Wat is SCR:alles wat u moet weten

We hebben allemaal wel eens van een thyristor gehoord, maar hoe zit het met het meest populaire type? Een SCR, wat staat voor siliciumbesturingsgelijkrichter, fungeert als een schakelaar en biedt vele andere voordelen. Het biedt niet alleen AC-DC-conversiemogelijkheden, maar vertoont ook de mogelijkheid om het vermogen te regelen. Deze bieden ook een breed scala aan toepassingen voor circuits en bieden meer controle.

Het begrijpen van een SCR en hoe deze werkt, kan behoorlijk ingewikkeld lijken. Dus laten we beginnen! In dit artikel zullen we je in de goede richting wijzen om meer te weten te komen over dit apparaat.

Wat is SCR

SCR (silicium control rectifier) ​​is een speciale thyristor met AAN-UIT-schakelmogelijkheden door middel van bias-condities of gate-ingangsregeling. Het symbool lijkt identiek aan een diode. Zoals de naam al doet vermoeden, bestaat het uit silicium dat de stroom regelt en wisselspanning omzet in gelijkstroom. Bovendien ziet SCR meer implementaties dan andere thyristortypen, waaronder TRIAC, SCS en DIAC. Deze integreren op een AC-circuit.

(Een SCR-symbool. Bron:Tosaka/Wikimedia Commons)

Over het algemeen bestaat de vierlaagse PNPN SCR-halfgeleider uit drie knooppunten (J1, J2 en J3). Je vindt J1 tussen de eerste P- en N-laag, J2 tussen de N en Player en ten slotte J3 tussen de laatste P- en N-laag. Drie terminals beveiligen de anode (positieve elektrode op de bovenste P-laag), kathode (te vinden op de N-laag) en poort. Bovendien doet de ingang dienst als bedieningsterminal van de SCR. Zowel externe P- als N-lagen ondergaan zware doping, terwijl de centrale P- en N-lagen lichte doping ondergaan. Vervolgens hecht de gate-terminal zich aan de centrale P-laag. Stroom kan door dit eenrichtingsapparaat in de ene richting stromen en in de tegenovergestelde richting doordringen.

Bovendien biedt dit apparaat hoge operationele snelheden, lange levensduur, hoge spanning, stroomafhandelingsmogelijkheden en vermogenswinst.

Hoe SCR werkt

Siliciumgestuurde gelijkrichters werken op dezelfde manier als een diode:sperstroom blokkeren en voorwaartse stroom geleiden. Het is ook bestand tegen hoge spanningen. Verder bevat dit apparaat een poort om voorwaartse positieve stroom door de anode (A)-aansluiting te geleiden. Het toepassen van een korte stuurpuls op de poort zal ervoor zorgen dat de SCR geleidend wordt tussen het brugpad (anode naar kathode). Wanneer dat gebeurt, stroomt er anodestroom doorheen totdat de waarde nul bereikt, waardoor de SCR gedwongen wordt uit te schakelen. Dan moet de poort nog een spanningsstuurpuls ontvangen om hem weer geleidend te maken. Anders heeft het geen poortspanning meer nodig als het eenmaal geleidt.

Een SCR werkt ook in drie modi:voorwaarts blokkeren van de weg, voorwaartse geleidingsmodus en achterwaarts blokkeren. De nominale spanning blijft echter hetzelfde voor aan- en wijzigingsblokkeringsmethoden.

Het triggeren van de SCR om AAN te zetten gebeurt op verschillende manieren. Ze omvatten spanningsactivering, thermische activering, lichtactivering en DV/DT-triggering.

Spanning triggering

(Door spanning toe te passen wordt de SCR geactiveerd)

De eerste, spanningstriggering, houdt in dat een spanning wordt aangelegd die hoger is dan het maximale punt, waardoor de terminalpoort wordt geopend. Het implementeren van deze aanpak kan echter permanente schade aan het apparaat veroorzaken. Dat komt omdat een SCR de hoge spanningswaarden regelt, die niet zullen werken terwijl de poort open blijft.

