SCRアプリケーション回路

この記事では、多くの興味深いSCRアプリケーション回路を学び、主な機能と SCRのプロパティ サイリスタデバイスとも呼ばれます。

SCRまたはサイリスタとは

SCRは、Silicon Controlled Rectifierの頭字語であり、その名前が示すように、外部トリガーを介して導通または動作を制御できる一種のダイオードまたは整流器です。

これは、このデバイスが外部の小信号または電圧に応答してオンまたはオフに切り替わるということを意味します。これはトランジスタと非常に似ていますが、技術的特性が大きく異なります。

SCRC106のピン配列

図を見ると、SCRには次のように識別される3つのリードがあることがわかります。

デバイスの印刷面を私たちに向けたまま、

• 右端のリード線は「ゲート」と呼ばれます。
• センターリードは「アノード」であり、
• 左端のリード線は「カソード」です

SCRを接続する方法

ゲートはSCRのトリガー入力であり、約2ボルトの電圧のDCトリガーが必要です。DCは理想的には10mA以上である必要があります。このトリガーは、回路のゲートとグランドに適用されます。つまり、DCの正はゲートに、負はグランドに送られます。

ゲートトリガーが印加されると、アノードとカソード間の電圧の伝導がオンになり、その逆も同様です。

SCRの左端のリード線またはカソードは、常にトリガー回路のグランドに接続する必要があります。つまり、SCRカソードに接続することにより、トリガー回路のグランドを共通にする必要があります。 。

負荷は常にアノードとAC電源電圧の間に接続されており、負荷をアクティブにするために必要になる場合があります。

SCRは、AC負荷またはパルスDC負荷の切り替えに特に適しています。 DCはSCRにラッチ効果を引き起こし、ゲートトリガーが取り外された後でもオフに切り替えることができないため、純粋またはクリーンなDC負荷はSCRでは機能しません。

SCRアプリケーション回路

このパートでは、静的スイッチ、位相制御ネットワーク、SCRバッテリー充電器、温度コントローラー、および単一光源の非常灯の形であるSCRの一般的なアプリケーションのいくつかを見ていきます。
システム。

シリーズ-静的スイッチ

次の図では、半波直列静的スイッチを確認できます。スイッチを押して電源を投入すると、入力信号の正のサイクル中にSCRのゲートの電流がアクティブになり、SCRがオンになります。

抵抗R1は、ゲート電流の量を制御および制限します。

スイッチオン状態では、SCRのアノード-カソード間電圧VFはRLの導通値のレベルまで減少します。これにより、ゲート電流が大幅に減少し、ゲート回路での損失が最小限に抑えられます。

負の入力サイクルの間、アノードがカソードよりも負になるため、SCRはオフになります。ダイオードD1は、ゲート電流の反転からSCRを保護します。

上の画像の右側のセクションは、負荷電流と電圧の結果の波形を示しています。波形は、負荷全体の半波電源のように見えます。

スイッチを閉じると、ユーザーは、入力AC信号の正の期間中に発生する位相変位で180度未満の導通レベルを達成できます。

90°〜180°の導通角を実現するには、次の回路を使用できます。この設計は上記と似ていますが、ここでは可変抵抗器の形をした抵抗器があり、手動スイッチが不要になっています。

RとR1を使用するネットワークは、入力ACの正の半サイクル中にSCRの適切に制御されたゲート電流を保証します。

可変抵抗器のR1スライダーアームを最大または最下部に移動すると、ゲート電流が弱くなりすぎてSCRのゲートに到達できなくなる可能性があり、これによりSCRがオンになることはありません。

一方、上に移動すると、SCRのターンオンの大きさに達するまでゲート電流がゆっくりと増加します。したがって、可変抵抗器を使用すると、上の図の右側に示されているように、ユーザーはSCRのターンオン電流のレベルを0°から90°の間の任意の場所に設定できます。

R1値の場合、それがかなり低いと、SCRがすばやく発火し、上記の最初の図から得られた同様の結果につながります（180°伝導）。

ただし、R1値が大きい場合は、SCRを起動するためにより高い正の入力電圧が必要になります。この状況では、入力がこの時点で最高レベルにあるため、90°の位相変位を超えて制御を拡張することはできません。

