Mynd 1: Shockley díóða
Shockley díóða, snemma útgáfa af PNPN tækinu, virkar sem grunnrofi sem kveikir á þegar hann nær ákveðinni spennu.Hins vegar hefur það takmarkaða notkun vegna þess að það skortir stjórn á skiptingu þess.Innleiðing SCR batnar á Shockley díóða með því að bæta við hliðarstöðinni.Þessi viðbót gerir kleift að stjórna utanaðkomandi stjórnunarástandi tækisins og breyta henni úr einfaldri rofi yfir í virkan íhlut sem getur séð um hærra aflstig með meiri nákvæmni.Þessi breyting eykur mjög notagildi tækisins og gerir það hentugt fyrir margar fleiri rafrásir.
Mynd 2: Silicon-stjórnað rofi
Þróunin frá Shockley díóða yfir í SCR felur í sér að bæta hliðarstöðinni við núverandi PNPN uppbyggingu.Þessi hliðarstöð gerir kleift að stjórna SCR með utanaðkomandi merki og veita leið til að kveikja og slökkva á tækinu eftir þörfum.Þessi breyting gerir SCR virkan þátt og stækkar notkun sína mjög í ýmsum rafrásum.Hæfni til að stjórna skiptingu með utanaðkomandi merki skapar nýja möguleika fyrir nákvæma orkustjórnun, sem er mjög gagnlegt fyrir nútíma rafræn forrit.
Mynd 3: Uppbygging og notkun SCR
SCR samanstendur af fjórum hálfleiðara lögum sem mynda þrjú PN mótum, með rafskautaverksmiðju, bakskaut og hliðarstöð.Þegar hliðið er skilið ótengt virkar SCR eins og Shockley díóða og kveikir á þegar spennu er náð.Samt sem áður, með því að nota litla spennu við hliðið, gerir SCR kleift að koma af stað með tilgangi.
Þegar lítill straumur er notaður við hliðið kveikir neðri smári í SCR.Þessi aðgerð kveikir síðan á efri smári og býr til lykkju sem heldur SCR í „á“ ástandi og leyfir straumnum að renna frá rafskautinu að bakskautinu.Eftir að þetta gerist er ekki lengur þörf á hliðarstraumnum til að halda SCR áfram.SCR hefur tvo smára sem vinna saman að því að halda því áfram þegar það byrjar.Þessi hönnun hjálpar SCR að skipta fljótt frá OFF til ON.
Mynd 4: SCR leiðslustígur
Til að skilja hvernig SCR virkar skaltu skoða innri uppsetningu þess.Þegar púls er sendur að hliðinu virkjar það neðri smári, lætur strauminn fara í gegnum efri smári og halda þeim neðri á.Þessi lykkja tryggir að SCR heldur áfram þar til straumurinn lækkar undir ákveðið stig, kallað eignar straumur.Þetta gerir SCR gagnlegar til að skipta og stjórna valdi á áreiðanlegan hátt.
Kveikja, einnig kölluð skothríð, þýðir að beita spennupúls á SCR hliðarstöðina.Þessi aðferð tryggir að SCR kveiki aðeins þegar þörf krefur, sama hvort spenna fer yfir brotspunktinn.Aftur á móti, sem slekkur SCR með því að beita neikvæðri spennu á hliðið, er einnig hægt að gera en er minna duglegur vegna þess að það þarf mikla straum.
Mynd 5: GTO tákn
Að kveikja SCR er lykillinn að notkun þess.GATE straumurinn sem þarf til að kalla fram SCR er mun lægri en straumurinn sem flæðir í gegnum tækið og veitir nokkra mögnun.Þegar kveikt er, heldur SCR áfram í leiðandi ástandi þar til straumurinn í gegnum hann fellur undir ákveðið stig, þekktur sem eignar straumur.Þetta einkenni er mjög gagnlegt í forritum þar sem þörf er á stýrðri skiptingu og tryggir að SCR haldist þar til álagstraumurinn lækkar nóg til að slökkva á honum.Þessi stjórnaða virkjun og slökkt gerir SCR mjög hentugt fyrir forrit sem krefjast nákvæmrar orkustjórnunar.