Thermische activering

Thermische activering zorgt er ook voor dat het apparaat gaat geleiden naarmate de temperatuur stijgt. In feite zullen de gaten- en elektronenparen groter worden. Als gevolg hiervan neemt de regeneratieve stroom toe, waardoor de SCR moet worden geactiveerd. Deze triggertechniek kan echter thermische runaway veroorzaken.

Lichtactivering

Ondertussen houdt lichttriggering in dat licht op het oppervlak van de SCR wordt gestraald, waardoor de elektronen- en gatenparen zich vermenigvuldigen. Dit dwingt het apparaat om te activeren.

DV/DT-activering

Een hoge spanningssnelheid tussen de anode en kathode zal de SCR ook AAN schakelen. De snelle stroomtoename kan het apparaat echter kapot maken. Daarom raden we aan om bescherming voor deze aanpak te implementeren.

SCR-toepassingen

SCR als een schakelaar

(Weerstanden beschermen de diodes op een AC-stroomonderbreker)

Deze toepassing omvat het gebruik van twee SCR's, die een circuit creëren en verbreken. AC-ingangsspanning verdeelt regulerende triggerpulsen naar de SCR-poorten. Twee weerstanden houden beide diodes veilig, terwijl de weerstand die aan de poort wordt toegediend, de stroom vermindert. Het circuit start tijdens de gesloten toestand van de schakelaar. Dan, SCR₁ triggers tijdens de positieve halve cyclus vanwege de voorwaartse vooringenomen toestand. Als de huidige waarde nul bereikt, wordt het apparaat gedeactiveerd. Daarna, SCR₂ brandt vanwege de omgekeerde spanningspolariteit en ontvangt de juiste stroom. Door de schakelaar te openen, breekt het circuit. In feite zullen de SCR's geen triggerpulsen meer ontvangen terwijl de stroom op nul wordt gezet.

Daarom kan een traditionele schakelaar de mA van een poortstroom aan, wat betekent dat hij de belastingsstroom kan activeren/deactiveren.

Overspanningsbeveiliging

(Een SCR kan overspanningsbeveiliging op een circuit bieden.)

Dankzij het snelle schakelvermogen beschermt een SCR andere elektronische componenten tegen overspanning. Deze moeten parallel aan de elektrische belasting worden aangesloten. Wanneer overspanning optreedt, wordt de poort van de SCR geactiveerd. Vervolgens trekt het stroom van de stroombronnen, waardoor de spanning van de elektrische belasting wordt verlaagd. Het implementeren van twee SCR's geeft de beste resultaten voor dit scenario. De eerste richt zich op de positieve halve cyclus, terwijl de andere zich richt op de negatieve halve cyclus. Een weerstand verlaagt de kortsluitstroom tijdens beide SCR-triggerprocessen. Door een zenerdiode in serie te schakelen met elke weerstand vormt een circuit dat hoogspanning kan detecteren.

Pulscircuits

(Een elektronische ontsteking maakt gebruik van een SCR.)

Een SCR biedt ook toepassingen voor hoge golfvormspanning en stroompulsen op een circuit. Een condensator laadt op tijdens de positieve halve cyclus van de hoofdvoeding. Van daaruit schakelt de SCR AAN via de negatieve halve cyclus. De SCR schakelt UIT wanneer de condensator ontlaadt en de voorwaartse stroom nul bereikt. Daarna wordt het AAN-proces herhaald, waardoor de uitgangspulsfrequentie overeenkomt met de frequentie van de voeding.

Verschillende soorten SCR's

Discrete kunststof: Het discrete plastic SCR-type bevat drie pinnen die zijn gemonteerd op een halfgeleider plastic omhulsel. Bovendien integreren deze op een printplaat, verkrijgbaar van 25A tot 1000V.

