Qu'est-ce que la SCR :tout ce que vous devez savoir

Nous avons tous déjà entendu parler d'un thyristor, mais qu'en est-il du type le plus populaire ? Un SCR, qui signifie redresseur de contrôle au silicium, agit comme un interrupteur tout en offrant de nombreux autres avantages. Non seulement il offre des capacités de conversion AC-DC, mais il présente également la capacité de contrôler la puissance. Ceux-ci offrent également une large gamme d'applications pour les circuits, offrant plus de contrôle.

Comprendre un SCR et son fonctionnement peut sembler assez complexe. Alors, commençons! Dans cet article, nous vous indiquerons la bonne direction pour en savoir plus sur cet appareil.

Qu'est-ce que le SCR

Le SCR (redresseur de commande au silicium) est un thyristor spécial avec des capacités de commutation ON-OFF via des conditions de polarisation ou un contrôle d'entrée de grille. Son symbole ressemble à une diode. Comme son nom l'indique, il comprend du silicium qui contrôle l'alimentation et transforme la tension alternative en courant continu. De plus, SCR voit plus d'implémentations que d'autres types de thyristors, y compris TRIAC, SCS et DIAC. Ceux-ci s'intègrent sur un circuit AC.

(Symbole SCR. Source :Tosaka/Wikimedia Commons)

Généralement, le semi-conducteur SCR PNPN à quatre couches se compose de trois jonctions (J1, J2 et J3). Vous trouverez J1 entre les premières couches P et N, J2 entre N et Player, et enfin, J3 entre les dernières couches P et N. Trois bornes sécurisent l'anode (électrode positive située sur la couche P supérieure), la cathode (trouvée sur la couche N) et la grille. De plus, l'entrée sert de terminal de contrôle du SCR. Les deux couches externes P et N subissent un dopage important, tandis que les couches centrales P et N subissent un dopage léger. Ensuite, le terminal de porte se fixe à la couche P centrale. Le courant peut traverser ce dispositif unidirectionnel dans un sens et s'infiltrer dans le sens opposé.

De plus, cet appareil présente des vitesses de fonctionnement élevées, une longévité, une haute tension, des capacités de gestion du courant et un gain de puissance.

Comment fonctionne la SCR

Les redresseurs commandés au silicium fonctionnent de la même manière qu'une diode :en bloquant le courant inverse et en conduisant le courant direct. Il résiste également aux hautes tensions. De plus, ce dispositif contient une porte pour conduire un courant positif direct à travers la borne d'anode (A). L'application d'une courte impulsion de commande à la grille rendra le SCR conducteur entre le chemin du pont (anode à cathode). Lorsque cela se produit, le courant d'anode le traverse jusqu'à ce que la valeur atteigne zéro, forçant le SCR à s'éteindre. Ensuite, la grille devra recevoir une autre impulsion de commande de tension pour la rendre à nouveau conductrice. Sinon, il ne nécessitera pas plus de tension de grille une fois qu'il sera conducteur.

Un SCR fonctionne également en trois modes :blocage vers l'avant, mode de conduction vers l'avant et blocage vers l'arrière. Cependant, la tension nominale reste la même pour les méthodes de blocage marche et changement.

Le déclenchement du SCR pour s'allumer se produit selon différentes méthodes. Ils incluent le déclenchement de tension, le déclenchement thermique, le déclenchement de lumière et le déclenchement DV/DT.

Déclenchement de tension

(L'application d'une tension provoque l'activation du SCR)

Le premier, le déclenchement en tension, consiste à appliquer une tension supérieure au point maximum, provoquant l'ouverture de la grille de la borne. Cependant, la mise en œuvre de cette approche pourrait causer des dommages permanents à l'appareil. En effet, un SCR contrôle les valeurs élevées de la tension, qui ne fonctionneront pas tant que la porte restera ouverte.

Déclenchement thermique

Le déclenchement thermique entraînera également la conduite de l'appareil à mesure que sa température augmente. En effet, les paires de trous et d'électrons vont s'agrandir. En conséquence, le courant régénératif augmente, forçant le SCR à s'activer. Cependant, cette technique de déclenchement pourrait provoquer un emballement thermique.

Déclenchement de la lumière

Pendant ce temps, le déclenchement de la lumière consiste à émettre de la lumière sur la surface du SCR, provoquant la multiplication des paires d'électrons et de trous. Cela force l'appareil à s'activer.

Déclenchement DV/DT

Un taux de tension élevé entre l'anode et la cathode allumera également le SCR. Cependant, l'augmentation rapide du courant pourrait casser l'appareil. Par conséquent, nous vous recommandons de mettre en place une protection pour cette approche.

Applications SCR

SCR comme commutateur

(Les résistances protègent les diodes sur un circuit disjoncteur AC)

Cette application implique l'utilisation de deux SCR, qui créent et interrompent un circuit. La tension d'entrée CA distribue les impulsions de déclenchement de régulation aux portes des SCR. Deux résistances maintiennent les deux diodes en sécurité tandis que la résistance administrée à la grille réduit le courant. Le circuit démarre pendant l'état fermé de l'interrupteur. Ensuite, SCR₁ se déclenche pendant le demi-cycle positif en raison de son état de polarisation vers l'avant. Si la valeur actuelle atteint zéro, l'appareil se désactivera. Après cela, SCR₂ se déclenche en raison de la polarité inverse de la tension et reçoit le courant correct. L'ouverture de l'interrupteur provoque la coupure du circuit. En effet, les SCR ne recevront plus d'impulsions de déclenchement pendant que le courant passe à zéro.

