BT151-500R SCR Tristör 500V 7.5A TO-220AB

BT151-500R, güç anahtarlama ve kontrollü doğrultma uygulamalarında kullanılan silikon kontrollü doğrultucu (SCR) tipi bir tristördür. 500V tekrarlamalı tepe gerilim dayanımı, 7.5A ortalama iletim akımı, 12A RMS iletim akımı ve yüksek darbe akımı kapasitesi sayesinde motor kontrolü, ateşleme devreleri, koruma sistemleri, güç regülasyonu ve çeşitli endüstriyel elektronik uygulamalarda kullanılabilir.

BT151-500R, Gate terminaline uygulanan kısa süreli bir tetikleme sinyaliyle iletime geçer. Tetikleme sinyali kaldırıldıktan sonra Anot-Katot akımı tutma akımının üzerinde kaldığı sürece iletimini sürdürmesi, SCR tristörlerin temel çalışma özelliklerinden biridir.

Teknik Özellikler

• Model: BT151-500R
• Eleman Tipi: SCR Tristör / Silikon Kontrollü Doğrultucu
• Kılıf Tipi: TO-220AB / SOT78
• Tekrarlamalı Tepe Off-State Gerilimi (VDRM): 500V
• Tekrarlamalı Tepe Ters Gerilimi (VRRM): 500V
• Ortalama İletim Akımı (IT(AV)): Maksimum 7.5A
• RMS İletim Akımı (IT(RMS)): Maksimum 12A
• Tekrarlamasız Tepe İletim Akımı (ITSM): 120A @ 10ms
• Tekrarlamasız Tepe İletim Akımı (ITSM): 132A @ 8.3ms
• Gate Tetikleme Akımı (IGT): Tipik 2mA, Maksimum 15mA
• Gate Tetikleme Gerilimi (VGT): Tipik 0.6V, Maksimum 1.5V
• Maksimum Akım Yükselme Hızı (dIT/dt): 50A/µs
• Off-State Gerilim Yükselme Hızı (dVD/dt): Minimum 200V/µs
• Tepe Gate Akımı (IGM): Maksimum 2A
• Tepe Gate Gücü (PGM): Maksimum 5W
• Ortalama Gate Gücü (PG(AV)): Maksimum 0.5W
• Maksimum Junction Sıcaklığı: 125°C
• Depolama Sıcaklığı: -40°C ile +150°C
• Montaj Tipi: THT
• Pin Sayısı: 3

BT151-500R Pin Dizilimi ve Örnek DC Yük Kontrolü

BT151-500R TO-220AB kılıfta üç bağlantı terminaline sahiptir. Komponent üzerindeki yazılar kullanıcıya bakacak şekilde önden tutulduğunda pinler soldan sağa Katot, Anot ve Gate şeklindedir.

• Pin 1 – K / Katot: Ana akım yolunun Katot terminalidir
• Pin 2 – A / Anot: Ana güç akımının giriş terminalidir
• Pin 3 – G / Gate: SCR'nin tetiklenmesini sağlayan kontrol terminalidir
• Metal Tab: Elektriksel olarak Anot / Pin 2 terminaline bağlıdır

Çalışma Prensibi

BT151-500R normal durumda Anot ile Katot arasındaki akımı engeller. Anot, Katot'a göre pozitif durumdayken Gate terminaline yeterli pozitif tetikleme akımı uygulandığında SCR iletime geçer ve yük akımı Anot-Katot üzerinden akmaya başlar.

SCR iletime geçtikten sonra Gate terminaline uygulanan tetikleme sinyalinin devam etmesi gerekmez. Anot-Katot akımı tutma akımının üzerinde kaldığı sürece cihaz iletim durumunu korur.

SCR'nin MOSFET ve Transistörden Farkı

BT151-500R, MOSFET veya klasik bipolar transistör gibi kontrol sinyali kaldırıldığında doğrudan kapanmaz. Gate yalnızca SCR'yi tetikleyerek iletime geçirmek için kullanılır.

SCR'yi tekrar kapatmak için Anot-Katot üzerinden geçen akımın tutma akımının altına düşürülmesi gerekir. Bu özellik özellikle kilitlemeli anahtarlama ve koruma uygulamalarında avantaj sağlar.

Gate Tetikleme Akımı

BT151-500R için Gate tetikleme akımı tipik 2mA, maksimum 15mA'dır. Gate tetikleme gerilimi ise tipik 0.6V ve maksimum 1.5V olarak belirtilmektedir.

Devre tasarımında yalnızca tipik 2mA değeri esas alınmamalıdır. Güvenilir tetikleme sağlamak için sıcaklık, üretim toleransları ve kontrol devresinin çıkış kapasitesi dikkate alınarak maksimum Gate tetikleme gereksinimi değerlendirilmelidir.

Gate Seri Direnci

Görselde Gate terminalinde 220Ω – 470Ω aralığında örnek seri direnç gösterilmektedir. Gate direncinin amacı tetikleme sırasında Gate üzerinden geçen akımı sınırlandırmaktır.