Stud Base: Eenvoudig te bevestigen, deze unit bestaat uit een geschroefde basis en biedt een lage thermische weerstand. Bovendien ondersteunt het noppenbasisapparaat 5 tot 150A stroom samen met volledige spanning.

Plastic module: Dit bestaat uit meer dan één apparaat en biedt dezelfde kwaliteiten als het discrete plastic. Het kan tot 100A aan en kan worden bevestigd aan een PCB met een vastgeschroefd koellichaam.

Perspakket: Deze persverpakking SCR's omsluiten in een keramiek samen met de elektroden om de anode en kathode af te sluiten. Ze bieden ook ondersteuning voor 200A of hoger en toepassingen die meer dan 1200V vereisen.

Vlakke basis: Een platte basis wordt geleverd met isolatie, waardoor deze beschermd is tegen het koellichaam. Met vergelijkbare eigenschappen als de noppenbasis, kan deze stroommetingen van 10 tot 400 A aan.

Bedieningsmodi in SCR

Forward Blocking Mode:

De SCR functioneert in de doorstuurblokkeringsmodus wanneer zijn anode een positieve spanning ontvangt en de kathode een negatieve spanning ontvangt. Dit dwingt een kleine voorwaartse lekstroom door het apparaat te gaan.

Voorwaartse geleidingsmodus:

In voorwaartse geleidingsmodus schakelt de SCR in, waardoor deze stroom van de anode naar de kathode geleidt. Dit gebeurt door het aanleggen van een spanning op de gate of het overschrijden van de voorwaartse doorslagspanning.

Omgekeerde blokkeermodus:

Het toepassen van positieve spanning op de kathode en negatieve spanning op de anode zet de SCR in omgekeerde blokkeermodus. In feite verschuiven knooppunten J1 en J3 naar omgekeerde voorspanning, terwijl J2 wordt ingesteld op voorwaartse voorspanning, waardoor stroom door de SCR wordt voorkomen.

SCR-schakelschema

(Een schakelschema voor een SCR-lichtdimmer. Bron:Cadmium/Wiki media commons)

Hoe SCR te testen

(Gebruik een multimeter om de SCR te testen)

Een SCR-testbenadering omvat het gebruik van een multimeter, een effectief proces. Om te beginnen, moet u de multimeterschakelaar op hoge weerstand instellen. Verbind vervolgens de positieve draad van de multimeter met de anodepoort van de SCR en de negatieve draad met de kathode. Na het volgen van die stap geeft de multimeter een open circuit aan. Als je de verbindingen omwisselt, wordt ook een beschikbare koers weergegeven.

Sluit vervolgens de gate-aansluitingen en anode van de SCR aan op het positieve uiteinde van de multimeter. Daarna moet u de kathode van de SCR aansluiten op het andere uiteinde. Dit zorgt er in feite voor dat de multimeter een lage weerstandswaarde weergeeft, wat betekent dat de SCR-schakelaar op ON staat. Het verwijderen van de poortterminal van de anode zal dezelfde taak uitvoeren, wat een vergrendelingsvorm vertegenwoordigt. Positieve testresultaten betekenen dat de SCR hoogwaardige prestaties levert.

Samenvatting

Een SCR herbergt immers praktische toepassingen voor eenvoudige schakelingen. Niet alleen dat, het kan ook componenten beschermen tegen overspanning. Het fungeert ook als een gelijkrichter en zet AC om in DC terwijl het de stroom regelt. Dat alleen al maakt dit apparaat een noodzaak. Bovendien komt het in een paar soorten die hun doel dienen met gunstige eigenschappen. Ten slotte werkt een SCR in drie verschillende modi, waardoor het een complex apparaat is. Het vereist aangelegde spanning om schakelmogelijkheden te bieden.

Heeft u vragen over een silicium stuurgelijkrichter? Neem gerust contact met ons op!