Over het algemeen gebruiken we er veel elektrische en elektronische componenten tijdens het ontwerpen van elektronicaprojecten en algemene schakelingen. Deze basiscomponenten omvatten weerstanden, transistors, condensatoren, diodes, inductoren, LED's, thyristors of siliciumgestuurde gelijkrichters, IC's, enzovoort. Laten we eens kijken naar de gelijkrichters die in twee typen zijn ingedeeld, zoals ongecontroleerde gelijkrichters (diodes) en gestuurde gelijkrichters (thyristors). Eigenlijk willen veel ingenieursstudenten en elektronische hobbyisten de basis van elektrische en elektronische componenten kennen. Maar laten we hier in dit artikel in detail ingaan op de basisprincipes en kenmerken van de thyristor of siliciumgestuurde gelijkrichter.
Silicium gestuurde gelijkrichter
Thyristor of siliciumgestuurde gelijkrichter is een meerlagig halfgeleiderapparaat en lijkt op de transistor. Silicium gestuurde gelijkrichter bestaat uit drie terminals (anode, kathode en gate) in tegenstelling tot de twee terminal diode (anode en kathode) gelijkrichter. De diodes worden aangeduid als ongecontroleerde gelijkrichters terwijl ze geleiden (tijdens voorwaartse voorspanning zonder enige controle) wanneer de anodespanning van de diode groter is dan de kathodespanning.
Diode en thyristor
Maar de siliciumgestuurde gelijkrichters geleiden niet, ook al is de anodespanning groter dan de kathodespanning, tenzij de (derde aansluiting) poortaansluiting wordt geactiveerd. Dus door de triggerpuls aan de gate-aansluiting te leveren, kunnen we de werking (AAN of UIT) van de thyristor regelen. Daarom wordt de thyristor ook wel gestuurde gelijkrichter of siliciumgestuurde gelijkrichter genoemd.
Basisprincipes van siliciumgestuurde gelijkrichters
In tegenstelling tot twee lagen (P-N) in de diode en drie lagen (P-N-P of N-P-N) in transistors, bestaat de siliciumgestuurde gelijkrichter uit vier lagen (P-N-P-N) met drie P-N-knooppunten die in serie zijn geschakeld. De siliciumgestuurde gelijkrichter of thyristor wordt weergegeven door het symbool zoals weergegeven in de afbeelding.
Silicium gestuurde gelijkrichter
Siliciumgestuurde gelijkrichter is ook een unidirectioneel apparaat omdat het slechts in één richting geleidt. Door op de juiste manier te triggeren, kan de thyristor worden gebruikt als een open circuit-schakelaar en ook als een gelijkrichtdiode. Thyristor kan echter niet als versterker worden gebruikt en kan alleen worden gebruikt voor schakelwerking die wordt bestuurd met een triggerpuls van de poortaansluiting.
Thyristor kan worden vervaardigd met behulp van een verscheidenheid aan materialen, zoals silicium, siliciumcarbide, galliumarsenide, galliumnitride, enzovoort. Maar de goede thermische geleidbaarheid, het hoge stroomvermogen, het hoge voltage en de zuinige verwerking van silicium hebben ervoor gezorgd dat het de voorkeur geniet in vergelijking met andere materialen voor het maken van thyristors, daarom worden ze ook wel siliciumgestuurde gelijkrichters genoemd.
Siliciumgestuurde gelijkrichter werkt
De werking van de thyristor kan worden begrepen door de drie werkingsmodi van een siliciumgestuurde gelijkrichter te beschouwen. De drie werkingsmodi van thyristor zijn als volgt:
- Omgekeerde blokkeermodus
- Voorwaartse blokkeermodus
- Voorwaartse geleidende modus
Omgekeerde blokkeermodus
Als we de anode- en kathodeverbindingen van de thyristors omkeren, zijn de onderste en bovenste diodes in tegengestelde richting voorgespannen. Er is dus geen geleidingspad, dus er zal geen stroom vloeien. Daarom wordt dit de omgekeerde blokkeermodus genoemd.
