Silicon-Controlled Switch (SCS): Ontwerp, Werking en Gedwongen Commutatie

Het toevoegen van een extra externe aansluiting aan het klassieke SCR-equivalentcircuit levert de silicon-controlled switch (SCS). De extra terminal, verbonden met de basis van de bovenste transistor en de collector van de onderste transistor, geeft een extra controlegraad, met name het mogelijk maken van gedwongen commutatie wanneer het apparaat uitgezet moet worden voordat de stroom onder de houdwaarde daalt.

De Silicon-Controlled Switch (SCS)

Wanneer een extern signaal de SCS in de uit-toestand drijft, heet dit gedwonge commutatie. In de geïllustreerde motor start/stop-schakeling bevindt de motor zich in de anode-gate lus. Hoewel het tegenstrijdig kan lijken, moet de anode-leiding het schakelpunt zijn; daarom kan de motor niet in serie met de anode-terminal geplaatst worden.

SCS: Motor start/stop schakeling, equivalente twee-transistor weergave.

Het activeren van de "aan"-drukknop forward-biast de basis-emitter overgang van de onderste transistor via de kathode-gate naar kathode spanning, wat hem inschakelt. Gelijktijdig is de bovenste transistor klaar om te geleiden omdat een stroompad bestaat van zijn emitter (de SCS-anode) via weerstand R2 naar de positieve voeding. Net als bij een SCR, houden beide transistors elkaar in de aan-toestand. De onderste transistor draagt dan de laststroom van de motor, wat de motor doet starten. De motor kan gestopt worden door de voeding te onderbreken (natuurlijke commutatie), maar de SCS biedt ook gedwonge commutatie: het kortsluiten van de anode met de kathode verwijdert de emitterstroom van de bovenste transistor, wat de basisstroom naar de onderste transistor stopt. Wanneer de onderste transistor uitschakelt, gaat de aan-toestand van de bovenste transistor verloren, en de motor stopt. De SCS blijft uit tot de "aan"-drukknop opnieuw wordt ingedrukt.

Belangrijkste Punten

• Een SCS is essentieel een SCR met een extra gate-terminal.
• Laststroom vloeit door de anode-gate en kathode-terminals; de kathode-gate en anode bieden controle.
• Pas een positieve kathode-gate tot kathode spanning toe om de SCS aan te zetten; pas een negatieve anode-tot-kathode spanning toe of kortsluit de twee om het gedwongen uit te schakelen.
• Houd de anode positief ten opzichte van de kathode voor het apparaat om te latchen.

[^1] Voor verder lezen over gedwongen commutatiemethoden, raadpleeg standaard halfgeleiderapparaat leerboeken.