Generelt bruger vi mange elektriske og elektroniske komponenter mens man designer elektronikprojekter og generelle kredsløb. Disse grundlæggende komponenter inkluderer modstande, transistorer, kondensatorer, dioder, induktorer, lysdioder, tyristorer eller siliciumstyrede ensrettere, IC'er og så videre. Lad os overveje ensrettere, der er klassificeret i to typer som f.eks ukontrollerede ensrettere (dioder) og kontrollerede ensrettere (tyristorer). Faktisk ønsker mange ingeniørstuderende og elektroniske hobbyister at kende det grundlæggende om elektriske og elektroniske komponenter. Men her i denne artikel lad os diskutere detaljeret om de grundlæggende egenskaber og teatrene til tyristor eller siliciumstyret ensretter.
Siliconstyret ensretter
Thyristor eller siliciumstyret ensretter er en flerlags halvlederindretning og ligner transistoren. Siliconstyret ensretter består af tre terminaler (anode, katode og gate) i modsætning til de to terminaldioder (anode og katode) ensretter. Dioderne betegnes som ukontrollerede ensrettere, da de udfører (under fremadspændingstilstand uden nogen kontrol), når anodespændingen i dioden er større end katodespænding.
Diode og tyristor
Men de siliciumstyrede ensrettere leder ikke, selv om anodespændingen er større end katodespændingen, medmindre indtil (tredje terminal) portterminal udløses. Ved at levere udløsepulsen til portterminalen kan vi således styre driften (TIL eller FRA) af tyristoren. Derfor kaldes tyristoren også som kontrolleret ensretter eller siliciumstyret ensretter.
Grundlæggende om siliciumstyret ensretter
I modsætning til to lag (P-N) i dioden og tre lag (P-N-P eller N-P-N) i transistorer, består den siliciumstyrede ensretter af fire lag (P-N-P-N) med tre P-N kryds der er forbundet i serie. Den siliciumstyrede ensretter eller tyristor er repræsenteret af symbolet som vist i figuren.
Siliconstyret ensretter
Siliciumstyret ensretter er også en ensrettet enhed, da den kun leder i en retning. Ved at udløse korrekt kan tyristoren bruges som en åben kredsløbskontakt og også som en udligningsdiode. Tyristor kan dog ikke bruges som forstærker, og den kan kun bruges til skiftedrift styret med udløsende puls på portterminalen.
Thyristor kan fremstilles ved hjælp af en række forskellige materialer, såsom silicium, siliciumcarbid, galliumarsenid, galliumnitrid og så videre. Men den gode varmeledningsevne, høj strømkapacitet, højspændingsevne, økonomisk behandling af silicium har gjort det til at foretrække sammenlignet med andre materialer til fremstilling af tyristorer, derfor kaldes de også som siliciumstyrede ensrettere.
Siliciumstyret ensretter fungerer
Thyristorens arbejde kan forstås ved at overveje de tre tilstande tilstande for siliciumstyret ensretter. De tre driftsformer for tyristoren er som følger:
- Omvendt blokeringstilstand
- Fremad blokeringstilstand
- Fremadgående tilstand
Omvendt blokeringstilstand
Hvis vi vender tyristorenes anode- og katodeforbindelser, er de nedre og øvre dioder forudvendte. Der er således ingen ledningsvej, så der strømmer ikke strøm. Derfor kaldes det som omvendt blokerende tilstand.
Fremad blokeringstilstand
Generelt forbliver siliciumstyret ensretter uden nogen udløsende puls til portterminal slukket, hvilket indikerer ingen strømstrøm i fremadgående retning (fra anode til katode). Dette skyldes, at vi forbandt to dioder (både øvre og nedre dioder er forspændt fremad) sammen for at danne en tyristor. Men krydset mellem disse to dioder er omvendt forspændt, hvilket eliminerer strøm af strøm fra top til bund. Derfor betegnes denne tilstand som spærringstilstand fremad. I denne tilstand, selvom thyristor har en tilstand som en konventionel fremad forspændt diode, vil den ikke lede, da portterminalen ikke udløses.
Fremadførende tilstand
I denne fremadgående ledningstilstand er anodespænding skal være større end katodespændingen og den tredje terminalport skal udløses passende til ledning af tyristoren. Dette skyldes, at når portterminalen udløses, vil den nedre transistor lede, hvilken der tænder for den øvre transistor, og derefter tænder den øvre transistor for den nedre transistor, og således aktiverer transistorer hinanden. Denne proces med intern positiv feedback fra begge transistorer gentages, indtil begge bliver fuldt aktiverede, og derefter vil strømmen fra anode til katode. Så denne driftsform for siliciumstyret ensretter kaldes fremadledende tilstand.
Siliciumstyrede ensretteregenskaber
Siliciumstyrede ensretteregenskaber
Figuren viser de siliciumstyrede ensretteregenskaber og repræsenterer også tyristoroperationen i tre forskellige tilstande, såsom omvendt blokerende tilstand, fremad blokerende tilstand og fremad ledende tilstand. Det V-I egenskaber af tyristor repræsenterer også den omvendte blokeringsspænding, fremad blokerende spænding, omvendt nedbrydningsspænding, holdestrøm, break-over spænding og så videre som vist i figuren.
Anvendelser af siliciumstyret ensretter
Anvendelse af siliciumstyret ensretter anvendes i kredsløbene, der beskæftiger sig med store strømme og spændinger som f.eks elektrisk elsystem kredsløb med mere end 1kV eller mere end 100A strøm.
Thyristorer bruges specielt til at reducere det interne effekttab i kredsløbet. De siliciumstyrede ensrettere kan bruges til at styre strømmen i kredsløbet uden tab ved hjælp af on-off-koblingskontrol af tyristorer.
Siliciumstyrede ensrettere anvendes også til udbedringsformål, dvs. fra vekselstrøm til jævnstrøm . Typisk bruges tyristorer i AC til AC-omformere (cycloconverters), som er den mest almindelige anvendelse af siliciumstyret ensretter.
Praktisk anvendelse af siliciumstyret ensretter
SCR-baseret cyklokonverter af Edgefxkits.com
Det SCR-baseret cycloconverter er den praktiske anvendelse af siliciumstyret ensretter, hvor hastigheden af enfaset induktionsmotor styres i tre trin. Induktionsmotorer er maskiner med konstant hastighed og bruges ofte i flere applikationer såsom vaskemaskiner, vandpumper osv. Disse applikationer kræver forskellige hastigheder på motoren, der kan opnås ved hjælp af denne SCR-baserede teknik.
SCR-baseret cyklokonverterblokdiagram af Edgefxkits.com
Thyristor-baseret cycloconverter bruges til at styre hastigheden på induktionsmotoren i trin. I dette projekt er par af switches grænseflade til 8051 mikrokontroller, og disse bruges til at vælge motorens ønskede hastighed (F, F / 2 og F / 3). Baseret på kontakternes status leverer mikrokontrolleren de udløsende impulser til de siliciumstyrede ensrettere til dual bridge. Induktionsmotorens hastighed styres således i tre trin baseret på kravet.
Vil du designe elektronikprojekter baseret på siliciumstyrede ensrettere? Send derefter dine ideer i kommentarfeltet nedenfor for vores tekniske assistance til at designe dine tekniske projekter.
