Circuits d'applications SCR

Dans cet article, nous allons apprendre de nombreux circuits d'application SCR intéressants, ainsi que les principales caractéristiques et propriétés d'un SCR également appelé dispositif à thyristors.

Qu'est-ce qu'un SCR ou un thyristor

SCR est l'acronyme de Silicon Controlled Rectifier, comme son nom l'indique, c'est une sorte de diode ou d'agent de redressement dont la conduction ou le fonctionnement peut être contrôlé via un déclencheur externe.

Cela signifie que cet appareil s'allumera ou s'éteindra en réponse à un petit signal ou tension externe, assez similaire à un transistor, mais extrêmement différent avec ses caractéristiques techniques.

Brochage SCR C106

En regardant la figure, nous pouvons voir qu'un SCR a trois fils qui peuvent être identifiés comme suit:

En gardant la face imprimée de l'appareil face à nous,

• L'extrémité droite est appelée la «porte».
• Le fil central est le 'Anode', et
• Le fil d'extrémité gauche est la `` cathode ''

Comment connecter un SCR

La porte est l'entrée de déclenchement d'un SCR et nécessite un déclenchement CC avec une tension d'environ 2 volts, le CC devrait idéalement être supérieur à 10 mA. Ce déclencheur est appliqué à travers la porte et la terre du circuit, ce qui signifie que le positif du DC va à la porte et le négatif à la terre.

La conduction de tension à travers l'anode et la cathode est activée lorsque la gâchette de grille est appliquée et vice versa.

Le fil extrême gauche ou la cathode d'un SCR doit toujours être connecté à la masse du circuit de déclenchement, ce qui signifie que la masse du circuit de déclenchement doit être rendue commune en se connectant à la cathode SCR ou bien le SCR ne répondra jamais aux déclencheurs appliqués .

La charge est toujours connectée à travers l'anode et une tension d'alimentation CA qui peut être nécessaire pour activer la charge.

Les thyristors sont spécialement adaptés à la commutation de charges CA ou de charges CC pulsées. Les charges CC pures ou propres ne fonctionneront pas avec les SCR, car le CC provoquera un effet de verrouillage sur le SCR et ne permettra pas de s'éteindre même après le retrait de la gâchette de porte.

Circuits d'application SCR

Dans cette partie, nous examinerons certaines des applications populaires du SCR qui se présentent sous la forme d'un interrupteur statique, d'un réseau de contrôle de phase, d'un chargeur de batterie SCR, d'un contrôleur de température et d'un éclairage de secours à source unique.
système.

Commutateur statique série

Un interrupteur statique en série demi-onde peut être observé dans la figure suivante. Lorsque l'interrupteur est enfoncé pour permettre l'alimentation, le courant à la porte du SCR devient actif pendant le cycle positif du signal d'entrée, mettant le SCR en marche.

La résistance R1 contrôle et limite la quantité de courant de grille.

Dans la condition activée, la tension anode à cathode VF du SCR diminue jusqu'au niveau de la valeur de conduction de RL. Cela entraîne une réduction drastique du courant de grille et une perte minimale au niveau des circuits de grille.

Pendant le cycle d'entrée négatif, le SCR est éteint, car l'anode devient plus négative que la cathode. La diode D1 protège le SCR d'une inversion du courant de grille.

La partie droite de l'image ci-dessus montre la forme d'onde résultante pour le courant de charge et la tension. La forme d'onde ressemble à une alimentation demi-onde à travers la charge.

La fermeture du commutateur permet à l'utilisateur d'atteindre un niveau de conduction inférieur à 180 degrés aux déplacements de phase se produisant pendant la période positive du signal CA d'entrée.

Pour atteindre des angles de conduction entre 90 ° et 180 °, le circuit suivant peut être utilisé. Cette conception est similaire à celle ci-dessus, sauf la résistance, qui se présente ici sous la forme de la résistance variable, et l'interrupteur manuel est éliminé.

Le réseau utilisant R et R1 assure un courant de grille correctement contrôlé pour le SCR pendant le demi-cycle positif de l'entrée AC.

En déplaçant le bras coulissant de la résistance variable R1 au maximum, ou vers le point le plus bas, le courant de grille peut devenir trop faible pour atteindre la grille du SCR, et cela ne permettra jamais au SCR de s'allumer.

D'autre part, lorsqu'il est déplacé vers le haut, le courant de porte augmentera lentement jusqu'à ce que l'amplitude d'activation du SCR soit atteinte. Ainsi, en utilisant la résistance variable, l'utilisateur peut régler le niveau du courant d'activation du SCR entre 0 ° et 90 °, comme indiqué sur le côté droit du diagramme ci-dessus.

Pour la valeur R1, si elle est plutôt faible, le SCR se déclenchera rapidement, conduisant au résultat similaire obtenu à partir de la première figure ci-dessus (conduction à 180 °).

Cependant, si la valeur R1 est plus grande, une tension d'entrée positive plus élevée sera nécessaire pour déclencher le SCR. Cette situation ne nous permettrait pas d'étendre le contrôle sur un déphasage de 90 °, puisque l'entrée est à son niveau le plus élevé à ce stade.

