrament de mitja ona a través de la càrrega.
El tancament del commutador permet a l’usuari assolir un nivell de conducció inferior a 180 graus en els desplaçaments de fase que es produeixen durant el període positiu del senyal de CA d’entrada.
Per aconseguir angles de conducció entre 90 ° i 180 °, es pot utilitzar el circuit següent. Aquest disseny és similar a l'anterior, excepte la resistència, que té la forma de la resistència variable aquí, i s'elimina l'interruptor manual.
La xarxa que utilitza R i R1 garanteix un corrent de porta correctament controlat per al SCR durant el mig cicle positiu de l’entrada d’AC.
Si moveu el braç lliscant de la resistència variable R1 al màxim, o cap al punt més baix, el corrent de la porta pot arribar a ser massa feble per arribar a la porta del SCR, i això mai no permetrà que el SCR s’encengui.
D’altra banda, quan es mou cap amunt, el corrent de la porta augmentarà lentament fins que s’assoleixi la magnitud d’encès del SCR. Així, mitjançant la resistència variable, l'usuari pot establir el nivell de corrent d'encès per a l'SCR en qualsevol lloc entre 0 ° i 90 °, tal com s'indica a la part dreta del diagrama anterior.
Per al valor R1, si és més aviat baix, provocarà que el SCR es dispari ràpidament, donant lloc a un resultat similar obtingut de la primera figura anterior (conducció de 180 °).
No obstant això, si el valor R1 és més gran, caldrà un voltatge d'entrada positiu més alt per activar el SCR. Aquesta situació no ens permetria ampliar el control sobre el desplaçament de fase de 90 °, ja que l'entrada és al seu nivell més alt en aquest moment.
Si el SCR no pot disparar a aquest nivell o per als valors més baixos de les tensions d'entrada al pendent positiu del cicle de corrent altern, la resposta serà exactament la mateixa per als pendents negatius del cicle d'entrada.
Tècnicament, aquest tipus de treball d’un SCR s’anomena control de fase de resistència variable de mitja ona.
Aquest mètode es pot utilitzar eficaçment en aplicacions que requereixen control de corrent RMS o control de potència de càrrega.
Carregador de bateria mitjançant SCR
Una altra aplicació molt popular del SCR és en forma de controladors de carregador de bateria.
Al següent esquema es pot veure un disseny bàsic d’un carregador de bateries basat en SCR. La part ombrejada serà la nostra àrea principal de discussió.
El funcionament del carregador de bateria controlat SCR anterior es pot entendre amb la següent explicació:
L'entrada de CA reduïda és una ona completa rectificada a través dels díodes D1, D2 i subministrada a través dels terminals d'ànode / càtode SCR. La bateria que està sota càrrega es pot veure en sèrie amb el terminal del càtode.
Quan la bateria està descarregada, el seu voltatge és prou baix per mantenir el SCR2 en estat apagat. A causa de l'estat obert de SCR2, el circuit de control SCR1 es comporta exactament igual que el nostre commutador estàtic de la sèrie comentat als paràgrafs anteriors.
Amb el subministrament rectificat d’entrada adequadament classificat, s’activa a l’SCR1 amb un corrent de porta regulat per R1.
Això engega instantàniament el SCR i la bateria comença a carregar-se mitjançant la conducció SCR d'ànode / càtode.
Al principi, a causa del baix nivell descarregat de la bateria, el VR tindrà un potencial inferior tal com estableix el valor predeterminat R5 o el divisor de potencials.
En aquest moment, el nivell de VR serà massa baix per activar el díode zener d'11 V. En el seu estat no conductiu, el zener serà gairebé com un circuit obert, provocant que el SCR2 estigui completament apagat, a causa del corrent de porta pràcticament nul.
A més, la presència de C1 garanteix que l’SCR2 mai no s’engegui accidentalment a causa de transitoris de tensió o pics.
