O que é SCR:tudo o que você precisa saber

Todos nós já ouvimos falar de um tiristor antes, mas e o tipo mais popular? Um SCR, que significa retificador de controle de silício, atua como um interruptor, proporcionando muitos outros benefícios. Não apenas oferece recursos de conversão AC-DC, mas também exibe a capacidade de controlar a energia. Estes também oferecem uma ampla gama de aplicações para circuitos, apresentando maior controle.

Compreender um SCR e como ele opera pode parecer bastante complexo. Então vamos começar! Neste artigo, vamos apontar a direção certa para aprender mais sobre este dispositivo.

O que é SCR

SCR (retificador de controle de silício) é um tiristor especial com recursos de comutação ON-OFF através de condições de polarização ou controle de entrada de porta. Seu símbolo parece idêntico a um diodo. Como o nome sugere, é composto de silício que controla a energia e transforma a tensão CA em CC. Além disso, o SCR vê mais implementações do que outros tipos de tiristores, incluindo TRIAC, SCS e DIAC. Estes integram-se em um circuito AC.

(Símbolo de um SCR. Fonte:Tosaka/Wikimedia Commons)

Geralmente, o semicondutor SCR PNPN de quatro camadas consiste em três junções (J1, J2 e J3). Você encontrará J1 entre a primeira camada P e N, J2 entre N e Player e, finalmente, J3 entre a última camada P e N. Três terminais prendem o ânodo (eletrodo positivo localizado na camada P superior), o cátodo (encontrado na camada N) e o portão. Além disso, a entrada serve como terminal de controle do SCR. Ambas as camadas P e N externas sofrem dopagem pesada, enquanto as camadas P e N centrais sofrem dopagem leve. Em seguida, o terminal do portão se conecta à camada P central. A corrente pode fluir através deste dispositivo unidirecional em uma direção e absorver na direção oposta.

Além disso, este dispositivo apresenta altas velocidades operacionais, longevidade, alta tensão, recursos de manuseio de corrente e ganho de potência.

Como o SCR funciona

Os retificadores controlados por silício operam da mesma maneira que um diodo:bloqueando a corrente reversa e conduzindo a corrente direta. Também suporta altas tensões. Além disso, este dispositivo contém uma porta para conduzir corrente positiva direta através do terminal do ânodo (A). A aplicação de um pulso de controle curto ao portão fará com que o SCR se torne condutor entre o caminho da ponte (ânodo para cátodo). Quando isso acontece, a corrente anódica flui através dele até o valor chegar a zero, forçando o desligamento do SCR. Então, o portão precisará receber outro pulso de controle de tensão para torná-lo condutivo novamente. Caso contrário, não exigirá mais tensão de porta uma vez que conduz.

Um SCR também opera em três modos:bloqueio direto do caminho, modo de condução direto e bloqueio reverso. No entanto, a classificação de tensão permanece a mesma para os métodos de bloqueio ligado e alterado.

O acionamento do SCR para LIGAR ocorre em vários métodos. Eles incluem disparo de tensão, disparo térmico, disparo de luz e disparo DV/DT.

Acionamento por tensão

(Aplicar tensão faz com que o SCR seja ativado)

A primeira, o disparo de tensão, envolve a aplicação de uma tensão superior ao ponto máximo, fazendo com que a porta do terminal se abra. No entanto, a implementação dessa abordagem pode causar danos permanentes ao dispositivo. Isso porque um SCR controla os valores altos da tensão, que não funcionarão enquanto a porta permanecer aberta.

Acionamento térmico

O disparo térmico também fará com que o dispositivo conduza à medida que sua temperatura aumenta. Com efeito, os pares de buracos e elétrons aumentarão. Como resultado, a corrente regenerativa aumenta, forçando a ativação do SCR. No entanto, esta técnica de disparo pode causar fuga térmica.

Acionamento de luz

Enquanto isso, o disparo de luz envolve o feixe de luz na superfície do SCR, fazendo com que os pares de elétrons e buracos se multipliquem. Isso força o dispositivo a ativar.

Acionamento de DV/DT

Uma alta taxa de tensão entre o ânodo e o cátodo também ligará o SCR. No entanto, o rápido aumento da corrente pode quebrar o dispositivo. Portanto, recomendamos implementar a proteção para essa abordagem.

Aplicativos SCR

SCR como um switch

(Resistores protegem os diodos em um circuito de disjuntor AC)

Esta aplicação envolve a utilização de dois SCRs, que criam e interrompem um circuito. A tensão de entrada CA distribui pulsos de disparo reguladores para as portas dos SCRs. Dois resistores mantêm ambos os diodos seguros enquanto a resistência administrada ao portão reduz a corrente. O circuito inicia durante o estado fechado da chave. Em seguida, SCR₁ dispara durante o semiciclo positivo devido ao seu estado de polarização direta. Se o valor atual chegar a zero, o dispositivo será desativado. Depois que isso acontecer, SCR₂ dispara por causa da polaridade reversa da tensão e recebe a corrente correta. Abrir o interruptor faz com que o circuito se quebre. Com efeito, os SCRs não receberão mais pulsos de disparo enquanto a corrente for zero.

