Что такое SCR:все, что вам нужно знать

Мы все слышали о тиристоре раньше, но как насчет самого популярного типа? SCR, что означает кремниевый управляющий выпрямитель, действует как переключатель, обеспечивая множество других преимуществ. Он не только предлагает возможности преобразования переменного тока в постоянный, но также демонстрирует возможность управления мощностью. Они также предлагают широкий спектр приложений для цепей, обеспечивая больший контроль.

Понимание SCR и того, как он работает, может показаться довольно сложным. Итак, приступим! В этой статье мы укажем вам правильное направление для получения дополнительной информации об этом устройстве.

Что такое SCR

SCR (кремниевый выпрямитель) представляет собой специальный тиристор с возможностью переключения ВКЛ-ВЫКЛ посредством условий смещения или управления входом затвора. Его символ выглядит так же, как диод. Как следует из названия, он содержит кремний, который контролирует мощность и преобразует переменное напряжение в постоянное. Кроме того, SCR имеет больше реализаций, чем другие типы тиристоров, включая TRIAC, SCS и DIAC. Они интегрируются в цепь переменного тока.

(Символ SCR. Источник:Tosaka/Wikimedia Commons)

Как правило, четырехслойный полупроводник PNPN SCR состоит из трех переходов (J1, J2 и J3). Вы найдете J1 между первыми слоями P и N, J2 между слоями N и Player и, наконец, J3 между последними слоями P и N. Три клеммы закрепляют анод (положительный электрод, расположенный на верхнем P-слое), катод (находится на N-слое) и затвор. Кроме того, вход служит терминалом управления SCR. Оба внешних слоя P и N подвергаются сильному легированию, тогда как центральные слои P и N подвергаются легкому легированию. Затем терминал ворот присоединяется к центральному P-слою. Ток может течь через это однонаправленное устройство в одном направлении и впитываться в противоположном направлении.

Кроме того, это устройство отличается высокой скоростью работы, долговечностью, высоким напряжением, возможностью обработки тока и усилением мощности.

Как работает SCR

Кремниевые выпрямители работают так же, как диоды:блокируют обратный ток и проводят прямой ток. Он также выдерживает высокое напряжение. Кроме того, это устройство содержит затвор для проведения прямого положительного тока через клемму анода (А). Подача короткого управляющего импульса на затвор приведет к тому, что тиристор станет проводящим между дорожкой моста (от анода к катоду). Когда это происходит, анодный ток течет через него до тех пор, пока его значение не достигнет нуля, заставляя тринистор отключиться. Затем затвор должен будет получить еще один импульс управления напряжением, чтобы снова сделать его проводящим. В противном случае ему не потребуется больше напряжения затвора, когда он станет проводящим.

SCR также работает в трех режимах:прямое блокирование пути, прямой режим проводимости и обратное блокирование. Однако номинальное напряжение остается неизменным для методов блокировки включения и изменения.

Запуск SCR для включения происходит различными способами. К ним относятся запуск по напряжению, запуск по температуре, запуск по свету и запуск по DV/DT.

Запуск по напряжению

(Подача напряжения вызывает активацию SCR)

Первый, срабатывание по напряжению, включает в себя подачу напряжения выше максимальной точки, что приводит к открытию затвора терминала. Однако реализация этого подхода может привести к необратимому повреждению устройства. Это связано с тем, что SCR контролирует высокие значения напряжения, которые не будут работать, пока затвор остается открытым.

Тепловой запуск

Термическое срабатывание также приводит к тому, что устройство проводит ток по мере увеличения его температуры. Фактически пары дырок и электронов будут увеличиваться. В результате регенеративный ток увеличивается, заставляя тиристоры активироваться. Однако этот метод срабатывания может привести к тепловому разгону.

Легкое срабатывание

Между тем, запуск света включает в себя излучение света на поверхность SCR, в результате чего пары электронов и дырок размножаются. Это принудительно активирует устройство.

Запуск DV/DT

Высокий уровень напряжения между анодом и катодом также включает SCR. Однако быстрое увеличение тока может привести к поломке устройства. Поэтому мы рекомендуем реализовать защиту для этого подхода.

Приложения SCR

SCR как переключатель

(Резисторы защищают диоды в цепи прерывателя переменного тока)

Это приложение предполагает использование двух SCR, которые создают и разрывают цепь. Входное напряжение переменного тока распределяет регулирующие триггерные импульсы на затворы тиристоров. Два резистора обеспечивают безопасность обоих диодов, в то время как сопротивление, подключенное к затвору, снижает ток. Цепь запускается во время замкнутого состояния переключателя. Затем SCR₁ срабатывает во время положительного полупериода из-за его прямого смещения. Если текущее значение достигает нуля, устройство деактивируется. После этого SCR₂ срабатывает из-за обратной полярности напряжения и получает правильный ток. Размыкание переключателя приводит к разрыву цепи. По сути, тиристоры больше не будут получать триггерные импульсы, пока ток установлен на нуль.

