SCR-Anwendungsschaltungen

In diesem Artikel lernen wir viele interessante SCR-Anwendungsschaltungen sowie die Hauptfunktionen und kennen Eigenschaften eines SCR wird auch als Thyristorvorrichtung bezeichnet.

Was ist ein SCR oder Thyristor?

SCR ist die Abkürzung für Silicon Controlled Rectifier, da der Name darauf hinweist, dass es sich um eine Art Diode oder ein Gleichrichtungsmittel handelt, dessen Leitung oder Betrieb über einen externen Trigger gesteuert werden kann.

Dies bedeutet, dass dieses Gerät als Reaktion auf ein externes kleines Signal oder eine externe Spannung ein- oder ausgeschaltet wird, die einem Transistor sehr ähnlich ist, sich jedoch in seinen technischen Eigenschaften stark unterscheidet.

Pinbelegung SCR C106

Wenn wir uns die Abbildung ansehen, können wir sehen, dass ein SCR drei Ableitungen hat, die wie folgt identifiziert werden können:

Halten Sie die gedruckte Seite des Geräts auf uns gerichtet.

• Die rechte Endleitung wird als 'Tor' bezeichnet.
• Die mittlere Leitung ist die 'Anode' und
• Die linke Leitung ist die 'Kathode'

So schließen Sie einen SCR an

Das Gate ist der Triggereingang eines SCR und erfordert einen DC-Trigger mit einer Spannung von ca. 2 Volt. Der DC sollte idealerweise mehr als 10 mA betragen. Dieser Trigger wird über das Gate und die Masse der Schaltung angelegt, was bedeutet, dass das Positive des Gleichstroms zum Gate und das Negative zur Masse geht.

Die Spannungsleitung zwischen Anode und Kathode wird beim Anlegen des Gate-Triggers eingeschaltet und umgekehrt.

Die äußerste linke Leitung oder die Kathode eines SCR sollte immer mit der Masse der Triggerschaltung verbunden sein, was bedeutet, dass die Masse der Triggerschaltung durch Anschließen an die SCR-Kathode gemeinsam gemacht werden sollte, da der SCR sonst niemals auf die angelegten Trigger reagiert .

Die Last ist immer über die Anode und eine Wechselstromversorgungsspannung angeschlossen, die zur Aktivierung der Last erforderlich sein kann.

SCRs eignen sich speziell zum Schalten von Wechselstromlasten oder gepulsten Gleichstromlasten. Reine oder saubere Gleichstromlasten funktionieren nicht mit SCRs, da der Gleichstrom einen Verriegelungseffekt auf den SCR verursacht und das Ausschalten auch nach dem Entfernen des Gate-Triggers nicht zulässt.

SCR-Anwendungsschaltungen

In diesem Teil werden einige der gängigen Anwendungen von SCR vorgestellt, die in Form eines statischen Schalters, eines Phasensteuerungsnetzwerks, eines SCR-Batterieladegeräts, eines Temperaturreglers und einer Notbeleuchtung aus einer Hand vorliegen
System.

Serien-Statik-Schalter

In der folgenden Abbildung ist ein statischer Schalter der Halbwellenserie zu sehen. Wenn der Schalter gedrückt wird, um die Versorgung zu ermöglichen, wird der Strom am Gate des SCR während des positiven Zyklus des Eingangssignals aktiv und schaltet den SCR ein.

Der Widerstand R1 steuert und begrenzt die Menge des Gate-Stroms.

Im eingeschalteten Zustand fällt die Anode-Kathode-Spannung VF des SCR auf den Pegel des Leitungswerts von RL ab. Dies führt zu einer drastischen Reduzierung des Gate-Stroms und zu einem minimalen Verlust an der Gate-Schaltung.

Während des negativen Eingangszyklus wird der SCR ausgeschaltet, da die Anode negativer als die Kathode wird. Die Diode D1 schützt den SCR vor einer Umkehrung des Gate-Stroms.

Der rechte Abschnitt des obigen Bildes zeigt die resultierende Wellenform für den Laststrom und die Spannung. Die Wellenform sieht aus wie eine Halbwellenversorgung über die Last.

Durch Schließen des Schalters kann der Benutzer bei Phasenverschiebungen, die während der positiven Periode des Eingangs-Wechselstromsignals auftreten, einen Leitungspegel von weniger als 180 Grad erreichen.

Um Leitungswinkel zwischen 90 ° und 180 ° zu erreichen, kann die folgende Schaltung verwendet werden. Diese Konstruktion ähnelt der obigen, mit Ausnahme des Widerstands, der hier in Form des variablen Widerstands vorliegt, und des manuellen Schalters entfällt.

