Βασικά και χαρακτηριστικά διδασκαλίας Thyristor ή Silicon Controlled Rectifier

Δοκιμάστε Το Όργανο Μας Για Την Εξάλειψη Των Προβλημάτων





Γενικά, χρησιμοποιούμε πολλά ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά εξαρτήματα κατά το σχεδιασμό ηλεκτρονικών έργων και γενικών κυκλωμάτων. Αυτά τα βασικά στοιχεία περιλαμβάνουν αντιστάσεις, τρανζίστορ, πυκνωτές, διόδους, επαγωγείς, LED, θυρίστορ ή ανορθωτές ελεγχόμενου πυριτίου, IC και ούτω καθεξής. Ας εξετάσουμε τους ανορθωτές που ταξινομούνται σε δύο τύπους όπως μη ελεγχόμενοι ανορθωτές (δίοδοι) και ελεγχόμενοι ανορθωτές (θυρίστορ). Στην πραγματικότητα, πολλοί φοιτητές μηχανικής και ηλεκτρονικοί χομπίστες επιθυμούν να γνωρίζουν τα βασικά στοιχεία για τα ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά εξαρτήματα. Όμως, εδώ σε αυτό το άρθρο ας συζητήσουμε λεπτομερώς σχετικά με τα βασικά και τα χαρακτηριστικά του φροντιστή ανορθωτή θυρίστορ ή πυριτίου.

Ανορθωτής ελεγχόμενου πυριτίου

Ο ελεγχόμενος ανορθωτής Thyristor ή πυριτίου είναι μια συσκευή πολλαπλών στρώσεων ημιαγωγών και είναι παρόμοια με το τρανζίστορ. Διορθωτής πυριτίου ελεγχόμενος αποτελείται από τρία τερματικά (άνοδος, κάθοδο και πύλη) σε αντίθεση με τον ανορθωτή των δύο τερματικών διόδων (άνοδος και κάθοδος). Οι δίοδοι χαρακτηρίζονται ως ανεξέλεγκτοι ανορθωτές καθώς διεξάγουν (κατά τη διάρκεια της κατάστασης εμπρόσθιας προκατάληψης χωρίς κανένα έλεγχο) όποτε η τάση ανόδου της διόδου είναι μεγαλύτερη από την τάση καθόδου.




Δίοδος και Θυρίστορ

Δίοδος και Θυρίστορ

Όμως, οι ανορθωτές που ελέγχονται από πυρίτιο δεν διεξάγουν ακόμη και αν η τάση ανόδου είναι μεγαλύτερη από την τάση καθόδου, εκτός εάν ενεργοποιηθεί το τερματικό πύλης (τρίτου τερματικού). Έτσι, παρέχοντας τον παλμό ενεργοποίησης στο τερματικό πύλης, μπορούμε να ελέγξουμε τη λειτουργία (ON ή OFF) του θυρίστορ. Ως εκ τούτου, ο θυρίστορ ονομάζεται επίσης ελεγχόμενος ανορθωτής ή ανορθωτής ελεγχόμενου πυριτίου.



Βασικά στοιχεία ανορθωτή ελεγχόμενου πυριτίου

Σε αντίθεση με δύο στρώματα (P-N) στη δίοδο και τρία στρώματα (P-N-P ή N-P-N) σε τρανζίστορ, ο ελεγχόμενος από πυρίτιο ανορθωτής αποτελείται από τέσσερα στρώματα (P-N-P-N) με τρία Διασταυρώσεις P-N που συνδέονται σε σειρά. Ο ελεγχόμενος από πυρίτιο ανορθωτής ή ο θυρίστορ αντιπροσωπεύεται από το σύμβολο όπως φαίνεται στο σχήμα.

Ανορθωτής ελεγχόμενου πυριτίου

Ανορθωτής ελεγχόμενου πυριτίου

Ο ελεγχόμενος ανορθωτής πυριτίου είναι επίσης μια μονοκατευθυντική συσκευή καθώς λειτουργεί μόνο σε μία κατεύθυνση. Με την κατάλληλη ενεργοποίηση, ο θυρίστορ μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως διακόπτης ανοικτού κυκλώματος και επίσης ως διόρθωση διόδων. Ωστόσο, το θυρίστορ δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ενισχυτής και μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο για λειτουργία αλλαγής που ελέγχεται με ενεργοποίηση παλμού τερματικού πύλης.

