Kontrol Daya Menggunakan SCR (Thyristor)
Pengertian SCR
SCR atau Silicon Controlled Rectifier yang biasanya juga disebut thyristor adalah perangkat 3 pin, memiliki tiga terminal dasar: anoda, katoda, dan gerbang (gate). Terminal gerbang adalah terminal kontrol untuk penerapan tegangan anoda-katoda. Biasanya silikon digunakan karena arus bocor yang rendah.
Polaritas tegangan yang diterapkan pada katoda dan anoda memutuskan apakah perangkat dalam forward atau reverse bias dan tegangan gerbang menentukan konduksi SCR. Dengan kata lain, ketika forward bias diterapkan ke SCR, setelah tegangan gerbang positif yang tepat diterapkan, perangkat mulai berjalan dan dimatikan hanya ketika arus melalui perangkat dibuat kurang dari menahan arus. Dengan demikian SCR dapat digunakan sebagai sakelar.
SCR Firing:
Penerapan tegangan GERBANG dikenal sebagai firing.
Tipe-tipe SCR Firing:
Secara umum ada dua jenis firing dalam SCR:
• Zero Voltage Cross Over firing: Mode kontrol zero-crossing (juga disebut siklus cepat, siklus integral, atau burst firing) beroperasi dengan menyalakan SCR hanya ketika nilai sesaat dari tegangan sinusoidal adalah nol.
• Metode kontrol sudut phase: Sudut phase bervariasi, yaitu penerapan pulsa gerbang tertunda oleh waktu tertentu dan konduksi dikendalikan.
Rangkaian Firing:
Fitur dari Rangkaiang Firing:
Rangkaian penembakan harus menghasilkan pulsa pemicu untuk SCR pada saat yang tepat.
Perlu ada isolasi listrik antara rangkaian penembakan dan rangkaian SCR. Hal ini dicapai dengan menggunakan penguat pulsa atau opto-isolator (optocoupler).
Jenis rangkaian firing:
Rangkaian R-Firing:
Rangkaian RC-Firing:
Rangkaian UJT-Firing:
Firing Angle (sudut tembak):
Jumlah derajat dari awal siklus saat SCR dinyalakan adalah sudut tembak. Setiap SCR akan mulai melakukan pada titik tertentu pada tegangan sumber AC. Titik tertentu didefinisikan sebagai sudut tembak. Semakin awal siklus SCR terjaga, semakin besar tegangan yang diberikan pada beban.
Kontrol Sudut Menembak:
Kontrol sudut penyalaan dapat digunakan dalam aplikasi seperti mengendalikan kecepatan motor kipas, mengendalikan intensitas bola lampu, dengan mengontrol aplikasi daya ke SCR. Kontrol sudut tembak dicapai dengan memvariasikan waktu penerapan pulsa Gerbang ke SCR. Tegangan ke terminal Gerbang SCR dapat diterapkan pada waktu tertentu yang ditentukan oleh input jarak jauh.
Pada dasarnya dengan mengendalikan sudut tembak berarti mengatur titik pada gelombang sinyal AC ketika SCR akan dipicu atau dengan kata lain, waktu yang sesuai dengan gelombang sinyal AC ketika gerbang SCR akan diberi tegangan supply DC. Biasanya untuk memicu SCR kami menggunakan optoisolator (optocoupler).
Untuk rangkaian aplikasi daya sederhana, di mana tidak ada kontrol daya yang diperlukan, biasanya detektor pelintas nol atau optocoupler yang memiliki detektor pelintas nol dapat digunakan, dimana SCR dipicu hanya pada tingkat persimpangan nol dari bentuk gelombang AC.
Untuk aplikasi lain yang melibatkan aplikasi pengontrol daya, gerbang dipicu menggunakan pulsa dan sudut tembak bervariasi sesuai untuk mengontrol switching SCR dan sesuai dengan kekuatan SCR.
Variasi sudut tembak atau variasi konduksi SCR dengan menunda penerapan arus gerbang dapat dilakukan dengan dua cara:
• Kontrol Gerbang Geser Phase : Ini menyebabkan penundaan konduksi 0 hingga 180⁰. Sudut phase tegangan gerbang diubah sehubungan dengan tegangan katoda anoda. Dengan kata lain, tegangan gerbang diterapkan keluar dari phase dengan tegangan anoda.
Biasanya kapasitansi atau induktansi digunakan untuk tujuan ini. Dalam kombinasi LR, arus tertinggal tegangan, sedangkan dalam kombinasi RC, arus memimpin tegangan. Resistor R bervariasi sehingga memvariasikan sudut phase dimana tegangan gerbang tertunda dari tegangan anoda.
Rangkaian berbeda yang digunakan sebagai pengalih phase adalah seperti yang diberikan:
• Pulsa Pemicu: Tegangan gerbang juga dapat diterapkan dengan memberikan pulsa ke terminal Gerbang. Siklus kerja pulsa dapat bervariasi untuk memberikan variasi dalam konduksi.
Pulsa dapat dihasilkan baik menggunakan UJT atau menggunakan 555 timer.
Contoh Pengerjaan Kontrol Sudut Tembak dan Aplikasinya
Diagram blok di atas menunjukkan sistem untuk mencapai kontrol daya ke motor induksi menggunakan kontrol sudut tembak untuk SCR back to back.
Koneksi SCR back to back digunakan untuk menyediakan daya AC ke beban di kedua setengah siklus sinyal AC. Dua optocoupler terhubung ke masing-masing SCR. Pada setengah siklus pertama dari sinyal AC, salah satu SCR berjalan setelah dipicu menggunakan optocoupler dan memungkinkan arus melewati beban.
Dalam siklus paruh kedua, SCR lain terhubung ke arah sebaliknya dengan SCR lain, dipicu menggunakan optocoupler lain dan memungkinkan arus mengalir ke beban. Dengan demikian beban mendapat daya AC di kedua setengah siklus.
Dalam sistem ini, SCR dipicu menggunakan optocoupler yang berisi kombinasi LED dan TRIAC. Ketika pulsa diterapkan pada LED, itu memancarkan cahaya yang jatuh pada TRIAC dan berjalan, menyebabkan pulsa output dari optocoupler ke SCR. Prinsipnya melibatkan pengontrolan laju penerapan pulsa dengan memvariasikan frekuensi antara pulsa yang berdekatan.
Mikrokontroler digunakan untuk menyediakan pulsa ke optocoupler berdasarkan pada input tombol yang dihubungkan dengannya. Frekuensi tombol tekan ditekan menentukan jumlah penundaan aplikasi pulsa. Misalnya, jika tombol ditekan sekali, Mikrokontroler menunda aplikasi pulsa sebesar 1 ms. Jadi sudut di mana SCR dipicu dikendalikan sesuai dan aplikasi daya AC ke beban dikontrol.