Si le SCR est incapable de se déclencher à ce niveau ou pour les valeurs inférieures des tensions d'entrée à la pente positive du cycle CA, la réponse sera exactement la même pour les pentes négatives du cycle d'entrée.

Techniquement, ce type de fonctionnement d'un SCR est appelé contrôle de phase à résistance variable demi-onde.

Cette méthode peut être utilisée efficacement dans les applications nécessitant une commande de courant RMS ou une commande de puissance de charge.

Chargeur de batterie utilisant SCR

Une autre application très populaire du SCR est sous la forme de contrôleurs de chargeur de batterie.

Une conception de base d'un chargeur de batterie basé sur SCR peut être vue dans le diagramme suivant. La partie ombrée sera notre principal sujet de discussion.

Le fonctionnement du chargeur de batterie commandé par SCR ci-dessus peut être compris avec l'explication suivante:

L'entrée CA abaissée est redressée à pleine onde par les diodes D1, D2 et fournie aux bornes de l'anode / cathode SCR. La batterie en charge peut être vue en série avec la borne cathodique.

Lorsque la batterie est déchargée, sa tension est suffisamment basse pour maintenir le SCR2 à l'état OFF. En raison de l'état ouvert de SCR2, le circuit de commande SCR1 se comporte exactement comme notre interrupteur statique série discuté dans les paragraphes précédents.

Avec l'alimentation redressée d'entrée correctement évaluée, se déclenche sur le SCR1 avec un courant de porte régulé par R1.

Cela allume instantanément le SCR et la batterie commence à se charger via la conduction SCR anode / cathode.

Au début, en raison du faible niveau de décharge de la batterie, le VR aura un potentiel inférieur tel que défini par le préréglage R5 ou le diviseur de potentiel.

À ce stade, le niveau VR sera trop bas pour activer la diode Zener 11 V. Dans son état non conducteur, le zener ressemblera presque à un circuit ouvert, provoquant la désactivation complète du SCR2, en raison d'un courant de porte pratiquement nul.

De plus, la présence de C1 garantit que le SCR2 n'est jamais accidentellement mis sous tension en raison de transitoires ou de pics de tension.

Au fur et à mesure que la batterie se charge, sa tension aux bornes augmente progressivement et, finalement, lorsqu'elle atteint la valeur de charge complète définie, VR devient juste suffisante pour activer la diode zener 11 V, puis allumer le SCR2.

Dès que le SCR2 se déclenche, il génère effectivement un court-circuit, connectant la borne d'extrémité R2 à la masse et activant le diviseur de potentiel créé par le réseau R1, R2 à la porte du SCR1.

L'activation du diviseur de potentiel R1 / R2 à la porte de SCR1 provoque une chute instantanée du courant de courant de porte de SCR1, le forçant à se fermer.

Cela se traduit par une coupure de l'alimentation de la batterie, garantissant que la batterie n'est pas autorisée à se surcharger.

Après cela, si la tension de la batterie a tendance à chuter en dessous de la valeur préréglée, le zener 11 V s'éteint, provoquant la remise en marche du SCR1 pour répéter le cycle de charge.

Contrôle du chauffage CA à l'aide du SCR

Le diagramme ci-dessus montre un classique commande de chauffage application utilisant un SCR.

Le circuit est conçu pour allumer et éteindre le chauffage de 100 watts en fonction de la commutation du thermostat.

Un mercure dans le verre thermostat est utilisé ici, qui sont censés être extrêmement sensibles aux changements des niveaux de température qui l'entourent.

Pour être précis, il peut même détecter un changement de température de 0,1 ° C.

Cependant, puisque ces types de thermostats sont normalement conçus pour gérer de très petites intensités de courant de l'ordre de 1 mA environ, et par conséquent, il n'est pas trop populaire dans les circuits de contrôle de température.

Dans l'application de contrôle de chauffage discutée, le SCR est utilisé comme amplificateur de courant pour amplifier le courant du thermostat.

En fait, le SCR ne fonctionne pas comme un amplificateur traditionnel, mais plutôt comme un capteur de courant , ce qui permet aux différentes caractéristiques du thermostat de contrôler la commutation de niveau de courant plus élevé du SCR.

Nous pouvons voir que l'alimentation du SCR est appliquée à travers le réchauffeur et un redresseur en pont complet, ce qui permet une alimentation CC redressée pleine onde pour le SCR.

Pendant la période, lorsque le thermostat est à l'état ouvert, le potentiel aux bornes du condensateur de 0,1 uF est chargé au niveau de déclenchement du potentiel de la porte SCR via des impulsions générées par chaque impulsion CC redressée.

La constante de temps pour charger le condensateur est établie par le produit des éléments RC.

Cela permet au SCR de conduire pendant ces déclenchements de demi-cycle DC pulsés, permettant au courant de passer à travers le réchauffeur et de permettre le processus de chauffage requis.

