ทำความเข้าใจกับวงจรเรียงกระแสที่ควบคุมซิลิกอน (SCR)

rectifier ที่ควบคุมด้วยซิลิกอน (SCR) เป็นส่วนสำคัญของพลังงานอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งพัฒนาจากไดโอด Shockley ที่เรียบง่ายกว่าShockley Diode ทำหน้าที่เป็นสวิตช์พื้นฐาน แต่ไม่สามารถควบคุมได้จากภายนอกการเพิ่มเทอร์มินัลเกตเพื่อสร้าง SCR อนุญาตให้ควบคุมได้อย่างแม่นยำเหนือการนำของมันเปลี่ยนเป็นส่วนประกอบที่ใช้งานอยู่สำหรับการจัดการพลังงานในวงจรต่างๆบทความนี้ครอบคลุมโครงสร้างและการทำงานของ SCR รวมถึงการกำหนดค่าภายในและกลไกการตอบรับเชิงบวกสำหรับการสลับอย่างมีประสิทธิภาพมันอธิบายวิธีการทริกเกอร์ที่แตกต่างกันและความจำเป็นในการเปิดใช้งานการควบคุมเพื่อประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้บทความนี้ยังกล่าวถึงการทดสอบฟังก์ชันการทดสอบ SCR ใช้ในการควบคุมพลังงาน AC, เทคนิคการเรียกใช้ขั้นสูง, ประเภทของ SCRs และแนวโน้มใหม่ในเทคโนโลยี SCRเป้าหมายคือการให้ความเข้าใจที่ชัดเจนเกี่ยวกับ SCR วิธีการทำงานและบทบาทของพวกเขาในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่

แคตตาล็อก

Shockley Diode ถึง SCR

รูปที่ 1: ไดโอด Shockley

Shockley Diode ซึ่งเป็นอุปกรณ์ PNPN รุ่นแรก ๆ ทำงานเป็นสวิตช์พื้นฐานที่เปิดขึ้นเมื่อถึงแรงดันไฟฟ้าที่แน่นอนอย่างไรก็ตามมันมีการใช้งาน จำกัด เนื่องจากไม่มีการควบคุมการสลับการแนะนำของ SCR ดีขึ้นบนไดโอด Shockley โดยการเพิ่มเทอร์มินัลประตูการเพิ่มนี้ช่วยให้การควบคุมภายนอกของสถานะการนำไฟฟ้าของอุปกรณ์เปลี่ยนจากสวิตช์ง่าย ๆ เป็นส่วนประกอบที่ใช้งานอยู่ซึ่งสามารถจัดการระดับพลังงานที่สูงขึ้นด้วยความแม่นยำมากขึ้นการเปลี่ยนแปลงนี้เพิ่มประโยชน์อย่างมากของอุปกรณ์ทำให้เหมาะสำหรับวงจรอิเล็กทรอนิกส์อีกมากมาย

โครงสร้างวงจรเรียงกระแสที่ควบคุมซิลิกอน

รูปที่ 2: สวิตช์ควบคุมซิลิกอน

วิวัฒนาการจากไดโอด Shockley ไปยัง SCR เกี่ยวข้องกับการเพิ่มเทอร์มินัลประตูให้กับโครงสร้าง PNPN ที่มีอยู่เทอร์มินัลเกตนี้อนุญาตให้ SCR ควบคุมโดยสัญญาณภายนอกให้วิธีการเปิดและปิดอุปกรณ์ตามต้องการการเปลี่ยนแปลงนี้ทำให้ SCR เป็นส่วนประกอบที่ใช้งานอยู่การขยายการใช้งานในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆอย่างมากความสามารถในการควบคุมการดำเนินการสลับด้วยสัญญาณภายนอกสร้างความเป็นไปได้ใหม่สำหรับการจัดการพลังงานที่แม่นยำซึ่งมีประโยชน์มากสำหรับแอปพลิเคชันอิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัย

โครงสร้างและการทำงานของ SCR

รูปที่ 3: โครงสร้างและการทำงานของ SCR

SCR ประกอบด้วยชั้นเซมิคอนดักเตอร์สี่ชั้นที่สร้างทางแยก PN สามตัวพร้อมขั้วบวกแคโทดและเทอร์มินัลประตูเมื่อประตูถูกทิ้งไว้ไม่ได้เชื่อมต่อ SCR จะทำหน้าที่เหมือนไดโอด Shockley เปิดเครื่องเมื่อถึงแรงดันไฟฟ้าของการสลายตัวอย่างไรก็ตามการใช้แรงดันไฟฟ้าขนาดเล็กกับประตูช่วยให้ SCR ถูกเรียกใช้ตามวัตถุประสงค์

