Wir alle haben schon einmal von einem Thyristor gehört, aber was ist mit dem beliebtesten Typ? Ein SCR, der für Silicon Control Rectifier steht, fungiert als Schalter und bietet viele weitere Vorteile. Es bietet nicht nur AC-DC-Wandlungsfunktionen, sondern auch die Fähigkeit, die Leistung zu steuern. Diese bieten auch eine breite Palette von Anwendungen für Schaltkreise und bieten mehr Kontrolle.
Ein SCR zu verstehen und wie es funktioniert, kann ziemlich komplex erscheinen. Also lasst uns loslegen! In diesem Artikel weisen wir Sie in die richtige Richtung, um mehr über dieses Gerät zu erfahren.
Was ist SCR
SCR (Silicon Control Rectifier) ist ein spezieller Thyristor mit ON-OFF-Schaltmöglichkeiten durch Bias-Bedingungen oder Gate-Eingangssteuerung. Sein Symbol sieht identisch aus wie eine Diode. Wie der Name schon sagt, besteht es aus Silizium, das die Leistung steuert und Wechselspannung in Gleichstrom umwandelt. Darüber hinaus sieht SCR mehr Implementierungen als andere Thyristortypen, einschließlich TRIAC, SCS und DIAC. Diese integrieren sich auf einem AC-Stromkreis.
(Ein SCR-Symbol. Quelle: Tosaka/Wikimedia Commons)
Im Allgemeinen besteht der vierschichtige PNPN SCR-Halbleiter aus drei Übergängen (J1, J2 und J3). Sie finden J1 zwischen der ersten P- und N-Ebene, J2 zwischen N und Player und schließlich J3 zwischen der letzten P- und N-Ebene. Drei Anschlüsse sichern die Anode (positive Elektrode auf der oberen P-Schicht), die Kathode (auf der N-Schicht) und das Gate. Darüber hinaus dient der Eingang als Kontrollterminal des SCR. Sowohl externe P- als auch N-Schichten unterliegen einer starken Dotierung, während die zentralen P- und N-Schichten einer leichten Dotierung unterzogen werden. Dann wird die Gate-Klemme an der zentralen P-Schicht befestigt. Strom kann durch dieses unidirektionale Gerät in eine Richtung fließen und in die entgegengesetzte Richtung einweichen.
Darüber hinaus zeichnet sich dieses Gerät durch hohe Betriebsgeschwindigkeiten, Langlebigkeit, hohe Spannung, Stromverarbeitungsfähigkeiten und Leistungssteigerung aus.
Wie SCR funktioniert
Siliziumgesteuerte Gleichrichter arbeiten wie eine Diode: Sie blockieren den Rückstrom und leiten den Durchlassstrom. Es hält auch hohen Spannungen stand. Darüber hinaus enthält dieses Gerät ein Gate, um positiven Vorwärtsstrom durch den Anodenanschluss (A) zu leiten. Das Anlegen eines kurzen Steuerimpulses auf das Gate führt dazu, dass das SCR zwischen dem Brückenpfad (Anode zu Kathode) leitfähig wird. Wenn das passiert, fließt Anodenstrom durch ihn, bis der Wert Null erreicht, was den SCR zwingt, sich abzuschalten. Dann muss das Gate einen weiteren Spannungssteuerungsimpuls empfangen, um es wieder leitfähig zu machen. Andernfalls benötigt es nicht mehr Gate-Spannung, sobald es leitet.
Ein SCR arbeitet auch in drei Modi: Vorwärtsblockierung des Weges, Vorwärtsleitungsmodus und Rückwärtsblockierung. Die Nennspannung bleibt jedoch für Ein- und Wechselblockiermethoden gleich.
Das Auslösen des SCR zum Einschalten erfolgt in unterschiedlichen Methoden. Dazu gehören Spannungsauslösung, thermische Triggerung, Lichtauslösung und DV / DT-Triggerung.
Spannungsauslösung
(Das Anlegen von Spannung bewirkt, dass der SCR aktiviert wird)
Die erste, die Spannungsauslösung, beinhaltet das Anlegen einer Spannung, die höher als der Maximalpunkt ist, wodurch sich das Klemmengatter öffnet. Die Implementierung dieses Ansatzes kann jedoch zu dauerhaften Schäden am Gerät führen. Das liegt daran, dass ein SCR die hohen Werte der Spannung steuert, die nicht funktionieren, während das Tor offen bleibt.