Til að prófa hvort SCR virkar geturðu byrjað með grunnskoðun með því að nota ohmmeter til að mæla hliðar-til-cathode mótum.Hins vegar er þetta einfalda próf ekki nóg.Þú þarft líka að sjá hvernig SCR stendur sig undir álagi.Fyrir ítarlegt próf skaltu setja upp hringrás með DC aflgjafa og ýta á hnappinn til að fylgjast með því hvernig SCR kveikir og slökkva þegar hann er tengdur við álag.
Mynd 6: SCR prófunarrás
Til að tryggja að SCR virki rétt, taka nokkur skref þátt í prófunum.Hægt er að smíða einfalda prófunarrás með því að nota DC aflgjafa, hleðsluviðnám og hnappaskipta til að líkja eftir kveikju- og geymsluferlum.Með því að horfa á hegðun SCR í þessari uppsetningu er hægt að staðfesta getu sína til að festa og slökkva eins og búist var við.Þetta prófunarferli hjálpar til við að greina möguleg vandamál og tryggir áreiðanleika SCR í raunverulegum heimi.Alhliða prófanir við raunverulegar álagsaðstæður hjálpa til við að finna alla veikleika eða galla í SCR og tryggja áreiðanlegan árangur í krefjandi forritum.
SCR eru oft notaðir þar sem skipt er um mikið magn af afl, en stjórnrásirnar sjá aðeins um lítinn straum og spennu fyrir einfaldleika og áreiðanleika.Þetta gerir SCR fullkomna fyrir aðstæður sem þurfa sterkar en viðkvæmar stjórnunaraðferðir.Sem dæmi má nefna að hliðarskraftur SCR getur verið allt að 50 örbylgjur (1 V, 50 µA), sem tryggir að virkjunarsamböndin stjórna aðeins þessu litla merki.Þegar SCR hefur verið kallað fram ræður SCR og skiptir um álag beint og veitir allt að 100 vött eða meira.Þetta gerir ráð fyrir skilvirkri stjórnun á háum krafti með lágmarks álag á stjórnrásirnar.
Mynd 7: SCR í AC aflstýringu
Hvað varðar það hvernig þeir virka, þá er öfug hegðun SCR eins og dæmigerður kísilrýtan díóða, sem virkar sem opinn hringrás þegar neikvæð spenna er beitt á milli rafskautsins og bakskautsins.Í framsögu hindrar SCR straumstreymi þar til spenna fer yfir ákveðinn brotpunkt, nema hliðarmerki sé beitt.Þegar framsóknarspennan er komin fram úr eða viðeigandi hliðarmerki er kynnt, skiptir SCR fljótt yfir í leiðandi ástand, með lágu framspennudropi svipað og í eins mótunarleiðara.Þessi skjótur skiptisgeta tryggir að SCR getur stjórnað áreiðanlegum krafti álagi en viðheldur litlum krafti kröfu um stjórnunaraðgerðir.
Mynd 8: Series rofi
Myndin hér að ofan sýnir einfalda röð rofa sem sendir AC merki til SCR hliðar.Viðnám R1 takmarkar hliðarstrauminn til að halda honum öruggum, en díóða D kemur í veg fyrir að öfug spenna hafi áhrif á hliðið meðan á hreyfingu stendur.Álagið (RL) sem er tengt við rafskautið getur verið hvaða gildi sem er innan marka SCR.Þessi uppsetning tryggir að SCR starfar áreiðanlega, með stjórnaðri kveikju og vernd gegn rafspennu.
