Slika 1: Shockley Diode
Dioda Shockley, zgodnja različica naprave PNPN, deluje kot osnovno stikalo, ki se vklopi, ko doseže določeno napetost.Vendar ima omejeno uporabo, ker nima nadzora nad svojim preklopom.Uvedba SCR se izboljša na diodi Shockley z dodajanjem vrat terminala.Ta dodatek omogoča zunanji nadzor nad prevodnim stanjem naprave in ga spremeni iz preprostega preklopa v aktivno komponento, ki lahko z večjo natančnostjo doseže višjo raven moči.Ta sprememba močno poveča uporabnost naprave, zaradi česar je primerna za številne več elektronskih vezij.
Slika 2: Stikalo s silicijevim nadzorom
Evolucija od šoka diode do SCR vključuje dodajanje vrat terminala obstoječi strukturi PNPN.Ta priključek vrat omogoča, da se SCR nadzoruje z zunanjim signalom, kar omogoča, da napravo vklopite in izklopite po potrebi.Zaradi te spremembe je SCR aktivna komponenta in močno razširila njegovo uporabo v različnih elektronskih vezjih.Sposobnost nadzora stikalnega dejanja z zunanjim signalom ustvarja nove možnosti za natančno upravljanje električne energije, kar je zelo uporabno za sodobne elektronske aplikacije.
Slika 3: Struktura in delovanje SCR
SCR je sestavljen iz štirih polprevodniških plasti, ki tvorijo tri PN stičišča, z anodo, katodo in terminalom vrat.Ko vrata ostanejo nepovezana, SCR deluje kot dioda Shockley in se vklopi, ko je dosežena prelomna napetost.Vendar uporaba majhne napetosti na vrata omogoča, da se SCR sproži namerno.
Ko se na vrata nanese majhen tok, se vklopi spodnji tranzistor v SCR.To dejanje nato vklopi zgornji tranzistor in ustvari zanko, ki ohranja SCR v stanju "ON", kar omogoča, da tok teče iz anode do katode.Ko se to zgodi, tok vrat ni več potreben za ohranitev SCR.SCR ima dva tranzistorja, ki stadelujeta, da ga ohranita, ko se začne.Ta zasnova pomaga hitro preklop SCR od vklopa.
Slika 4: Prevodna pot SCR
Če želite razumeti, kako deluje SCR, poglejte njegovo notranjo nastavitev.Ko se impulz pošlje na vrata, aktivira spodnji tranzistor, s čimer pusti, da tok prehaja skozi zgornji tranzistor in ohranja spodnji.Ta zanka zagotavlja, da SCR ostane, dokler tok ne pade pod določeno raven, imenovan zadrževalni tok.Zaradi tega so SCR koristni za zanesljivo preklapljanje in upravljanje moči.
Sprožitev, imenovana tudi streljanje, pomeni nanašanje napetostnega impulza na vrat SCR.Ta metoda zagotavlja, da se SCR vklopi samo, kadar je to potrebno, ne glede na to, ali napetost preseže točko preloma.Povratno sprožitev, ki izklopi SCR z uporabo negativne napetosti na vrata, je mogoče storiti, vendar je manj učinkovito, ker zahteva veliko toka.
Slika 5: GTO simbol
Sprožitev SCR je ključnega pomena za njegovo delovanje.Tok vrat, potreben za sprožitev SCR, je veliko nižji od toka, ki teče skozi napravo, kar zagotavlja nekaj ojačanja.Ko se sproži, SCR ostane v stanju prevoda, dokler tok skozi njega ne pade pod določeno raven, znan kot državni tok.Ta značilnost je zelo uporabna v aplikacijah, kjer je potrebno nadzorovano preklapljanje in zagotavlja, da SCR ostane vklopljen, dokler tok obremenitve ne pade dovolj, da ga izklopi.Ta nadzorovana aktivacija in deaktivacija naredi SCR zelo primerna za aplikacije, ki zahtevajo natančno upravljanje električne energije.