Таким образом, традиционный переключатель может работать с током затвора в мА, что означает, что он может активировать/деактивировать ток нагрузки.

Защита от перенапряжения

(Тиснистор может обеспечить защиту цепи от перенапряжения.)

Благодаря способности быстрого переключения тиристоры защищают другие электронные компоненты от перенапряжения. Они должны подключаться параллельно с электрической нагрузкой. Когда возникает избыточное напряжение, затвор SCR активируется. Затем он потребляет ток от источников питания, что снижает напряжение электрической нагрузки. Реализация двух SCR обеспечивает наилучшие результаты для этого сценария. Первый фокусируется на положительном полупериоде, а другой фокусируется на отрицательном полупериоде. Резистор снижает ток короткого замыкания во время процессов срабатывания обоих тиристоров. Соединение стабилитрона последовательно с каждым резистором образует цепь, которая может обнаруживать высокое напряжение.

Импульсные цепи

(В электронном зажигании используется SCR.)

SCR также обеспечивает приложения для импульсов напряжения и тока высокой формы в цепи. Конденсатор заряжается во время положительного полупериода основного источника питания. Оттуда SCR включается через отрицательный полупериод. SCR выключается, когда конденсатор разряжается и прямой ток достигает нуля. После этого процесс включения будет повторяться, в результате чего частота выходных импульсов будет соответствовать частоте источника питания.

Различные типы SCR

Отдельный пластик: Дискретный пластиковый тиристор содержит три контакта, закрепленных на полупроводниковом пластиковом покрытии. Кроме того, они интегрируются на печатной плате, доступной в диапазоне от 25 А до 1000 В.

Шпилька: Легко крепится, этот блок состоит из резьбового основания и обеспечивает низкое тепловое сопротивление. Кроме того, устройство с основанием стойки поддерживает ток от 5 до 150 А при полном напряжении.

Пластиковый модуль: Он состоит из более чем одного устройства, обеспечивая те же качества, что и дискретный пластик. Он выдерживает ток до 100 А и крепится к печатной плате с помощью радиатора на болтах.

Пресс-пакет: Эти тиристоры прессованной упаковки заключены в керамический корпус вместе с электродами, чтобы изолировать анод и катод. Они также предлагают поддержку 200 А или выше и приложений, требующих более 1200 В.

Плоское основание: Плоское основание поставляется с изоляцией, защищающей его от радиатора. Обладая теми же качествами, что и основание шпильки, он может выдерживать ток от 10 до 400 А.

Режимы работы в SCR

Режим прямой блокировки:

Тринистор работает в режиме блокировки пересылки, когда на его анод подается положительное напряжение, а на катод — отрицательное. Это заставляет небольшой прямой ток утечки проходить через устройство.

Режим прямой проводимости:

В режиме прямой проводимости тиристор включается, заставляя его проводить ток от анода к катоду. Это происходит из-за подачи напряжения на затвор или превышения напряжения прямого пробоя.

Обратный режим блокировки:

Приложение положительного напряжения к катоду и отрицательного напряжения к аноду переводит SCR в режим обратной блокировки. По сути, переходы J1 и J3 переключаются на обратное смещение, в то время как J2 устанавливается на прямое смещение, предотвращая протекание тока через тринистор.

Схема цепи SCR

(Схема диммера света SCR. Источник:Cadmium/Wiki media commons)

Как протестировать SCR

(Используйте мультиметр для проверки SCR)

Подход к тестированию SCR включает использование мультиметра, что является эффективным процессом. Для начала вам нужно будет установить переключатель мультиметра на высокое сопротивление. Затем подключите положительный провод мультиметра к анодному затвору SCR, а отрицательный провод к катоду. После выполнения этого шага мультиметр покажет обрыв цепи. Если вы переключите соединения, он также отобразит доступный курс.

Затем подключите клеммы затвора SCR и анод к положительному концу мультиметра. После этого вам нужно будет подключить катод SCR к противоположному концу. По сути, это приводит к тому, что мультиметр показывает низкое значение сопротивления, что означает, что переключатель SCR устанавливается в положение ON. Удаление клеммы затвора анода приведет к той же задаче, представляющей защелкивающуюся форму. Положительные результаты тестирования означают, что SCR обеспечивает высокое качество работы.

Обзор

В конце концов, SCR содержит практические приложения для простых схем. Мало того, он также может защитить компоненты от перенапряжения. Он также действует как выпрямитель, преобразовывая переменный ток в постоянный, одновременно контролируя мощность. Уже одно это делает это устройство необходимостью. Кроме того, он поставляется в нескольких типах, которые служат своей цели с полезными функциями. Наконец, SCR работает в трех разных режимах, что делает его сложным устройством. Для обеспечения возможности переключения требуется приложенное напряжение.

У вас есть вопросы относительно кремниевого управляющего выпрямителя? Свяжитесь с нами!