Mynd 9: AC rofa bylgjuform
Þegar rofi er opinn er SCR áfram jafnvel þó að AC afl sé til staðar.Lokunarrofinn gerir jákvæðan hluta AC hringrásarinnar kleift að kveikja SCR, sem veldur því að hann framkvæmir vegna þess að rafskautaverksmiðjan er jákvæð.SCR kveikir á innan við helmingi hringrásarinnar og heldur sig við á neikvæðum hluta hringrásarinnar.Lokun S stjórnar þegar SCR kveikir og gerir straumnum kleift að renna í gegnum álagið.Til að stöðva strauminn geturðu opnað rofi eða beðið eftir neikvæðu hringrásinni, sem slekkur á SCR.Þessi uppsetning gerir kleift að stjórna straumstreymi í hringrásinni.
Mynd 10: Shunt Switch
Til að stjórna SCR geturðu notað DC við hliðið.Að beita DC á hliðið kveikir SCR á.Önnur leið er með því að nota rofi (s) milli hliðsins og bakskautsins.Opnun rofans kveikir á SCR og gerir straumnum kleift að renna í gegnum álagið.Til að slökkva á SCR og stöðva strauminn, loka rofanum eða beita neikvæðri spennu á rafskautið.Þessi aðferð hjálpar til við að stjórna tækjum eins og mótorhraða og aflstigi.
Mynd 11: Hleðslustraumur með rofa lokað
Tvær aðrar einfaldar aðferðir til að skipta um afl í álag eru sýndar.Í fyrstu hringrásinni, með því að loka virkjunarsamskiptum veitir álaginu, meðan það opnar tengiliðinn sker af kraftinum.Hins vegar starfar önnur hringrásin öfugt: Afl er aðeins afhent álaginu þegar snertingin er opin.Hægt er að setja báðar hringrásina upp í „klemmu“ með DC framboði í stað AC sem sýnt er.
Í fyrstu hringrásinni veitir spennuskipting sem samanstendur af viðnám R2 og R3 AC hliðarmerki SCR.Þetta gerir SCR kleift að skjóta og veita afl þegar tengiliðinn er lokaður.Í annarri hringrásinni, að loka rofanum gerir hliðið og bakskautið sömu möguleika og kemur í veg fyrir að SCR hleypi og þannig skorið af krafti að álaginu.Þessi einfalda uppsetning tryggir skýra og fyrirsjáanlega stjórn á krafti á álaginu í báðum stillingum.
Mynd 12: Hleðslustraumur með rofi opinn
Hægt er að stjórna AC afl með hringrásinni sem sýnd er hér að neðan.Í þessari uppsetningu eru tveir SCR tengdir bak-til-bak til að stjórna báðum hálfhringjum AC spennunnar.Þessi uppsetning tryggir að hver SCR meðhöndlar eina hálfan lotu AC bylgjulögunarinnar, sem gerir kleift að gera skilvirka og nákvæma stjórn á kraftinum sem afhent er álaginu.
Mynd 13: AC rofi með tveimur SCR
Stjórnandi straumur rennur að hliðunum í gegnum viðnám R3 þegar ytri rofi (vélræn eða rafræn) tengir stjórnstöðvarnar.Hægt er að stjórna þessum rofi með ýmsum skynjara eins og ljósi, hita eða þrýstingi, sem virkja rafrænan magnara.Þegar rofanum lokast eru SCR kveikt með hverri AC hringrás, sem gerir krafti kleift að renna að álaginu.Þegar rofinn opnast skjóta SCR ekki og enginn kraftur er afhentur álaginu.Þessi fyrirkomulag stýrir í raun AC afl sem fylgir álaginu.
SCR eru notaðir á mörgum sviðum vegna þess að þeir hafa sterka stjórnunaraðgerðir.Má þar nefna umbreytingu á krafti, mótorstýringu og ljósakerfi.Mismunandi gerðir af SCR hafa verið þróaðar til að mæta sérstökum þörfum:
Hefðbundið SCR: Notað í almennum tilgangi.
Hratt að skipta um SCR: Hannað fyrir hátíðni forrit.
Ljósstrengt SCR (LTS): Notar ljós til að kveikja, veita rafmagns einangrun.
GATE Slökkt SCR (GTO): Leyfir bæði stjórnunar og beygju stjórn.