SCRがこのレベルで起動できない場合、またはACサイクルの正のスロープで入力電圧の値が低い場合、応答は入力サイクルの負のスロープでまったく同じになります。

技術的には、SCRのこのタイプの動作は、半波可変抵抗位相制御と呼ばれます。

この方法は、RMS電流制御または負荷電力制御を必要とするアプリケーションで効果的に使用できます。

SCRを使用したバッテリー充電器

SCRのもう1つの非常に人気のあるアプリケーションは、次の形式です。 バッテリー充電器コントローラー。

SCRベースのバッテリー充電器の基本設計を次の図に示します。影付きの部分が私たちの主な議論の領域になります。

上記のSCR制御バッテリー充電器の動作は、次の説明で理解できます。

入力降圧ACは、ダイオードD1、D2を介して全波整流され、SCRアノード/カソード端子間に供給されます。充電中のバッテリーは、カソード端子と直列に表示されます。

バッテリーが放電状態にあるとき、その電圧はSCR2がスイッチオフ状態を維持するのに十分低いです。 SCR2は開状態であるため、SCR1制御回路は、前の段落で説明した直列静的スイッチとまったく同じように動作します。

入力整流電源が適切な定格である場合、R1によって調整されるゲート電流でSCR1をトリガーします。

これにより、SCRが即座にオンになり、バッテリーはアノード/カソードSCR伝導を介して充電を開始します。

最初は、バッテリーの放電レベルが低いため、R5プリセットまたは分圧器によって設定されたVRの電位は低くなります。

この時点で、VRレベルが低すぎて、11Vツェナーダイオードをオンにできません。非導通状態では、ツェナーはほとんど開回路のようになり、ゲート電流が実質的にゼロになるため、SCR2が完全にオフになります。

また、C1の存在により、過渡電圧やスパイクが原因でSCR2が誤ってオンになることはありません。

バッテリーが充電されると、その端子電圧は徐々に上昇し、最終的には設定されたフル充電値に達すると、VRは11 Vツェナーダイオードをオンにするのに十分になり、続いてSCR2をオンにします。

SCR2が起動するとすぐに、効果的に短絡が発生し、R2エンド端子がグランドに接続され、SCR1のゲートでR1、R2ネットワークによって作成された分圧器が有効になります。

SCR1のゲートでR1 / R2分圧器をアクティブにすると、SCR1のゲート電流が瞬時に低下し、強制的に遮断されます。

これにより、バッテリーへの供給が遮断され、バッテリーが過充電されないようにします。

この後、バッテリー電圧がプリセット値を下回る傾向がある場合、11 Vツェナーがオフになり、SCR1が再びオンになり、充電サイクルが繰り返されます。

SCRを使用したACヒーター制御

上の図は古典的なものを示しています ヒーター制御 SCRを使用するアプリケーション。

この回路は、サーモスタットの切り替えに応じて100ワットのヒーターのオンとオフを切り替えるように設計されています。

ガラス中の水銀 サーモスタット ここで使用されているのは、周囲の温度レベルの変化に非常に敏感であると考えられています。

正確には、0.1°Cの温度変化でも感知できます。

しかし、これらの サーモスタットの種類 通常、1 mA程度の範囲の非常に小さな電流を処理できる定格であるため、温度制御回路ではあまり一般的ではありません。

説明したヒーター制御アプリケーションでは、SCRはサーモスタット電流を増幅するための電流増幅器として使用されます。

実際、SCRは従来のアンプのように機能するのではなく、 電流センサー 、これにより、さまざまなサーモスタット特性により、SCRのより高い電流レベルのスイッチングを制御できます。

SCRへの電源は、ヒーターとフルブリッジ整流器を介して供給されていることがわかります。これにより、SCRに全波整流されたDC電源が供給されます。

この期間中、サーモスタットが開状態のとき、0.1uFコンデンサの両端の電位は、整流された各DCパルスによって生成されたパルスを介してSCRゲート電位の発火レベルまで充電されます。

コンデンサを充電するための時定数は、RC素子の積によって確立されます。

これにより、これらのパルスDC半サイクルトリガー中にSCRが導通し、電流がヒーターを通過できるようになり、必要な加熱プロセスが可能になります。

ヒーターが加熱されて温度が上昇すると、所定のポイントで導電性サーモスタットが作動し、0.1uFコンデンサーの両端に短絡が発生します。これにより、SCRがオフになり、ヒーターへの電力が遮断され、サーモスタットが再び無効になってSCRがオンになるレベルまで温度が徐々に低下します。