Če želite preizkusiti, če SCR deluje, lahko začnete z osnovnim preverjanjem s pomočjo ohmmetra za merjenje stičišča vrat-katode.Vendar ta preprost test ni dovolj.Prav tako morate videti, kako deluje SCR pod obremenitvijo.Za temeljit test nastavite vezje z DC virom napajanja in stikalom za pritisk, da opazite, kako se SCR vklopi in izklopi, ko je povezan z obremenitvijo.
Slika 6: Preskusno vezje SCR
Da bi zagotovili pravilno delovanje SCR, je pri njihovem testiranju vključenih več korakov.Preprosto preskusno vezje je mogoče izdelati z DC napajalnikom, obremenitvenim uporom in stikali za potisnico, da simulirajo procese sprožitve in zadrževanja.Z gledanjem vedenja SCR v tej nastavitvi lahko potrdimo njegovo sposobnost, da se zaskoči in izklopi, kot je bilo pričakovano.Ta postopek testiranja pomaga diagnosticirati potencialne težave in zagotavlja zanesljivost SCR-jev v aplikacijah v resničnem svetu.Celovito testiranje v dejanskih pogojih obremenitve pomaga najti kakršne koli pomanjkljivosti ali napake v SCR, kar zagotavlja zanesljivo delovanje v zahtevnih aplikacijah.
SCR se pogosto uporabljajo tam, kjer je treba preklopiti velike količine moči, vendar krmilni tokokrogi za preprostost in zanesljivost obravnavajo le majhen tok in napetost.Zaradi tega SCR -ji kot nalašč za situacije, ki potrebujejo močne, a občutljive nadzorne mehanizme.Na primer, moč streljanja vrat SCR je lahko le 50 mikrovalov (1 V, 50 µA), kar zagotavlja, da aktivirajoči stiki upravljajo samo s tem majhnim signalom.Ko se sproži, lahko SCR neposredno prenese in preklopi izhodne obremenitve, kar zagotavlja do 100 vatov ali več.To omogoča učinkovit nadzor sistemov z veliko močjo z minimalnim obremenitvijo na kontrolnem vezju.
Slika 7: Scrl v AC -moči nadzora
Glede na to, kako delujejo, je obratno vedenje SCR kot tipična dioda silicijevega usmernika, ki deluje kot odprto vezje, ko se med anodo in katodo uporabi negativna napetost.V smeri naprej SCR blokira tok toka, dokler napetost ne presega določene prelomne točke, razen če se ne uporablja signal vrat.Ko je prelomna napetost naprej presežena ali uvede ustrezen signal vrat, SCR hitro prehaja v prevodno stanje, z nizkim padcem napetosti naprej, podobno kot pri usmernik z enim junctijo.Ta hitro preklopna sposobnost zagotavlja, da lahko SCR zanesljivo upravlja s obremenitvami z veliko močjo, hkrati pa ohranja nizko potrebo po krmilnih operacijah.
Slika 8: Stikalo serije
Zgornja slika prikazuje preprosto serijsko stikalo, ki pošlje signal AC na vrata SCR.Upor R1 omejuje tok vrat, da je varen, medtem ko dioda D preprečuje, da bi povratna napetost vplivala na vrata med nekondukcijskim ciklom.Obremenitev (RL), povezana z anodo, je lahko v mejah SCR poljubna vrednost.Ta nastavitev zagotavlja, da SCR deluje zanesljivo, z nadzorovanim sprožitvijo in zaščito pred električnim stresom.
Slika 9: AC stikalne valovne oblike
Ko je stikalo S odprt, SCR ostane izklopljen, tudi če je prisotna AC.Zaključno stikalo S omogoča pozitiven del izmeničnega cikla, da sproži SCR, zaradi česar je voden, ker je anoda pozitivna.SCR se vklopi za manj kot polovico cikla in ostane med negativnim delom cikla.Zapiranje S krmiljenja, ko se vklopi SCR, kar omogoča, da tok teče skozi obremenitev.Če želite zaustaviti tok, lahko odprete stikala ali počakate na negativni cikel, ki izklopi SCR.Ta nastavitev omogoča enostavno nadzor toka toka v vezju.