Thermische Triggerung
Die thermische Auslösung bewirkt auch, dass das Gerät bei steigender Temperatur leitet. In der Tat vergrößern sich die Loch- und Elektronenpaare. Infolgedessen steigt der regenerative Strom und zwingt den SCR zur Aktivierung. Diese Auslösetechnik könnte jedoch zu einem thermischen Durchgehen führen.
Lichtauslösung
Bei der Lichttriggerung wird Licht auf die Oberfläche des SCR gestrahlt, wodurch sich die Elektronen- und Lochpaare vermehren. Dadurch wird die Aktivierung des Geräts erzwungen.
DV/DT-Triggerung
Eine hohe Spannungsrate zwischen Anode und Kathode schaltet auch den SCR EIN. Der schnelle Stromanstieg könnte das Gerät jedoch kaputt machen. Daher empfehlen wir, einen Schutz für diesen Ansatz zu implementieren.
Anwendungen
SCR als Switch
(Widerstände schützen die Dioden auf einem AC-Leistungsschalterkreis)
Diese Anwendung beinhaltet die Verwendung von zwei SCRs, die einen Stromkreis erzeugen und unterbrechen. Die AC-Eingangsspannung verteilt die regulierenden Triggerimpulse auf die SCRs-Gates. Zwei Widerstände halten beide Dioden sicher, während der Widerstand, der dem Gate verabreicht wird, den Strom reduziert. Der Stromkreis startet während des geschlossenen Zustands des Schalters. Dann löst SCR1 während des positiven Halbzyklus aufgrund seines vorwärtsgerichteten Zustands aus. Wenn der aktuelle Wert Null erreicht, wird das Gerät deaktiviert. Danach feuert SCR2 wegen der verpolten Spannung und erhält den richtigen Strom. Das Öffnen des Schalters führt dazu, dass der Stromkreis unterbrochen wird. In der Tat empfangen die SCRs keine Triggerimpulse mehr, während der Strom auf Null setzt.
Daher kann ein herkömmlicher Schalter mit dem mA eines Gate-Stroms umgehen, was bedeutet, dass er den Laststrom aktivieren / deaktivieren kann.
Überspannungsschutz
(Ein SCR kann einen Überspannungsschutz an einem Stromkreis bieten.)
Aufgrund seiner schnellen Schaltfähigkeit schützt ein SCR andere elektronische Komponenten vor Überspannung. Diese müssen parallel zur elektrischen Last geschaltet werden. Wenn eine Überspannung auftritt, wird das Gate des SCR aktiviert. Dann zieht es Strom von den Stromquellen, was die Spannung der elektrischen Last senkt. Die Implementierung von zwei SCRs bietet die besten Ergebnisse für dieses Szenario. Der erste konzentriert sich auf den positiven Halbzyklus, während der andere sich auf den negativen Halbzyklus konzentriert. Ein Widerstand senkt den Kurzschlussstrom während der beiden SCRs auslösenden Prozesse. Der Anschluss einer Zenerdiode in Reihe mit jedem Widerstand bildet eine Schaltung, die hohe Spannung erkennen kann.
Impulsschaltungen
(Eine elektronische Zündung verwendet einen SCR.)
Ein SCR bietet auch Anwendungen für hohe Wellenformspannungs- und Stromimpulse auf einer Schaltung. Ein Kondensator lädt sich während des positiven Halbzyklus der Hauptversorgung auf. Von dort schaltet sich der SCR über den negativen Halbzyklus ein. Der SCR schaltet aus, wenn sich der Kondensator entlädt und der Durchlassstrom Null erreicht. Danach wiederholt sich der EIN-Vorgang, wodurch die Ausgangsimpulsfrequenz mit der Frequenz des Netzteils übereinstimmt.
Verschiedene Arten von SCRs
Diskreter Kunststoff: Der diskrete Kunststoff-SCR-Typ enthält drei Stifte, die an einer Halbleiter-Kunststoffabdeckung montiert sind. Darüber hinaus integrieren sich diese auf einer Leiterplatte, die von 25A bis 1000V erhältlich ist.