A mesura que la bateria es carrega, el voltatge del terminal augmenta gradualment i, en última instància, quan arriba al valor de càrrega complet establert, la VR esdevé suficient per encendre el díode zener d’11 V i, posteriorment, activar-se al SCR2.
Tan bon punt s’activa SCR2, genera un curtcircuit que connecta el terminal final R2 a terra i permet el divisor de potencial creat per la xarxa R1, R2 a la porta del SCR1.
L'activació del divisor de potencial R1 / R2 a la porta de SCR1 provoca una caiguda instantània del corrent de corrent de porta de SCR1, cosa que l'obliga a apagar-se.
Això fa que el subministrament de la bateria es talli, cosa que garanteix que no es pugui carregar excessivament la bateria.
Després d'això, si la tensió de la bateria tendeix a baixar per sota del valor predeterminat, el zener d'11 V s'apaga, provocant que SCR1 s'encengui de nou per repetir el cicle de càrrega.
Control d'escalfador de CA mitjançant SCR
El diagrama anterior mostra un clàssic control de l'escalfador aplicació mitjançant un SCR.
El circuit està dissenyat per encendre i apagar l'escalfador de 100 watts en funció del commutador del termòstat.
Un mercuri en vidre termòstat aquí s’utilitza, que se suposa que són extremadament sensibles als canvis en els nivells de temperatura que l’envolten.
Per ser precisos, pot percebre fins i tot un canvi de temperatures de 0,1 ° C.
No obstant això, ja que aquests tipus de termòstats normalment tenen una magnitud de corrent molt petita en el rang d’1 mA més o menys i, per tant, no és massa popular als circuits de control de temperatura.
A l'aplicació de control de l'escalfador discutida, el SCR s'utilitza com a amplificador de corrent per amplificar el corrent del termòstat.
En realitat, el SCR no funciona com un amplificador tradicional, més aviat com un sensor de corrent , que permet que les diferents característiques del termòstat controlin el canvi de nivell de corrent més alt del SCR.
Podem veure que el subministrament al SCR s’aplica a través de l’escalfador i un rectificador de pont complet, que permet un subministrament de CC rectificat d’ona completa per al SCR.
Durant el període, quan el termòstat està en estat obert, el potencial del condensador 0,1uF es carrega al nivell de disparació del potencial de la porta SCR mitjançant impulsos generats per cada pols de CC rectificat.
El producte dels elements RC estableix la constant de temps per carregar el condensador.
Això permet que el SCR condueixi durant aquests activadors de mig cicle pulsats de CC, permetent que el corrent passi a través de l’escalfador i permeti el procés d’escalfament requerit.
A mesura que l’escalfador s’escalfa i augmenta la temperatura, en el punt predeterminat, el termòstat conductor s’activa i crea un curtcircuit a través del condensador de 0,1uF. Al seu torn, aquesta apaga el SCR i talla l’alimentació de l’escalfador, fent que la seva temperatura baixi gradualment, fins que baixi a un nivell on el termòstat es desactivi una vegada més i el SCR s’encengui.
Llum d’emergència mitjançant SCR
La propera aplicació SCR parla d’una font única disseny de làmpades d’emergència en què a Bateria de 6 V. es manté carregat, de manera que el llum connectat es pot encendre perfectament sempre que es produeixi una fallada de corrent.
Quan hi ha alimentació disponible, un subministrament de CC rectificat d'ona completa mitjançant D1 i D2 arriba a la làmpada de 6 V. connectada.
Es permet que C1 es carregui fins a un nivell lleugerament inferior a la diferència entre el pic CC de l'alimentació completament rectificada i la tensió a través de R2, segons es determina per l'entrada de subministrament i el nivell de càrrega de la bateria de 6 V.
En qualsevol cas, el nivell potencial de càtode del SCR és més elevat que el seu ànode, i també la tensió de la porta al càtode es manté negativa. Això assegureu-vos que el SCR es mantingui en estat no conductor.
