การควบคุมพลังงานโดยใช้ SCR

SCR

SCR หรือ Silicon Controlled Rectifier เป็นอุปกรณ์ 3 พินที่มีขั้วต่อพื้นฐานสามขั้วคือขั้วบวกแคโทดและประตู ขั้วประตูเป็นเทอร์มินัลควบคุมสำหรับการใช้แรงดันไฟฟ้าขั้วบวก - แคโทด โดยทั่วไปจะใช้ซิลิกอนเนื่องจากมีกระแสไฟฟ้ารั่วต่ำ ขั้วของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับแคโทดและขั้วบวกจะตัดสินใจว่าอุปกรณ์อยู่ในอคติไปข้างหน้าหรืออคติย้อนกลับและแรงดันเกตจะเป็นตัวตัดสินการนำ SCR กล่าวอีกนัยหนึ่งคือเมื่อใช้อคติไปข้างหน้ากับ SCR หลังจากใช้แรงดันเกตบวกที่เหมาะสมอุปกรณ์จะเริ่มดำเนินการและจะปิดเฉพาะเมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านอุปกรณ์น้อยกว่ากระแสไฟฟ้าที่ถืออยู่ ดังนั้น SCR จึงสามารถใช้เป็นสวิตช์ได้

การยิง SCR:

การประยุกต์ใช้แรงดันไฟฟ้า GATE เรียกว่าการยิง

ประเภทของการยิง SCR:

โดยทั่วไปการยิงมีสองประเภท:

• Zero Voltage Cross Over การยิง: โหมดควบคุมการข้ามศูนย์ (เรียกอีกอย่างว่าการขี่จักรยานอย่างรวดเร็ววงจรรวมหรือการยิงระเบิด) ทำงานโดยการเปิด SCR เฉพาะเมื่อค่าทันทีของแรงดันไฟฟ้าไซน์เป็นศูนย์
• วิธีการควบคุมมุมเฟส: มุมเฟสมีความแตกต่างกันเช่นการใช้เกตพัลส์ล่าช้าตามเวลาที่กำหนดและควบคุมการนำไฟฟ้า

วงจรการยิง:

คุณสมบัติของวงจรยิง:

• วงจรการยิงควรสร้างทริกเกอร์พัลส์สำหรับไทริสเตอร์ในช่วงเวลาที่เหมาะสม
• จำเป็นต้องมีการแยกไฟฟ้าระหว่างวงจรยิงและไทริสเตอร์ ทำได้โดยใช้แอมพลิฟายเออร์พัลส์หรือออปโป้

ประเภทของวงจรยิง:

• วงจร R-Firing:

• วงจรยิง RC:

• วงจรการยิง UJT:

มุมยิง:

จำนวนองศาจากจุดเริ่มต้นของรอบเมื่อเปิด SCR คือ มุมยิง . SCR ใด ๆ จะเริ่มดำเนินการ ณ จุดใดจุดหนึ่งบน แหล่งจ่ายไฟ ac . จุดเฉพาะถูกกำหนดให้เป็นมุมยิง ยิ่งก่อนหน้านี้ในรอบ SCR จะเปิดมากเท่าไหร่แรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับโหลดก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

SCR ควบคุมวงจรเรียงกระแสโดย Elwood Gillilan

การควบคุมมุมยิง:

การควบคุมมุมยิงสามารถใช้ในแอปพลิเคชั่นเช่นการควบคุมความเร็วของมอเตอร์พัดลมการควบคุมความเข้มของหลอดไฟโดยการควบคุมการใช้พลังงานไปยัง SCR การควบคุมมุมยิงทำได้โดยการเปลี่ยนเวลาของการใช้ Gate pulses กับ SCR แรงดันไฟฟ้าไปยังเทอร์มินัล Gate ของ SCR สามารถใช้ได้ตามเวลาที่กำหนดโดยอินพุตระยะไกล

โดยทั่วไปการควบคุมมุมยิงหมายถึงการจัดการจุดบนรูปคลื่นสัญญาณ AC เมื่อ SCR กำลังจะถูกทริกเกอร์หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งเวลาที่สอดคล้องกับรูปคลื่นสัญญาณ AC เมื่อประตู SCR จะได้รับแรงดันไฟฟ้า DC โดยปกติในการเรียก SCR เราใช้ optoisolator สำหรับวงจรการใช้พลังงานอย่างง่ายโดยที่ไม่จำเป็นต้องมีการควบคุมกำลังไฟโดยปกติแล้วสามารถใช้เครื่องตรวจจับการข้ามศูนย์หรือตัวกรองแสงที่มีเครื่องตรวจจับการข้ามศูนย์ได้โดย SCR จะถูกกระตุ้นที่ระดับการข้ามศูนย์ของรูปคลื่น AC เท่านั้น สำหรับแอพพลิเคชั่นอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับแอพพลิเคชั่นควบคุมกำลังประตูจะถูกทริกเกอร์โดยใช้พัลส์และมุมการยิงจะแตกต่างกันไปเพื่อควบคุมการสลับของ SCR และตามกำลังของ SCR