เส้นทางการนำ

เมื่อกระแสไฟฟ้าเล็กถูกนำไปใช้กับประตูทรานซิสเตอร์ที่ต่ำกว่าใน SCR จะเปิดการกระทำนี้จะเปิดตัวทรานซิสเตอร์ด้านบนสร้างห่วงที่ทำให้ SCR ในสถานะ "ON" ทำให้กระแสไหลจากขั้วบวกไปยังแคโทดหลังจากนี้เกิดขึ้นกระแสประตูไม่จำเป็นต้องใช้ SCR อีกต่อไปSCR มีสองทรานซิสเตอร์ทำงานร่วมกันเพื่อเก็บไว้เมื่อเริ่มต้นการออกแบบนี้ช่วยให้ SCR เปลี่ยนจากการปิดอย่างรวดเร็ว

รูปที่ 4: เส้นทางการนำไฟฟ้า SCR

เพื่อให้เข้าใจว่า SCR ทำงานอย่างไรดูที่การตั้งค่าภายในเมื่อมีการส่งชีพจรไปยังประตูจะเปิดใช้งานทรานซิสเตอร์ที่ต่ำกว่าปล่อยให้กระแสผ่านทรานซิสเตอร์ด้านบนลูปนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่า SCR จะยังคงอยู่จนกว่ากระแสจะลดลงต่ำกว่าระดับหนึ่งเรียกว่ากระแสการถือครองสิ่งนี้ทำให้ SCRS มีประโยชน์สำหรับการสลับและการจัดการพลังงานอย่างน่าเชื่อถือ

วิธีการเรียกและการยิง

การเรียกใช้เรียกอีกอย่างว่าการยิงหมายถึงการใช้พัลส์แรงดันไฟฟ้ากับเทอร์มินัลประตูของ SCRวิธีนี้ทำให้แน่ใจว่า SCR จะเปิดเฉพาะเมื่อจำเป็นเท่านั้นไม่ว่าแรงดันไฟฟ้าจะสูงกว่าจุดพักการทริกเกอร์ย้อนกลับซึ่งจะปิด SCR โดยใช้แรงดันไฟฟ้าลบกับประตูสามารถทำได้ แต่มีประสิทธิภาพน้อยกว่าเพราะต้องใช้กระแสจำนวนมาก

สัญลักษณ์ไทริสเตอร์ (GTO) ประตูปิดประตู

รูปที่ 5: สัญลักษณ์ GTO

การเรียก SCR เป็นกุญแจสำคัญในการดำเนินการกระแสประตูที่จำเป็นในการกระตุ้น SCR นั้นต่ำกว่ากระแสที่ไหลผ่านอุปกรณ์มากเมื่อถูกกระตุ้นแล้ว SCR จะอยู่ในสถานะที่ดำเนินการจนกว่ากระแสไฟฟ้าจะต่ำกว่าระดับหนึ่งหรือที่เรียกว่ากระแสการถือครองคุณลักษณะนี้มีประโยชน์มากในแอปพลิเคชันที่จำเป็นต้องมีการสลับการควบคุมเพื่อให้แน่ใจว่า SCR ยังคงอยู่จนกว่ากระแสโหลดจะลดลงพอที่จะปิดการเปิดใช้งานและการปิดการใช้งานที่ควบคุมนี้ทำให้ SCR เหมาะสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการการจัดการพลังงานที่แม่นยำ

การทดสอบฟังก์ชั่น SCR

ในการทดสอบว่า SCR ใช้งานได้หรือไม่คุณสามารถเริ่มต้นด้วยการตรวจสอบขั้นพื้นฐานโดยใช้โอห์มมิเตอร์เพื่อวัดทางแยกเกทไปยังแคโทดอย่างไรก็ตามการทดสอบง่าย ๆ นี้ไม่เพียงพอคุณต้องดูว่า SCR ทำงานอย่างไรภายใต้การโหลดสำหรับการทดสอบอย่างละเอียดให้ตั้งค่าวงจรด้วยแหล่งจ่ายไฟ DC และสวิตช์ปุ่มกดเพื่อสังเกตว่า SCR เปิดและปิดเมื่อเชื่อมต่อกับโหลด

