Aplikasi Thyristor dan SCR

Posted by : sigit xp Jumat, 18 April 2014

Silicon Controlled Rectifier (SCR) merupakan alat semikonduktor empat lapis (PNPN) yang menggunakan tiga kaki yaitu anoda (anode), katoda (cathode), dan gerbang (gate) – dalam operasinya. SCR adalah salah satu thyristor yang paling sering digunakan dan dapat melakukan penyaklaran untuk arus yang besar.

Gambar 1 Bentuk fisik SCR

SCR dapat dikategorikan menurut jumlah arus yang dapat beroperasi, yaitu SCR arus rendah dan SCR arus tinggi. SCR arus rendah dapat bekerja dengan arus anoda kurang dari 1 A sedangkan SCR arus tinggi dapat menangani arus beban sampai ribuan ampere.

Gambar 2 Konstruksi dan simbol SCR

Simbol skematis untuk SCR mirip dengan simbol penyearah dioda dan diperlihatkan pada Gambar 2. Pada kenyataannya, SCR mirip dengan dioda karena SCR menghantarkan hanya pada satu arah. SCR harus diberi bias maju dari anoda ke katoda untuk konduksi arus. Tidak seperti pada dioda, ujung gerbang yang digunakan berfungsi untuk menghidupkan alat.

Operasi SCR
Operasi SCR sama dengan operasi dioda standar kecuali bahwa SCR memerlukan tegangan positif pada gerbang untuk menghidupkan saklar. Gerbang SCR dihubungkan dengan basis transistor internal, dan untuk itu diperlukan setidaknya 0,7 V untuk memicu SCR. Tegangan ini disebut sebagai tegangan pemicu gerbang (gate trigger voltage). Biasanya pabrik pembuat SCR memberikan data arus masukan minimum yang dibutuhkan untuk menghidupkan SCR. Lembar data menyebutkan arus ini sebagai arus pemicu gerbang (gate trigger current). Sebagai contoh lembar data 2N4441 memberikan tegangan dan arus pemicu :
VGT = 0,75 V
IGT = 10 mA
Hal ini berarti sumber yang menggerakkan gerbang 2N4441 harus mencatu 10 mA pada tegangan 0,75 V untuk mengunci SCR.

Aplikasi Pada SCR:

Scr Sebagai Saklar Pengaman Elektronik

SCR sebagai saklar dapat dipergunakan sebagai proteksi arus yang mengalir ke beban baik berupa lampu maupun motor listrik. Pengaturan ini dapat dilakukan dengan memanfaatkan rangkaian umpan balik (feed back) yang menghubungkan keluaran SCR ke gate SCR. Beban maksimum yang dapat ditanggung SCR tergantung pada karakteristik dari SCR tersebut serta penyulutan yang dilakukan pada gate SCR.

Umpan balik tersebut tidak dapat langsung dihubungkan dengan gate SCR karena tegangan keluaran yang dihasilkan keluaran SCR terlampau besar untuk menyulut gate SCR, sehingga perlu tambahan rangkaian agar SCR tidak rusak. Gambar rangkaian di bawah ini merupakan pemakaian atau penggunaan komponen SCR sebagai proteksi khususnya proteksi terhadap arus lebih.

Gambar Rangkaian SCR Sebagai Saklar Pengaman Elektronik

Sumber tegangan pada rangkaian terebut di atas langsung berasal dari jala-jala PLN 220 Volt, yang langsung disambung seri dengan beban lampu dan SCR. Selanjutnya untuk rangkaian pengendali diperlukan penyearah tegangan sistem jembatan (bridge diode) yaitu D₁ - D₄. Rangkaian pengendali SCR terdiri dari dua buah transistor yaitu Q₁ dan Q₂. Apabila beban yang ditanggung SCR terlampau besar, rangkaian pengendali bekerja dan SCR berada pada kondisi “OFF”. Besar arus maksimum yang dapat ditanggung SCR dapat ubah-ubah dengan mengatur potensiometer atau tahanan variabel (VR).

Rangkaian Untuk Mengetahui Kebocoran Gas

Rangkaian untuk Mengetahui Kebocoran Gas ini dapat mendeteksi atau mengetahui adanya kebocoran gas. Dalam rangkaian ini tahanan dari Sensor akan berubah bila adanya kebocoran Gas yang mencapai maksimum.
Dengan adanya perubahan tahanan tersebut, maka tegangan akan berubah dan mengaktifkan Transistor, oleh Transistor tersebut tegangan akan diperkuat untuk mentriger SCR yang akan menggerakan relay.Relay dapat dihubungkan dengan beban berupa lampu atau alarm.