SCRを使用した非常灯

次のSCRアプリケーションは、単一ソースについて説明します 非常灯の設計 その中で 6Vバッテリー は充電状態に保たれているため、停電が発生したときに接続されたランプをシームレスにオンにすることができます。

電力が利用可能になると、D1、D2を使用する全波整流DC電源が接続された6Vランプに到達します。

C1は、6 Vバッテリの電源入力と充電レベルによって決定される、完全に整流された電源のピークDCとR2の両端の電圧の差よりもわずかに低いレベルまで充電できます。

どのような状況でも、SCRのカソード電位レベルはアノードよりも高くなり、ゲートからカソードへの電圧は負に保たれます。これにより、SCRが非導通状態のままになります。

付属のバッテリーの充電率はR1によって決定され、ダイオードD1を介して有効になります。

充電は、D1アノードがそのカソードよりも正のままである間だけ持続します。

入力電力が存在する間、非常灯の両端で整流された全波が非常灯のスイッチをオンに保ちます。

停電状態の間、コンデンサC1は、SCR1カソードがそのカソードよりも正でなくなるポイントまで、D1、R1、およびR3を介して放電を開始します。

また、その間、R2、R3の接合部が正になり、SCRのゲートからカソードへの電圧が上昇してオンになります。

SCRが起動し、バッテリーをランプに接続できるようになり、バッテリー電源で即座に点灯します。

ランプは、何も起こらなかったかのように点灯状態を維持できます。

電力が戻ると、コンデンサC1が再び再充電され、SCRがオフになり、ランプへのバッテリ電源が遮断されるため、ランプは入力DC電源を介して点灯します。

このウェブサイトから収集されたその他のSCRアプリケーション

単純な雨警報：

レインアラームの上記の回路は、ランプや自動折りたたみ式カバーやシェードなどのAC負荷をアクティブにするために使用できます。

センサーは、プラスチック製の本体の上に金属製のペグ、ネジ、または同様の金属を配置することによって作成されます。これらの金属からのワイヤは、トリガトランジスタステージのベース全体に接続されています。

センサーは、降雨を感知するために屋外に配置される回路の唯一の部分です。

降雨が始まると、水滴がセンサーの金属を橋渡しします。

小さな電圧がセンサー金属を横切って漏れ始め、トランジスタのベースに到達すると、トランジスタはすぐに導通し、必要なゲート電流をSCRに供給します。

SCRは応答し、接続されたAC負荷をオンにして、自動カバーを引くか、ユーザーの希望に応じて状況を修正するためのアラームをオンにします。

SCR盗難警報

前のセクションで、DC負荷に応答してラッチするSCRの特別なプロパティについて説明しました。

以下に説明する回路は、SCRの上記の特性を効果的に活用して、盗難の可能性に応じてアラームをトリガーします。

ここで、最初は、SCRは、保護が必要な資産の本体である接地電位でゲートがリギングまたはねじ込まれている限り、スイッチオフの位置に保持されます。

関連するボルトを緩めて資産を盗もうとすると、SCRへの接地電位が除去され、トランジスタは、ベースと正の両端に接続された関連する抵抗を介してアクティブになります。

SCRは、トランジスタエミッタからゲート電圧を取得し、接続されたDCアラームを鳴らしてラッチするため、即座にトリガーされます。

アラームは、手動で、できれば実際の所有者がオフにするまで、オンのままになります。

シンプルなフェンス充電器、エナジャイザー回路

SCRは作成に最適になります フェンス充電器回路 。フェンス充電器は主に高電圧発電機ステージを必要とし、SCRのような高スイッチングデバイスが非常に重要になります。したがって、SCRは、必要な高アーク電圧を生成するために使用されるようなアプリケーションに特に適しています。

自動車用CDI回路：

上記のアプリケーションで説明したように、SCRは自動車の点火システムでも広く使用されています。 容量性放電点火回路 またはCDIシステムは、点火プロセスに必要な高電圧スイッチングを生成するため、または車両の点火を開始するためにSCRを採用しています。