Par conséquent, un interrupteur traditionnel peut gérer les mA d'un courant de grille, ce qui signifie qu'il peut activer/désactiver le courant de charge.

Protection contre les surtensions

(Un SCR peut fournir une protection contre les surtensions sur un circuit.)

En raison de sa capacité de commutation rapide, un SCR protège les autres composants électroniques des surtensions. Ceux-ci doivent se connecter en parallèle avec la charge électrique. Lorsqu'une surtension se produit, la porte du SCR s'active. Ensuite, il tire le courant des sources d'alimentation, ce qui abaisse la tension de la charge électrique. La mise en œuvre de deux SCR fournit les meilleurs résultats pour ce scénario. Le premier se concentre sur le demi-cycle positif tandis que l'autre se concentre sur le demi-cycle négatif. Une résistance réduit le courant de court-circuit pendant les processus de déclenchement des deux SCR. La connexion d'une diode Zener en série avec chaque résistance forme un circuit capable de détecter une haute tension.

Circuits d'impulsions

(Un allumage électronique utilise un SCR.)

Un SCR fournit également des applications pour les impulsions de tension et de courant à forme d'onde élevée sur un circuit. Un condensateur se charge pendant le demi-cycle positif de l'alimentation principale. À partir de là, le SCR s'allume via le demi-cycle négatif. Le SCR s'éteint lorsque le condensateur se décharge et que le courant direct atteint zéro. Ensuite, le processus ON se répétera, ce qui fera correspondre la fréquence des impulsions de sortie à la fréquence de l'alimentation.

Différents types de SCR

Plastique discret : Le type SCR en plastique discret contient trois broches montées sur un revêtement en plastique semi-conducteur. De plus, ceux-ci s'intègrent sur un PCB, disponible de 25A à 1000V.

Base du goujon : Facile à attacher, cette unité se compose d'une base vissée et offre une faible résistance thermique. De plus, le dispositif à base de goujon prend en charge 5 à 150 A de courant avec une pleine tension.

Module plastique : Celui-ci se compose de plus d'un appareil tout en offrant les mêmes qualités que le plastique discret. Il peut gérer jusqu'à 100 A et se fixer à un circuit imprimé avec un dissipateur thermique boulonné.

Dossier de presse : Ces SCR press pack enferment dans une céramique avec les électrodes pour isoler l'anode et la cathode. Ils prennent également en charge 200 A ou plus et les applications nécessitant plus de 1200 V.

Base plate : Une base plate est livrée avec une isolation, la protégeant du dissipateur thermique. Avec des qualités similaires à la base de goujon, cela peut supporter des mesures de courant de 10 à 400A.

Modes de fonctionnement en SCR

Mode blocage avant :

Le SCR fonctionne en mode blocage de transmission lorsque son anode reçoit une tension positive et que la cathode reçoit une tension négative. Cela force un petit courant de fuite direct à traverser l'appareil.

Mode de conduction directe :

En mode de conduction directe, le SCR s'allume, l'amenant à conduire le courant de l'anode à la cathode. Cela se produit en appliquant une tension à la grille ou en dépassant la tension de claquage directe.

Mode de blocage inversé :

L'application d'une tension positive à la cathode et d'une tension négative à l'anode met le SCR en mode de blocage inverse. En effet, les jonctions J1 et J3 passent en polarisation inverse tandis que J2 passe en polarisation directe, empêchant la circulation du courant dans le SCR.

Schéma du circuit SCR

(Un schéma de circuit de gradateur de lumière SCR. Source :Cadmium/Wiki media commons)

Comment tester le SCR

(Utilisez un multimètre pour tester le SCR)

Une approche de test SCR implique l'utilisation d'un multimètre, un processus efficace. Pour commencer, vous devrez régler le commutateur du multimètre sur une résistance élevée. Ensuite, joignez le fil positif du multimètre à la grille d'anode du SCR et le fil négatif à la cathode. Après avoir suivi cette étape, le multimètre indiquera un circuit ouvert. Si vous inversez les connexions, il affichera également un parcours disponible.

Ensuite, branchez les bornes de grille et l'anode du SCR à l'extrémité positive du multimètre. Ensuite, vous devrez connecter la cathode du SCR à l'extrémité opposée. En effet, cela amène le multimètre à afficher une lecture de faible résistance, ce qui signifie que le commutateur du SCR est réglé sur ON. Le retrait de la borne de grille de l'anode produira la même tâche, représentant une forme de verrouillage. Des résultats de test positifs signifient que le SCR offre des performances de haute qualité.

Résumé

Après tout, un SCR héberge des applications pratiques pour des circuits simples. Non seulement cela, mais il peut également protéger les composants contre les surtensions. Il agit également comme un redresseur, convertissant le courant alternatif en courant continu tout en contrôlant l'alimentation. Cela seul fait de cet appareil une nécessité. De plus, il existe en quelques types qui remplissent leur fonction avec des fonctionnalités avantageuses. Enfin, un SCR fonctionne selon trois modes différents, ce qui en fait un appareil complexe. Il nécessite une tension appliquée pour fournir des capacités de commutation.

Avez-vous des questions concernant un redresseur de contrôle au silicium ? N'hésitez pas à nous contacter !