Circuitos de aplicações SCR

Neste artigo, aprenderemos muitos circuitos de aplicativos SCR interessantes e também os principais recursos e propriedades de um SCR também chamado de dispositivo tiristor.

O que é um SCR ou tiristor

SCR é a sigla de Silicon Controlled Rectifier, pois o nome sugere que é uma espécie de diodo ou agente retificador cuja condução ou operação pode ser controlada por meio de um trigger externo.

Isso significa que este dispositivo irá LIGAR ou DESLIGAR em resposta a um pequeno sinal externo ou tensão, bastante semelhante a um transistor, mas muito diferente em suas características técnicas.

Pinagem SCR C106

Olhando para a figura, podemos ver que um SCR tem três terminais que podem ser identificados da seguinte forma:

Mantendo o lado impresso do dispositivo voltado para nós,

• O cabo da extremidade direita é chamado de 'portão'.
• A liderança central é o 'Ânodo', e
• A ponta esquerda é o 'cátodo'

Como conectar um SCR

O gate é a entrada do gatilho de um SCR e requer um gatilho DC com uma tensão de cerca de 2 volts, o DC deve ser idealmente superior a 10mA. Este gatilho é aplicado através da porta e do terra do circuito, o que significa que o positivo da CC vai para a porta e o negativo para o terra.

A condução da tensão através do ânodo e do cátodo é ligada quando o gatilho do gate é aplicado e vice-versa.

O terminal esquerdo extremo ou o cátodo de um SCR deve sempre ser conectado ao aterramento do circuito de acionamento, o que significa que o aterramento do circuito de acionamento deve ser tornado comum conectando-se ao cátodo do SCR ou então o SCR nunca responderá aos acionadores aplicados .

A carga está sempre conectada através do ânodo e uma tensão de alimentação CA que pode ser necessária para ativar a carga.

Os SCRs são especificamente adequados para comutação de cargas CA ou cargas CC pulsadas. Cargas DC puras ou limpas não funcionarão com SCRs, uma vez que a DC causará um efeito de travamento no SCR e não permitirá desligar mesmo depois que o gatilho do gate for removido.

Circuitos de aplicação SCR

Nesta parte, veremos algumas das aplicações populares de SCR que estão na forma de chave estática, uma rede de controle de fase, carregador de bateria SCR, controlador de temperatura e iluminação de emergência de fonte única
sistema.

Chave estática em série

Uma chave estática em série de meia onda pode ser observada na figura a seguir. Quando a chave é pressionada para permitir a entrada da alimentação, a corrente na porta do SCR torna-se ativa durante o ciclo positivo do sinal de entrada, ligando o SCR.

O resistor R1 controla e restringe a quantidade de corrente da porta.

Na condição LIGADA, a tensão VF do ânodo para o cátodo do SCR diminui para o nível do valor de condução de RL. Isso faz com que a corrente da porta reduza drasticamente, e a perda mínima no circuito da porta.

Durante o ciclo de entrada negativa, o SCR é desligado, porque o ânodo fica mais negativo do que o cátodo. O diodo D1 protege o SCR de uma reversão da corrente da porta.

A seção do lado direito da imagem acima mostra a forma de onda resultante para a corrente de carga e a tensão. A forma de onda parece uma fonte de meia onda na carga.

Fechar a chave permite que o usuário alcance um nível de condução inferior a 180 graus em deslocamentos de fase que acontecem durante o período positivo do sinal CA de entrada.

Para atingir ângulos de condução entre 90 ° e 180 °, o seguinte circuito pode ser usado. Este projeto é semelhante ao anterior, exceto pelo resistor, que está na forma de resistor variável aqui, e a chave manual é eliminada.

A rede usando R e R1 garante uma corrente de porta adequadamente controlada para o SCR durante a metade do ciclo positivo da entrada CA.

Movendo o braço deslizante do resistor variável R1 para o máximo, ou em direção ao ponto mais baixo, a corrente da porta pode se tornar muito fraca para alcançar a porta do SCR, e isso nunca permitirá que o SCR seja ligado.

Por outro lado, quando ele é movido para cima, a corrente da porta aumentará lentamente até que a magnitude de ativação do SCR seja alcançada. Assim, usando o resistor variável, o usuário é capaz de definir o nível da corrente de LIGAR para o SCR em qualquer lugar entre 0 ° e 90 °, conforme indicado no lado direito do diagrama acima.

Para o valor R1, se for bastante baixo, fará com que o SCR dispare rapidamente, levando a um resultado semelhante obtido a partir da primeira figura acima (condução de 180 °).

No entanto, se o valor R1 for maior, uma tensão de entrada positiva maior será necessária para disparar o SCR. Esta situação não nos permitiria estender o controle sobre o deslocamento de fase de 90 °, já que a entrada está em seu nível mais alto neste ponto.