Das Netzwerk, das R und R1 verwendet, stellt während der positiven Halbwelle des Eingangswechselstroms einen ordnungsgemäß gesteuerten Gate-Strom für den SCR sicher.

Wenn Sie den Schieberarm des variablen Widerstands R1 auf das Maximum oder in Richtung des untersten Punkts bewegen, wird der Gate-Strom möglicherweise zu schwach, um das Gate des SCR zu erreichen, und dies ermöglicht es dem SCR niemals, sich einzuschalten.

Wenn es andererseits nach oben bewegt wird, steigt der Gate-Strom langsam an, bis die SCR-Einschaltgröße erreicht ist. Somit kann der Benutzer unter Verwendung des variablen Widerstands den Pegel des Einschaltstroms für den SCR irgendwo zwischen 0 ° und 90 ° einstellen, wie auf der rechten Seite des obigen Diagramms angegeben.

Wenn der R1-Wert ziemlich niedrig ist, wird der SCR schnell ausgelöst, was zu einem ähnlichen Ergebnis führt, das aus der ersten Abbildung oben (180 ° -Leitung) hervorgeht.

Wenn der R1-Wert jedoch größer ist, wird eine höhere positive Eingangsspannung benötigt, um den SCR zu zünden. Diese Situation würde es uns nicht erlauben, die Steuerung über die 90 ° -Phasenverschiebung zu erweitern, da der Eingang zu diesem Zeitpunkt auf seinem höchsten Niveau ist.

Wenn der SCR bei diesem Pegel oder für die niedrigeren Werte der Eingangsspannungen bei der positiven Steigung des Wechselstromzyklus nicht zünden kann, ist die Reaktion für die negativen Steigungen des Eingangszyklus genau gleich.

Technisch wird diese Art der Arbeit eines SCR als Halbwellen-Phasenregelung mit variablem Widerstand bezeichnet.

Diese Methode kann effektiv in Anwendungen eingesetzt werden, die eine RMS-Stromregelung oder eine Lastleistungsregelung erfordern.

Ladegerät mit SCR

Eine weitere sehr beliebte Anwendung des SCR ist die Form von Batterieladegerät-Controller.

Ein grundlegendes Design eines SCR-basierten Ladegeräts ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Der schattierte Teil wird unser Hauptdiskussionsfeld sein.

Die Funktionsweise des obigen SCR-gesteuerten Batterieladegeräts kann mit der folgenden Erklärung verstanden werden:

Der abgesenkte Eingangswechselstrom wird durch die Dioden D1, D2 vollweggleichgerichtet und über die SCR-Anoden- / Kathodenanschlüsse zugeführt. Die zu ladende Batterie ist in Reihe mit dem Kathodenanschluss zu sehen.

Wenn sich die Batterie im entladenen Zustand befindet, ist ihre Spannung niedrig genug, um den SCR2 im ausgeschalteten Zustand zu halten. Aufgrund des offenen Zustands von SCR2 verhält sich der SCR1-Steuerkreis genau wie unser in den vorherigen Absätzen beschriebener statischer Serienschalter.

Wenn die gleichgerichtete Eingangsversorgung ausreichend bemessen ist, wird der SCR1 mit einem durch R1 geregelten Gate-Strom eingeschaltet.

Dadurch wird der SCR sofort eingeschaltet und der Akku wird über die SCR-Leitung Anode / Kathode aufgeladen.

Zu Beginn hat der VR aufgrund des niedrigen Entladezustands der Batterie ein niedrigeres Potential, wie durch die Voreinstellung R5 oder den Potentialteiler eingestellt.

Zu diesem Zeitpunkt ist der VR-Pegel zu niedrig, um die 11-V-Zenerdiode einzuschalten. In seinem nichtleitenden Zustand ist der Zener fast wie ein offener Stromkreis, wodurch der SCR2 aufgrund eines Gate-Stroms von praktisch Null vollständig ausgeschaltet wird.

Das Vorhandensein von C1 stellt außerdem sicher, dass der SCR2 niemals versehentlich aufgrund von Spannungsspitzen oder Spannungsspitzen eingeschaltet wird.

Wenn sich die Batterie auflädt, steigt ihre Klemmenspannung allmählich an, und wenn sie schließlich den eingestellten vollen Ladewert erreicht, reicht VR gerade aus, um die 11-V-Zenerdiode einzuschalten und anschließend den SCR2 einzuschalten.

