Mạch ứng dụng SCR

Trong bài này, chúng ta sẽ tìm hiểu nhiều mạch ứng dụng SCR thú vị và cũng tìm hiểu các tính năng chính và thuộc tính của một SCR còn được gọi là thiết bị thyristor.

SCR hoặc Thyristor là gì

SCR là từ viết tắt của Silicon Control Rectifier, như tên gọi cho thấy nó là một loại diode hoặc một tác nhân chỉnh lưu có thể điều khiển sự dẫn truyền hoặc hoạt động thông qua một bộ kích hoạt bên ngoài.

Có nghĩa là thiết bị này sẽ BẬT hoặc TẮT khi phản ứng với tín hiệu hoặc điện áp nhỏ bên ngoài, khá giống với bóng bán dẫn, nhưng rất khác biệt về các đặc tính kỹ thuật của nó.

Sơ đồ chân SCR C106

Nhìn vào hình, chúng ta có thể thấy rằng một SCR có ba đạo trình được xác định như sau:

Giữ mặt in của thiết bị đối diện với chúng ta,

• Đầu cuối bên phải được gọi là 'cổng'.
• Đạo trình trung tâm là 'Cực dương', và
• Đầu cuối bên trái là 'Cathode'

Cách kết nối SCR

Cổng là đầu vào kích hoạt của SCR và yêu cầu kích hoạt DC có điện áp khoảng 2 volt, DC lý tưởng phải là hơn 10mA. Kích hoạt này được áp dụng trên cổng và mặt đất của mạch, có nghĩa là dương của DC đi tới cổng và âm đối với đất.

Sự dẫn điện của điện áp qua cực dương và cực âm được BẬT khi đặt kích hoạt cổng và ngược lại.

Dây dẫn cực trái hoặc cực âm của SCR phải luôn được kết nối với đất của mạch kích hoạt, có nghĩa là đất của mạch kích hoạt phải được nối chung bằng cách kết nối với cực âm SCR nếu không SCR sẽ không bao giờ đáp ứng với các bộ kích hoạt được áp dụng .

Tải luôn được kết nối qua cực dương và điện áp nguồn AC có thể được yêu cầu để kích hoạt tải.

SCR đặc biệt phù hợp để chuyển đổi tải AC hoặc tải DC xung. Tải một chiều thuần túy hoặc sạch sẽ không hoạt động với SCR, vì DC sẽ gây ra hiệu ứng chốt trên SCR và sẽ không cho phép TẮT ngay cả sau khi đã tháo bộ kích hoạt cổng.

Mạch ứng dụng SCR

Trong phần này, chúng ta sẽ xem xét một số ứng dụng phổ biến của SCR ở dạng công tắc tĩnh, mạng điều khiển pha, bộ sạc pin SCR, bộ điều khiển nhiệt độ và đèn chiếu sáng khẩn cấp một nguồn.
hệ thống.

Series-Static-Switch

Công tắc tĩnh loạt nửa sóng có thể được chứng kiến ​​trong hình sau. Khi công tắc được nhấn để cho phép nguồn điện vào, dòng điện tại cổng SCR sẽ hoạt động trong chu kỳ tích cực của tín hiệu đầu vào, làm BẬT SCR.

Điện trở R1 điều khiển và hạn chế lượng dòng điện.

Trong điều kiện BẬT được chuyển mạch, điện áp từ cực dương đến cực âm VF của SCR giảm đến mức của giá trị dẫn của RL. Điều này làm cho dòng điện cổng giảm mạnh, và tổn thất tối thiểu ở mạch cổng.

Trong chu kỳ đầu vào âm, SCR được TẮT, do cực dương nhận được nhiều âm hơn so với cực âm. Diode D1 bảo vệ SCR khỏi sự đảo ngược của dòng cổng.

Phần bên phải của hình trên hiển thị dạng sóng kết quả cho dòng tải và điện áp. Dạng sóng trông giống như một nửa cung cấp sóng trên tải.

Việc đóng công tắc cho phép người dùng đạt được mức dẫn thấp hơn 180 độ ở độ lệch pha xảy ra trong khoảng thời gian tích cực của tín hiệu AC đầu vào.

Để đạt được góc dẫn từ 90 ° đến 180 °, có thể sử dụng mạch sau. Thiết kế này tương tự như trên, ngoại trừ điện trở, ở đây là dạng biến trở, và công tắc bằng tay được loại bỏ.