Se o SCR não for capaz de disparar neste nível ou para os valores mais baixos das tensões de entrada na inclinação positiva do ciclo CA, a resposta será exatamente a mesma para as inclinações negativas do ciclo de entrada.

Tecnicamente, este tipo de funcionamento de um SCR é chamado de controle de fase de resistência variável de meia onda.

Este método pode ser usado com eficácia em aplicações que requerem controle de corrente RMS ou controle de potência de carga.

Carregador de bateria usando SCR

Outra aplicação muito popular do SCR é na forma de controladores de carregador de bateria.

Um projeto básico de um carregador de bateria baseado em SCR pode ser visto no diagrama a seguir. A parte sombreada será nossa principal área de discussão.

O funcionamento do carregador de bateria controlado por SCR acima pode ser compreendido com a seguinte explicação:

A entrada AC reduzida é retificada em onda completa por meio dos diodos D1, D2 e ​​fornecida pelos terminais anodo / catodo SCR. A bateria que está sendo carregada pode ser vista em série com o terminal catódico.

Quando a bateria está descarregada, sua tensão é baixa o suficiente para manter o SCR2 desligado. Devido ao estado aberto do SCR2, o circuito de controle do SCR1 se comporta exatamente como nossa chave estática em série discutida nos parágrafos anteriores.

Com a alimentação retificada de entrada adequadamente classificada, aciona o SCR1 com uma corrente de porta que é regulada por R1.

Isso liga instantaneamente o SCR e a bateria começa a carregar por meio da condução do SCR do ânodo / cátodo.

No início, devido ao baixo nível de descarga da bateria, o VR terá um potencial menor conforme definido pelo pré-ajuste R5 ou divisor de potencial.

Neste ponto, o nível de VR estará muito baixo para ligar o diodo zener de 11 V. Em seu estado não condutor, o zener será quase como um circuito aberto, fazendo com que o SCR2 seja completamente desligado, devido à corrente de porta praticamente zero.

Além disso, a presença de C1 garante que o SCR2 nunca seja ligado acidentalmente devido a transientes ou picos de tensão.

Conforme a bateria é carregada, sua tensão terminal aumenta gradualmente e, finalmente, quando atinge o valor de carga total definido, o VR torna-se apenas o suficiente para ligar o diodo zener de 11 V, posteriormente disparando no SCR2.

Assim que o SCR2 é acionado, ele efetivamente gera um curto-circuito, conectando o terminal final R2 ao aterramento e ativando o divisor de potencial criado pela rede R1, R2 na porta do SCR1.

A ativação do divisor de potencial R1 / R2 na porta do SCR1 causa uma queda instantânea na corrente da porta do SCR1, forçando-o a desligar.

Isso resulta no corte da alimentação da bateria, garantindo que a bateria não fique sobrecarregada.

Depois disso, se a tensão da bateria tende a cair abaixo do valor predefinido, o 11 V zener é desligado, fazendo com que o SCR1 seja ligado novamente para repetir o ciclo de carga.

Controle do aquecedor AC usando SCR

O diagrama acima mostra um clássico controle do aquecedor aplicativo usando um SCR.

O circuito é projetado para LIGAR e DESLIGAR o aquecedor de 100 watts dependendo da troca do termostato.

Um mercúrio em vidro termostato é usado aqui, que deve ser extremamente sensível às mudanças nos níveis de temperatura ao seu redor.

Para ser preciso, ele pode sentir até mesmo uma mudança de temperatura de 0,1 ° C.

No entanto, uma vez que estes tipos de termostatos são normalmente classificados para lidar com magnitudes muito pequenas de corrente na faixa de 1 mA ou mais e, portanto, não são muito populares em circuitos de controle de temperatura.

Na aplicação de controle de aquecedor discutida, o SCR é usado como um amplificador de corrente para amplificar a corrente do termostato.

Na verdade, o SCR não funciona como um amplificador tradicional, mas sim como um Sensor atual , que permite que as características variáveis ​​do termostato controlem a comutação de nível de corrente mais alto do SCR.

Podemos ver que a alimentação do SCR é aplicada através do aquecedor e um retificador de ponte completa, o que permite uma alimentação CC retificada de onda completa para o SCR.

Durante o período, quando o termostato está no estado aberto, o potencial através do capacitor de 0,1uF é carregado no nível de disparo do potencial da porta SCR por meio de pulsos gerados por cada pulso CC retificado.

A constante de tempo para carregar o capacitor é estabelecida pelo produto dos elementos RC.

Isso permite que o SCR conduza durante esses disparos de meio ciclo CC pulsado, permitindo que a corrente passe pelo aquecedor e permita o processo de aquecimento necessário.