Slika 10: stikalo shunt
Če želite nadzorovati SCR, lahko na vratih uporabite DC.Z uporabo DC -ja na vrati vklopi SCR.Drug način je uporaba stikala med vrati in katodo.Odpiranje stikala vklopi SCR, kar omogoča, da tok teče skozi obremenitev.Če želite izklopiti SCR in zaustaviti tok, zaprite stikalo ali nanesite negativno napetost na anodo.Ta metoda pomaga pri nadzoru naprav, kot so hitrost motorja in raven moči.
Slika 11: Nalaganje toka s stikalom zaprto
Prikazana sta še dve preprosti metodi za preklapljanje moči na obremenitve.V prvem vezju zapiranje aktivirajočega stika dovaja napajanje na obremenitev, medtem ko odpiranje stika odreže napajanje.Nasprotno, drugo vezje deluje v vzvratno: napajanje se dovaja na obremenitev samo, ko je stik odprt.Oba vezja lahko nastavite na "zaklepanje" z uporabo DC napajanja namesto prikazanega AC.
V prvem vezju napetostni delilnik, sestavljen iz uporov R2 in R3, zagotavlja signal AC vrat na SCR.To omogoča, da SCR strelja in napaja napajanje, ko je stik zaprt.V drugem vezju ima zaprtje stikala vrata in katodo enak potencial, kar preprečuje streljanje SCR in s tem zmanjšuje moč na obremenitev.Ta preprosta nastavitev zagotavlja jasen in predvidljiv nadzor moči do obremenitve v kateri koli konfiguraciji.
Slika 12: Nalaganje toka s stikalom odprt
AC napajanje je mogoče nadzorovati s spodnjim vezjem.V tej nastavitvi sta dva SCR priključena na vrsto za upravljanje obeh pol ciklov izmenične napetosti.Ta konfiguracija zagotavlja, da vsak SCR obravnava en pol cikel izmenične valovne oblike, kar omogoča učinkovit in natančen nadzor nad močjo, ki jo dostavijo.
Slika 13: AC stikalo z dvema SCR -jem
Krmilni tok teče do vrat skozi upor R3, ko zunanje stikalo (mehansko ali elektronsko) poveže krmilne sponke.To stikalo lahko nadzirajo različni senzorji, kot so svetloba, toplota ali tlak, ki aktivirajo elektronski ojačevalnik.Ko se stikalo zapre, se SCR -ji sprožijo z vsakim izmeničnim ciklom, kar omogoča, da se moč pretaka v obremenitev.Ko se stikalo odpre, SCR -ji ne streljajo in v tovora ni napajanja.Ta mehanizem učinkovito upravlja z izmeničnim napajanjem, ki se nanaša na obremenitev.
SCR se uporabljajo na številnih poljih, ker imajo močne kontrolne lastnosti.Sem spadajo sistemi za pretvorbo moči, krmiljenje motorja in svetlobne sisteme.Za zadovoljevanje specifičnih potreb so bile razvite različne vrste SCR:
Standardni SCR: Uporablja se za splošne namene.
Hitro stikalo SCR: Zasnovan za visokofrekvenčne aplikacije.
SCR, ki je sprožil svetlobo (LTS): Uporablja svetlobo za sprožitev in zagotavlja električno izolacijo.
SCR-OFF-OFF SCR (GTO): Omogoča tako vklop kot tudi izklop.
Povratni blokiranje SCR: Lahko blokira tok v obe smeri.
Vsaka vrsta SCR je narejena za posebne potrebe.Standardni SCR so prilagodljivi in se uporabljajo v številnih aplikacijah, medtem ko so hitro preklapljanje SCR kot kot nalašč za operacije visoke hitrosti.SCR-ji, ki sprožijo svetlobo (LTS), uporabljajo svetlobo za sprožitev vrat, kar zagotavlja odlično električno izolacijo.SCR-ji za izklop vrat (GTO) lahko vklopijo in izklopijo, zaradi česar so primerni za aplikacije z visoko močjo.Povratne blokade SCR so zasnovane tako, da blokirajo tok toka v obe smeri, kar izboljšuje njihovo uporabo v scenarijih za nadzor moči.