Το Thyristor μπορεί να κατασκευαστεί χρησιμοποιώντας μια ποικιλία υλικών όπως πυρίτιο, καρβίδιο του πυριτίου, αρσενίδιο του γαλλίου, νιτρίδιο του γαλλίου και ούτω καθεξής. Όμως, η καλή θερμική αγωγιμότητα, η υψηλή ικανότητα ρεύματος, η ικανότητα υψηλής τάσης, η οικονομική επεξεργασία του πυριτίου το έκανε να προτιμά σε σύγκριση με άλλα υλικά για την κατασκευή θυρίστορ, επομένως, καλούνται επίσης ως ανορθωτές ελεγχόμενοι από πυρίτιο.


Ο ελεγχόμενος ανορθωτής σιλικόνης λειτουργεί

Η λειτουργία του θυρίστορ μπορεί να γίνει κατανοητή λαμβάνοντας υπόψη τους τρόπους λειτουργίας των τριών καταστάσεων του ελεγχόμενου ανορθωτή πυριτίου. Οι τρεις τρόποι λειτουργίας του θυρίστορ είναι οι εξής:

  • Λειτουργία αντίστροφης φραγής
  • Λειτουργία αποκλεισμού προς τα εμπρός
  • Λειτουργία προώθησης προς τα εμπρός

Λειτουργία αντίστροφης φραγής

Εάν αντιστρέψουμε τις συνδέσεις ανόδου και καθόδου των θυρίστορ, τότε οι κατώτερες και ανώτερες δίοδοι αντιστρέφονται προς τα πίσω. Έτσι, δεν υπάρχει διαδρομή αγωγιμότητας, επομένως δεν θα ρέει ρεύμα. Ως εκ τούτου, καλείται ως αντίστροφη λειτουργία αποκλεισμού.

Λειτουργία αποκλεισμού προς τα εμπρός

Σε γενικές γραμμές, χωρίς ακροδέκτη παλμού ενεργοποίησης προς πύλη, ο ανορθωτής ελεγχόμενου πυριτίου παραμένει απενεργοποιημένος, υποδηλώνοντας ότι δεν υπάρχει ροή ρεύματος προς τα εμπρός (από την άνοδο στην κάθοδο). Αυτό συμβαίνει επειδή, συνδέσαμε δύο διόδους (και οι δύο ανώτερες και κατώτερες δίοδοι είναι μεροληπτικές προς τα εμπρός) για να σχηματίσουμε έναν θυρίστορ. Όμως, η σύνδεση μεταξύ αυτών των δύο διόδων είναι αντίστροφη προκατειλημμένη, η οποία εξαλείφει το ροή ρεύματος απο πανω μεχρι κατω. Ως εκ τούτου, αυτή η κατάσταση ονομάζεται λειτουργία αποκλεισμού προς τα εμπρός. Σε αυτήν τη λειτουργία, παρόλο που ο θυρίστορ έχει κατάσταση σαν μια συμβατική προς τα εμπρός μεροληπτική δίοδος, δεν θα συμπεριφέρεται καθώς δεν ενεργοποιείται το τερματικό πύλης.

Λειτουργία προώθησης προς τα εμπρός

Σε αυτόν τον τρόπο αγώγιμης κίνησης προς τα εμπρός, το η τάση ανόδου πρέπει να είναι μεγαλύτερη από την τάση καθόδου και η τρίτη τερματική πύλη πρέπει να ενεργοποιηθεί κατάλληλα για την αγωγή του θυρίστορ. Αυτό συμβαίνει επειδή, κάθε φορά που ενεργοποιείται το τερματικό πύλης, τότε το κατώτερο τρανζίστορ θα διεξάγει το οποίο ενεργοποιεί το άνω τρανζίστορ και στη συνέχεια το άνω τρανζίστορ ενεργοποιεί το κάτω τρανζίστορ και έτσι τα τρανζίστορ ενεργοποιούνται το ένα το άλλο. Αυτή η διαδικασία εσωτερικής θετικής ανάδρασης και των δύο τρανζίστορ επαναλαμβάνεται έως ότου και τα δύο ενεργοποιηθούν πλήρως και στη συνέχεια η τρέχουσα βούληση από άνοδο σε κάθοδο. Έτσι, αυτός ο τρόπος λειτουργίας του ελεγχόμενου ανορθωτή πυριτίου ονομάζεται τρόπος αγωγιμότητας προς τα εμπρός.

