Általában sokakat használunk elektromos és elektronikus alkatrészek miközben elektronikai projekteket és általános áramköröket tervez. Ezen alapkomponensek közé tartoznak az ellenállások, tranzisztorok, kondenzátorok, diódák, induktivitások, LED-ek, tirisztorok vagy szilícium-vezérelt egyenirányítók, IC-k és így tovább. Vegyük figyelembe az egyenirányítókat, amelyeket két típusba sorolhatunk, mint pl nem ellenőrzött egyenirányítók (diódák) és vezérelt egyenirányítók (tirisztorok). Valójában sok mérnökhallgató és elektronikai hobbista kívánja megismerni az elektromos és elektronikai alkatrészek alapjait. De itt, ebben a cikkben, részletesen megvitassuk a tirisztorral vagy a szilíciummal vezérelt egyenirányító oktatóanyagának alapjait és jellemzőit.
Szilícium-vezérelt egyenirányító
A tirisztor vagy a szilícium által vezérelt egyenirányító többrétegű félvezető eszköz, és hasonló a tranzisztorhoz. Szilícium-vezérelt egyenirányító három terminálból (anód, katód és kapu) áll, ellentétben a két terminál dióda (anód és katód) egyenirányítóval. A diódákat nem ellenőrzött egyenirányítóknak nevezzük, mivel azok vezetnek (előre irányú előfeszítés esetén, minden vezérlés nélkül), amikor a dióda anódfeszültsége nagyobb, mint a katódfeszültség.
Dióda és tirisztor
De a szilícium-vezérlésű egyenirányítók még akkor sem működnek, ha az anódfeszültség nagyobb, mint a katódfeszültség, hacsak a (harmadik terminál) kapu kivezetése ki nem vált. Így azáltal, hogy kiváltó impulzust adunk a kapu terminálnak, vezérelhetjük a tirisztor működését (BE vagy KI). Ezért a tirisztort vezérelt egyenirányítónak vagy szilícium-vezérelt egyenirányítónak is nevezik.
Szilícium-vezérelt egyenirányító alapjai
Ellentétben a dióda két rétegével (P-N) és a tranzisztorokban lévő három réteggel (P-N-P vagy N-P-N), a szilícium-vezérlésű egyenirányító négy rétegből (P-N-P-N) áll, három P-N csomópontok amelyek sorba vannak kapcsolva. A szilícium-vezérlésű egyenirányítót vagy tirisztort az ábra mutatja a szimbólummal.
Szilícium-vezérelt egyenirányító
A szilícium által vezérelt egyenirányító szintén egyirányú eszköz, mivel csak egy irányban vezet. Megfelelő kioldással a tirisztor használható nyitott áramkör kapcsolóként és egyenirányító diódaként is. A tirisztor azonban nem használható erősítőként, és csak a kapu termináljának kiváltó impulzusával vezérelt kapcsolási műveletekhez használható.
A tirisztor különféle anyagok felhasználásával állítható elő, mint például szilícium, szilícium-karbid, gallium-arsenid, gallium-nitrid és így tovább. De a szilícium jó hővezető képessége, nagy áramerőssége, nagyfeszültség-képessége, gazdaságos feldolgozása miatt a tirisztorok előállításához más anyagokkal szemben előnyben részesítette őket, ezért szilícium-vezérelt egyenirányítóknak is nevezik őket.
Szilícium-vezérelt egyenirányító működik
A tirisztor működése a szilícium-vezérlésű egyenirányító három állapotú üzemmódjának figyelembevételével érthető meg. A tirisztor három működési módja a következő:
- Fordított blokkolási mód
- Előre blokkolási mód
- Előre vezető mód
Fordított blokkolási mód
Ha megfordítjuk a tirisztorok anód- és katódcsatlakozásait, akkor az alsó és a felső dióda fordított torzítású. Így nincs vezetési út, tehát áram nem fog áramlani. Ezért fordított blokkolási módnak hívják.