Slika 14: Trifazni most SCR Nadzor obremenitve
SCRS se v številnih aplikacijah pogosto uporabljajo zaradi močnih kontrolnih lastnosti.Nekatere pomembne aplikacije vključujejo:
Sistemi za pretvorbo moči: SCR so ključne komponente v sistemih za pretvorbo moči, ki upravljajo spremembo iz AC na DC Power in obratno.Ti sistemi se uporabljajo tako v industrijskih nastavitvah kot v potrošniški elektroniki, kjer je potrebno stabilno in zanesljivo napajanje.
Nadzor motorja: V aplikacijah za nadzor motorja SCR prilagodijo hitrost in navor električnih motorjev.S spreminjanjem kota streljanja SCRS nadzorujejo moč, ki se dostavi v motor, kar omogoča natančen nadzor nad njegovim delovanjem.
Sistemi razsvetljave: SCR se uporabljajo za gladko zatemnjene luči z nadzorom faznega kota napajanja.Ta sposobnost zagotavlja prihranke energije in povečuje ambient v aplikacijah za razsvetljavo.
Nadzor ogrevanja: Pri ogrevalnih aplikacijah SCR uravnavajo moč, ki se dovaja v ogrevalne elemente in z visoko natančnostjo vzdržuje želeno temperaturo.To je še posebej koristno v industrijskih procesih, ki zahtevajo natančen nadzor temperature.
Zaščitna vezja: SCRS delujejo kot Crowbars v zaščitnih vezjih, kratek stik napajanja v primeru pretiranega stanja za zaščito občutljivih elektronskih komponent pred poškodbami.
Široka paleta aplikacij prikazuje prilagodljivost in uporabnost SCR -jev v sodobni elektroniki, kjer so potrebni natančen nadzor in zanesljive zmogljivosti.
Razumevanje posebnih značilnosti SCRS je ključnega pomena za njihovo učinkovito uporabo.Ključne značilnosti vključujejo:
Najmanjša napetost vrat, potrebna za vklop SCR.
Najmanjši tok, potreben za vodenje SCR.
Najmanjši tok, potreben za ohranitev SCR v stanju "ON" po odstranitvi sprožilca vrat.
Napetost, pri kateri se bo vklopila SCR, brez kakršnega koli vrat toka.
Največja napetost, ki jo lahko SCR blokira v smeri naprej brez prevoja.
Največja napetost, ki jo lahko SCR blokira v obratni smeri.
Napetost pade čez SCR, ko se izvaja.
Največja hitrost dviga napetosti zunaj stanja, ki jo lahko zdrži SCR, ne da bi se vklopil.
Najvišja hitrost dviga toka v državi, ki jo lahko SCR upravlja brez poškodb.
Za izboljšanje zanesljivosti SCR v praktičnih aplikacijah se pogosto uporabljajo zaščitna vezja.Ena pogosta metoda je uporaba vezij.Snubber vezja varovanje SCRS iz visokih DV/DT in DI/DT napetosti, kar lahko povzroči zgodnjo odpoved.
Slika 15: Zaščita SCR
Za zaščito SCR pred nenadnimi napetostnimi konicami ima vsak SCR v pretvorniškem vezju vzporedno omrežje R-C snubber.To omrežje Snubber varuje SCR proti notranji napetostni konici, ki se pojavijo med obratnim obnovitvenim postopkom.Ko je SCR izklopljen, se povratni obnovitveni tok preusmeri v vezje snubberja, ki vsebuje elemente, ki hranijo energijo.
Strela in preklopne preklop na vhodni strani lahko poškodujeta pretvornik ali transformator.Za zmanjšanje vpliva teh napetosti se v SCR uporabljajo naprave za vpenjanje napetosti.Skupne naprave za vpenjanje napetosti vključujejo varistorje kovinskega oksida, diode s selenijevimi tirktorji in zaviralci diode plazov.