Sobald SCR2 ausgelöst wird, wird effektiv ein Kurzschluss erzeugt, der die R2-Endklemme mit Masse verbindet und den durch das R1, R2-Netzwerk am Gate des SCR1 erzeugten Potentialteiler aktiviert.

Die Aktivierung des Potentialteilers R1 / R2 am Gate von SCR1 bewirkt einen sofortigen Abfall des Gate-Stromstroms von SCR1 und zwingt ihn zum Abschalten.

Dies führt dazu, dass die Versorgung der Batterie unterbrochen wird und sichergestellt wird, dass die Batterie nicht überladen wird.

Wenn danach die Batteriespannung dazu neigt, unter den voreingestellten Wert zu fallen, schaltet sich der 11-V-Zener aus, wodurch SCR1 erneut eingeschaltet wird, um den Ladezyklus zu wiederholen.

AC-Heizungssteuerung mit SCR

Das obige Diagramm zeigt einen Klassiker Heizungssteuerung Anwendung mit einem SCR.

Die Schaltung dient zum Ein- und Ausschalten der 100-Watt-Heizung in Abhängigkeit von der Thermostatschaltung.

Ein Quecksilber im Glas Thermostat wird hier verwendet, die extrem empfindlich auf Änderungen der sie umgebenden Temperaturniveaus reagieren sollen.

Um genau zu sein, kann es sogar eine Änderung der Temperaturen von 0,1 ° C erfassen.

Da jedoch diese Arten von Thermostaten sind normalerweise für sehr kleine Stromstärken im Bereich von etwa 1 mA ausgelegt und daher in Temperaturregelkreisen nicht allzu beliebt.

In der diskutierten Heizungssteuerungsanwendung wird der SCR als Stromverstärker zum Verstärken des Thermostatstroms verwendet.

Tatsächlich funktioniert der SCR nicht wie ein herkömmlicher Verstärker, sondern wie ein Stromsensor Dies ermöglicht es den variierenden Thermostat-Eigenschaften, das Schalten des SCR mit höherem Strompegel zu steuern.

Wir können sehen, dass die Versorgung des SCR über die Heizung und einen Vollbrückengleichrichter erfolgt, was eine vollweggleichgerichtete Gleichstromversorgung für den SCR ermöglicht.

Während des Zeitraums, in dem sich der Thermostat im offenen Zustand befindet, wird das Potential über dem 0,1 uF-Kondensator über Impulse, die von jedem gleichgerichteten Gleichstromimpuls erzeugt werden, auf den Zündpegel des SCR-Gate-Potentials aufgeladen.

Die Zeitkonstante zum Laden des Kondensators wird durch das Produkt der RC-Elemente festgelegt.

Dies ermöglicht es dem SCR, während dieser gepulsten DC-Halbzyklus-Trigger zu leiten, wodurch der Strom durch die Heizung fließen kann und der erforderliche Heizprozess ermöglicht wird.

Wenn sich die Heizung erwärmt und die Temperatur an dem vorbestimmten Punkt ansteigt, wird der leitende Thermostat aktiviert und erzeugt einen Kurzschluss über dem 0,1 uF-Kondensator. Dies wiederum schaltet den SCR aus und unterbricht die Stromversorgung des Heizgeräts, wodurch seine Temperatur allmählich abfällt, bis er auf ein Niveau abfällt, bei dem der Thermostat wieder deaktiviert ist und der SCR eingeschaltet wird.

Notleuchte mit SCR

Die nächste SCR-Anwendung spricht von einer einzigen Quelle Notlampendesign in dem a 6 V Batterie wird in einem aufgeladenen Zustand gehalten, so dass die angeschlossene Lampe bei einem Stromausfall nahtlos eingeschaltet werden kann.

Wenn Strom verfügbar ist, erreicht eine vollweggleichgerichtete Gleichstromversorgung mit D1, D2 die angeschlossene 6-V-Lampe.

C1 kann auf einen Pegel geladen werden, der geringfügig niedriger ist als die Differenz zwischen dem Spitzen-Gleichstrom der vollständig gleichgerichteten Versorgung und der Spannung über R2, die durch den Versorgungseingang und den Ladepegel der 6-V-Batterie bestimmt wird.

Unter allen Umständen ist der Kathodenpotentialpegel des SCR höher als seine Anode, und auch die Spannung zwischen Gate und Kathode wird negativ gehalten. Dadurch wird sichergestellt, dass der SCR im nicht leitenden Zustand bleibt.

Die Laderate des angeschlossenen Akkus wird durch R1 bestimmt und über die Diode D1 freigegeben.