รูปแบบของมุมยิงหรือรูปแบบของการนำ SCR โดยการชะลอการใช้กระแสเกตสามารถทำได้สองวิธี:

• การควบคุมประตูเลื่อนเฟส : ทำให้การนำไฟฟ้าล่าช้า 0 ถึง180⁰ มุมเฟสของแรงดันเกตจะเปลี่ยนไปตามแรงดันไฟฟ้าขั้วบวก - แคโทด กล่าวอีกนัยหนึ่งแรงดันเกตถูกนำไปใช้นอกเฟสด้วยแรงดันไฟฟ้าขั้วบวก

โดยปกติจะใช้ความจุหรือตัวเหนี่ยวนำเพื่อจุดประสงค์นี้ ในการรวมกันของ LR กระแสไฟฟ้าจะลดแรงดันไฟฟ้าในขณะที่ในการรวมกันของ RC จะทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้า ตัวต้านทาน R มีความหลากหลายเพื่อให้เปลี่ยนมุมเฟสที่แรงดันเกตล่าช้าจากแรงดันแอโนด

วงจรต่างๆที่ใช้เป็นตัวเปลี่ยนเฟสมีดังต่อไปนี้:

การเปลี่ยนเฟสที่ควบคุมแบบดิจิทัล

เฟส Shift Oscillator

• ชีพจรทริกเกอร์: สามารถใช้แรงดันเกตได้โดยให้พัลส์ไปที่เทอร์มินัลประตู วัฏจักรการทำงานของพัลส์สามารถเปลี่ยนแปลงได้เพื่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในการนำ

สามารถสร้างพัลส์ได้โดยใช้ UJT หรือใช้ตัวจับเวลา 555 ตัว

วงจรสร้างพัลส์โดยใช้ตัวจับเวลา 555

ตัวอย่างการทำงานของการควบคุมมุมยิงและการใช้งาน

แผนภาพบล็อกแสดงการควบคุมมุมยิงสำหรับย้อนกลับ SCR เพื่อให้ได้การควบคุมพลังงาน

แผนภาพบล็อกด้านบนแสดงถึงระบบสำหรับการบรรลุ การควบคุมพลังงานไปยังมอเตอร์เหนี่ยวนำ ใช้การควบคุมมุมยิงสำหรับ SCR ด้านหลัง

ก่อนที่จะลงรายละเอียดเกี่ยวกับวิธีการควบคุมมุมยิงในระบบนี้ให้เรามาดูการเชื่อมต่อแบบย้อนกลับของ SCR อย่างรวดเร็ว

นี่คือวิดีโอที่อธิบายการเชื่อมต่อ SCR แบบย้อนกลับ

การเชื่อมต่อ SCR แบบย้อนกลับใช้เพื่อจ่ายไฟ AC ให้กับโหลดทั้งครึ่งรอบของสัญญาณ AC Optoisolators สองตัวเชื่อมต่อกับ SCR แต่ละตัว ในครึ่งรอบแรกของสัญญาณ AC หนึ่งใน SCR จะดำเนินการหลังจากได้รับการทริกเกอร์โดยใช้ออปโป้และปล่อยให้กระแสไหลผ่านโหลด ในรอบครึ่งหลัง SCR อีกตัวที่เชื่อมต่อในทิศทางย้อนกลับไปยัง SCR อื่นจะถูกกระตุ้นโดยใช้ออปโตไอโซเลเตอร์อื่นและปล่อยให้กระแสไหลไปยังโหลด ดังนั้นโหลดจึงได้รับไฟ AC ทั้งครึ่งรอบ

ในระบบนี้ SCR ถูกทริกเกอร์โดยใช้ออปโป้อิโซเลเตอร์ที่มี LED และ TRIAC ร่วมกัน เมื่อพัลส์ถูกนำไปใช้กับ LED จะปล่อยแสงซึ่งตกลงบน TRIAC และทำหน้าที่ทำให้เกิดพัลส์เอาต์พุตจากออปโตอิโซเลเตอร์ไปยัง SCR หลักการนี้เกี่ยวข้องกับการควบคุมอัตราการใช้พัลส์โดยการเปลี่ยนความถี่ระหว่างพัลส์ที่อยู่ติดกัน ไมโครคอนโทรลเลอร์ถูกใช้เพื่อให้พัลส์ไปยังออปโตไอโซเลเตอร์ตามอินพุตปุ่มกดที่เชื่อมต่ออยู่ จำนวนครั้งที่กดปุ่มกดเป็นตัวกำหนดจำนวนความล่าช้าของการใช้พัลส์ ตัวอย่างเช่นหากกดปุ่มเพียงครั้งเดียวไมโครคอนโทรลเลอร์จะชะลอการใช้พัลส์ 1 มิลลิวินาที ดังนั้นมุมที่ SCR ถูกทริกเกอร์จะถูกควบคุมให้สอดคล้องกันและการใช้ไฟ AC กับโหลดจะถูกควบคุม

เครดิตภาพ:

• Phase Shift Oscillator โดย community.fortunecity
• เปลี่ยนเฟสที่ควบคุมแบบดิจิทัลโดย Chinabaike