รูปที่ 6: วงจรการทดสอบ SCR

เพื่อให้แน่ใจว่า SCRs ทำงานได้อย่างถูกต้องหลายขั้นตอนมีส่วนร่วมในการทดสอบสามารถสร้างวงจรทดสอบอย่างง่ายโดยใช้แหล่งจ่ายไฟ DC ตัวต้านทานโหลดและสวิตช์ปุ่มกดเพื่อจำลองกระบวนการทริกเกอร์และการถือครองโดยการดูพฤติกรรมของ SCR ในการตั้งค่านี้เราสามารถยืนยันความสามารถในการเข้าและปิดตามที่คาดไว้กระบวนการทดสอบนี้ช่วยวินิจฉัยปัญหาที่อาจเกิดขึ้นและสร้างความมั่นใจในความน่าเชื่อถือของ SCR ในแอปพลิเคชันจริงการทดสอบที่ครอบคลุมภายใต้เงื่อนไขการโหลดจริงช่วยค้นหาจุดอ่อนหรือข้อบกพร่องใด ๆ ใน SCR เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ในการเรียกร้องแอปพลิเคชัน

การควบคุม SCR ของพลังงาน AC

SCR มักจะใช้ในกรณีที่จำเป็นต้องเปลี่ยนพลังงานจำนวนมาก แต่วงจรควบคุมจะจัดการเฉพาะกระแสไฟฟ้าขนาดเล็กและแรงดันไฟฟ้าเพื่อความเรียบง่ายและความน่าเชื่อถือสิ่งนี้ทำให้ SCRS สมบูรณ์แบบสำหรับสถานการณ์ที่ต้องการกลไกการควบคุมที่แข็งแกร่ง แต่มีความละเอียดอ่อนตัวอย่างเช่นพลังการยิงประตูของ SCR อาจต่ำถึง 50 ไมโครเวฟ (1 V, 50 µA) เพื่อให้มั่นใจว่าผู้ติดต่อที่ทำงานจะจัดการสัญญาณเล็ก ๆ นี้เท่านั้นเมื่อทริกเกอร์แล้ว SCR สามารถจัดการและสลับเอาต์พุตโหลดได้โดยตรงให้สูงสุด 100 วัตต์ขึ้นไปสิ่งนี้ช่วยให้สามารถควบคุมระบบพลังงานสูงที่มีความเครียดน้อยที่สุดในวงจรควบคุม

รูปที่ 7: SCR ในการควบคุมพลังงาน AC

ในแง่ของวิธีการทำงานพฤติกรรมย้อนกลับของ SCR เป็นเหมือนไดโอดซิลิกอนทั่วไปซึ่งทำหน้าที่เป็นวงจรเปิดเมื่อใช้แรงดันลบระหว่างขั้วบวกและแคโทดในทิศทางไปข้างหน้า SCR จะบล็อกการไหลของกระแสไฟฟ้าจนกระทั่งแรงดันไฟฟ้าเกินจุดแบ่งเฉพาะเว้นแต่จะใช้สัญญาณเกตเมื่อแรงดันไปข้างหน้าของแรงดันไปข้างหน้านั้นสูงกว่าหรือมีการแนะนำสัญญาณเกตที่เหมาะสม SCR จะเปลี่ยนไปสู่สถานะการดำเนินการอย่างรวดเร็วโดยมีแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าลดลงคล้ายกับของวงจรเรียงกระแสเดียวความสามารถในการสลับอย่างรวดเร็วนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่า SCR สามารถจัดการโหลดที่มีกำลังสูงได้อย่างน่าเชื่อถือในขณะที่ยังคงความต้องการพลังงานต่ำสำหรับการดำเนินการควบคุม

รูปที่ 8: สวิตช์ซีรีส์

รูปด้านบนแสดงสวิตช์ซีรีส์ง่าย ๆ ที่ส่งสัญญาณ AC ไปยังประตูของ SCRตัวต้านทาน R1 จำกัด กระแสประตูเพื่อให้ปลอดภัยในขณะที่ไดโอด D ป้องกันแรงดันไฟฟ้าย้อนกลับจากการส่งผลกระทบต่อประตูในระหว่างรอบที่ไม่ได้รับรู้โหลด (RL) ที่เชื่อมต่อกับขั้วบวกอาจเป็นค่าใด ๆ ภายในขีด จำกัด ของ SCRการตั้งค่านี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่า SCR ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือด้วยการควบคุมการกระตุ้นและการป้องกันจากความเครียดทางไฟฟ้า

รูปที่ 9: รูปคลื่นสวิตช์ AC

เมื่อสวิตช์ S เปิดอยู่ SCR จะยังคงปิดอยู่แม้ว่าจะมีกำลังไฟ AC อยู่การปิดสวิตช์ S ช่วยให้ส่วนบวกของวัฏจักร AC เรียก SCR ทำให้เกิดการดำเนินการเนื่องจากขั้วบวกเป็นค่าบวกSCR เปิดใช้งานน้อยกว่าครึ่งรอบและจะปิดในระหว่างส่วนลบของวัฏจักรการปิดการควบคุม S เมื่อ SCR เปิดใช้งานทำให้กระแสไหลผ่านโหลดในการหยุดกระแสไฟฟ้าคุณสามารถเปิดสวิตช์ S หรือรอรอบลบซึ่งจะปิด SCRการตั้งค่านี้ช่วยให้สามารถควบคุมการไหลของกระแสในวงจรได้อย่างง่ายดาย