Öfug blokkun SCR: Getur hindrað straum í báðar áttir.
Hver tegund SCR er gerð fyrir sérstakar þarfir.Hefðbundin SCR eru sveigjanleg og notuð í mörgum forritum, en SCR-sveiflur eru fullkomnar fyrir háhraða aðgerðir.Ljósstrengt SCR (LTS) notar ljós til að kveikja hliðið og veita framúrskarandi rafmagns einangrun.Gate-off-off SCRS (GTO) geta bæði kveikt og slökkt og gert þau hentug fyrir háa kraft.Andstæða hindrunar SCR eru hönnuð til að hindra straumstreymi í báðar áttir og auka notkun þeirra í AC Power Control atburðarásum.
Mynd 14: Þriggja fasa brú SCR stjórn á álagi
SCR eru mikið notaðir í mörgum forritum vegna sterkra stjórnunareiginleika þeirra.Nokkur athyglisverð forrit eru:
Kraftviðskiptakerfi: SCR eru lykilþættir í umbreytingarkerfi fyrir orku og stjórna breytingunni frá AC í DC Power og öfugt.Þessi kerfi eru notuð bæði í iðnaðarumhverfi og neytandi rafeindatækni, þar sem þörf er á stöðugu og áreiðanlegu aflgjafa.
Vélstýring: Í mótorstýringarforritum, stilla SCR hraða og tog rafmótora.Með því að breyta skothorninu stjórna SCR kraftinum sem er afhentur á mótorinn, sem gerir kleift að ná nákvæmri stjórn á notkun hans.
Lýsingarkerfi: SCR eru notuð til að dimmum ljósum með því að stjórna fasarhorni AC framboðsins.Þessi geta veitir orkusparnað og eykur andrúmsloft í lýsingarforritum.
Hitunarstýringar: Í upphitunarforritum stjórna SCR kraftinn sem er afhentur til upphitunarþátta og viðheldur viðeigandi hitastigi með mikilli nákvæmni.Þetta er sérstaklega gagnlegt í iðnaðarferlum sem krefjast nákvæmrar hitastigseftirlits.
Verndunarrásir: SCR virka sem krækjur í verndarrásum, skammhlaupi aflgjafa ef um er að ræða spennuástand til að vernda viðkvæma rafeindaíhluti gegn skemmdum.
Fjölbreytt forrit sýnir sveigjanleika og notagildi SCR í nútíma rafeindatækni, þar sem þörf er á nákvæmri stjórn og áreiðanlegum árangri.
Að skilja sérstök einkenni SCR er lykilatriði fyrir árangursríka notkun þeirra.Lykileinkenni fela í sér:
Lágmarkshliðspenna sem þarf til að kveikja á SCR.
Lágmarksstraumur sem þarf til að halda SCR gangandi.
Lágmarksstraumur sem þarf til að halda SCR í „á“ ástandi eftir að hliðar kveikjan er fjarlægð.
Spennan sem SCR kveikir á án nokkurs hliðstraums.
Hámarksspenna sem SCR getur lokað í framvirkri átt án þess að leiða.
Hámarksspenna sem SCR getur lokað í öfugri átt.
Spennan lækkar yfir SCR þegar það er að leiðast.
Hámarkshlutfall hækkunar utan ríkisspennu sem SCR þolir án þess að kveikja á.
Hámarkshlutfall hækkunar á ríki sem SCR ræður við án skemmda.
Til að bæta áreiðanleika SCR í hagnýtum forritum eru verndarrásir oft notaðar.Ein algeng aðferð er notkun snubberrásanna.Snubberrásir verja SCR frá háu DV/DT og DI/DT álagi, sem getur valdið snemma bilun.
Mynd 15: SCR vernd
Til að verja SCR gegn skyndilegum spennutoppum hefur hver SCR í breytirás samhliða R-C snubberneti.Þetta snubbernet verndar SCR gegn innri spennu toppa sem eiga sér stað við öfugan bataferli.Þegar slökkt er á SCR er öfugum bata straumi vísað á snubberrásina, sem inniheldur orkustofuþætti.