R1 determina la taxa de càrrega de la bateria connectada i s’activa a través del díode D1.
La càrrega es manté només mentre l’ànode D1 continua sent més positiu que el seu càtode.
Mentre la potència d’entrada és present, l’ona completa rectificada a través del llum d’emergència la manté engegada.
Durant la situació de fallada elèctrica, el condensador C1 comença a descarregar-se a través de D1, R1 i R3, fins al punt en què el càtode SCR1 es torna menys positiu que el seu càtode.
A més, mentrestant, la unió R2, R3, és positiva, resultant en un augment de la tensió de la porta al càtode per al SCR, que l’encén.
Ara el SCR s’activa i permet que la bateria es connecti amb la làmpada, il·luminant-la instantàniament mitjançant l’energia de la bateria.
Es permet que la làmpada es mantingui en estat il·luminat com si res no hagués passat.
Quan torna l’alimentació, els condensadors C1 es tornen a carregar, cosa que provoca que el SCR s’apagui i que talli l’alimentació de la bateria a la làmpada, de manera que la llum s’il·lumini a través de la font d’entrada DC.
Aplicacions SCR diverses recollides en aquest lloc web
Alarma de pluja simple:
El circuit anterior d'una alarma de pluja es pot utilitzar per activar una càrrega de corrent altern, com ara un llum o una coberta o ombra plegable automàtica.
El sensor es fabrica col·locant-lo a clavilles metàl·liques o cargols o metalls similars sobre un cos de plàstic. Els cables d'aquests metalls estan connectats a través de la base d'un escenari de transistor activador.
El sensor és l'única part del circuit que es col·loca a l'exterior per detectar una pluja.
Quan comença una pluja, les gotes d’aigua passen de pont als metalls del sensor.
Quan es comença a filtrar un voltatge petit a través dels metalls del sensor i arriba a la base del transistor, el transistor condueix immediatament i subministra el corrent de porta requerit al SCR.
El SCR també respon i activa la càrrega de CA connectada per treure una tapa automàtica o simplement una alarma per corregir la situació que desitgi l'usuari.
Alarma antirobatori SCR
Vam discutir a la secció anterior sobre una propietat especial de SCR on es bloqueja en resposta a càrregues de CC.
El circuit que es descriu a continuació explota de manera efectiva la propietat anterior del SCR per activar una alarma en resposta a un possible robatori.
Aquí, inicialment, el SCR es manté en una posició apagada sempre que la seva porta es mantingui enganxada o cargolada amb el potencial de terra, que passa a ser el cos de l’actiu que s’ha de protegir.
Si es fa un intent de robar l’actiu descargolant el pern rellevant, s’elimina el potencial de terra del SCR i el transistor s’activa a través de la resistència associada connectada a la base i positiva.
El SCR també s’activa a l’instant perquè ara obté el voltatge de la porta de l’emissor del transistor i es bloqueja l’alarma de CC connectada.
L’alarma continua activada fins que s’apaga manualment, esperem que el propietari real.
Carregador de tanca simple, circuit energitzant
Els SCR són ideals per fabricar circuits de carregador de tanca . Els carregadors de tanques requereixen principalment una etapa de generador d’alta tensió, on un dispositiu d’alta commutació com un SCR esdevé altament imprescindible. Els SCR es converteixen, doncs, específicament en adequats per a aquestes aplicacions on s’utilitzen per generar els voltatges d’arc elevats necessaris.
Circuit CDI per a automòbils:
Com s’explica a l’aplicació anterior, els SCR també s’utilitzen àmpliament en automòbils, en els seus sistemes d’encesa. Circuits d'encesa de descàrrega capacitiva o els sistemes CDI fan servir SCR per generar commutacions d’alta tensió necessàries per al procés d’encesa o per iniciar l’encesa del vehicle.
Anterior: Com funcionen els díodes Varactor (Varicap) Següent: Circuit rotatiu de Chakra LED per a ídols de Déu