รูปที่ 10: สวิตช์ Shunt

ในการควบคุม SCR คุณสามารถใช้ DC บนประตูการใช้ DC กับประตูจะเปิด SCRอีกวิธีหนึ่งคือการใช้สวิตช์ระหว่างประตูและแคโทดการเปิดสวิตช์จะเปิด SCR ทำให้กระแสไหลผ่านโหลดในการปิด SCR และหยุดกระแสปิดสวิตช์หรือใช้แรงดันลบกับขั้วบวกวิธีนี้ช่วยในการควบคุมอุปกรณ์เช่นความเร็วมอเตอร์และระดับพลังงาน

รูปที่ 11: โหลดกระแสพร้อมสวิตช์ปิด

อีกสองวิธีง่าย ๆ สำหรับการสลับกำลังไปเป็นโหลดในวงจรแรกการปิดการติดต่อที่ติดต่อจะจ่ายไฟให้กับโหลดในขณะที่เปิดหน้าสัมผัสตัดกำลังออกในทางกลับกันวงจรที่สองทำงานในสิ่งที่ตรงกันข้าม: พลังงานจะถูกส่งไปยังโหลดเฉพาะเมื่อผู้ติดต่อเปิดอยู่วงจรทั้งสองสามารถตั้งค่าเป็น "latch" โดยใช้แหล่งจ่าย DC แทน AC ที่แสดง

ในวงจรแรกตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าประกอบด้วยตัวต้านทาน R2 และ R3 ให้สัญญาณ AC Gate ไปยัง SCRสิ่งนี้จะช่วยให้ SCR สามารถยิงและจ่ายไฟเมื่อปิดการติดต่อในวงจรที่สองการปิดสวิตช์ทำให้ประตูและแคโทดมีศักยภาพเท่ากันป้องกันไม่ให้ SCR จากการยิงและตัดกำลังออกไปที่โหลดการตั้งค่าอย่างง่ายนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการควบคุมพลังงานที่ชัดเจนและคาดการณ์ได้ในการโหลดในการกำหนดค่าทั้งสอง

รูปที่ 12: โหลดกระแสพร้อมสวิตช์เปิด

สามารถควบคุมพลังงาน AC ได้โดยใช้วงจรที่แสดงด้านล่างในการตั้งค่านี้ SCR สองตัวเชื่อมต่อแบบ back-to-back เพื่อจัดการทั้งสองครึ่งของแรงดันไฟฟ้า ACการกำหนดค่านี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่า SCR แต่ละตัวจัดการครึ่งรอบหนึ่งของรูปคลื่น AC ช่วยให้การควบคุมพลังงานที่ส่งไปยังโหลดได้อย่างมีประสิทธิภาพและแม่นยำ

รูปที่ 13: สวิตช์ AC ด้วยสอง SCRS

ควบคุมกระแสกระแสไปยังประตูผ่านตัวต้านทาน R3 เมื่อสวิตช์ภายนอก (เครื่องจักรกลหรืออิเล็กทรอนิกส์) เชื่อมต่อขั้วควบคุมสวิตช์นี้สามารถควบคุมได้โดยเซ็นเซอร์ต่าง ๆ เช่นแสงความร้อนหรือความดันซึ่งเปิดใช้งานแอมพลิฟายเออร์อิเล็กทรอนิกส์เมื่อสวิตช์ปิดตัวลง SCR จะถูกทริกเกอร์กับแต่ละรอบ AC ทำให้พลังงานไหลไปยังโหลดเมื่อสวิตช์เปิดขึ้น SCR จะไม่ยิงและไม่มีการส่งพลังงานไปยังโหลดกลไกนี้สามารถจัดการพลังงาน AC ได้อย่างมีประสิทธิภาพที่ให้กับโหลด

แอปพลิเคชันและประเภทของ SCRS

SCR ใช้ในหลายสาขาเพราะมีคุณสมบัติการควบคุมที่แข็งแกร่งเหล่านี้รวมถึงการแปลงพลังงานการควบคุมมอเตอร์และระบบไฟSCR ประเภทต่าง ๆ ได้รับการพัฒนาเพื่อตอบสนองความต้องการเฉพาะ:

SCR มาตรฐาน: ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทั่วไป

การสลับอย่างรวดเร็ว SCR: ออกแบบมาสำหรับแอปพลิเคชันความถี่สูง

SCR ที่ถูกกระตุ้นด้วยแสง (LTS): ใช้แสงสำหรับทริกเกอร์ให้การแยกไฟฟ้า

ประตูปิดประตู SCR (GTO): ช่วยให้การควบคุมทั้งแบบเปิดและปิด

ย้อนกลับบล็อก SCR: สามารถบล็อกกระแสไฟฟ้าทั้งสองทิศทาง

การควบคุมการโหลดสะพานสามเฟส

SCR แต่ละประเภททำขึ้นเพื่อความต้องการเฉพาะSCR มาตรฐานมีความยืดหยุ่นและใช้ในหลาย ๆ แอปพลิเคชันในขณะที่ SCR ที่สลับกันอย่างรวดเร็วเหมาะสำหรับการดำเนินงานความเร็วสูงSCRs ที่ถูกกระตุ้นด้วยแสง (LTS) ใช้แสงเพื่อกระตุ้นประตูให้การแยกไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยมSCR Turn-Off Gate (GTO) สามารถเปิดและปิดได้ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ใช้พลังงานสูงSCR บล็อกย้อนกลับได้รับการออกแบบมาเพื่อป้องกันการไหลของกระแสในทั้งสองทิศทางเพิ่มการใช้งานในสถานการณ์การควบคุมพลังงาน AC

รูปที่ 14: การควบคุมการโหลดสะพานสามเฟส

แอปพลิเคชันที่ใช้งานได้จริงและการใช้ SCR ขั้นสูง

SCR ใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายแอปพลิเคชันเนื่องจากคุณสมบัติการควบคุมที่แข็งแกร่งแอปพลิเคชั่นที่โดดเด่นบางอย่าง ได้แก่ :

ระบบการแปลงพลังงาน: SCR เป็นส่วนประกอบสำคัญในระบบการแปลงพลังงานการจัดการการเปลี่ยนแปลงจาก AC เป็น DC Power และในทางกลับกันระบบเหล่านี้ใช้ทั้งในการตั้งค่าอุตสาหกรรมและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคซึ่งจำเป็นต้องมีแหล่งจ่ายไฟที่มั่นคงและเชื่อถือได้

การควบคุมมอเตอร์: ในการควบคุมมอเตอร์ SCRS ปรับความเร็วและแรงบิดของมอเตอร์ไฟฟ้าด้วยการเปลี่ยนมุมการยิง SCR จะควบคุมพลังงานที่ส่งไปยังมอเตอร์ช่วยให้สามารถควบคุมการทำงานได้อย่างแม่นยำ

ระบบไฟส่องสว่าง: SCR ใช้เพื่อให้แสงสลัวอย่างราบรื่นโดยการควบคุมมุมเฟสของแหล่งจ่ายไฟ ACความสามารถนี้ให้การประหยัดพลังงานและเพิ่มบรรยากาศในแอพพลิเคชั่นแสง

การควบคุมความร้อน: ในการใช้งานการให้ความร้อน SCR จะควบคุมพลังงานที่ส่งมอบไปยังองค์ประกอบความร้อนรักษาอุณหภูมิที่ต้องการด้วยความแม่นยำสูงสิ่งนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในกระบวนการอุตสาหกรรมที่ต้องมีการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำ

วงจรการป้องกัน: SCRS ทำหน้าที่เป็นชะแลงในวงจรการป้องกันการไหลเวียนของแหล่งจ่ายไฟในกรณีที่มีเงื่อนไขแรงดันไฟฟ้าเกินเพื่อป้องกันส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่ละเอียดอ่อนจากความเสียหาย

แอพพลิเคชั่นที่หลากหลายแสดงให้เห็นถึงความยืดหยุ่นและประโยชน์ของ SCR ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัยซึ่งจำเป็นต้องมีการควบคุมที่แม่นยำและประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้

การวิเคราะห์รายละเอียดของลักษณะ SCR

การทำความเข้าใจลักษณะเฉพาะของ SCR เป็นกุญแจสำคัญสำหรับการใช้งานที่มีประสิทธิภาพลักษณะสำคัญ ได้แก่ :

แรงดันไฟฟ้าทริกเกอร์ (V_GT-

แรงดันไฟฟ้าประตูขั้นต่ำที่จำเป็นในการเปิด SCR

โฮลดิ้งปัจจุบัน (i_ชม-

กระแสขั้นต่ำที่จำเป็นในการรักษา SCR

ล็อคกระแส (i_l-

กระแสขั้นต่ำที่จำเป็นในการรักษา SCR ในสถานะ "on" หลังจากที่ทริกเกอร์ประตูถูกลบออก