Elding og skipt um bylgja við inntakshliðina getur skemmt breytir eða spennir.Til að draga úr áhrifum þessara spennu eru spennubúnaðartæki notuð yfir SCR.Sameiginleg spenna klemmutæki innihalda málmoxíð varistors, selen thyrector díóða og snjóflóð díóða bælur.
Þessi tæki hafa minnkandi viðnám þegar spenna eykst, sem veitir litla ónæmisleið yfir SCR þegar bylgjuspenna á sér stað.Myndin hér að neðan sýnir hvernig SCR er varið fyrir yfir spennu með því að nota thyrector díóða og snubbernet.
Mynd 16: Kveikjutækni
Handan við einfalda hliðar kveikja geta háþróaðar aðferðir bætt SCR árangur í flóknum uppsetningum.Þessar aðferðir fela í sér:
• Púls kveikir
Með því að nota stuttar, hástraumar púls til að virkja SCR tryggir það að það kveikir á áreiðanlegum jafnvel í hávaðasömu umhverfi.
• Fasa stjórnað kveikja
Að samræma SCR kveikja með AC framboðinu gerir kleift að ná nákvæmri stjórn á kraftinum sem sendur er á álagið.
• Optically einangruð kveikja
Notkun sjón einangrunar til að kveikja SCR veitir rafmagns einangrun og verndar stjórnrásirnar gegn háspennu.
• Örstýring sem byggir á örstýringu
Með því að nota örstýringar til að búa til nákvæma kveikjupúls gerir það kleift að fá háþróuð stjórnkerfi og betri afköst í flóknum uppsetningum.
Mynd 17: Microcontroller-undirstaða SCR kveikja
Þessar háþróuðu kveikjutækni bjóða upp á meiri sveigjanleika og stjórnun í SCR forritum, sem gerir þær hentugar fyrir fjölbreytt úrval af iðnaðar- og neytandi rafeindatækni.Með því að nota þessar aðferðir geta verkfræðingar náð nákvæmari og áreiðanlegri stjórn á valdastjórnunarkerfi, bætt heildar skilvirkni og afköst SCR-byggðar lausna.
SCR eru lykilatriði í því að búa til skilvirk og áreiðanleg raforkustýringarkerfi.Þeir skipta miklu máli á nokkrum aðalsvæðum, þar á meðal:
Endurnýjanleg orkukerfi: SCR eru notuð í orkumörkum og stýringum til að umbreyta og stjórna krafti frá endurnýjanlegum aðilum eins og sól og vindi.Þeir höndla hátt aflstig og veita nákvæma stjórn, sem gerir þau fullkomin fyrir þessi forrit.
Rafknúin ökutæki: Í rafknúnum ökutækjum (EVs) eru SCR notaðir í mótorstýringum og hleðslukerfi rafhlöðu.Þeir stjórna aflstreymi milli rafhlöðunnar og mótorsins, tryggja skilvirka notkun og lengri endingu rafhlöðunnar.
Snjallar ristar: Í snjallnetforritum stjórna SCR dreifingu raforku.Þeir eru notaðir í ristbindingum, spennueftirlitsaðilum og fasa hornstýringum til að tryggja stöðugan og skilvirka aflgjafa.
Iðnaðar sjálfvirkni: SCR eru notaðir í mótordrifum, hitastýringum og vinnslustýringarkerfi í sjálfvirkni iðnaðar.Þeir sjá um mikla afl og veita nákvæma stjórn, sem gerir þá að kjarnaþáttum í sjálfvirkum framleiðsluferlum.
Ótruflanir fyrir aflgjafa (UPS): SCR veita áreiðanlegt afrit af orku meðan á stöðvum í UPS kerfum er.Þeir hjálpa til við að skipta á milli aðal aflgjafa og öryggisafritunar og tryggja stöðugan kraft í lykilkerfi.