Mạng sử dụng R và R1 đảm bảo dòng điện cổng được kiểm soát thích hợp cho SCR trong nửa chu kỳ dương của AC đầu vào.

Di chuyển cánh tay trượt của biến trở R1 đến mức tối đa hoặc về phía điểm thấp nhất, dòng điện cổng có thể trở nên quá yếu để đến cổng SCR và điều này sẽ không bao giờ cho phép SCR BẬT.

Mặt khác khi nó được di chuyển lên trên, dòng điện cổng sẽ tăng từ từ cho đến khi đạt được cường độ BẬT SCR. Do đó, sử dụng biến trở, người dùng có thể đặt mức dòng điện BẬT cho SCR ở bất kỳ đâu trong khoảng từ 0 ° đến 90 °, như được chỉ ra ở phía bên phải của sơ đồ trên.

Đối với giá trị R1, nếu nó khá thấp, sẽ khiến SCR hoạt động nhanh chóng, dẫn đến kết quả tương tự thu được từ hình đầu tiên ở trên (dẫn 180 °).

Tuy nhiên, nếu giá trị R1 lớn hơn, thì sẽ cần điện áp đầu vào dương cao hơn để kích hoạt SCR. Tình huống này sẽ không cho phép chúng tôi mở rộng kiểm soát dịch chuyển pha 90 °, vì đầu vào đang ở mức cao nhất tại thời điểm này.

Nếu SCR không thể kích hoạt ở mức này hoặc đối với các giá trị thấp hơn của điện áp đầu vào ở độ dốc dương của chu kỳ AC, phản ứng sẽ giống hệt nhau đối với độ dốc âm của chu kỳ đầu vào.

Về mặt kỹ thuật, kiểu làm việc này của SCR được gọi là điều khiển pha biến trở nửa sóng.

Phương pháp này có thể được sử dụng hiệu quả trong các ứng dụng yêu cầu điều khiển dòng điện RMS hoặc điều khiển công suất tải.

Bộ sạc pin sử dụng SCR

Một ứng dụng rất phổ biến khác của SCR là ở dạng bộ điều khiển sạc pin.

Thiết kế cơ bản của bộ sạc pin dựa trên SCR có thể được nhìn thấy trong sơ đồ sau. Phần được tô bóng sẽ là lĩnh vực thảo luận chính của chúng ta.

Hoạt động của bộ sạc pin điều khiển SCR ở trên có thể được hiểu theo cách giải thích sau:

Đầu vào AC bước xuống được chỉnh lưu toàn sóng thông qua các điốt D1, D2 và được cung cấp qua các cực cực dương / cực âm của SCR. Pin đang được sạc có thể được nhìn thấy mắc nối tiếp với cực âm cực.

Khi pin ở trạng thái phóng điện, điện áp của nó đủ thấp để giữ SCR2 ở trạng thái TẮT. Do trạng thái mở của SCR2, mạch điều khiển SCR1 hoạt động chính xác giống như công tắc tĩnh loạt của chúng ta đã thảo luận trong các đoạn trước.

Với nguồn cung cấp được chỉnh lưu đầu vào được đánh giá thích hợp, kích hoạt BẬT SCR1 với dòng cổng được điều chỉnh bởi R1.

Điều này ngay lập tức BẬT SCR và pin bắt đầu sạc thông qua dẫn SCR cực dương / cực âm.

Lúc đầu, do mức xả pin thấp, VR sẽ có điện thế thấp hơn như được thiết lập bởi giá trị đặt trước R5 hoặc bộ chia tiềm năng.

Tại thời điểm này, mức VR sẽ quá thấp để BẬT diode zener 11 V. Ở trạng thái không dẫn điện của nó, zener sẽ gần giống như một mạch hở, khiến SCR2 bị TẮT hoàn toàn, do dòng cổng hầu như bằng không.

Ngoài ra, sự hiện diện của C1 đảm bảo rằng SCR2 không bao giờ vô tình được BẬT do quá độ điện áp hoặc đột biến.

Khi pin sạc, điện áp đầu cuối của nó tăng dần và cuối cùng khi nó đạt đến giá trị sạc đầy đã đặt, VR trở nên vừa đủ để BẬT diode zener 11 V, sau đó BẬT SCR2.

Ngay khi SCR2 đánh lửa, nó sẽ tạo ra ngắn mạch một cách hiệu quả, kết nối thiết bị đầu cuối R2 với mặt đất và kích hoạt bộ chia tiềm năng được tạo bởi mạng R1, R2 tại cổng của SCR1.

