Gucelektronigi
advertisement
Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com OZEL SCR - PUT 2.8.ÖZEL TİP TRİSTÖRLER 2.8.1.PUT (Programmable Unijunction Transistor) tip tristörün kapı bölgelerinden anoda yakın alınmıştır. Bu Normal elektrotu, p-n-p-n olan n tabakasından tristör gibi özeğriye sahiptir. elemanının zaman (geciktirme) devrelerinde, mantık ve SCR tetikleme devrelerinde kullanılması tristörlerle en önemli farklarıdır. PUT Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com OZEL SCR - PUT A A G G K (a) K IA mA VRB (c) + Vs RY R3 IH V FB VA V 0 VC R2 vS(t)=Vmsint f PUT R1 (b) C (d) Şekil 2.78 PUT, (a)Sembolü, (b)Özeğrisi, (c)Tranzistör eşdeğeri, (d)PUT ile tasarlanan bir SCR tetikleme devresi + Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com OZEL SCR - AGSCR 2.8.2.AGSCR, (The Amplyfying-Gate SCR: Yükseltici kapılı tristör ) bir tristördür. Çok küçük değerler olan 50µA'den küçük tetikleme akımında çalışması bir üstünlüğüdür. AGSCR güç denetiminde, çıkılabilir. 1000A ve 1200V'un üzerine olarak üretilirken, yükseltici kapı özelliği kazandırılır. Kapı darbesi ile önce pilot SCR eklemleri iletime girer. tümdevre Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com OZEL SCR - AGSCR Yükseltici kapı yapısı Kapı Katot metal yüzeyi A Pilot SCR n1 A p1 n2 p2 Rp IA G K G K (a) (c) Rp Anot metal yüzeyi (b) Şekil 2.79 AGSCR'nin (a)sembolü, (b)yarıiletken yapısı, (d)SCR eşdeğer devresi Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com OZEL SCR - GTO 2.8.3.GTO Kapıdan Söndürmeli Tristör (Gate Turn-off Thyristor) Normal tristörlerden farkı, kesim konumuna alınırken, normal tristörlerin söndürme yöntemlerinin dışında kapı devresinden de söndürülebilmesidir. Tetiklemede kapıdan bir darbe uygulanIr Kapı darbe akımının tersi yönünde bir akım uygulandığında kesime girerler. Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com OZEL SCR - GTO G G G n+ n+ n+ p+ p+ K (a) p+ p+ G K plazma G n+ n+ G K n+ A A K A n+ (b) p+ plazma p+ n+ A (c) Şekil 2.80 GTO tristörü (a)sembolleri, (b)kapı kesim akımı başlangıcı anında, (c)daha sonraki aşamalarda plazma ve yarıiletken bölgelerdeki yük dağılımları. Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com OZEL SCR - GTO C2 0,04 600V D1 RCA D2201M 1N1345B T1 D2 R4 200 35W C3 15 200V E çekirdek Siemens L1 =10mH R2 =12,5 C1 =0,33 35W + DGA girişi 45 30V 10V 4W 20KHz 100V Tr1 2N6292 R5 100 50 E55 (M 55) G5001E L2 5mH R3 15W0V Şekil 2.81 GTO ile örnek bir uygulama devresi RY + 160V Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com OZEL SCR - GTO BTW58-1300R GTO tristörü için özdeğerleri; VDRM =1300V (Kapamada 1500V) Tekrarlı kapama gerilimi VD =750 V Sürekli kesim gerilimi IAef =7,5A İletimde etkin akım IAor =6,5A İletimde ortalama akım IAden. =25A Denetlenebilen akım tf Akımın azalma zamanı = 250ns Tdepo. =(40°C)-(+150°C) Depolama sıcaklık aralığı TJ Eklem sıcaklığı =120°C PT =65W (TA=25°C'de) Maksimum iletim kaybı RthJC =1,5°C/W İç ısıl direnç Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com OZEL SCR - GTO RthCA =0,3°C/W Dış ısıl direnç dv/dt=10kV/µs (VGR=5V) Gerilim yükselme hızı =1kV/µs (VGR=10V) VAT =3V (IA=5A, IG=0,2A) Anot-katot gerilim düşümü VGR =(3V) - (10V) Kesim kapı gerilimi VGT =1,5V (TJ=25°C, VG=12V) İletim kapı gerilimi IGT =200mA (TJ=25°C, VG=12V) İletim kapı akımı td =0,25µs [IA=5A, VA=250V, IGF=500mA] Açma a. Yay.gecikme süresi tr =1µs ts =0,5µs tf =0,25µs [VGG=10V, LG=0,8µH, IA=5A, VA=250V] [IA=5A, VA=250V, IGF=500 mA] Açma akm. yükselme süresi [VGG=10V, LG=0,8µH, IA=5A, VA=250V] şeklinde üretici kataloglarında verilir. Depolama süresi Düşme süresi Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com OZEL SCR - SUS 2.8.4.SUS (Silicon Unilateral Switch silisyumlu tek yönlü anahtar) Tetikleme, lojik ve zamanlama devrelerinde kullanılan bir yarıiletken elemandır. 0,5A ve 20V'dan daha küçük kapasitelidir. Örnek olarak 2N4987 SUS için bazı öz değerler, VS=VFB= 6…10V Anahtarlama gerilimi IS Anahtarlama akımı = 0,5mA (maksimum) VH = 0,7V (25°C'de yaklaşık) Tutma gerilimi IH = 1,5mA Maksimum tutma akımı VF = 1,5V (IF=175mA'de) İletimdeki gerilim düşümü değeri VRB= 30V VG0= 3,5V Kesime kutuplama gerilimi Kapı darbe gerilimi minimum tepe değeri Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com OZEL SCR - SUS A A IA G G mA + VS=15V IF (a) VRB 10K (c) K R1 K IH 0 VH VF VFB=VS (b) C VA V 0,1µ R2 20 - Tetikleme devresi VO (Darbe genişliği) (d) Şekil 2.83 SUS (a)sembolü (b)özeğrisi (c)eşdeğer devresi (d)Osilatör çıkış gerilimi ölçüm devresi Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com OZEL SCR - SUS 2.8.5.SBS (Silicon Bilateral Switch : Yarıiletken iki yönlü anahtar) Her iki yönde akım geçirir. İki SUS'un şeklidir. Kapı ters paralel bağlanmış devresine zener bağlanarak AA ile tetiklenen SBS'nin, tetikleme gerilimi küçültülebilir. Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com OZEL SCR - SBS T1 +IA T1 mA G R2 Dz2 -VRB T2 +IH G (a) T1 -IH =-IS +VFB VA V Dz1 R1 G T2 -IA T2 (b) (d) (c) Şekil 2.84 SBS (a)sembolü, (b)SUS eşdeğer devresi (c)özeğrisi, (d)tranzistör eşdeğer devresi Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com OZEL SCR - SCS 2.8.6.SCS (Silicon Controlled Yarıiletken Denetimli Anahtar) Switch : Dört uçlu tristördür. PUT'daki gibi bir anot kapı ve SCR'deki gibi bir katot kapı vardır. Her iki kapıdan tetiklenebilir. Anoda doğru, ters akıtılmak istenen büyük akımlar SCS'yi kesime sokar. (OR) kapısı gibi çalışır. Zamanlama, mantık ve tetikleme devresi uygulamaları ile düşük güç kapasitesine sahip uygulamalarda kullanılmaktadır. Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com OZEL SCR - SCS SCS'nin özeğrisi normal tristörler gibidir. BRY39 294-176 tipi bir SCS için öz değerler; VD=VR= 70V IT = 250mA (TC=85°C), IT =175mA (TA=25°C) ITm = 3A VDRM =VRRM= 70V di/dt = 20A/µs VGKm = 5V IGKm VGm = 70V Tdepo = 65°C ile +200°C TJ = +125°C RthJA = 450°C/W = 100mA RthJA = 150°C/W (25°C'nin üzerinde) Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com OZEL SCR - SCS A A AG K AG KG KG K (a) A K (b) KG AG (c) Şekil 2.85 SCS (a)sembolü (b)tranzistör eşdeğer devresi (c)BRY39 tipi SCS'nin fiziksel uç şekli Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com OZEL SCR - LAS 2.8.7.Işıkla Çalışan Tristörler çalışan diyot tristör, LAS Activated Switch) Dış Işıkla (Light kapı bağlantısı yoktur. Işık, pencere gibi olan kapısından girdiğinde tetiklenir. Kapama gibidir. ve iletim özeğrisi tristör Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com OZEL SCR - LAS Işıkla çalışan tristör, Activated SCR) LASCR (Light farkı, bir ışık kaynağıyla tetiklenebildiği gibi kapı devresinden bir darbe gerilimi ile tetiklenebilir olmasıdır. LAS'den Işık olmadan da normal kapıdan tetiklenebilir. SCR gibi Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com OZEL SCR - LAS Işıkla çalışan SCS veya katot kapılarıyla tetiklenebilmenin dışında üçüncü yol olarak bir ışık kaynağıyla tetiklenebilir. Anot LAPUT PUT’dan tek farkı, LAPUT'un aynı zamanda ışıkla da çalışmasıdır. Normal elemanın kullanımında da her iki tetikleme şekli birlikte veya ayrı ayrı olarak kullanılabilir. Bu Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com OZEL SCR - LASCR A A A AG G K (a) KG (c) K (e) A A A G AG G K KG K (b) K K (f) (d) Şekil 2.86 Işıkla çalışan tristörler (a)LAS, (b)LASCR, (c)ve tranzistör eşdeğer devresi, (d)LASCS, (e)ve tranzistör eşdeğer devresi, (d)LAPUT Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com OZEL SCR - LASCR RY R1 vS(t) =Vm sint Şekil 2.87 LASCR (a)LASCR ile SCR f tetikleme uygulaması, SCR (b)normalde kapalı, ışık ile tetiklenen SCR, (c)normalde açık, ışık ile kapanan A SCR R4 LASCR R2 C R3 A (a) R1 R1 SCR LASCR R2 + D1 LASCR SCR R2 K K (b) (c) Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com OZEL SCR - LASCR D1 D2 Rp R1 =39K RY Triac LASCR C 0,1 F (a) D1 D2 R1 =33K Rp LASCR D4 Diac 32 V D3 Şekil 2.88 Darlington ile tetiklenen LASCR ile tasarlanmış, (a) normalde kapalı, RY +vS(t) (b) normalde açık AA 220 V rölesi görevi yapan devre Triac f=50 Hz R2 D5 Tr1 f=50 Hz Diac 32 V D3 D4 +vS(t) 220 V C 0,1 F (b) Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com OZEL SCR - TRIAC 2.8.8.İki yönlü tristör, TRIAC paralel bağlı iki tristör gibi tanımlanabilir. Her iki yönde de tristör olarak görev yapar. Ters iletime sürülürken, dört ayrı iletim konumunda çalıştırılabilirler. Her bir konumun tetikleme düzeneği farklıdır. Triyaklar Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com OZEL SCR - TRIAC T1 B1 T2 B2 G (c) Şekil 2.89 İki yönlü tristör TRIAC, (a)sembolü, (b)iletim-kesim özeğrisi, (c)uç ve fiziksel görünüşleri Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com OZEL SCR - TRIAC IT1 mA T1 IF B1 (-VFB) VRB G IH VF VH 0 VH VF IH T2 (c) VFB VA V B2 (b) IF IT2 mA Şekil 2.89 İki yönlü tristör TRIAC, (a)sembolü, (b)iletim-kesim özeğrisi, (c)uç ve fiziksel görünüşleri Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com OZEL SCR - TRIAC IT1 mA T1 IF B1 (-VFB) VRB G IH VF VH 0 VH VF IH T2 (c) VFB VA V B2 (b) IF IT2 (c) mA Şekil 2.89 İki yönlü tristör TRIAC, (a)sembolü, (b)iletim-kesim özeğrisi, (c)uç ve fiziksel görünüşleri Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com OZEL SCR - TRIAC T1 T1 Gate Gate n2 p2 n1 p1 n3 p2 n4 n1 p1 n4 y x y T2 x T2 Şekil 2.90 Triyak yarıiletken yapısının farklı eksenlerden kesit görünüşü Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com OZEL SCR - TRIAC (+ +) T2 T2 p1 e1 e2 e3 n4 (+ +) e5 n1 G n1 p2 n2 G (+) n2 p2 n 3 (+) e4 (0) T1 p1 n1 p2 (0) T1 (a) Şekil 2.91 Triyak tetiklemesi için kutuplama konumları Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com OZEL SCR - TRIAC (+ +) T2 T2 p1 n4 e1 e2 e3 e5 n1 G p2 n 3 (+) e4 (0) T1 (a) p1 n1 p2 n1 p2 n2 G (+) n2 T2 (+ +) (0) T1 (+ +) n4 p1 e1 e2 e3 n1 n2 (0) p2 n3 T1 (+ +) T2 p1 n1 p2 e5 n1 p2 G (-) G n3 e4 (-) (b) Şekil 2.91 Triyak tetiklemesi için kutuplama konumları n1 p2 n2 (0)T1 Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com OZEL SCR - TRIAC (+ +) T2 T2 p1 n4 e1 e2 e3 p1 n1 p2 e5 n1 G p 2 n3 (+) e4 (0) n1 n2 (0) p2 (+ +) T2 n3 T1 n1 p2 G (-) G n3 e4 (-) (a) (+) T1 e3 e2 e1 n2 n3 p2 G (-) n3 p2 n1 (-) T1 n4 (- -) T2 (+) n3 p2 n1 n1 p1 n1 p2 n2 (0)T1 T1 G e4 p1 n1 p2 e5 p1 e1 e2 e3 (0) T1 T1 (+ +) n4 n1 p2 n2 G (+) n2 T2 (+ +) e3 e2 e1 n3 p2 n1 e5 T2 (-) (c) Şekil 2.91 Triyak tetiklemesi için kutuplama konumları (+) Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com OZEL SCR - TRIAC (+ +) T2 T2 p1 n4 e1 e2 e3 p1 n1 p2 e5 n1 G p 2 n3 (+) e4 (0) e1 e2 e3 (+ +) T2 n1 p2 G (-) G n3 e4 (-) n1 p2 n2 (0) n3 T1 (a) (+) T1 e3 e2 e1 n2 n3 p2 G (-) n3 p2 n1 (-) (+) T1 T1 n4 (- -) T2 n3 p2 n1 e5 T2 (-) (c) (+) n3 p2 n1 n1 p1 n1 p2 n2 (0)T1 (b) G e4 p1 n1 p2 e5 p1 (0) T1 T1 (+ +) n4 n1 p2 n2 G (+) n2 T2 (+ +) (+) G (+ +) e4 e3 e2 e1 T1 n2 n3 p2 G (+ +) n2 p2 n1 n1 p1 n4 (- -) T2 e5 (d) Şekil 2.91 Triyak tetiklemesi için kutuplama konumları p2 n1 p1 p2 n1 p1 T2 n1 p1 (- -) n4 Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com OZEL SCR - TRIAC Tablo 2.8 Triyak özdeğerleri Triyak öz de ğe ri VDRM [V] IT [A] ITmax [A] di/dt [A/µs] IG max [A] PG max [W] PG ort. [W] Tdepo [°C] TJ [°C] UT0 (=VTm ) [V] dv/dt [V/µs] IH [mA] IDRM [mA] Triyak 262-028 ±400 0,35 (TA = tipi 262-731 ±800 8 (TAC = 57°C) 45°C) 6 (TJ = 125°C) 70 50 2 1 0,1 -40, +150 -40, +125 1,4 …. 1,7 20 (TJ =125°C) 10 0,05 100 2 5 0,5 -40, +125 -40, +125 1,55 500 (TJ =105°C) 50 1,5 (TJ =105°C) (TJ =125°C) IG T(+)(Knm.1)[mA] (-)(Knm.2) (+)(Knm.3) (-)(Knm.4) VG T [V] RthJC [°C/W] 5 10 10 5 2 100 50 50 50 50 2,5 5 TC =25°C Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com OZEL SCR - MCT 2.8.9.MCT (MOSFET Controlled Thyristor) •Tristör-tranzistör karışımı olan MCT, tristör gibi çalışan ve MOSFET gibi de denetlenebilen bir elemandır. •Yapısında iki MOSFET bulundurur. Aynı kapı sinyaline bağlanan bu kapılardan biri iletimde iken diğeri kesimde olur. Bu nedenle bunlardan birine açık FET diğerine de kapalı-FET denebilir. Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com OZEL SCR - MCT Anot Anot A Gate Kapalı FET Gate G G Kapalı FET Açık FET A Açık FET Katot K (a) Katot Anot K A (c) Gate Gate G G Anot A Katot K (d) Katot (b) K Şekil 2.92 MCT için (a)p kanal eşdeğer devre ve (b)sembolü, (c)n kanal eşdeğer devre ve (d)sembolü Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com OZEL SCR - QUADRC 2.8.10. QUADRAC (Triyak+Diyak) •Tek paket içine yerleştirilmiş bir triyak ve bunu tetikleyecek şekilde bağlı diac elemanlarından oluşur. MT1 Quadrac G •Triyak gibi akımı her iki yönde akıtabilir. AA MT2 anahtarları ve faz denetimi Şekil 2.93 Quadrac sembolü yapmak üzere, hız, sıcaklık ve ışık denetiminde kullanılmak üzere geliştirilmiştir. Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com SCR SNUBBERS 2.9. TRİSTÖR KORUMA DEVRESİ (SCR Snubber Circuits) •Tristör iletime veya kesime girdiğinde, indüktif bileşenli yükte gerilim yükselmeleri oluşur. •Buna göre RS, CS elemanları üzerinden geçecek bir akım akar. Dolayısıyla RS, CS koruma elemanlarını hesaplarken gerilimin maksimum değeri önemli rol oynar. Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com SCR SNUBBERS •Tristöre paralel bağlı RC elemanının fonksiyonları; Devredeki ve yükteki geçici olaylarla yükselen gerilimlerden tristörü koruması, Kapama durumunu destekleyerek ve dV/dt'yi sınırlaması, Kesim geriliminin tepe değerini azaltması, Devrenin anahtarlama kayıplarını azaltması Olarak tanımlanabilir. Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com SCR SNUBBERS S + 220V ~ vs (t) L RY IY A SCR G IG RS VA K CS Şekil 2.94 AA şebekeden beslenen tristör koruma (gerilim söndürme) devresi Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com SCR SNUBBERS LSeri DFW A A IY RY + IY vs (t) ~ SCR G CS IG (a) RS VA RY LY + - DS - G IG A RP DS RS CS K (b) RS CS LS CS A LS IY Vsda K RS LSeri GTO K A . K SCR IG (c) G (d) IG G Şekil 2.95 (a)RY yükü ve tristör koruma devresi, (b)DA kaynağından, (c) ve (d)genel RY-LY yükünü denetleyen GTO ve LS-DS-RS-CS koruma devresi, Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com SCR SNUBBER APPLICATIONS Triyak Ls iYAA D1 + vs , f Rs i Cs DA Motoru D3 iYDA (-) (di/dt)sö (+) Ra D4 La D2 Şekil 2.99 Denetimsiz köpru doğrultucu ile triyaklı faz denetimi Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ nurettinabut@hotmail.com SCR SNUBBER APPLICATIONS 1A 50Hz L=318mH VCC Rgir 1 10V/s 2 MOC 3021 6 180 0,1 G 2,4K C1 + vS 1V/s denetleyici Şekil 2.101 Hassas kapı devreli triyak söndürme düzeni ve faz denetimi yapan ışık bağlantılı tetikleme