À medida que o aquecedor aquece e a temperatura aumenta, no ponto predeterminado, faz com que o termostato condutor seja ativado e crie um curto-circuito através do capacitor de 0,1uF. Isso, por sua vez, DESLIGA o SCR e corta a energia do aquecedor, fazendo com que sua temperatura caia gradualmente, até um nível em que o termostato é novamente desativado e o SCR é ativado.

Lâmpada de emergência usando SCR

O próximo aplicativo SCR fala sobre uma fonte única projeto da lâmpada de emergência em que um Bateria 6 V é mantido em uma condição carregada, de modo que a lâmpada conectada possa ser continuamente LIGADA sempre que ocorrer uma falha de energia.

Quando a energia está disponível, uma fonte CC retificada de onda completa usando D1, D2 atinge a lâmpada de 6 V conectada.

C1 pode carregar a um nível que é ligeiramente inferior à diferença entre o pico DC da fonte totalmente retificada e a tensão em R2, conforme determinado pela entrada da fonte e nível de carga da bateria de 6 V.

Em qualquer circunstância, o nível de potencial catódico do SCR é mais alto do que seu anodo, e também a tensão de porta para catodo é mantida negativa. Isso garante que o SCR permaneça no estado não condutor.

A taxa de carga da bateria conectada é determinada por R1 e ativada por meio do diodo D1.

A carga é mantida apenas enquanto o ânodo D1 permanecer mais positivo do que seu cátodo.

Enquanto a alimentação de entrada está presente, a onda completa retificada através da lâmpada de emergência a mantém LIGADA.

Durante a situação de falha de energia, o capacitor C1 começa a descarregar através de D1, R1 e R3, até o ponto onde o catodo SCR1 torna-se menos positivo do que seu catodo.

Além disso, enquanto a junção R2, R3 fica positiva, resultando em um aumento da tensão de porta para cátodo para o SCR, ligando-o.

O SCR agora dispara e permite que a bateria se conecte à lâmpada, iluminando-a instantaneamente com a energia da bateria.

A lâmpada fica iluminada como se nada tivesse acontecido.

Quando a energia retorna, os capacitores C1 são mais uma vez recarregados, fazendo com que o SCR se desligue e desligue a energia da bateria para a lâmpada, de forma que a lâmpada agora acenda através da alimentação CC de entrada.

Aplicativos SCR diversos coletados neste site

Alarme de chuva simples:

O circuito acima de um alarme de chuva pode ser usado para ativar uma carga CA, como uma lâmpada ou uma cobertura dobrável automática ou sombra.

O sensor é feito colocando-se pinos metálicos, ou parafusos ou metal semelhante sobre um corpo de plástico. Os fios desses metais são conectados à base de um estágio de transistor de disparo.

O sensor é a única parte do circuito que fica ao ar livre, para detectar uma queda de chuva.

Quando a chuva começa, as gotas de água formam uma ponte sobre os metais do sensor.

Uma pequena tensão começa a vazar pelos metais do sensor e atinge a base do transistor, o transistor imediatamente conduz e fornece a corrente de porta necessária para o SCR.

O SCR também responde e liga a carga CA conectada para puxar uma tampa automática ou simplesmente um alarme para corrigir a situação conforme desejado pelo usuário.

Alarme de roubo SCR

Discutimos na seção anterior a respeito de uma propriedade especial de SCR onde ele trava em resposta a cargas DC.

O circuito descrito abaixo explora a propriedade acima do SCR de forma eficaz para disparar um alarme em resposta a um possível roubo.

Aqui, inicialmente o SCR é mantido em uma posição DESLIGADA enquanto seu portão permanece equipado ou aparafusado com o potencial de terra que passa a ser o corpo do ativo que deve ser protegido.

Se uma tentativa de roubar o ativo é feita desparafusando o parafuso relevante, o potencial de terra para o SCR é removido e o transistor é ativado através do resistor associado conectado em sua base e positivo.

O SCR também dispara instantaneamente porque agora ele obtém sua tensão de porta do emissor do transistor e trava soando o alarme DC conectado.

O alarme permanece LIGADO até que seja DESLIGADO manualmente, esperançosamente pelo proprietário real.

Carregador de cerca simples, circuito energizador

SCRs torna-se idealmente adequado para fazer circuitos de carregador de cerca . Os carregadores de cerca requerem principalmente um estágio de gerador de alta tensão, onde um dispositivo de alta comutação como um SCR torna-se altamente obrigatório. Os SCRs, portanto, tornam-se especificamente adequados para tais aplicações onde são usados ​​para gerar as altas tensões de arco necessárias.

Circuito CDI para Automóveis:

Conforme explicado no pedido acima, os SCRs também são amplamente utilizados em automóveis, em seus sistemas de ignição. Circuitos de ignição de descarga capacitiva ou sistemas CDI empregam SCRs para gerar comutação de alta tensão necessária para o processo de ignição ou para iniciar a ignição de um veículo.