En este artículo aprenderemos muchos circuitos de aplicaciones SCR interesantes y también aprenderemos las características principales y propiedades de un SCR también llamado dispositivo de tiristor.
¿Qué es un SCR o tiristor?
SCR es el acrónimo de Silicon Controlled Rectifier, como su nombre indica es una especie de diodo o agente rectificador cuya conducción u operación se puede controlar a través de un disparador externo.
Significa que este dispositivo se encenderá o apagará en respuesta a una pequeña señal externa o voltaje, bastante similar a un transistor, pero muy diferente en sus características técnicas.
Disposición de clavijas del SCR C106
Al observar la figura, podemos ver que un SCR tiene tres cables que se pueden identificar de la siguiente manera:
Manteniendo el lado impreso del dispositivo hacia nosotros,
- El cable del extremo derecho se llama 'puerta'.
- El cable central es el 'ánodo', y
- El cable del extremo izquierdo es el 'cátodo'
Cómo conectar un SCR
La puerta es la entrada de disparo de un SCR y requiere un disparador de CC con un voltaje de alrededor de 2 voltios, la CC debería ser idealmente superior a 10 mA. Este disparador se aplica a través de la puerta y la tierra del circuito, lo que significa que el positivo de la CC va a la puerta y el negativo a la tierra.
La conducción de voltaje a través del ánodo y el cátodo se enciende cuando se aplica el gatillo de la puerta y viceversa.
El cable del extremo izquierdo o el cátodo de un SCR siempre debe estar conectado a la tierra del circuito de activación, lo que significa que la tierra del circuito de activación debe hacerse común al conectarse al cátodo de SCR o, de lo contrario, el SCR nunca responderá a los activadores aplicados .
La carga siempre está conectada a través del ánodo y un voltaje de suministro de CA que puede ser necesario para activar la carga.
Los SCR son especialmente adecuados para conmutar cargas de CA o cargas de CC pulsadas. Las cargas de CC puras o limpias no funcionarán con los SCR, ya que la CC provocará un efecto de enclavamiento en el SCR y no permitirá que se apague incluso después de quitar el gatillo de la puerta.
Circuitos de aplicación SCR
En esta parte, veremos algunas de las aplicaciones populares de SCR que se encuentran en forma de interruptor estático, una red de control de fase, cargador de batería SCR, controlador de temperatura y una iluminación de emergencia de fuente única.
sistema.
Interruptor estático en serie
En la siguiente figura se puede observar un interruptor estático en serie de media onda. Cuando se presiona el interruptor para permitir la entrada de suministro, la corriente en la puerta del SCR se activa durante el ciclo positivo de la señal de entrada, encendiendo el SCR.
La resistencia R1 controla y restringe la cantidad de corriente de la puerta.
En la condición de encendido, el voltaje de ánodo a cátodo VF del SCR disminuye al nivel del valor de conducción de RL. Esto hace que la corriente de la puerta se reduzca drásticamente y una pérdida mínima en el circuito de la puerta.
Durante el ciclo de entrada negativa, el SCR se apaga debido a que el ánodo se vuelve más negativo que el cátodo. El diodo D1 protege al SCR de una inversión de la corriente de la puerta.
La sección del lado derecho de la imagen de arriba muestra la forma de onda resultante para la corriente de carga y el voltaje. La forma de onda parece un suministro de media onda a través de la carga.
Cerrar el interruptor permite al usuario alcanzar un nivel de conducción inferior a 180 grados en los desplazamientos de fase que ocurren durante el período positivo de la señal de CA de entrada.
Para lograr ángulos de conducción entre 90 ° y 180 °, se puede utilizar el siguiente circuito. Este diseño es similar al anterior, excepto la resistencia, que tiene la forma de resistencia variable aquí, y se elimina el interruptor manual.
La red que usa R y R1 asegura una corriente de puerta controlada adecuadamente para el SCR durante el semiciclo positivo de la entrada AC.
Moviendo el brazo deslizante de la resistencia variable R1 al máximo, o hacia el punto más bajo, la corriente de la puerta puede volverse demasiado débil para alcanzar la puerta del SCR, y esto nunca permitirá que el SCR se encienda.
Por otro lado, cuando se mueve hacia arriba, la corriente de la puerta aumentará lentamente hasta que se alcance la magnitud de activación del SCR. Por lo tanto, utilizando la resistencia variable, el usuario puede establecer el nivel de la corriente de encendido para el SCR en cualquier lugar entre 0 ° y 90 °, como se indica en el lado derecho del diagrama anterior.
Para el valor R1, si es bastante bajo, hará que el SCR se dispare rápidamente, lo que conducirá a un resultado similar al obtenido en la primera figura anterior (conducción de 180 °).
Sin embargo, si el valor R1 es mayor, se necesitará un voltaje de entrada positivo más alto para disparar el SCR. Esta situación no nos permitiría extender el control sobre el desplazamiento de fase de 90 °, ya que la entrada está en su nivel más alto en este punto.