Előre blokkoló mód
Általában a kapu termináljára kiváltó impulzus nélkül a szilícium-vezérlésű egyenirányító kikapcsolt állapotban marad, jelezve, hogy nincs áram az áramlás irányában (anódról katódra). Ennek az az oka, hogy két diódát (mind a felső, mind az alsó diódát előre torzítottuk) összekapcsoltuk tirisztorrá. De a két dióda közötti kereszteződés fordított torzítású, ami kiküszöböli a áram áramlása fentről lefelé. Ezért ezt az állapotot előre blokkoló módnak nevezzük. Ebben az üzemmódban, annak ellenére, hogy a tirisztor olyan állapotban van, mint egy hagyományos előre előfeszített dióda, nem fog működni, mivel a kapu terminálja nem működik.
Előre vezetési mód
Ebben az előre vezető módban a az anódfeszültségnek nagyobbnak kell lennie, mint a katódfeszültség a harmadik végkaput pedig megfelelően ki kell kapcsolni a tirisztor vezetéséhez. Ez azért van, mert amikor a kapu kivezetése aktiválódik, akkor az alsó tranzisztor vezet, amely bekapcsolja a felső tranzisztort, majd a felső tranzisztor bekapcsolja az alsó tranzisztort, és így a tranzisztorok aktiválják egymást. Ez a tranzisztor belső pozitív visszacsatolási folyamata addig ismétlődik, amíg mindkettő teljesen aktiválódik, majd az áram anódról katódra változik. Tehát a szilícium-vezérlésű egyenirányító ezen üzemmódját elővezetési módnak nevezzük.
Szilícium-vezérelt egyenirányító jellemzők
Szilícium-vezérelt egyenirányító jellemzők
Az ábra mutatja a szilícium által vezérelt egyenirányító jellemzőit, és a tirisztor működését is mutatja három különböző módban, például fordított blokkolási módban, előre blokkoló üzemmódban és előre vezető módban. A V-I jellemzői A tirisztor ábrázolja a fordított blokkoló feszültséget, az előre blokkoló feszültséget, a fordított megszakítási feszültséget, a visszatartó áramot, az áttörési feszültséget és így tovább, amint az az ábrán látható.
Szilícium-vezérelt egyenirányító alkalmazások
A szilíciumvezérelt egyenirányító alkalmazását olyan áramkörökben használják, amelyek nagy áramokkal és feszültségekkel foglalkoznak, mint pl elektromos áramellátó rendszer áramkörök több mint 1 kV vagy nagyobb, mint 100 A áram.
A tirisztorokat kifejezetten az áramkör belső energiaveszteségének csökkentésére használják. A szilícium-vezérlésű egyenirányítók felhasználhatók az áramkör teljesítményének veszteségmentesen történő vezérlésére a tirisztorok ki-bekapcsoló vezérlésével.
Szilícium-vezérelt egyenirányítókat is használnak rektifikálási célokra, azaz váltakozó áram az egyenárammá . A tirisztorokat általában a AC-AC átalakítók (ciklokonverterek), amely a szilícium-vezérelt egyenirányító leggyakoribb alkalmazása.
A szilícium által vezérelt egyenirányító gyakorlati alkalmazása
SCR alapú Cycloconverter by Edgefxkits.com
A SCR alapú ciklokonverter a szilícium-vezérlésű egyenirányító gyakorlati alkalmazása, amelyben az egyfázisú indukciós motor fordulatszámát három lépésben szabályozzák. Az indukciós motorok állandó fordulatszámú gépek, és gyakran használják számos alkalmazásban, például mosógépekben, vízszivattyúkban stb. Ezek az alkalmazások különböző motorfordulatszámokat igényelnek, amelyeket ezzel az SCR-alapú technikával lehet elérni.
SCR alapú Cycloconverter blokkdiagram, az Edgefxkits.com
A tirisztor alapú ciklokonverter az indukciós motor fordulatszámának lépésenkénti szabályozására szolgál. Ebben a projektben kapcsolópárok kapcsolódnak a 8051 mikrovezérlőhöz, és ezeket használják a motor kívánt sebességének (F, F / 2 és F / 3) kiválasztására. A kapcsolók állapota alapján a mikrovezérlő a kiváltó impulzusokat a kettős híd szilíciumvezérelt egyenirányítóihoz juttatja el. Így az indukciós motor fordulatszámát a követelmény alapján három lépésben szabályozzuk.
Tervezni akarja elektronikai projektek szilícium-vezérelt egyenirányítók alapján? Ezután tegye közzé ötleteit az alábbi megjegyzések részben, hogy műszaki segítséget nyújtson a mérnöki projektek megtervezéséhez.