Au fur et à mesure que le réchauffeur chauffe et que sa température augmente, au point prédéterminé, le thermostat conducteur s'active et crée un court-circuit à travers le condensateur de 0,1 uF. Ceci à son tour éteint le SCR et coupe l'alimentation du radiateur, provoquant une baisse progressive de sa température, jusqu'à ce qu'il tombe à un niveau où le thermostat est à nouveau désactivé et le SCR se déclenche.

Lampe d'urgence utilisant SCR

La prochaine application SCR parle d'une source unique conception de lampe de secours dans lequel un Batterie 6 V est maintenu dans un état chargé, de sorte que la lampe connectée puisse être allumée de manière transparente chaque fois qu'une panne de courant se produit.

Lorsque l'alimentation est disponible, une alimentation CC redressée pleine onde utilisant D1, D2 atteint la lampe 6 V connectée.

C1 est autorisé à charger à un niveau légèrement inférieur à la différence entre le pic CC de l'alimentation entièrement redressée et la tension aux bornes de R2, tel que déterminé par l'entrée d'alimentation et le niveau de charge de la batterie 6 V.

Dans tous les cas, le niveau de potentiel de cathode du SCR est plus élevé que son anode, et la tension grille à cathode est également maintenue négative. Cela garantit que le SCR reste dans l'état non conducteur.

Le taux de charge de la batterie connectée est déterminé par R1 et activé via la diode D1.

La charge n'est maintenue que tant que l'anode D1 reste plus positive que sa cathode.

Tant que la puissance d'entrée est présente, la pleine onde redressée à travers la lampe de secours la maintient allumée.

Pendant la situation de panne de courant, le condensateur C1 commence à se décharger par D1, R1 et R3, jusqu'au point où la cathode SCR1 devient moins positive que sa cathode.

De plus, pendant ce temps, la jonction R2, R3 devient positive, ce qui entraîne une augmentation de la tension de grille à cathode pour le SCR, ce qui l'allume.

Le SCR se déclenche maintenant et permet à la batterie de se connecter à la lampe, l'éclairant instantanément grâce à l'alimentation de la batterie.

La lampe est autorisée à rester dans l'état éclairé comme si de rien n'était.

Lorsque le courant revient, les condensateurs C1 sont à nouveau rechargés, provoquant la désactivation du SCR et la coupure de l'alimentation de la batterie vers la lampe, de sorte que la lampe s'allume maintenant via l'alimentation CC d'entrée.

Applications SCR diverses collectées sur ce site Web

Alarme de pluie simple:

Le circuit ci-dessus d'une alarme de pluie peut être utilisé pour activer une charge CA, comme une lampe ou un couvercle ou un abat-jour rabattable automatiquement.

Le capteur est fabriqué en plaçant des chevilles métalliques, des vis ou un métal similaire sur un corps en plastique. Les fils de ces métaux sont connectés à travers la base d'un étage de transistor de déclenchement.

Le capteur est la seule partie du circuit qui est placée à l'extérieur, pour détecter une chute de pluie.

Lorsqu'une pluie commence, des gouttelettes d'eau relient les métaux du capteur.

Une petite tension commence à fuir à travers les métaux du capteur et atteint la base du transistor, le transistor conduit immédiatement et fournit le courant de grille requis au SCR.

Le SCR répond également et allume la charge CA connectée pour tirer un couvercle automatique ou simplement une alarme pour corriger la situation comme souhaité par l'utilisateur.

Alarme antivol SCR

Nous avons discuté dans la section précédente d'une propriété spéciale du SCR où il se verrouille en réponse aux charges CC.

Le circuit décrit ci-dessous exploite efficacement la propriété ci-dessus du SCR pour déclencher une alarme en réponse à un vol éventuel.

Ici, dans un premier temps, le SCR est maintenu en position OFF tant que sa porte reste calée ou vissée avec le potentiel de masse qui se trouve être le corps de l'actif qui doit être protégé.

Si une tentative de voler l'actif est faite en dévissant le boulon concerné, le potentiel de masse du SCR est supprimé et le transistor est activé par la résistance associée connectée à sa base et positive.

Le SCR se déclenche également instantanément car il obtient maintenant sa tension de grille de l'émetteur du transistor et se verrouille pour déclencher l'alarme CC connectée.

L'alarme reste activée jusqu'à ce qu'elle soit désactivée manuellement, espérons-le par le propriétaire réel.

Chargeur de clôture simple, circuit électrificateur

Les SCR deviennent parfaitement adaptés pour la fabrication circuits de chargeur de clôture . Les chargeurs de clôture nécessitent principalement un étage de générateur haute tension, où un dispositif de commutation élevé comme un SCR devient hautement impératif. Les SCR deviennent ainsi spécifiquement adaptés à de telles applications où ils sont utilisés pour générer les tensions d'arc élevées requises.

Circuit CDI pour automobiles:

Comme expliqué dans la demande ci-dessus, les SCR sont également largement utilisés dans les automobiles, dans leurs systèmes d'allumage. Circuits d'allumage à décharge capacitive ou les systèmes CDI utilisent des SCR pour générer une commutation haute tension nécessaire au processus d'allumage ou pour démarrer l'allumage d'un véhicule.