출처: 알리 바지, 코네티컷 대학교 전기 공학학과, 스토스, CT.
다이오드와 유사하게 실리콘 제어 직류기(SCRs)라고도 하는 흉선은 양극에서 음극으로 한 방향으로 전류를 전달하고 다른 방향으로 전류 흐름을 차단합니다. 그러나 현재 통로는 "게이트" 단단을 통해 제어될 수 있으며, 이 터미널에서는 흉선기를 켜기 위해 작은 전류 펄스가 필요합니다.
Thyristors는 n형 및 p형 재료의 교대층으로 구성된 4층 장치로, 3개의 접합부로 PNPN 구조를 형성한다. 흉선에는 세 개의 단자가 있습니다. 양극이 PNPN 구조의 p형 재료에 연결되고, 음극이 n형 층에 연결되고, 문은 음극에 가장 가까운 p형 층에 연결한다.
이 실험의 목적은 서로 다른 조건에서 제어 된 흉선 기반의 하프 웨이브 정류기를 연구하고 게이트 펄스의 다른 타이밍이 DC 출력 전압에 미치는 영향을 이해하는 것입니다.
흉선은 다이오드와 동일한 조건하에서만 전도 과정을 트리거하기 위해 게이트 펄스를 갖는 조건과 함께 수행됩니다. 예를 들어 AC 소스가 흉선 및 저항 부하와 연재된 경우 소스의 양수 반 주기가 사이리스터편향을 전달하기에 충분하지 않습니다. 게이트 펄스가 적용될 때까지 흉선은 역 편향되거나 꺼져 있습니다. 그런 다음 반주기 동안 수행이 시작됩니다. 따라서, 흉선에는 양극(A), 음극(K) 및 게이트(G)의 세 가지 단자가 있다. 게이트 펄스는 게이트로 전류를 구동하는 "게이트 드라이브" 회로에 의해 생성됩니다. 게이트 펄스 명령을 교차하는 AC 소스 0 사이의 지연은 전기 각도인 "발사 각도"라고 합니다.
도 1은 심플 생성회로(R1,R2,D1,D2및 C)를가진 간단한 반파 흉선 정류회로를 나타내며, 이는 사이리스터의 게이트에서 전류 펄스를 생성한다. 펄스가 가능하고 입력 전압 V의 제로 교차로부터 특정 지연 기간인 발사 각도에서"발사"되면, 흉선은 한 방향으로 전류를 전달하는 측면에서 다이오드처럼 작용한다. 전류가 0으로 이동하고 게이트 펄스를 사용할 수 없게 되면 전류가 다시 긍정적이고 게이트 펄스가 발사될 때까지 흉선은 꺼져 있습니다.
이 실험에서는 제어된 흉부 기반 하프 웨이브 정류를 다른 발사 각도로 연구할 것입니다. 서로 다른 각도의 평균 출력 전압은 평균 DC 출력 전압에서 턴온 시간을 제어하는 효과를 연구하기 위해 비교됩니다.
그림 1: SCR 및 저항 하중이 있는 하프 웨이브 정류기.
주의: 이 실험 중에 활력을 불어넣는 동안 회로의 일부를 만지지 마십시오. VARIAC를 접지하지 마십시오.
이 실험의 경우 60Hz의 저주파및 35V의 피크에서 가변 변압기(VARIAC)가 주 AC 소스로 사용된다.
1. 설정
2. 저항 하중과 제로 발사 각도와 하프 웨이브 정류기 SCR 회로
그림 2: SCR의 핀 할당.
3. 저항 하중및 제로가 아닌 발사 각도가 있는 하프 웨이브 정류기 SCR 회로
두 개의 다른 저항기는 R2로사용됩니다. 값은 100에서 1000 Ω 사이여야 합니다. 저항은 저항 색상 코드를 읽거나 디지털 멀티미터로 측정할 수 있습니다.
AC 입력 전압 파형은 발사 각도까지 잘립니다. 입력 V가있는다른 SCR 정류에 대한 평균 출력 전압 및 발사 각도의 중요한 관계는 = V0 cos(ωt)는 다음과 같습니다.
• 단일 SCR 및 R 부하: <V>=V0[1 +cos (α)]/(2π)(2)
• SCR 브리지 및 R 부하: <V아웃> = V0[1 +cos (α)]/π (3)
• SCR 브리지, 현재 소스 부하: <V아웃>=2V0 cos (α)/π (4)
발사 각도가 증가함에 따라 저항 하중을 가로지르는 출력 전압 파형이 입력의 다진 버전이기 때문에 출력의 평균 또는 DC 전압이 감소합니다.
SCR은 AC 입력에서 가변 DC 출력 전압이 필요한 구형 DC 전원 공급 장치에서 일반적이었습니다. 상기 회로에서 저항R 2를 조정함으로써 평균 V를조절하여 조정 가능한 DC 전원 공급량 결과를 낼 수 있다. SC는 입력 라인 주파수(일반적으로 50 또는 60Hz)에서 전환할 때 DC 전원 공급 장치에서 더 이상 일반적이지 않으며, 새로운 전원 공급 장치는 10s 또는 100skHz에서 스위치를 전환하여 출력 전압을 필터링하여 더 작은 커패시터로 DC 구성 요소를 훨씬 쉽게 추출할 수 있습니다. 그러나 SCR은 많은 고전압 및 고전류 SCR이 시장에서 사용할 수 있기 때문에 스위칭 주파수가 라인 주파수에서 낮을 수 있는 고전압 인버터에서 여전히 일반적입니다.
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