Te naprave imajo zmanjšanje upora, ko se napetost povečuje, kar zagotavlja pot z nizko odpornostjo čez SCR, ko pride do napetosti.Spodnja slika prikazuje, kako je SCR zaščiten pred nadnapetosti z uporabo diode tirektorja in omrežja snubber.
Slika 16: Tehnika sprožitve
Poleg preprostega sprožitve vrat lahko napredne metode še izboljšajo zmogljivost SCR v zapletenih nastavitvah.Te metode vključujejo:
• Sprožitev pulza
Uporaba kratkih, visoko tokovnih impulzov za aktiviranje SCR zagotavlja, da se zanesljivo vklopi tudi v hrupnih okoljih.
• Sprožitev s fazo
Poravnava sprožitve SCR z napajanjem AC omogoča natančen nadzor nad napajanjem, poslano na obremenitev.
• optično izolirano sprožitev
Uporaba optičnih izolatorjev za sprožitev SCR zagotavlja električno izolacijo in ščiti krmilno vezje pred visokimi napetostmi.
• Sprožitev na osnovi mikrokontrolerja
Uporaba mikrokontrolerjev za ustvarjanje natančnih sprožilnih impulzov omogoča prefinjene kontrolne sheme in boljše delovanje v zapletenih nastavitvah.
Slika 17: SCR, ki temelji na mikrokontrolerju
Te napredne tehnike sprožitve ponujajo večjo prilagodljivost in nadzor v aplikacijah SCR, zaradi česar so primerne za široko paleto industrijske in potrošniške elektronike.Z uporabo teh metod lahko inženirji dosežejo natančnejši in zanesljiv nadzor nad sistemi upravljanja električne energije, kar izboljša splošno učinkovitost in delovanje rešitev, ki temeljijo na SCR.
SCR so ključni deli pri ustvarjanju učinkovitih in zanesljivih sistemov za nadzor moči.Na več glavnih področjih močno vplivajo, vključno z:
Sistemi obnovljive energije: SCR se uporabljajo pri pretvornikih in krmilnikih za pretvorbo in upravljanje moči iz obnovljivih virov, kot sta sončna in veter.Ravnajo z visoko stopnjo moči in zagotavljajo natančen nadzor, zaradi česar so popolni za te aplikacije.
Električna vozila: V električnih vozilih (EV) se SCR -ji uporabljajo v krmilnikih motorja in sistemih za polnjenje baterij.Upravljajo pretok moči med baterijo in motorjem, kar zagotavlja učinkovito delovanje in daljšo življenjsko dobo baterije.
Pametna omrežja: V aplikacijah pametnih omrežij SCR upravljajo s porazdelitvijo električne energije.Uporabljajo se v omrežnih pretvornikih, napetostnih regulatorjih in krmilnikih faznih kotov, da se zagotovi stabilno in učinkovito dovajanje moči.
Industrijska avtomatizacija: SCR se uporabljajo pri motornih pogonih, ogrevalnih kontrolah in sistemih za nadzor procesov pri industrijski avtomatizaciji.Obnašajo veliko moč in zagotavljajo natančen nadzor, zaradi česar so temeljne komponente v avtomatiziranih proizvodnih procesih.
Neprekinjene napajalne napajalnike (UPS): SCRS zagotavljajo zanesljivo varnostno kopijo napajanja med izpadi v sistemih UPS.Pomagajo gladko preklopiti med glavnim napajanjem in varnostnim virom napajanja, kar zagotavlja neprekinjeno energijo za ključne sisteme.
Razvoj tehnologije SCR se nenehno izboljšuje, da bi zadovoljil potrebo po boljšem in zanesljivem nadzoru moči.Novi polprevodniški materiali, kot sta silicijev karbid (SIC) in galijev nitrid (GAN), SCR delujejo bolje z ravnanjem z višjimi napetostnimi napetostmi, zmanjšanjem odpornosti in izboljšanjem upravljanja toplote.Integrirana vrata, ki so jih usmerili v tiristorji (IGCT), združujejo prednosti GTO in IGBT, kar ponuja hitro preklapljanje, nizko izgubo energije in zmožnost ravnanja z veliko močjo za zahtevne aplikacije.Digitalne metode krmiljenja z SCR omogočajo natančen in prilagodljiv nadzor, s čimer so sistemi učinkovitejši in zanesljivi.Napredek v proizvodnih tehnikah naredi SCRS manjši in primeren za prenosne naprave, kar je koristno za potrošniško elektroniko.Izboljšane zaščitne značilnosti v SCR, kot so vgrajena vezja snubberja in zaščita pred prekomernim tokom, omogočajo tudi zanesljivejše in lažje za uporabo.