Rangkaian-untuk-mengetahui-kebocoran-gas

Thyristor berasal dari bahasa Yunani yang berarti ‘pintu’. Sifat dan cara kerja komponen ini memang mirip dengan pintu yang dapat dibuka dan ditutup untuk melewatkan arus listrik. Thyristor merupakan salah satu tipe devais semikonduktor daya yang paling penting dan telah banyak digunakan secara ekstensif pada rangkaian daya . Thyristor biasanya digunakan sebagai saklar/bistabil, beroperasi antara keadaan non konduksi ke konduksi. Pada banyak aplikasi, thyristor dapat diasumsikan sebagai saklar ideal akan tetapi dalam prakteknya thyristor memiliki batasan karakteristik tertentu. Beberapa komponen yang termasuk thyristor antara lain PUT (Programmable Uni-junction Transistor), UJT (Uni-Junction Transistor ), GTO (Gate Turn Off Thyristor), SCR (Silicon Controlled Rectifier), LASCR (Light Activated Silicon Controlled Rectifier), RCT (Reverse Conduction Thyristor), SITH (Static Induction Thyristor), MOS-Controlled Thyristor (MCT).

Struktur Thyristor

Ciri dari sebuah thyristor adalah komponen yang terbuat dari bahan semiconductor silicon. Walaupun bahannya sama, tetapi struktur P-N junction yang dimilikinya lebih kompleks dibanding transistor bipolar atau MOS. Komponen thyristor lebih digunakan sebagai saklar (switch) daripada sebagai penguat arus atau tegangan seperti halnya transistor.

Gambar 2: struktur thyristor

Aplikasi Pada Thyristor:

PWM (pulse width modulation) banyak dipergunakan pada berbagai keperluan sistem kendali khususnya pada penyulutan SCR/Thyristor. Hal ini mengingat kualitas penyulutan yang dihasilkan jauh lebih baik dibandingkan dengan penyulutan yang hanya mempergunakan komponen Resistor atau Capasitor. Prinsip utama dari sebuah pengendali dengan PWM yaitu adanya gelombang pembawa (carrier) serta gelombang referensi. Kedua gelombang tersebut dipadukan sedemikian rupa sehingga hasil paduan tersebut menghasilkan satu gelombang yang dapat dipergunakan untuk penyulutan SCR/Thyristor.

Gambar Rangkaian Pengendali Putaran Motor DC dengan PWM

Unit PWM pada Gambar rangkaian di atas memanfaatkan IC 555 yang biasanya digunakan pada rangkaian pewaktu (timer) sebagai komponen aktif dan beberapa komponen pasif lainnya. IC 555 sebagai PWM dapat menghasilkan gelombang kotak (pulsa) yang lebar pulsanya dapat dikendalikan

Rangkaian pengaturan beban dengan Thyristor setengah gelombang dihubungkan dengan sumber tegangan AC, sisi beban mengandung resistif-induktif, misalnya beban motor DC. Terminal gate Thyristor dihubungkan dengan modul trigger, untuk daya kecil hubungan modul trigger ke gate Thyristor bisa langsung

Gambar Modul Trigger Thrysto

Analisa gelombang yang dihasilkan Thyristor hanya konduksi saat tegangan positif saja, tegangan negatifnya diblok. Tetapi arus positif dan sebagian arus negatif dilakukan oleh Thyristor.

Untuk daya yang lebih besar, gate dikopel dengan trafo pulsa. Trafo pulsa gunanya sebagai isolasi rangkaian Thyristor dengan modul trigger gambar-10.34. Potensiometer modul penyulut trigger untuk mengatur sudut penyalaan. Ada Diode R1 yang diparalel dengan beban yang disebut sebagai free wheel Diode.

Gambar Penyearah Thrystor dengan Diode

Pada beban resistif-induktif ditambahkan sebuah Diode R1 (free wheel Diode). Saat Thyristor menuju OFF maka induktor akan membangkitkan tegangan induksi, Diode freewheel akan mengalirkan tegangan induksi sehingga tidak merusak Thyristor. Pada beban resisitip-induksip, sudut pengaturan sudut

Sumber referensi :

http://margionoabdil.blogspot.com/2012/11/rangkaian-scr-sebagai-saklar-pengaman.html

http://nvfselamanya.blogspot.com/2012/02/elektronika-dasar.html

http://margionoabdil.blogspot.com/2012/11/rangkaian-kendali-motor-dc-menggunakan.html

http://www.artikel.abajadun.com/2012/08/penyearah-thyristor-setengah-gelombang_22.html