Grundprinzipien von Thyristoren

Thyristor-Leitungsbedingungen: Erstens muss zwischen Anode und Kathode des Thyristors eine Durchlassspannung angelegt werden; zweitens muss auch am Gate eine Durchlassspannung anliegen. Beide Bedingungen müssen gleichzeitig erfüllt sein, damit der Thyristor in den Leitungszustand wechselt.


Slkor BTB16-800B Unidirektionaler Silizium-Steuergleichrichter SCR TO-263 

Vereinfacht gesagt, muss ein Thyristor folgende Signale leiten :

(1) Es muss ein Signal angelegt werden;

(2) Die Anode muss auf einem höheren Potential liegen als die Kathode (d. h., zwischen ihnen muss eine Durchlassspannung bestehen).

Sobald ein Thyristor leitet, bleibt er auch dann leitend, wenn die Gate-Spannung reduziert oder entfernt wird. Einfach ausgedrückt: Er bleibt eingeschaltet, auch wenn das Signal wegfällt.

Abschaltbedingungen für Thyristoren: Reduzieren oder entfernen Sie die Durchlassspannung zwischen Anode und Kathode, sodass der Anodenstrom unter den minimalen Haltestrom fällt.

Zur Vereinfachung:

● Damit ein Thyristor eingeschaltet werden kann, benötigt er sowohl ein Signal als auch ein höheres Potenzial der Anode als der Kathode.

● Einmal eingeschaltet, bleibt es auch dann eingeschaltet, wenn das Signal entfernt wird (ein einzelnes Signal genügt, um es auszulösen).

● Zum Ausschalten muss entweder die Stromzufuhr zum Anoden-Kathoden-Stromkreis unterbrochen oder das Anodenpotenzial unter das Kathodenpotenzial gesenkt werden.

● Ein unidirektionaler Thyristor verhält sich wie eine steuerbare Diode, deren Leitfähigkeit durch ein Signal gesteuert wird. Daher lässt er Gleichstrom ungehindert durchfließen; bei Wechselstrom leitet er während der positiven Halbwelle, nicht aber während der negativen (die Diode wirkt hier als Gleichrichter).

Ein bidirektionaler Thyristor (Triac) kann Wechselstrom leiten.

Fallanalyse von Thyristor-Steuerschaltungen

Unidirektionale Thyristoren (Komponenten, die Dioden steuern können)

Lichtgesteuerter elektronischer Schalter

● Ein lichtgesteuerter elektronischer Schalter nutzt die Leitung und Sperrung eines Thyristors zum „Einschalten“ und „Ausschalten“. Die Leitung und Sperrung des Thyristors werden durch die Intensität des natürlichen (oder künstlichen) Lichts gesteuert.

● Dieses Gerät eignet sich für Straßenlaternen, Flurbeleuchtung in Wohnheimen oder die Beleuchtung anderer öffentlicher Orte. Es schaltet sich tagsüber automatisch aus und nachts ein, um Strom zu sparen.

Arbeitsprinzip:

Wie im Schaltplan oben gezeigt:

1. Die 220-V-Wechselspannung wird mittels der Glühbirne H und einer Brückengleichrichtung in eine pulsierende Gleichspannung umgewandelt, die als Vorwärtsvorspannung dient (ca. 300 V pulsierende Gleichspannung). Wenn dieser Strom durch die Diode des unidirektionalen Thyristors VS zum anderen Ende fließt, leuchtet die Glühbirne auf. Dafür muss das Gate des Thyristors eine Signalspannung erhalten, wodurch der Transistor 9014 leitend sein muss.

2. Wie verhält sich der 9014?

Der pulsierende Gleichstrom von 300 V wird durch R1 (100 kΩ), R2 (470 kΩ) und D (Fotowiderstand) geteilt. R1 und DW (Zenerdiode) bilden einen Spannungsteiler, und DW begrenzt die Spannung über R2 und den Fotowiderstand auf 6.8 V und bereitet so die Leitfähigkeit des Transistors vor.

● Tagsüber, wenn die Helligkeit einen bestimmten Wert überschreitet, weist der Fotowiderstand D einen niedrigen Widerstand (≤1 kΩ) auf. Die gesamte Spannung von 6.8 V fällt an der Basis des Transistors ab, wodurch der Transistor V sperrt (NPN-Transistoren sperren bei hohen Pegeln). Es fließt kein Strom aus seinem Emitter, sodass der unidirektionale Thyristor VS mangels Zündstrom gesperrt bleibt und die Glühbirne H nicht leuchtet. Widerstand R1 und Zenerdiode DW begrenzen die Vorspannung des Transistors auf maximal 6.8 V und schützen ihn so.

