SCR 그리고 SSR

개요

반도체 부품 중에서 위상제어 소자인 SCR 소자와 무접점 릴레이 제품인 SSR 그리고 SCR이 쌍방향으로 배열한 TRIAC에 대한 일부 내용입니다. SCR의 용어는 Silicon Controlled Rectifier의 약어로 SCR이라고 명칭 합니다. SCR의 동작 방식은 단방향만 Gate 전류에 제하는 단방향성 반도체 소자입니다. SCR에서 Gate 전류를 인가할 시 Turn-On 이 되고 유지하는 전류량이 그 이하일 경우 Turn-Off 하는 동작을 하는 소자입니다. 실리콘 제어 정류소자 이기도 하며 사이리스터 Thyristor라고도 합니다 사이리스터(Thyristor)는 트랜지스터와 비슷한 기능을 하는 스위칭 소자입니다

내용

온도 제어용으로도 많이 사용하는 방식에서 SCR 그리고 SSR과의 차이점은 동작 방식에서 있습니다. 전력 조정기에서의 TPR은 Thyristor Power Regulator의 약어입니다. THYRISTOR라는 것은 SCR, TRIAC 등 교류제어용 반도체 소자로 구성된 전력제어용 제어 유니트를 통칭하는 용어로 다양한 제조회사에서 TPR를 생산 판매하고 있습니다. 이것은 반도체 소자를 사용한 것으로 무접점 전력제 릴레이 인 SSR과 유사하지만 TPR에서 SSR과 다른 점은 SSR에는 없는 기능을 탑재할 수 있습니다. 전력 계통에서 발생할 수 있는 과전류 또는 결상등의 에러를 검출할 수 있는 제어 기능을 탑재할 수 있습니다. 드라이 접점 방식의 릴레이와 동작 방식은 무접점으로 동작하는 SSR은 조작 전원을 인가하여 회로 구성을 ON과 OFF의 두 가지 동작 제어만 가능합니다. 그렇지만 TPR 전력 조정기를 사용하면 다양한 제어 회로를 구성할 수 있습니다. 제어 방식에서는 위상제어나 정전압 제어 또는 정전류 제어와 CYCLE 제어 통신제어 등등 제조사에 따라서 다양한 제어 모드가 있습니다. TPR 전력 조정기에서는 필드 기기에서의 아날로그 신호로 4-20㎃ 또는 1-5V 등과 같이 전압이나 전류 신로를 입력 신호로 아날로그 신호에 비례하여 출력을 가감하는 비례 제어를 기본으로 사용할 수 있습니다. 따라서 TPR 전력 조정기를 사용하여 보다 정확하고 안정적인 온도 제어 등이 가능합니다. 따라서 TPR를 사용하여 최적의 제어 방식을 선택하여 온도 제어 분야에서 다양한 필드기기의 HEATER를 안정적으로 컨트롤할 수 있습니다.

IGBT모듈

여기에서 제어 방식에 대한 일부 내용입니다. TPR의 위상제어 방식은 AC 전원에 1/2 CYCLE 반사이클을 입력하여 제어신호에 따라 8.33 ms 동안 0 ~ 180도 사이에서 비례적으로 전원을 출력시키는 방식입니다. 또한 ON/OFF 단자에 접점이 입력되면 출력이 100 % 나가는 방식입니다. 이것은 항상 Zero 점 근처에서 ON 그리고 OFF 합니다. 제어입력 신호가 인가되어도 ON, OFF 기능을 사용하게 되면 출력이 100 % 나가게 됩니다. 고정주기 사이클 제어는 출력을 일정한 주기로 정하고 1 sec 제어입력에 따라 일정한 비율로 ON/OFF를 반복하여 제어하는 방식입니다 가변주기 사이클 제어는 주기를 정해놓고 제어하는 것이 아닌 AC sine 파형의 사이클 수를 이용하여 제어하는 방식입니다.

기타

3가지 전류 제어방식에서 일반적으로 전기로의 전류 제어방식 중 3가지로 압축하여 설명할 수 있습니다. 먼저 SCR 제어방식이고 두 번째 제어 방식은 ON/OFF 제어방식입니다. ON/OFF 제어방식은 일반형 온도 컨트롤러 제어 제품에서 흔히 볼 수 있는 제어 모드이며 PID 제어 방식이 아닙니다. 디지털 온도계 예를 들어서 오토닉스의 T3S와 같은 PID제어 방식이 아닌 온도 컨트롤러에서는 비례제어와 함께 ON.OFF 제어를 선택하여 사용할 수 있는 제어 방법 중에 하나입니다. ON OFF 제어 방식은 기타 제어 방식에 비하여 단순하게 설정 온도에서 ON와 OFF 동작으로 제어 방식입니다. ON OFF 제어 방식의 경우 PID 제어 방식에 비하여 빈번한 동작으로 인하여 필드기기의 전력 소모율이 많습니다. PID제어등 아날로그 제어 방식에 비하여 ON.OFF 제어 방식의 경우 ON 동작시 100%의 출력이 OFF시에는 0%의 출력 동작으로 동작하게 되는 제어 방식입니다. 예를 들어 히터를 제어하는 경우 ON.OFF제어 방식의 경우 온도컨트롤러와 전자접촉기등을 사용하여 제어하는데 이 경우 설정 온도에서 ON.OFF제어 시 ON시에 전력 최대치 100%를 출력하는 것과 같습니다. 전등을 제어할 경우 ON.OFF제어는 100프로 ON 100% OFF 하는 것과 같습니다. 그렇지만 아날로그 제어 시 모드 SCR제어 방식등에서는 조절하는 것에 따라서 전등의 빛이 밝아지는 반면 ON.OFF ON 동작시 100% 로 전력을 공급하게 되므로 전력 소모량이 많으며 부하에 적용된 전자 접촉기등에 빈번한 동작으로 인하여 전자접촉기에서 조명기기등의 부하를 담당하는 가동 접점의 수명이 짧아질 수 있습니다. SCR 제어 방식의 경우 전등등의 밝기 조정을 제품 내부나 외부에 설치된 볼륨 조정하여 사용합니다. 전력 조정기에서 SCR의 경우 위상소자라고 할 수 있으며 PID 온도 제어 등에 주로 사용하는 소자 중에 하나입니다. SSR은 무접점 릴레이이고 TRIAC의 경우 SCR를 쌍방향이 되게끔 배열된 소자로 전원 AC.DC겸용으로 사용할 수 있습니다.