Krmilni tok teče do vrat skozi upor R3, ko zunanje stikalo (mehansko ali elektronsko) poveže krmilne sponke.To stikalo lahko nadzirate s senzorji, kot so svetloba, toplota ali tlak, ki aktivirajo elektronski ojačevalnik.Ko se stikalo zapre, se SCR sprožijo z vsakim izmeničnim ciklom, kar omogoča napajanje na obremenitev.Ko se stikalo odpre, SCRS ne streljajo in ustavijo tok moči.Ta mehanizem nadzoruje moč izmenične tovore.
Izboljšave polprevodniških materialov, kot sta silicijev karbid (SIC) in galijev nitrid (GAN), bodo SCR -ji naredile učinkovitejše in trpežne.Inovacije, kot so integrirani vrat, so tiristorji (IGCT) in tehnike digitalnega nadzora izboljšale zmogljivosti SCR s hitrejšim preklopom, manjšimi izgubami energije in boljšo zanesljivostjo.SCRS bodo še naprej igrali ključno vlogo pri novih tehnologijah, od pametnih omrežij do električnih vozil, s čimer bodo zagotovili učinkovit in zanesljiv nadzor električne energije.
Silicijev nadzorovani usmernik (SCR) ponuja več prednosti, vključno z učinkovitim nadzorom moči, visoko zanesljivostjo, zmožnostjo ravnanja z visokimi napetostnimi in tokovi ter natančnim nadzorom pretoka moči.SCRS zagotavljajo tudi hitro hitrost preklopa in so v težkih okoljih trajni, zaradi česar so primerni za različne industrijske uporabe.
Za pretvorbo izmeničnega toka (AC) v neposredni tok (DC) se uporablja dioda silicijevega usmernika.Tok omogoča, da teče samo v eni smeri in zagotavlja popravljanje, ki je potrebna v napajalnih napajanju in drugih elektronskih vezjih.
Kontrolirani usmerniki se uporabljajo za natančno upravljanje in nadzor pretoka moči v elektronskih napravah.Omogočajo nastavitev izhodne napetosti in toka, kar je potrebno v aplikacijah, kot so nadzor hitrosti motorja, napajalnike in zatemnitvene luči.Nadzorovani usmerniki izboljšajo učinkovitost in zagotavljajo stabilnost pri dobavi moči.
SCR je vsestranska in zanesljiva komponenta v napajalni elektroniki.Omogoča natančen nadzor nad uporabo z visoko močjo in napetostjo, zaradi česar je dragocen v različnih panogah.SCRS se še naprej izboljšuje z napredkom v materialih in tehnologiji, kar zagotavlja njihovo pomen v prihodnjih aplikacijah.
Uporaba diod, nadzorovanih s silikonom, vključujejo nadzor hitrosti motorja, zatemnitev svetlobe, regulacijo moči v napajalnih sistemih AC in DC, zaščito pred prenapetostjo in pretvornike in pretvornike.Uporabljajo se tudi v industrijski avtomatizaciji, napajanju in sistemih obnovljivih virov energije, kot so sončna in vetrna energija.
Prosimo, pošljite poizvedbo, takoj bomo odgovorili.
na 2024/06/11
na 2024/06/7
na 1970/01/1 2944
na 1970/01/1 2501
na 1970/01/1 2089
na 0400/11/9 1895
na 1970/01/1 1765
na 1970/01/1 1714
na 1970/01/1 1657
na 1970/01/1 1556
na 1970/01/1 1543
na 1970/01/1 1513