Χαρακτηριστικά ελεγχόμενου ανορθωτή πυριτίου

Χαρακτηριστικά ελεγχόμενου ανορθωτή πυριτίου

Χαρακτηριστικά ελεγχόμενου ανορθωτή πυριτίου

Το σχήμα δείχνει τα ελεγχόμενα με πυρίτιο χαρακτηριστικά ανορθωτή και επίσης αντιπροσωπεύει τη λειτουργία του θυρίστορ σε τρεις διαφορετικούς τρόπους, όπως η λειτουργία αντίστροφης φραγής, η λειτουργία εμπρόσθιου μπλοκαρίσματος και η λειτουργία προώθησης προς τα εμπρός. ο Χαρακτηριστικά V-I του θυρίστορ αντιπροσωπεύουν επίσης την αντίστροφη τάση μπλοκαρίσματος, την τάση εμπλοκής προς τα εμπρός, την αντίστροφη τάση διακοπής, το ρεύμα συγκράτησης, την τάση διακοπής, και ούτω καθεξής όπως φαίνεται στο σχήμα.

Εφαρμογές ανορθωτή ελεγχόμενου πυριτίου

Η εφαρμογή ανορθωτή ελεγχόμενου πυριτίου χρησιμοποιείται στα κυκλώματα που ασχολούνται με μεγάλα ρεύματα και τάσεις όπως σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας κυκλώματα με ρεύμα μεγαλύτερο από 1kV ή μεγαλύτερο από 100Α.

Οι θυρίστορ χρησιμοποιούνται ειδικά για τη μείωση της εσωτερικής απώλειας ισχύος στο κύκλωμα. Οι ελεγχόμενοι με πυρίτιο ανορθωτές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο της ισχύος στο κύκλωμα χωρίς απώλειες χρησιμοποιώντας έλεγχο διακοπής on-off των θυρίστορ.

Οι ανορθωτές που ελέγχονται από πυρίτιο χρησιμοποιούνται επίσης για σκοπούς διόρθωσης, δηλαδή από εναλλασσόμενο ρεύμα σε συνεχές ρεύμα . Συνήθως, τα θυρίστορ χρησιμοποιούνται σε Μετατροπείς AC σε AC (κυκλοτροπείς) που είναι η συνηθέστερη εφαρμογή ανορθωτή ελεγχόμενου από πυρίτιο.

Πρακτική εφαρμογή ελεγχόμενου ανορθωτή πυριτίου

Κύκλος μετατροπέας με βάση το SCR από το Edgefxkits.com

Κύκλος μετατροπέας με βάση το SCR από το Edgefxkits.com

ο Κύκλος μετατροπέας με βάση SCR είναι η πρακτική εφαρμογή του ελεγχόμενου πυριτίου ανορθωτή στον οποίο η ταχύτητα του μονοφασικού επαγωγικού κινητήρα ελέγχεται σε τρία στάδια. Οι επαγωγικοί κινητήρες είναι μηχανήματα σταθερής ταχύτητας και χρησιμοποιούνται συχνά σε διάφορες εφαρμογές όπως πλυντήρια, αντλίες νερού και ούτω καθεξής. Αυτές οι εφαρμογές απαιτούν διαφορετικές ταχύτητες του κινητήρα που μπορούν να επιτευχθούν χρησιμοποιώντας αυτήν την τεχνική που βασίζεται σε SCR.

Διάγραμμα αποκλεισμού Cycloconverter με βάση το SCR από το Edgefxkits.com

Διάγραμμα αποκλεισμού Cycloconverter με βάση το SCR από το Edgefxkits.com

Ο κύκλο μετατροπέας με βάση το Thyristor χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της ταχύτητας του κινητήρα επαγωγής σε βήματα. Σε αυτό το έργο, ζεύγος διακοπτών συνδέεται με τον μικροελεγκτή 8051 και αυτοί χρησιμοποιούνται για την επιλογή της επιθυμητής ταχύτητας (F, F / 2 και F / 3) του κινητήρα. Με βάση την κατάσταση των διακοπτών, ο μικροελεγκτής παραδίδει τους παλμούς ενεργοποίησης στους ελεγχόμενους από πυρίτιο ανορθωτές της διπλής γέφυρας. Έτσι, η ταχύτητα του κινητήρα επαγωγής ελέγχεται σε τρία στάδια με βάση την απαίτηση.

Θέλετε να σχεδιάσετε έργα ηλεκτρονικής βασίζεται σε ανορθωτές ελεγχόμενους με πυρίτιο; Στη συνέχεια, δημοσιεύστε τις ιδέες σας στην παρακάτω ενότητα σχολίων για την τεχνική μας βοήθεια στο σχεδιασμό των τεχνικών σας έργων.