Việc kích hoạt bộ chia điện thế R1 / R2 tại cổng SCR1 gây ra sự sụt giảm tức thời trong dòng điện cổng SCR1, buộc nó phải tắt.

Điều này dẫn đến nguồn cung cấp cho pin bị cắt, đảm bảo pin không được phép sạc quá mức.

Sau đó, nếu điện áp pin có xu hướng giảm xuống dưới giá trị đặt trước, zener 11 V sẽ TẮT, khiến SCR1 lại BẬT để lặp lại chu kỳ sạc.

Điều khiển máy sưởi AC bằng SCR

Sơ đồ trên cho thấy một kiểm soát lò sưởi ứng dụng sử dụng SCR.

Mạch được thiết kế để BẬT và TẮT bộ sưởi 100 watt tùy thuộc vào việc chuyển đổi bộ điều nhiệt.

Thủy ngân trong thủy tinh máy điều nhiệt được sử dụng ở đây, được cho là cực kỳ nhạy cảm với những thay đổi của mức nhiệt độ xung quanh nó.

Nói một cách chính xác, nó có thể cảm nhận được ngay cả sự thay đổi của nhiệt độ 0,1 ° C.

Tuy nhiên, vì những các loại máy điều nhiệt thường được đánh giá để xử lý cường độ rất nhỏ của dòng điện trong khoảng 1 mA hoặc hơn, và do đó nó không quá phổ biến trong các mạch điều khiển nhiệt độ.

Trong ứng dụng điều khiển bộ gia nhiệt đã thảo luận, SCR được sử dụng làm bộ khuếch đại dòng điện để khuếch đại dòng điện điều nhiệt.

Trên thực tế, SCR không hoạt động như một bộ khuếch đại truyền thống, mà là một cảm biến hiện tại , cho phép các đặc tính của bộ điều nhiệt thay đổi để điều khiển việc chuyển đổi mức dòng điện cao hơn của SCR.

Chúng ta có thể thấy rằng nguồn cung cấp cho SCR được cấp qua bộ gia nhiệt và bộ chỉnh lưu toàn cầu, cho phép cung cấp nguồn DC chỉnh lưu đầy đủ cho SCR.

Trong khoảng thời gian, khi bộ điều nhiệt ở trạng thái mở, điện thế trên tụ điện 0,1uF được tính đến mức kích hoạt của điện thế cổng SCR thông qua các xung được tạo ra bởi mỗi xung DC được chỉnh lưu.

Hằng số thời gian để sạc tụ điện được thiết lập bởi tích của các phần tử RC.

Điều này cho phép SCR dẫn trong quá trình kích hoạt nửa chu kỳ DC xung này, cho phép dòng điện đi qua bộ gia nhiệt và cho phép quá trình làm nóng cần thiết.

Khi lò sưởi nóng lên và nhiệt độ tăng lên, tại điểm xác định trước, làm cho bộ điều nhiệt dẫn điện kích hoạt và tạo ra một mạch ngắn qua tụ điện 0,1uF. Điều này đến lượt nó sẽ TẮT SCR và cắt nguồn điện cho bộ sưởi, làm cho nhiệt độ của nó giảm dần, cho đến khi nó giảm xuống mức mà bộ điều nhiệt lại bị tắt và SCR kích hoạt BẬT.

Đèn khẩn cấp sử dụng SCR

Ứng dụng SCR tiếp theo nói về một nguồn duy nhất thiết kế đèn khẩn cấp trong đó một Pin 6 V được duy trì trong tình trạng sạc đầy, để đèn được kết nối có thể được BẬT liên tục bất cứ khi nào xảy ra mất điện.

Khi có nguồn, nguồn điện một chiều đã chỉnh lưu toàn sóng sử dụng D1, D2 tới đèn 6 V được kết nối.

C1 được phép sạc đến mức thấp hơn một chút so với sự khác biệt giữa DC đỉnh của nguồn cung cấp được chỉnh lưu hoàn toàn và điện áp trên R2, được xác định bởi đầu vào nguồn cung cấp và mức sạc của pin 6 V.

Trong bất kỳ trường hợp nào, mức điện thế catốt của SCR sẽ cao hơn so với cực dương của nó, và cổng vào điện áp catốt cũng được giữ âm. Điều này đảm bảo rằng SCR vẫn ở trạng thái không dẫn điện.

Tốc độ sạc của pin đi kèm được xác định bởi R1 và được kích hoạt thông qua diode D1.