Þróun SCR tækni heldur áfram að bæta sig til að mæta þörfinni fyrir betri og áreiðanlegri valdastjórnun.Ný hálfleiðandi efni eins og kísill karbíð (SIC) og Gallium nitride (GAN) láta SCR virka betur með því að meðhöndla hærri spennu, draga úr viðnám og bæta hitastjórnun.Innbyggt hliðarferðir thyristors (IGCTs) sameina kosti GTO og IGBTs, bjóða upp á hratt rofi, lítið orkutap og getu til að takast á við mikinn kraft fyrir krefjandi forrit.Stafrænar stjórnunaraðferðir með SCR gera kleift að ná nákvæmri og sveigjanlegri stjórn, sem gerir kerfi skilvirkari og áreiðanlegri.Framfarir í framleiðslutækni gera SCR smærri og henta fyrir flytjanleg tæki, sem er gagnlegt fyrir rafeindatækni neytenda.Auka verndaraðgerðir í SCR, eins og innbyggðum snubberrásum og yfirstraumvörn, gera þær einnig áreiðanlegri og auðveldari í notkun.
Stjórnandi straumur rennur að hliðunum í gegnum viðnám R3 þegar ytri rofi (vélræn eða rafræn) tengir stjórnstöðvarnar.Hægt er að stjórna þessum rofi með skynjara eins og ljósi, hita eða þrýstingi, sem virkja rafrænan magnara.Þegar rofanum lokast kveikja SCRS með hverri AC hringrás, leyfa afl að álaginu.Þegar rofinn opnast skjóta SCR ekki og stöðva aflstreymi.Þessi fyrirkomulag stjórnar AC afl til álagsins.
Endurbætur á hálfleiðara efnum eins og kísilkarbíð (sic) og gallíumnítríð (GAN) gera SCR skilvirkari og endingargóðari.Nýjungar eins og samþættir hliðarþyrpingar (IGCT) og stafrænar stjórnunartækni munu auka afköst SCR með hraðari skiptingu, lægra orkutapi og betri áreiðanleika.SCR mun halda áfram að gegna lykilhlutverki í nýrri tækni, allt frá snjallnetum til rafknúinna ökutækja, sem tryggir skilvirka og áreiðanlega orkustýringu.
Kísilstýrða afriðari (SCR) býður upp á nokkra ávinning, þar með talið skilvirka valdastjórnun, mikla áreiðanleika, getu til að takast á við háspennu og strauma og nákvæma stjórn á aflstreymi.SCR veitir einnig hratt rofahraða og eru endingargóðir í hörðu umhverfi, sem gerir þá hentugan fyrir ýmsa iðnaðarnotkun.
Silikonafritari díóða er notaður til að umbreyta skiptisstraumi (AC) í beina straum (DC).Það gerir straumnum kleift að flæða aðeins í eina átt, sem veitir leiðréttingu, sem þarf í aflgjafa og öðrum rafrásum.
Stýrðir afriðlar eru notaðir til að stjórna og stjórna rafmagnsrennslinu nákvæmlega í rafeindatækjum.Þeir gera kleift að stilla framleiðsluspennuna og strauminn, sem þarf í forritum eins og mótorhraða stjórn, aflgjafa og dimmandi ljós.Stýrðir afriðlar bæta skilvirkni og veita stöðugleika í orku afhendingu.
SCR er fjölhæfur og áreiðanlegur hluti í rafeindatækni.Það veitir nákvæma stjórn á miklum krafti og spennuforritum, sem gerir það dýrmætt í ýmsum atvinnugreinum.SCR heldur áfram að bæta sig með framförum í efnum og tækni og tryggja mikilvægi þeirra í framtíðarumsóknum.
Forrit af kísilstýrðum afritara díóða fela í sér mótorhraða stjórnun, léttan dimming, valdastjórnun í AC og DC rafkerfum, verndun yfirspennu og inverters.Þau eru einnig notuð í sjálfvirkni iðnaðar, aflgjafa og endurnýjanleg orkukerfi eins og sólar- og vindorkubreytir.