แรงดันบด (V_บ่อ-

แรงดันไฟฟ้าที่ SCR จะเปิดโดยไม่มีประตูใด ๆ

ไปข้างหน้าบล็อกแรงดันไฟฟ้า (V_DRM-

แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ SCR สามารถบล็อกในทิศทางไปข้างหน้าโดยไม่ต้องดำเนินการ

แรงดันไฟฟ้าย้อนกลับ (V_RRM-

แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ SCR สามารถบล็อกในทิศทางย้อนกลับ

แรงดันไฟฟ้าในรัฐลดลง (V_TM-

แรงดันไฟฟ้าตกผ่าน SCR เมื่อมันกำลังดำเนินการ

คะแนน DV/DT

อัตราการเพิ่มขึ้นสูงสุดของแรงดันไฟฟ้านอกรัฐที่ SCR สามารถทนต่อการไม่เปิด

คะแนน DI/DT

อัตราสูงสุดของการเพิ่มขึ้นของกระแสไฟฟ้าในรัฐที่ SCR สามารถจัดการได้โดยไม่ได้รับความเสียหาย

การป้องกัน SCR และวงจร Snubber

เพื่อปรับปรุงความน่าเชื่อถือของ SCR ในการใช้งานจริงมักใช้วงจรการป้องกันวิธีการทั่วไปอย่างหนึ่งคือการใช้วงจร SnubberSnubber Circuits Safeguard SCRs จากความเครียด DV/DT สูงและ DI/DT ซึ่งอาจทำให้เกิดความล้มเหลวในช่วงต้น

รูปที่ 15: การป้องกัน SCR

เพื่อป้องกัน SCR จากแรงดันไฟฟ้าอย่างฉับพลัน SCR แต่ละตัวในวงจรแปลงมีเครือข่าย R-C Snubber แบบขนานเครือข่าย Snubber นี้ช่วยป้องกัน SCR จากแรงดันไฟฟ้าภายในที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการกู้คืนย้อนกลับเมื่อ SCR ถูกปิดกระแสการกู้คืนย้อนกลับจะถูกเปลี่ยนเส้นทางไปยังวงจร Snubber ซึ่งมีองค์ประกอบที่เก็บพลังงาน

ฟ้าผ่าและการสลับที่ด้านอินพุตสามารถสร้างความเสียหายให้กับตัวแปลงหรือหม้อแปลงเพื่อลดผลกระทบของแรงดันไฟฟ้าเหล่านี้จะใช้อุปกรณ์ยึดแรงดันไฟฟ้าทั่ว SCRอุปกรณ์ยึดแรงดันไฟฟ้าทั่วไป ได้แก่ varistors ออกไซด์ของโลหะ, ไดโอดซีลีเนียมไทไดเรตเตอร์และตัวยับยั้งไดโอดหิมะถล่ม

อุปกรณ์เหล่านี้มีความต้านทานลดลงเมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นทำให้เส้นทางที่มีความต้านทานต่ำทั่ว SCR เมื่อแรงดันไฟฟ้ากระชับเกิดขึ้นรูปด้านล่างแสดงให้เห็นว่า SCR ได้รับการปกป้องจากแรงดันไฟฟ้ามากกว่าโดยใช้ thyrector diode และเครือข่าย snubber

เทคนิคการกระตุ้นขั้นสูงสำหรับ SCRS

รูปที่ 16: เทคนิคการเรียก

นอกเหนือจากการทริกเกอร์ GATE อย่างง่ายวิธีการขั้นสูงสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพ SCR ในการตั้งค่าที่ซับซ้อนวิธีการเหล่านี้รวมถึง:

•การกระตุ้นด้วยชีพจร

การใช้พัลส์ระยะสั้นและปัจจุบันเพื่อเปิดใช้งาน SCR ทำให้มั่นใจได้ว่ามันจะเปิดอย่างน่าเชื่อถือแม้ในสภาพแวดล้อมที่มีเสียงดัง

•ทริกเกอร์การควบคุมเฟส

การจัดแนว SCR ทริกเกอร์กับแหล่งจ่ายไฟ AC ช่วยให้สามารถควบคุมพลังงานที่ส่งไปยังโหลดได้อย่างแม่นยำ

•ทริกเกอร์ที่แยกได้ด้วยแสง

การใช้ตัวแยกแสงเพื่อกระตุ้น SCR ให้การแยกไฟฟ้าและปกป้องวงจรควบคุมจากแรงดันไฟฟ้าสูง

•การเรียกใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์

การใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์เพื่อสร้างพัลส์ทริกเกอร์ที่แม่นยำช่วยให้สามารถควบคุมรูปแบบการควบคุมที่ซับซ้อนและประสิทธิภาพที่ดีขึ้นในการตั้งค่าที่ซับซ้อน

SCR ที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ทริกเกอร์

รูปที่ 17: SCR ที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ทริกเกอร์

เทคนิคการกระตุ้นขั้นสูงเหล่านี้ให้ความยืดหยุ่นและการควบคุมในแอปพลิเคชัน SCR มากขึ้นทำให้เหมาะสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อุตสาหกรรมและผู้บริโภคที่หลากหลายด้วยการใช้วิธีการเหล่านี้วิศวกรสามารถควบคุมระบบการจัดการพลังงานได้อย่างแม่นยำและเชื่อถือได้มากขึ้นปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมและประสิทธิภาพของโซลูชันที่ใช้ SCR

SCR ในอิเล็กทรอนิกส์พลังงานที่ทันสมัย

SCR เป็นส่วนสำคัญในการสร้างระบบควบคุมพลังงานที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้พวกเขาสร้างความแตกต่างอย่างมากในหลาย ๆ พื้นที่หลักรวมถึง:

ระบบพลังงานทดแทน: SCR ใช้ในอินเวอร์เตอร์และตัวควบคุมพลังงานเพื่อแปลงและจัดการพลังงานจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนเช่นแสงอาทิตย์และลมพวกเขาจัดการระดับพลังงานสูงและให้การควบคุมที่แม่นยำทำให้พวกเขาสมบูรณ์แบบสำหรับแอปพลิเคชันเหล่านี้

ยานพาหนะไฟฟ้า: ในยานพาหนะไฟฟ้า (EVs) SCR ใช้ในตัวควบคุมมอเตอร์และระบบชาร์จแบตเตอรี่พวกเขาจัดการการไหลของพลังงานระหว่างแบตเตอรี่และมอเตอร์ทำให้มั่นใจได้ว่าการทำงานที่มีประสิทธิภาพและอายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่ยาวนานขึ้น

Smart Grids: ในแอพพลิเคชั่น Smart Grid SCR จัดการการกระจายพลังงานไฟฟ้าพวกเขาจะใช้ในอินเวอร์เตอร์ที่ผูกกริด, ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าและตัวควบคุมมุมเฟสเพื่อให้แน่ใจว่าการส่งพลังงานที่มั่นคงและมีประสิทธิภาพ

ระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรม: SCR ใช้ในไดรฟ์มอเตอร์การควบคุมความร้อนและระบบควบคุมกระบวนการในระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรมพวกเขาจัดการพลังงานสูงและให้การควบคุมที่แม่นยำทำให้พวกเขาเป็นส่วนประกอบหลักในกระบวนการผลิตอัตโนมัติ

แหล่งจ่ายไฟ (UPS): SCRs ให้การสำรองพลังงานที่เชื่อถือได้ในระหว่างการหยุดทำงานในระบบ UPSพวกเขาช่วยสลับอย่างราบรื่นระหว่างแหล่งจ่ายไฟหลักและแหล่งพลังงานสำรองเพื่อให้มั่นใจว่าพลังงานอย่างต่อเนื่องไปยังระบบคีย์

แนวโน้มและนวัตกรรมในอนาคตในเทคโนโลยี SCR

การพัฒนาเทคโนโลยี SCR ช่วยให้ดีขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการการควบคุมพลังงานที่ดีขึ้นและน่าเชื่อถือยิ่งขึ้นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ใหม่เช่นซิลิกอนคาร์ไบด์ (SIC) และแกลเลียมไนไตรด์ (GAN) ทำให้ SCRs ทำงานได้ดีขึ้นโดยการจัดการแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นลดความต้านทานและปรับปรุงการจัดการความร้อนเกตแบบบูรณาการ thyristors (IGCTs) รวมข้อดีของ GTOs และ IGBTS ที่เสนอการสลับอย่างรวดเร็วการสูญเสียพลังงานต่ำและความสามารถในการจัดการพลังงานสูงสำหรับการใช้งานที่ต้องการวิธีการควบคุมดิจิตอลที่มี SCRs ช่วยให้การควบคุมที่แม่นยำและยืดหยุ่นทำให้ระบบมีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้มากขึ้นความก้าวหน้าในเทคนิคการผลิตทำให้ SCRS มีขนาดเล็กลงและเหมาะสำหรับอุปกรณ์พกพาซึ่งเป็นประโยชน์สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคคุณลักษณะการป้องกันที่เพิ่มขึ้นใน SCR เช่นวงจร snubber ในตัวและการป้องกันกระแสเกินยังทำให้พวกเขามีความน่าเชื่อถือและใช้งานง่ายขึ้น