Die Aufladung wird nur so lange aufrechterhalten, wie die D1-Anode positiver bleibt als ihre Kathode.

Während die Eingangsleistung vorhanden ist, bleibt die über die Notlampe gleichgerichtete Vollwelle eingeschaltet.

Während einer Stromausfallsituation beginnt der Kondensator C1 durch D1, R1 und R3 zu entladen, bis der Punkt, an dem die SCR1-Kathode weniger positiv als ihre Kathode wird.

Währenddessen wird der Übergang R2, R3 positiv, was zu einer erhöhten Gate-Kathoden-Spannung für den SCR führt und ihn einschaltet.

Der SCR wird jetzt ausgelöst und ermöglicht es der Batterie, sich mit der Lampe zu verbinden, wodurch sie sofort durch Batteriestrom beleuchtet wird.

Die Lampe darf im beleuchteten Zustand bleiben, als wäre nichts passiert.

Wenn die Stromversorgung wieder hergestellt ist, werden die Kondensatoren C1 erneut aufgeladen, wodurch der SCR ausgeschaltet wird und die Batterieleistung der Lampe unterbrochen wird, sodass die Lampe nun über die DC-Eingangsversorgung aufleuchtet.

Verschiedene SCR-Anwendungen, die auf dieser Website gesammelt wurden

Einfacher Regenalarm:

Die obige Schaltung eines Regenalarms kann zum Aktivieren einer Wechselstromlast verwendet werden, z. B. einer Lampe oder einer automatischen Faltabdeckung oder eines Schirms.

Der Sensor wird hergestellt, indem Metallstifte oder Schrauben oder ähnliches Metall über einem Kunststoffkörper platziert werden. Die Drähte aus diesen Metallen sind über die Basis einer Triggertransistorstufe verbunden.

Der Sensor ist der einzige Teil des Stromkreises, der sich im Freien befindet, um einen Regenfall zu erfassen.

Wenn ein Regenfall beginnt, überbrücken Wassertropfen die Metalle des Sensors.

Kleine Spannungen beginnen über die Sensormetalle zu lecken und erreichen die Basis des Transistors. Der Transistor leitet sofort und liefert den erforderlichen Gate-Strom an den SCR.

Der SCR reagiert auch und schaltet die angeschlossene Wechselstromlast ein, um eine automatische Abdeckung zu ziehen, oder einfach einen Alarm, um die vom Benutzer gewünschte Situation zu korrigieren.

SCR Einbruchalarm

Wir haben im vorherigen Abschnitt eine spezielle Eigenschaft von SCR besprochen, bei der es als Reaktion auf Gleichstromlasten einrastet.

Die unten beschriebene Schaltung nutzt die obige Eigenschaft des SCR effektiv aus, um einen Alarm als Reaktion auf einen möglichen Diebstahl auszulösen.

Hier wird der SCR zunächst in einer ausgeschalteten Position gehalten, solange sein Gate mit dem Erdpotential, das zufällig der Körper des zu schützenden Vermögenswerts ist, aufgerüstet oder verschraubt bleibt.

Wenn versucht wird, das Objekt zu stehlen, indem der entsprechende Bolzen herausgeschraubt wird, wird das Erdungspotential zum SCR entfernt und der Transistor wird durch den zugehörigen Widerstand aktiviert, der über seine Basis und positiv angeschlossen ist.

Der SCR wird auch sofort ausgelöst, da er jetzt seine Gate-Spannung vom Transistoremitter erhält und den angeschlossenen Gleichstromalarm verriegelt.

Der Alarm bleibt eingeschaltet, bis er manuell ausgeschaltet wird, hoffentlich vom tatsächlichen Eigentümer.

Einfaches Zaunladegerät, Energizer-Schaltung

SCRs eignen sich ideal für die Herstellung Zaunladekreise . Zaunladegeräte erfordern in erster Linie eine Hochspannungsgeneratorstufe, bei der ein Hochschaltgerät wie ein SCR unbedingt erforderlich ist. SCRs eignen sich daher speziell für solche Anwendungen, bei denen sie zur Erzeugung der erforderlichen hohen Lichtbogenspannungen verwendet werden.

CDI-Schaltung für Automobile:

Wie in der obigen Anmeldung erläutert, werden SCRs auch in Kraftfahrzeugen in ihren Zündsystemen häufig verwendet. Zündkreise mit kapazitiver Entladung oder CDI-Systeme verwenden SCRs zum Erzeugen einer Hochspannungsschaltung, die für den Zündvorgang erforderlich ist, oder zum Starten einer Fahrzeugzündung.