THYRISTOR oder SCR

FHBB Fachhochschule beider Basel
Elektronik
Thyristor
THYRISTOR oder
THYRatron TransISTOR
SCR
Silicon Controlled Rectifier = steuerbarer Gleichrichter
1. Aufbau
Der Thyristor hat eine Vierschichtfolge mit drei äusseren Anschlüssen.
G: Gate; A: Anode; K: Kathode
_
A
_
A
+
A
+
A
I
G
p
n
p
n
+
K
Polung des Thyristors in Sperrichtung
Beim Anlegen einer Spannung ist der Strom
nahezu Null.
Eine event. Zündung führt nicht zum Erfolg.
V1 sperrt in jedem Fall.
G
+
K
V1
V2
V3
G
p
n
p
n
_
K
G
Polung des Thyristors in Durchlassrichtung.
Beim Anlegen einer Spannung fliesst nur ein
Strom, wenn der Thyristor gezündet wird.
Zur Zündung ist ein pos. Impuls zwischen
Zündelektrode G und Kathode K erforderlich.
_
K
I H
Durchlass
Durchbruch
Zündbereich
U H
Umax
Sperrbereich Blockierbereich
U AK
I H Haltestrom U H Haltespannung (ca. 1,6V)
I - U - Kennlinie eines Thyristors
Auf Grund ihres Verhaltens weden Thyristoren auch als steuerbare Gleichrichter bezeichnet.
2. Arbeitsweise
Schaltzeichen
allgemein
A
p
A
GTO
Gate Turn Off
G2
G
n
p
K
n
p
n
G
T1
T2
K
G1
Pos. Impuls auf G2
löscht den Thyristor
Aufteilung in zwei
Transistorstrecken
Pos. Impuls auf G → Ib2 fliesst→ T2 leitet
Ic2 fliesst→
Ib1 fliesst→
T1 leitet
Ic1 fliesst→
Ib2 fliesst weiter auch
ohne Spannung an G
Durchzünden (Triggern) des Thyristors:
1.) Thyristor muss in Durchlassrichtung gepolt sein
2.) Positive Steuerspannung auf das Gate
3.) Thyristor bleibt auch ohne weitere Steuerspannung leitend
Löschen des Thyristors:
Bei Wechselspannung: Negative Halbwelle
R
+ Uv
R
Bei Gleichstrom: Unterschreiten des Haltestromes I H.
Ein spezieller Löschkreis macht die
Spannung über dem Thyristor
negativ.
U
I H
C
Haupt-
Thyristor
Abschalt-
Thyristor
Löschkreis
THYRIST.DOC Seite 1 07.11.04/nh

FHBB Fachhochschule beider Basel
Thyristor als Schalter
Elektronik
Thyristor
U 1
t
U 1
Impulsgeber
Gesteuerte Gleichrichterschaltung mit Thyristor
I
R Last
U Th
U Th
I
Die Steuerimpulse müssen synchron zur
Eingangsspannung sein.
U G
ϕ
Zeitlicher Verlauf der Spannungen U 1 ; U Th ; U GK
und des Stromes I
I 1eff
I 1eff
ϕ z
ϕ z
Die Leistungssteuerung wird durch
verschieben des Zündwinkels ϕ
erreicht.
I eff ändert sich
Nicht sinusförmige Wellenformen bedeutet Oberwellen.
Diese Oberwellen (Netzstörungen bis einige kHz) müssen mit Netzfiltern gedämpft werden.
Bauarten von Leistung - Thyristoren:
Die Anode wird auf eine Kühlfläche geschraubt. Umax bis 4 kV Imax bis 2000 A
THYRIST.DOC Seite 2 07.11.04/nh

FHBB Fachhochschule beider Basel
Gesteuerte 3-Phasen Gleichrichterschaltung
Elektronik
Thyristor
Durch verstellen des Zündwinkels α wird die Amplitude der Gleichspannung
verändert.
α wird vom Zeitpunkt gerechnet, bei dem der Thyristor in Durchlassrichtung gepolt
ist.
Die Schaltung wird bei grossen Leistungen verwendet.
L1
I 1
V1
V2
V3
L2
L3
R L
U DC
U AC
V4
V5
V6
N
α 2
α 1
L1
L2
L3
U AC
U DC1
Rippe ∆U
U DC2
0
I 1
V1-V5
V1-V6
V2-V6
V2-V4
V3-V4
Der Strom hat eine verzerrte Wellenform (ist mit Oberwellen behaftet).
THYRIST.DOC Seite 3 07.11.04/nh