Voorwaartse blokkeermodus
Over het algemeen blijft de siliciumgestuurde gelijkrichter zonder enige triggerpuls naar poortaansluiting uitgeschakeld, wat aangeeft dat er geen stroom in voorwaartse richting (van anode naar kathode) vloeit. Dit komt omdat we twee diodes (zowel de bovenste als de onderste diodes zijn voorwaarts voorgespannen) met elkaar verbonden om een thyristor te vormen. Maar de verbinding tussen deze twee diodes is in tegengestelde richting voorgespannen, waardoor de stroom van stroom van boven naar beneden. Daarom wordt deze toestand de voorwaartse blokkeermodus genoemd. In deze modus, zelfs als de thyristor een toestand heeft zoals een conventionele voorwaarts voorgespannen diode, zal deze niet geleiden omdat de poortaansluiting niet wordt geactiveerd.
Voorwaartse geleidingsmodus
In deze voorwaarts geleidende modus, de anodespanning moet groter zijn dan de kathodespanning en de derde eindpoort moet op de juiste wijze worden geactiveerd voor de geleiding van de thyristor. Dit komt omdat, telkens wanneer de gate-aansluiting wordt geactiveerd, de onderste transistor zal geleiden, waardoor de bovenste transistor wordt ingeschakeld en vervolgens de bovenste transistor de onderste transistor en de transistors elkaar dus activeren. Dit proces van interne positieve feedback van beide transistors herhaalt zich totdat beide volledig worden geactiveerd en dan zal de stroom van anode naar kathode gaan. Dus deze werkingsmodus van een siliciumgestuurde gelijkrichter wordt de voorwaartse geleidingsmodus genoemd.
Kenmerken van siliciumgestuurde gelijkrichters
Kenmerken van siliciumgestuurde gelijkrichters
De afbeelding toont de siliciumgestuurde gelijkrichterkarakteristieken en vertegenwoordigt ook de thyristorwerking in drie verschillende modi, zoals omgekeerde blokkeermodus, voorwaartse blokkeermodus en voorwaartse geleidingsmodus. De V-I kenmerken van thyristor vertegenwoordigen ook de omgekeerde blokkerende spanning, voorwaartse blokkerende spanning, omgekeerde doorslagspanning, houdstroom, doorslagspanning, enzovoort, zoals weergegeven in de afbeelding.
Siliciumgestuurde gelijkrichtertoepassingen
Toepassing van siliciumgestuurde gelijkrichter wordt gebruikt in de circuits die te maken hebben met grote stromen en spanningen zoals elektrisch voedingssysteem circuits met meer dan 1 kV of meer dan 100 A stroom.
Thyristors worden speciaal gebruikt om het interne vermogensverlies in het circuit te verminderen. De siliciumgestuurde gelijkrichters kunnen worden gebruikt om het vermogen in het circuit zonder verliezen te regelen met behulp van aan-uit-schakelbesturing van de thyristors.
Siliciumgestuurde gelijkrichters worden ook gebruikt voor rectificatiedoeleinden, d.w.z. van wisselstroom naar gelijkstroom Meestal worden thyristors gebruikt in AC naar AC converters (cycloconverters), de meest voorkomende toepassing van siliciumgestuurde gelijkrichter.
Praktische toepassing van siliciumgestuurde gelijkrichter
SCR-gebaseerde cycloconverter door Edgefxkits.com
De SCR-gebaseerde cycloconverter is de praktische toepassing van een siliciumgestuurde gelijkrichter waarbij de snelheid van een enkelfasige inductiemotor in drie stappen wordt geregeld. Inductiemotoren zijn machines met een constant toerental en worden vaak gebruikt in verschillende toepassingen, zoals wasmachines, waterpompen, enzovoort. Deze toepassingen vereisen verschillende snelheden van de motor die kunnen worden bereikt met deze op SCR gebaseerde techniek.
Op SCR gebaseerd cycloconverter blokschema door Edgefxkits.com
Cycloconverter op basis van thyristor wordt gebruikt om de snelheid van de inductiemotor in stappen te regelen. In dit project is een paar schakelaars gekoppeld aan de 8051-microcontroller en deze worden gebruikt voor het selecteren van de gewenste snelheid (F, F / 2 en F / 3) van de motor. Op basis van de status van de schakelaars, levert de microcontroller de triggerpulsen aan de siliciumgestuurde gelijkrichters van de dubbele brug. De snelheid van de inductiemotor wordt dus in drie stappen geregeld op basis van de vereiste.
Wil je ontwerpen elektronica projecten gebaseerd op siliciumgestuurde gelijkrichters? Plaats vervolgens uw ideeën in de opmerkingen hieronder voor onze technische assistentie bij het ontwerpen van uw technische projecten.
