SCR应用程序|开关,AC和DC电源控制

在本教程中,我们将了解一些常识的SCR应用程序。SCR应用正在切换,在AC和DC电路中进行功率控制,过电压保护等。

SCR应用程序

由于可控硅或晶闸管具有各种各样的优点,如能够响应低栅电流从OFF状态打开ON,也能够开关高电压,使得可控硅或晶闸管被用于各种应用中。

这些应用包括开关、整流、调节、保护等。可控硅用于家电控制,包括照明、温度控制、风扇调速、加热和报警激活。

对于工业应用,SCR用于控制电机速度,电池充电和电源转换。其中一些是下面解释的。

可控硅作为开关

切换操作是SCR最重要的应用之一。SCR通常用作固态继电器,并且具有比电磁继电器或开关更优点,因为SCR中没有移动部件。

下图显示了SCR作为开关的应用,以打开和关闭提供给负载的电源。通过将替代触发脉冲施加到SCR来控制供应到负载的交流电源。电阻器R1和R2分别保护二极管D1和D2。电阻器R限制栅极电流。

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在输入的正半周期期间,SCR1是正向偏置的,并且SCR2是反向偏置的。如果开关S关闭,则栅极电流被施加到SCR1通过二极管D1,因此SCR1接通。因此,电流通过SCR1流到负载。

同样,在信号的负半周期间,SCR2是正向偏置,而sc1是反向偏置。如果开关S关闭,栅极电流流过二极管D2到可控硅。因此可控硅是打开和负载电流流过它。

因此,通过控制开关S可以将负载电流控制在任何想要的位置。可以观察到,这个开关处理几轧机安培电流来控制负载中的几百安培电流。因此,这种开关方法比机械或机电开关更有优势。

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电源控制采用可控硅

可控硅能够控制传送到负载的功率。通常需要根据负载要求(如电机转速控制和调光器)改变给负载的功率。

在这种情况下,传统的可调电位器由于功耗大,功率变化不是一种可靠的方法。为了在高功率电路中减少这种功耗,可控硅是功率控制器件的最佳选择。

交流电源控制使用SCR

在AC电路中,相位控制是SCR功率控制的最常见形式。在相位控制中,通过改变栅极端子处的触发角α,获得功率控制。

下图显示了一个完整的AC波控制电路,说明相位控制方法。考虑到AC电源给出了两个反平行的SCR。在信号SCR1的正半周期期间,在负半周期中进行,SCR2在施加适当的栅极脉冲时进行。

通过改变对相应的SCR的触发角度,转弯时间变化。这导致对负载消耗的功率变化。在下面的图中,SCR在延迟脉冲处触发(意味着触发角度的增加)导致输送到负载的功率降低。

相位控制的主要优点是可控硅自动关闭在交流电流的每一个电流零位置。因此,没有换向电路需要关闭可控硅。

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使用SCR的直流电源控制

在直流电路的情况下,通过改变可控硅的ON和OFF持续时间来改变负载的功率。这种方法被称为斩波或开关控制。下图显示了简单的开关控制负载使用可控硅。

它也可能切换可控硅在一定的触发频率,使电流流动到负载是变化的。这种电路的例子是基于PWM的可控硅电路产生对负载的可变输出。

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通过使用相位控制整流器电路,可以产生对负载的可变DC电源。通过控制SCR接通的瞬间来控制输送到负载的平均直流电源。下面给出了一些整流电路。

单相半波整流电路

下面的电路是使用可控硅的单相半波整流电路。一个与可变电阻串联的二极管连接到负责触发可控硅的栅极上。

  • 在AC输入信号的负半周期期间,SCR是反向偏置的。因此,无电流流过负载。
  • 在输入的负半周期间,可控硅是正向偏置。如果电阻变化,使最小触发电流适用于栅极,然后可控硅被打开。因此,电流开始流向负载。
  • 如果栅极电流更高,电源电压在可控硅打开将更小。可控硅开始导电的角度被称为点火角。对于这个整流电路,点火角只能在正半周期内改变。
  • 因此,通过改变发射角度或栅极电流(通过改变该电路中的电阻),可以使SCR导通部分或全正半周期,使得送到负载的平均功率变化。

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全波整流器

在全波整流器中,输入电源的正负波都被整流。因此,与半波整流器相比,DC电压的平均值高,并且纹波含量较小。下图显示了由与中心螺纹变压器连接的两个SCR组成的全波整流电路。

•在输入的正半周期内,sc1是正向偏置,SCR2是反向偏置。通过施加适当的栅极信号,sc1被打开,因此负载电流开始流过它。

•在输入的负半周期,SCR2是正向偏置,而sc1是反向偏置。与门触发,可控硅接通,因此负载电流流过可控硅。

•因此,通过改变对SCR的触发电流,提供给负载的平均功率变化。

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全波桥式整流器

代替使用中心抽头变压器,它也可能使用四个可控硅在一个桥配置获得全波整流。在输入的正半周期内,sc1和SCR2处于导通状态。在负半周期中,sc3和sc4处于传导状态。每个晶闸管的导通角是通过改变各自的门极电流来调整的。因此,负载上的输出电压是变化的。

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过压保护使用可控硅

由于可控硅的快速切换动作,一个常见的可控硅的应用是,它可以被用作保护装置。用于过电压保护的电路称为Crowbar电路。

下图显示了使用SCR的撬棍电路。该撬杆电路通过电路或负载连接,该负载应受到保护。该电路由SC组成,由齐纳二极管布置触发。这种齐纳二极管以这样的方式选择,即在正常操作条件下,它充当开关。

因此,电阻器两端的电压为零,因此SCR保持关闭状态。

每当供电源的电压超过指定限制时,齐纳二极管开始导通并且电阻器中出现足够的电压。这将scr驱动到导通模式。在导通模式下,SCR上的电压降减小,因此负载受到过电压。

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