● Nachts, wenn die Helligkeit unter einen bestimmten Wert fällt, weist der Fotowiderstand D einen hohen Widerstand (≥100 kΩ) auf. Dies führt dazu, dass Transistor V durchlassig wird (NPN-Transistoren leiten bei niedrigem Pegel), wobei am Emitter etwa 0.8 V anliegen, wodurch der Thyristor VS leitet und die Glühbirne H leuchtet.

● Installation und Inbetriebnahme: Platzieren Sie die verlötete Leiterplatte während der Installation in einem transparenten Kunststoffgehäuse und fixieren Sie dieses. Schließen Sie die Leiterplatte in Reihe mit der gesteuerten Leuchte H an und positionieren Sie sie so, dass sie zum Himmel oder in einen hellen Bereich in der Nähe eines Fensters zeigt. Vermeiden Sie dabei direkte Lichteinstrahlung im Umkreis von 3 Metern.

● Die Fehlersuche sollte in der Dämmerung erfolgen. Stellen Sie den Widerstand von RP so ein, dass das gesteuerte Licht H bei einer geeigneten Helligkeit aufleuchtet.

Einfache Verzögerungsbeleuchtung

● Funktionsprinzip: Die Schaltung dieser Verzögerungsleuchte ist im beigefügten Schaltplan dargestellt, wobei die Verzögerungsschaltung im gestrichelten Kasten eingeschlossen ist. Im Schaltplan ist K ein Schalter.

● Wenn K geschlossen ist, fließt der Strom direkt durch K, um die Glühbirne zum Leuchten zu bringen, während andere Stromkreise inaktiv bleiben.

● Wenn K ausgeschaltet wird, wird die 220-V-Spannung durch die Diode gleichgerichtet. Einerseits lädt sie den Kondensator C über R1 auf; während des Ladevorgangs von C fließt kein Strom durch R2, sodass der Transistor V gesperrt bleibt. Andererseits liefert diese Spannung über R3 und R4 eine Zündspannung für den Thyristor SCR, wodurch dieser leitend bleibt. Daher bleibt die Lampe nach dem Ausschalten noch eine Weile an.

Sobald der Kondensator C vollständig geladen ist, fließt Strom über R1 und R2 zur Basis des Transistors V und schaltet diesen vom Sperr- in den Leitungszustand. Im leitenden Zustand fließt Strom durch die Glühbirne zu R3 und dann durch den Transistor zum Minuspol. Da der Transistor nun eine niedrige Impedanz aufweist, fließt kein Strom mehr über R4 zum Gate des Thyristors, sodass dieser sperrt. Da weiterhin Strom durch die Glühbirne fließt und R3 (220 kΩ) einen hohen Widerstand besitzt, ist die Spannung an der Glühbirne sehr gering, und sie erlischt.

● Während der Verzögerungszeit nach dem Ausschalten des Lichts in diesem Stromkreis wird die Verzögerungszeit durch die Werte des Widerstands R1 und des Kondensators C bestimmt.

● Diese Schaltung verwendet einen unidirektionalen Thyristor. Während der Verzögerungszeit nach dem Ausschalten des Lichts beträgt die Helligkeit der Lampe etwa die Hälfte ihrer Helligkeit im Vollbetrieb. Dies erfüllt die Sehbedürfnisse der Nutzer und spart gleichzeitig Energie.

● Schaltungsaufbau: Verwenden Sie für den unidirektionalen Thyristor (SCR) in dieser Schaltung einen MCR100-8 mit einer Nennspannung von mindestens 600 V. Die Leistung der Glühbirne sollte 100 W nicht überschreiten. Die Diode VD ist eine 1N4007, und der Transistor V ist ein C1815. Alle Widerstände sind 1/8-W-Kohleschichtwiderstände.

2. Bidirektionale Thyristoren (Komponenten, die Wechselstrom steuern können)

Das Folgende ist eine klassische bidirektionale Thyristorschaltung, die eine Optokoppler-Isolation verwendet, um Hochspannungsschaltungen mit Niederspannungssignalen zu steuern und so ein kontinuierliches Dimmen der Beleuchtung zu ermöglichen.