Quá trình sạc chỉ được duy trì trong thời gian anot D1 còn dương hơn catot của nó.

Trong khi có nguồn điện đầu vào, toàn bộ sóng được chỉnh lưu qua đèn khẩn cấp sẽ giữ cho đèn BẬT.

Trong tình huống mất điện, tụ điện C1 bắt đầu phóng điện qua D1, R1 và R3, cho đến khi điểm mà cực âm SCR1 trở nên kém dương hơn so với cực âm của nó.

Ngoài ra, trong khi đó đường giao nhau R2, R3, tích cực dẫn đến tăng cổng vào điện áp catốt cho SCR, làm nó BẬT.

SCR hiện kích hoạt và cho phép kết nối pin với đèn, chiếu sáng ngay lập tức thông qua nguồn pin.

Đèn được để ở trạng thái sáng như chưa có chuyện gì xảy ra.

Khi có điện trở lại, các tụ điện C1 lại được sạc lại, làm cho SCR TẮT, và cắt nguồn pin cho đèn, để đèn bây giờ sáng qua nguồn DC đầu vào.

Các ứng dụng SCR khác được Thu thập từ Trang web này

Báo động mưa đơn giản:

Mạch trên của chuông báo mưa có thể được sử dụng để kích hoạt tải AC, giống như đèn hoặc nắp gập tự động hoặc bóng râm.

Cảm biến được tạo ra bằng cách đặt vào các chốt kim loại hoặc vít hoặc kim loại tương tự trên thân nhựa. Các dây dẫn từ những kim loại này được kết nối qua đế của một tầng bán dẫn kích hoạt.

Cảm biến là phần duy nhất của mạch được đặt ngoài trời, để cảm nhận mưa rơi.

Khi một cơn mưa bắt đầu rơi, các giọt nước sẽ kết nối các kim loại của cảm biến.

Điện áp nhỏ bắt đầu rò rỉ qua các kim loại cảm biến và đến đế của bóng bán dẫn, bóng bán dẫn ngay lập tức dẫn và cung cấp dòng điện cổng yêu cầu cho SCR.

SCR cũng phản hồi và BẬT tải AC được kết nối để kéo nắp tự động hoặc đơn giản là báo động để khắc phục tình huống theo ý muốn của người dùng.

SCR báo trộm

Chúng ta đã thảo luận trong phần trước về một thuộc tính đặc biệt của SCR nơi nó chốt để đáp ứng với tải DC.

Mạch được mô tả dưới đây khai thác đặc tính trên của SCR một cách hiệu quả để kích hoạt cảnh báo đối phó với hành vi trộm cắp có thể xảy ra.

Ở đây, ban đầu SCR được giữ ở vị trí TẮT chuyển đổi miễn là cổng của nó vẫn được cố định hoặc vặn với điện thế nối đất, đây là phần thân của tài sản cần được bảo vệ.

Nếu nỗ lực đánh cắp tài sản được thực hiện bằng cách vặn bu lông có liên quan, điện thế nối đất đối với SCR sẽ bị loại bỏ và bóng bán dẫn được kích hoạt thông qua điện trở liên kết được kết nối qua đế và cực dương của nó.

SCR cũng ngay lập tức kích hoạt vì bây giờ nó nhận điện áp cổng từ bộ phát bóng bán dẫn và chốt phát âm báo DC được kết nối.

Báo thức vẫn được BẬT cho đến khi nó được TẮT theo cách thủ công, hy vọng là bởi chủ nhân thực sự.

Bộ sạc hàng rào đơn giản, mạch điện năng lượng

SCR trở nên lý tưởng để tạo mạch sạc hàng rào . Bộ sạc hàng rào chủ yếu yêu cầu giai đoạn máy phát điện áp cao, trong đó thiết bị chuyển mạch cao như SCR trở nên rất bắt buộc. Do đó, SCR trở nên đặc biệt thích hợp cho các ứng dụng như vậy, nơi chúng được sử dụng để tạo ra điện áp hồ quang cao cần thiết.

Mạch CDI cho ô tô:

Như đã giải thích trong ứng dụng trên, SCR cũng được sử dụng rộng rãi trong ô tô, trong hệ thống đánh lửa của chúng. Mạch đánh lửa phóng điện dung hoặc các hệ thống CDI sử dụng SCR để tạo ra chuyển mạch điện áp cao cần thiết cho quá trình đánh lửa hoặc để bắt đầu đánh lửa xe.