Si el SCR no puede disparar a este nivel o para los valores más bajos de los voltajes de entrada en la pendiente positiva del ciclo de CA, la respuesta será exactamente la misma para las pendientes negativas del ciclo de entrada.
Técnicamente, este tipo de funcionamiento de un SCR se denomina control de fase de resistencia variable de media onda.
Este método se puede utilizar eficazmente en aplicaciones que requieren control de corriente RMS o control de potencia de carga.
Cargador de batería con SCR
Otra aplicación muy popular del SCR es en forma de controladores de cargador de batería.
En el siguiente diagrama se puede ver un diseño básico de un cargador de batería basado en SCR. La parte sombreada será nuestra principal área de discusión.
El funcionamiento del cargador de batería controlado por SCR anterior se puede entender con la siguiente explicación:
La entrada de CA reducida se rectifica en onda completa a través de los diodos D1, D2 y se suministra a través de los terminales del ánodo / cátodo del SCR. La batería que se está cargando se puede ver en serie con el terminal del cátodo.
Cuando la batería está descargada, su voltaje es lo suficientemente bajo como para mantener el SCR2 en el estado APAGADO. Debido al estado abierto de SCR2, el circuito de control SCR1 se comporta exactamente como nuestro interruptor estático en serie discutido en los párrafos anteriores.
Con el suministro de entrada rectificado adecuadamente clasificado, activa el SCR1 con una corriente de puerta regulada por R1.
Esto enciende instantáneamente el SCR y la batería comienza a cargarse a través de la conducción SCR ánodo / cátodo.
Al principio, debido al bajo nivel de descarga de la batería, el VR tendrá un potencial más bajo según lo establecido por el preajuste R5 o el divisor de potencial.
En este punto, el nivel de VR será demasiado bajo para encender el diodo Zener de 11 V. En su estado no conductor, el zener será casi como un circuito abierto, lo que provocará que el SCR2 se apague por completo, debido a la corriente de puerta prácticamente nula.
Además, la presencia de C1 asegura que el SCR2 nunca se encienda accidentalmente debido a picos o transitorios de voltaje.
A medida que la batería se carga, su voltaje terminal aumenta gradualmente y, finalmente, cuando alcanza el valor de carga completo establecido, la VR se vuelve suficiente para encender el diodo Zener de 11 V y, posteriormente, encender el SCR2.
Tan pronto como se dispara SCR2, genera efectivamente un cortocircuito, conectando el terminal R2 a tierra y habilitando el divisor de potencial creado por la red R1, R2 en la puerta del SCR1.
La activación del divisor de potencial R1 / R2 en la puerta de SCR1 provoca una caída instantánea en la corriente de la puerta de SCR1, lo que obliga a desconectarse.
Esto da como resultado que se corte el suministro a la batería, lo que garantiza que no se permita que la batería se sobrecargue.
Después de esto, si el voltaje de la batería tiende a caer por debajo del valor preestablecido, el zener de 11 V se apaga, lo que hace que SCR1 se encienda una vez más para repetir el ciclo de carga.
Control de calentador de CA mediante SCR
El diagrama de arriba muestra un clásico control del calentador aplicación utilizando un SCR.
El circuito está diseñado para encender y apagar el calentador de 100 vatios dependiendo de la conmutación del termostato.
Un vaso de mercurio termostato se utiliza aquí, que se supone que son extremadamente sensibles a los cambios en los niveles de temperatura que lo rodean.
Para ser precisos, puede detectar incluso un cambio de temperatura de 0,1 ° C.
Sin embargo, dado que estos tipos de termostatos normalmente están clasificados para manejar magnitudes de corriente muy pequeñas en el rango de 1 mA más o menos y, por lo tanto, no es demasiado popular en los circuitos de control de temperatura.
En la aplicación de control de calentador discutida, el SCR se usa como un amplificador de corriente para amplificar la corriente del termostato.
En realidad, el SCR no funciona como un amplificador tradicional, sino como un sensor actual , que permite que las características variables del termostato controlen la conmutación del nivel de corriente más alto del SCR.
Podemos ver que el suministro al SCR se aplica a través del calentador y un rectificador de puente completo, lo que permite un suministro de CC rectificado de onda completa para el SCR.
Durante el período, cuando el termostato está en el estado abierto, el potencial a través del capacitor de 0.1uF se carga al nivel de encendido del potencial de la puerta SCR a través de pulsos generados por cada pulso de CC rectificado.
La constante de tiempo para cargar el condensador se establece mediante el producto de los elementos RC.
Esto permite que el SCR conduzca durante estos disparos de medio ciclo de CC pulsada, lo que permite que la corriente pase a través del calentador y permita el proceso de calentamiento requerido.