Portanto, uma chave tradicional pode lidar com mA de uma corrente de porta, o que significa que ela pode ativar/desativar a corrente de carga.

Proteção contra sobretensão

(Um SCR pode fornecer proteção contra sobretensão em um circuito.)

Devido à sua capacidade de comutação rápida, um SCR mantém outros componentes eletrônicos protegidos contra sobretensão. Estes devem se conectar em paralelo com a carga elétrica. Quando ocorre excesso de tensão, a porta do SCR é ativada. Em seguida, ele extrai corrente das fontes de energia, o que reduz a tensão da carga elétrica. A implementação de dois SCRs fornece os melhores resultados para esse cenário. O primeiro foca no semiciclo positivo enquanto o outro foca no semiciclo negativo. Um resistor reduz a corrente de curto-circuito durante os dois processos de disparo dos SCRs. Conectar um diodo Zener em série com cada resistor forma um circuito que pode detectar alta tensão.

Circuitos de pulso

(Uma ignição eletrônica utiliza um SCR.)

Um SCR também fornece aplicações para alta tensão de forma de onda e pulsos de corrente em um circuito. Um capacitor carrega durante o meio ciclo positivo da fonte principal. A partir daí, o SCR liga através do meio ciclo negativo. O SCR desliga quando o capacitor descarrega e a corrente direta atinge zero. Depois, o processo ON se repetirá, fazendo com que a frequência de pulso de saída corresponda à frequência de alimentação.

Diferentes tipos de SCRs

Plástico discreto: O tipo SCR de plástico discreto contém três pinos montados em uma cobertura de plástico semicondutor. Além disso, estes integram-se em um PCB, disponível de 25A a 1000V.

Base de pinos: Fácil de anexar, esta unidade consiste em uma base aparafusada e fornece baixa resistência térmica. Além disso, o dispositivo de base do pino suporta 5 a 150 A de corrente juntamente com tensão total.

Módulo de plástico: Este consiste em mais de um dispositivo, proporcionando as mesmas qualidades do plástico discreto. Ele pode suportar até 100A e se conectar a um PCB com um dissipador de calor aparafusado.

Pacote de imprensa: Esses SCRs de pacote de pressão são colocados em uma cerâmica junto com os eletrodos para isolar o ânodo e o cátodo. Eles também oferecem suporte para 200A ou superior e aplicações que exigem mais de 1200V.

Base plana: Uma base plana vem com isolamento, mantendo-a protegida do dissipador de calor. Com qualidades semelhantes à base do pino, isso pode lidar com medições de corrente de 10 a 400A.

Modos de operação em SCR

Modo de bloqueio de avanço:

O SCR funciona no modo de bloqueio de encaminhamento quando seu ânodo recebe tensão positiva e o cátodo recebe tensão negativa. Isso força uma pequena corrente de fuga direta a passar pelo dispositivo.

Modo de condução direta:

No modo de condução direta, o SCR liga, fazendo com que ele conduza a corrente do ânodo para o cátodo. Isso ocorre ao aplicar uma tensão à porta ou exceder a tensão de ruptura direta.

Modo de bloqueio reverso:

A aplicação de tensão positiva no cátodo e tensão negativa no ânodo coloca o SCR no modo de bloqueio reverso. Com efeito, as junções J1 e J3 mudam para polarização reversa enquanto J2 se ajusta para polarização direta, impedindo o fluxo de corrente por todo o SCR.

Diagrama do circuito SCR

(Um diagrama de circuito do dimmer de luz SCR. Fonte:Cadmium/Wiki media commons)

Como testar SCR

(Use um multímetro para testar o SCR)

Uma abordagem de teste SCR envolve a utilização de um multímetro, um processo eficaz. Para começar, você precisará definir o interruptor do multímetro para alta resistência. Em seguida, junte o fio positivo do multímetro na porta do ânodo do SCR e o fio negativo no cátodo. Depois de seguir essa etapa, o multímetro indicará um circuito aberto. Se você alternar as conexões, ele também exibirá um curso disponível.

Em seguida, conecte os terminais da porta e o ânodo do SCR à extremidade positiva do multímetro. Depois, você precisará conectar o cátodo do SCR à extremidade oposta. Na verdade, isso faz com que o multímetro exiba uma leitura de baixa resistência, o que significa que a chave do SCR está em ON. A remoção do terminal da porta do ânodo produzirá a mesma tarefa, representando um formulário de travamento. Os resultados positivos dos testes significam que o SCR oferece desempenho de alta qualidade.

Resumo

Afinal, um SCR hospeda aplicações práticas para circuitos simples. Não só isso, mas também pode proteger os componentes contra sobretensão. Ele também atua como um retificador, convertendo AC em DC enquanto controla a energia. Isso por si só torna este dispositivo uma necessidade. Além disso, ele vem em alguns tipos que servem ao seu propósito com recursos benéficos. Por fim, um SCR opera em três modos diferentes, tornando-o um dispositivo complexo. Requer tensão aplicada para fornecer recursos de comutação.

Você tem alguma dúvida sobre um retificador de controle de silício? Sinta-se livre para nos contatar!