Bolzenbasis: Einfach zu befestigen, besteht dieses Gerät aus einem verschraubten Sockel und bietet einen geringen Thermischen Widerstand. Darüber hinaus unterstützt das Bolzenbasisgerät 5 bis 150 A Strom zusammen mit voller Spannung.
Kunststoffmodul: Diese besteht aus mehr als einem Gerät und bietet gleichzeitig die gleichen Eigenschaften wie der diskrete Kunststoff. Es kann bis zu 100A verarbeiten und mit einem verschraubten Kühlkörper an einer Leiterplatte befestigt werden.
Pressemappe: Diese Presspack-SCRs sind zusammen mit den Elektroden in einer Keramik eingeschlossen, um die Anode und die Kathode abzuschließen. Sie bieten auch Unterstützung für 200 A oder höher und Anwendungen, die mehr als 1200 V erfordern.
Flache Basis: Eine flache Basis ist mit einer Isolierung ausgestattet, die sie vor dem Kühlkörper schützt. Mit ähnlichen Eigenschaften wie der Bolzenfuß kann dieser Strommessungen von 10 bis 400 A verarbeiten.
Betriebsarten in SCR
Vorwärts-Blockiermodus:
Der SCR funktioniert im Speditionsblockiermodus, wenn seine Anode positive Spannung und die Kathode negative Spannung erhält. Dadurch wird ein kleiner Vorwärtsleckstrom durch das Gerät geleitet.
Vorwärtsleitungsmodus:
Im Vorwärtsleitungsmodus schaltet sich der SCR ein, wodurch er Strom von der Anode zur Kathode leitet. Dies geschieht durch das Anlegen einer Spannung an das Gate oder das Überschreiten der Durchlassdurchschlagsspannung.
Reverse Blocking Modus:
Das Anlegen einer positiven Spannung an die Kathode und einer negativen Spannung an die Anode versetzt den SCR in den umgekehrten Blockiermodus. In der Tat verschieben sich die Junctions J1 und J3 auf umgekehrte Vorspannung, während J2 auf Vorwärtsvorspannung setzt, wodurch der Stromfluss im gesamten SCR verhindert wird.
Schaltplan
(Ein SCR-Lichtdimmer-Schaltplan. Quelle: Cadmium/Wiki media commons)
Wie man SCR testet
(Verwenden Sie ein Multimeter, um den SCR zu testen)
Ein SCR-Testansatz beinhaltet die Verwendung eines Multimeters, ein effektiver Prozess. Um zu beginnen, müssen Sie den Multimeterschalter auf hohen Widerstand einstellen. Verbinden Sie dann den positiven Draht des Multimeters mit dem Anodengatter des SCR und den negativen Draht mit der Kathode. Nachdem Sie diesen Schritt ausgeführt haben, zeigt das Multimeter einen offenen Stromkreis an. Wenn Sie die Verbindungen umschalten, wird auch ein verfügbarer Kurs angezeigt.
Als nächstes schließen Sie die Gate-Terminals und die Anode des SCR an das positive Ende des Multimeters an. Danach müssen Sie die Kathode des SCR mit dem gegenüberliegenden Ende verbinden. Dies führt dazu, dass das Multimeter einen niedrigen Widerstandswert anzeigt, was bedeutet, dass der Schalter des SCR auf ON schaltet. Wenn Sie die Gate-Klemme der Anode entfernen, wird die gleiche Aufgabe ausgegeben, die eine Verriegelungsform darstellt. Positive Testergebnisse bedeuten, dass der SCR eine qualitativ hochwertige Leistung bietet.
Zusammenfassung
Schließlich beherbergt ein SC R praktische Anwendungen für einfache Schaltungen. Nicht nur das, sondern es kann auch Komponenten vor Überspannung schützen. Es fungiert auch als Gleichrichter, der Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt und gleichzeitig die Leistung steuert. Das allein macht dieses Gerät zu einer Notwendigkeit. Darüber hinaus gibt es einige Typen, die ihren Zweck mit vorteilhaften Eigenschaften erfüllen. Schließlich arbeitet ein SC R in drei verschiedenen Modi, was ihn zu einem komplexen Gerät macht. Es erfordert angelegte Spannung, um Schaltmöglichkeiten bereitzustellen.
Haben Sie Fragen zu einem Silizium-Steuergleichrichter? Zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren!