A medida que el calentador se calienta y la temperatura aumenta, en el punto predeterminado, el termostato conductor se activa y crea un cortocircuito en el condensador de 0.1uF. Esto, a su vez, apaga el SCR y corta la energía al calentador, lo que hace que su temperatura baje gradualmente, hasta que desciende a un nivel en el que el termostato se desactiva una vez más y el SCR se enciende.
Lámpara de emergencia con SCR
La próxima aplicación SCR habla de una fuente única diseño de lámpara de emergencia en el que un Batería de 6 V se mantiene en una condición de carga completa, de modo que la lámpara conectada se puede encender sin problemas cada vez que ocurre un corte de energía.
Cuando hay energía disponible, una fuente de CC rectificada de onda completa usando D1, D2 llega a la lámpara de 6 V conectada.
Se permite que C1 se cargue a un nivel ligeramente más bajo que la diferencia entre el pico de CC del suministro completamente rectificado y el voltaje en R2, según lo determinado por la entrada de suministro y el nivel de carga de la batería de 6 V.
Bajo cualquier circunstancia, el nivel de potencial del cátodo del SCR es más alto que su ánodo, y también el voltaje de la puerta al cátodo se mantiene negativo. Esto asegura que el SCR permanece en el estado no conductor.
La velocidad de carga de la batería conectada está determinada por R1 y se habilita a través del diodo D1.
La carga se mantiene solo mientras el ánodo D1 permanezca más positivo que su cátodo.
Mientras la potencia de entrada está presente, la onda completa rectificada a través de la lámpara de emergencia la mantiene encendida.
Durante una situación de falla de energía, el capacitor C1 comienza a descargarse a través de D1, R1 y R3, hasta el punto en que el cátodo SCR1 se vuelve menos positivo que su cátodo.
Además, mientras tanto, la unión R2, R3, se vuelve positiva, lo que resulta en un aumento del voltaje de puerta a cátodo para el SCR, encendiéndolo.
El SCR ahora dispara y permite que la batería se conecte con la lámpara, iluminándola instantáneamente a través de la energía de la batería.
Se permite que la lámpara permanezca en el estado iluminado como si nada hubiera pasado.
Cuando vuelve la energía, los condensadores C1 se recargan nuevamente, lo que hace que el SCR se apague y corte la energía de la batería a la lámpara, de modo que la lámpara ahora se ilumina a través del suministro de CC de entrada.
Varias aplicaciones de SCR recopiladas en este sitio web
Alarma de lluvia simple:
El circuito anterior de una alarma de lluvia se puede utilizar para activar una carga de CA, como una lámpara o una cubierta o pantalla plegable automática.
El sensor se fabrica colocando clavijas metálicas, tornillos o metal similar sobre un cuerpo de plástico. Los cables de estos metales están conectados a través de la base de una etapa de transistor de activación.
El sensor es la única parte del circuito que se coloca al aire libre para detectar una lluvia.
Cuando comienza una lluvia, las gotas de agua unen los metales del sensor.
Un pequeño voltaje comienza a filtrarse a través de los metales del sensor y llega a la base del transistor, el transistor inmediatamente conduce y suministra la corriente de puerta requerida al SCR.
El SCR también responde y enciende la carga de CA conectada para abrir una cubierta automática o simplemente una alarma para corregir la situación según lo desee el usuario.
Alarma antirrobo SCR
Hablamos en la sección anterior con respecto a una propiedad especial de SCR donde se engancha en respuesta a cargas de CC.
El circuito que se describe a continuación explota la propiedad anterior del SCR de manera eficaz para activar una alarma en respuesta a un posible robo.
Aquí, inicialmente el SCR se mantiene en una posición APAGADA siempre que su compuerta permanezca montada o atornillada con el potencial de tierra que resulta ser el cuerpo del activo que se requiere proteger.
Si se intenta robar el activo desenroscando el perno correspondiente, se elimina el potencial de tierra al SCR y el transistor se activa a través de la resistencia asociada conectada a través de su base y positiva.
El SCR también se dispara instantáneamente porque ahora obtiene su voltaje de puerta del emisor del transistor y se engancha haciendo sonar la alarma de CC conectada.
La alarma permanece encendida hasta que se apaga manualmente, con suerte por el propietario real.
Cargador de valla simple, circuito energizador
Los SCR se vuelven ideales para hacer circuitos de carga de cerca . Los cargadores de cerca requieren principalmente una etapa de generador de alto voltaje, donde un dispositivo de alta conmutación como un SCR se vuelve muy imperativo. Por lo tanto, los SCR se vuelven específicamente adecuados para aplicaciones en las que se utilizan para generar los altos voltajes de arco requeridos.
Circuito CDI para automóviles:
Como se explica en la solicitud anterior, los SCR también se utilizan ampliamente en automóviles, en sus sistemas de encendido. Circuitos de encendido por descarga capacitiva o los sistemas CDI emplean SCR para generar la conmutación de alto voltaje necesaria para el proceso de encendido o para iniciar el encendido de un vehículo.
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