บทสรุป

ควบคุมกระแสกระแสไปยังประตูผ่านตัวต้านทาน R3 เมื่อสวิตช์ภายนอก (เครื่องจักรกลหรืออิเล็กทรอนิกส์) เชื่อมต่อขั้วควบคุมสวิตช์นี้สามารถควบคุมได้โดยเซ็นเซอร์เช่นแสงความร้อนหรือความดันซึ่งเปิดใช้งานแอมพลิฟายเออร์อิเล็กทรอนิกส์เมื่อสวิตช์ปิดตัวลง SCR จะทริกเกอร์ในแต่ละรอบ AC ซึ่งจะช่วยให้กำลังโหลดเมื่อสวิตช์เปิดขึ้น SCR จะไม่ยิงหยุดการไหลของพลังงานกลไกนี้ควบคุมพลังงาน AC ต่อโหลด

การปรับปรุงวัสดุเซมิคอนดักเตอร์เช่นซิลิกอนคาร์ไบด์ (SIC) และแกลเลียมไนไตรด์ (GAN) จะทำให้ SCRs มีประสิทธิภาพและทนทานมากขึ้นนวัตกรรมเช่นเกตแบบบูรณาการ thyristors (IGCTs) และเทคนิคการควบคุมดิจิตอลจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ SCR ด้วยการสลับเร็วขึ้นการสูญเสียพลังงานที่ลดลงและความน่าเชื่อถือที่ดีขึ้นSCRS จะยังคงมีบทบาทสำคัญในเทคโนโลยีใหม่ตั้งแต่สมาร์ทกริดไปจนถึงยานพาหนะไฟฟ้าเพื่อให้มั่นใจว่าการควบคุมพลังงานที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้

คำถามที่พบบ่อย [คำถามที่พบบ่อย]

1. ข้อดีของวงจรเรียงกระแสควบคุมซิลิกอนคืออะไร?

วงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิกอน (SCR) ให้ประโยชน์หลายประการรวมถึงการควบคุมพลังงานที่มีประสิทธิภาพความน่าเชื่อถือสูงความสามารถในการจัดการกับแรงดันไฟฟ้าและกระแสสูงและการควบคุมการไหลของพลังงานที่แม่นยำSCRs ยังให้ความเร็วในการสลับอย่างรวดเร็วและมีความทนทานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมต่างๆ

2. จุดประสงค์ของไดโอดซิลิกอนไดโอดคืออะไร?

rectifier ไดโอดซิลิกอนใช้ในการแปลงกระแสสลับ (AC) เป็นกระแสไฟฟ้าโดยตรง (DC)ช่วยให้กระแสไหลในทิศทางเดียวเท่านั้นให้การแก้ไขซึ่งจำเป็นในการจัดหาเครื่องจ่ายไฟและวงจรอิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ

3. ทำไมเราต้องใช้วงจรเรียงกระแสควบคุม?

วงจรเรียงกระแสควบคุมใช้ในการจัดการและควบคุมการไหลของพลังงานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อย่างแม่นยำพวกเขาอนุญาตให้ปรับแรงดันเอาต์พุตและกระแสไฟฟ้าซึ่งจำเป็นในแอปพลิเคชันเช่นการควบคุมความเร็วมอเตอร์แหล่งจ่ายไฟและไฟหรี่แสงวงจรเรียงกระแสควบคุมช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพและให้ความมั่นคงในการส่งพลังงาน

5. ข้อสรุปของ SCR คืออะไร?

SCR เป็นส่วนประกอบที่หลากหลายและเชื่อถือได้ใน Power Electronicsมันให้การควบคุมที่แม่นยำเกี่ยวกับแอพพลิเคชั่นพลังงานสูงและแรงดันไฟฟ้าทำให้มีคุณค่าในอุตสาหกรรมต่าง ๆSCRs ยังคงปรับปรุงอย่างต่อเนื่องด้วยความก้าวหน้าในวัสดุและเทคโนโลยีเพื่อให้มั่นใจถึงความเกี่ยวข้องในการใช้งานในอนาคต

6. แอพพลิเคชั่นของไดโอดเรียงกระแสซิลิกอนควบคุมคืออะไร?

แอปพลิเคชันของไดโอดวงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิกอนรวมถึงการควบคุมความเร็วมอเตอร์การหรี่แสงแสงการควบคุมพลังงานในระบบพลังงาน AC และ DC การป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินและอินเวอร์เตอร์พวกเขายังใช้ในระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรมแหล่งจ่ายไฟและระบบพลังงานทดแทนเช่นตัวแปลงพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม