Θυρίστορ (4ω)

Γενικά

Δίοδος Schockley

Άσκηση

Η δίοδος Shockley του ανωτέρω κυκλώματος έχει τα εξής χαρακτηριστικά:

τάση εκκίνησης V_BO=10V
τάση συγκράτησης V_H=0,7V και
ρεύμα συγκράτησης I_H=4mA

1) Αν το τροφοδοτικό ρυθμιστεί να παρέχει τάση V=15V, τότε πόσο ρεύμα θα κυκλοφορεί στο κύκλωμα;

2) Αν το τροφοδοτικό ρυθμιστεί να παρέχει τάση V=20V, τότε πόσο ρεύμα θα κυκλοφορεί στο κύκλωμα;

3) Τι θα συμβεί αν μειωθεί η τάση τροφοδοσίας, τόσο ώστε το ρεύμα του κυκλώματος γίνει μικρότερο από το Ι_Η=4mA;

Ανατροφοδότηση

1) Εφόσον η τάση του τροφοδοτικού (15V) ξεπερνά την τάση εκκίνησης της διόδου Shockley (10V), η δίοδος θα λειτουργεί σε κατάσταση αγωγιμότητας. Δηλαδή θα λειτουργεί σαν δίοδος που στα άκρα της θα υπάρχει τάση ίση με την τάση συγκράτησης (0,7V). Όλη υπόλοιπη τάση του τροφοδοτικού (δηλαδή 15V-0,7V=14,3V) θα εμφανιστεί στα άκρα της αντίστασης των 100Ω. Οπότε από το νόμο του Ohm μπορούμε να υπολογίσουμε το ρεύμα του κυκλώματος I=V/R=14,3V/100Ω=0,143Α=143mA

2) Όμοια με την προηγούμενη περίπτωση, εφόσον η τάση του τροφοδοτικού (20V) είναι μεγαλύτερη από την τάση εκκίνησης της διόδου, η δίοδος θα είναι αγώγιμη. Η τάση στα άκρα της θα είναι 0,7V αφήνοντας τα υπόλοιπα 19,3V στην αντίσταση. Οπότε το ρεύμα του κυκλώματος θα είναι I=V/R=19,3V/100Ω=0,193Α=193mA.

3) Μόλις το ρεύμα του κυκλώματος γίνει μικρότερο από το ρεύμα συγκράτησης, τότε η δίοδος θα σταματήσει να άγει και έτσι το ρεύμα του κυκλώματος θα μηδενιστεί.

Ελεγχόμενος ανορθωτής πυριτίου (SCR)

Άσκηση

Περιγράψτε πως στο ανωτέρω κύκλωμα επιτυγχάνεται ο έλεγχος της κατανάλωσης (ρύθμιση έντασης φωτισμού) της λάμπας μέσω του SCR.

Ανατροφοδότηση

Το κύκλωμα ελέγχου της πύλης του SCR στέλνει παλμούς ρεύματος στον ακροδέκτη της πύλης G του SCR, πυροδοτώντας την εκκίνηση αγωγιμότητάς του. Το SCR θα άγει από την στιγμή που θα λάβει τον παλμό εκκίνησης στην πύλη του, μέχρι η εναλλασσόμενη τάση εισόδου να αλλάξει πολικότητα, καθώς το SCR δεν άγει στις αρνητικές ημιπεριόδους.

Εφόσον το SCR δεν κρατά σχεδόν καθόλου τάση στα άκρα του όταν άγει, όλη σχεδόν η τάση της πηγής (κατά την περίοδο αγωγιμότητας του SCR) θα εφαρμοστεί στην λάμπα. Επειδή το SCR άγει μικρές χρονικές περιόδους και όχι συνέχεια, η λάμπα θα τροφοδοτείται για μικρά περιοδικά χρονικά διαστήματα με τάση, με αποτέλεσμα να μειώνεται η μέση φωτεινότητά της. Όσο μεγαλύτερα είναι σε χρονική διάρκεια τα διαστήματα αγωγιμότητας του SCR, τόσο θα μεγαλύτερη θα γίνεται και η μέση φωτεινότητα της λάμπας.

Σημ: Το ανωτέρω κύκλωμα απεικονίζει ένα dimmer, δηλαδή ένα κύκλωμα ρύθμισης του φωτισμού μιας λάμπας. Τα χρονικά διαστήματα που δεν άγει το SCR και δεν ανάβει η λάμπα, δεν υπάρχει κατανάλωση ισχύος, με αποτέλεσμα να γίνεται εξοικονόμηση ρεύματος.

Άσκηση

α) Αν η V_εισ=0V, τότε πόση είναι η τάση της V_εξ;

β) Για να ενεργοποιηθεί το SCR του ανωτέρω κυκλώματος, απαιτεί κατ'ελάχιστο ρεύμα πύλης I_g=7mA και τάση πύλης V_g=0,75V. Πόση πρέπει να είναι η ελάχιστη V_εισ;