Uygun direnç değeri kontrol gerilimine ve istenen Gate akımına göre hesaplanmalıdır. Yaklaşık hesap aşağıdaki şekilde yapılabilir:

RG ≈ (VCONTROL − VGT) / IG

Bu nedenle 220Ω – 470Ω değerleri her 3.3V veya 5V kontrol sistemi için doğrudan uygun kabul edilmemelidir. Özellikle 3.3V mikrodenetleyici çıkışlarında Gate akımının güvenilir tetikleme için yeterli olup olmadığı kontrol edilmelidir.

Gate-Katot Direnci

Görselde Gate ile Katot arasında 10kΩ direnç bulunmaktadır. Bu direnç Gate'in boşta kalmasını önlemeye ve parazit kaynaklı istenmeyen tetikleme riskini azaltmaya yardımcı olabilir.

Gate-Katot direnci uygulamaya göre seçilmelidir. Elektriksel olarak gürültülü ortamlarda yanlış tetikleme bağışıklığı için datasheet'teki dV/dt ve Gate-Katot koşulları ayrıca dikkate alınmalıdır.

3.3V ve 5V Mikrodenetleyici ile Kontrol

BT151-500R; Arduino, STM32, ESP32 ve benzeri kontrol sistemleriyle uygun sürücü devresi üzerinden tetiklenebilir. Ancak mikrodenetleyici çıkışının sağlayabileceği akım ile SCR'nin maksimum Gate tetikleme gereksinimi birlikte değerlendirilmelidir.

Özellikle 3.3V çıkışlı mikrodenetleyicilerde Gate'in doğrudan sürülmesi her koşulda güvenilir tetikleme sağlamayabilir. Gerekli durumlarda transistorlü sürücü, optokuplör veya uygun bir Gate tetikleme devresi kullanılabilir.

7.5A Ortalama İletim Akımı

BT151-500R için belirtilen 7.5A değeri IT(AV), yani ortalama on-state akım değeridir. Datasheet'te bu değer yarım sinüs dalgası ve montaj tabanı sıcaklığı maksimum 109°C koşulunda belirtilmektedir.

Bu nedenle 7.5A değeri herhangi bir devrede, herhangi bir soğutma koşulunda doğrudan “sürekli yük akımı” olarak değerlendirilmemelidir. Gerçek çalışma koşullarında akım dalga şekli, iletim açısı ve termal koşullar birlikte değerlendirilmelidir.

12A RMS İletim Akımı

BT151-500R'nin maksimum RMS on-state akım değeri 12A'dır. Bu değer de üreticinin belirttiği termal ve dalga şekli koşullarına bağlı bir maksimum değerdir.

7.5A IT(AV) ile 12A IT(RMS) birbirinden farklı elektriksel büyüklüklerdir ve birbirinin yerine kullanılmamalıdır.

120A – 132A Darbe Akımı

BT151-500R yüksek kısa süreli akımlara dayanabilecek şekilde tasarlanmıştır. Junction sıcaklığının başlangıçta 25°C olduğu koşullarda tek tekrarlamasız yarım sinüs darbesi için maksimum ITSM değeri 10ms'de 120A, 8.3ms'de ise 132A'dır.

120A ve 132A değerleri sürekli çalışma akımları değildir. Yalnızca çok kısa süreli non-repetitive surge akımlarını ifade eder.

500V Gerilim Dayanımı

BT151-500R maksimum 500V tekrarlamalı tepe off-state gerilimi ve 500V tekrarlamalı tepe ters gerilim dayanımına sahiptir.

500V değeri maksimum komponent sınırıdır. Gerçek devre tasarımında anahtarlama sırasında oluşabilecek transient gerilimler ve endüktif yüklerin meydana getirebileceği gerilim darbeleri dikkate alınarak uygun güvenlik payı bırakılmalıdır.

DC Yük Kontrolü

Görselde BT151-500R'nin DC lamba veya motor gibi bir yükün kontrolünde kullanılmasına yönelik temel bağlantı prensibi gösterilmektedir. Yük, pozitif DC besleme ile SCR'nin Anot terminali arasına bağlanır ve Katot GND hattına bağlanır.

Gate'e uygun bir tetikleme sinyali uygulandığında SCR iletime geçer. Gate sinyali kaldırıldıktan sonra yük akımı tutma akımının üzerinde kaldığı sürece SCR açık kalmaya devam eder.

Bu nedenle DC devrede yükü yalnızca Gate sinyalini kaldırarak kapatmak mümkün değildir. Akım yolunun kesilmesi veya uygun komütasyon yöntemi kullanılması gerekir.

AC Devrelerde Kullanım

SCR alternatif akım uygulamalarında yalnızca ileri yöndeki uygun yarım periyotta iletim sağlar. AC akımı sıfır noktasından geçtiğinde SCR'den geçen akım tutma akımının altına düşer ve cihaz doğal olarak kapanır.

Bu özellik kontrollü doğrultucu, faz kontrollü güç devreleri ve benzeri AC uygulamalarında kullanılabilir.

Endüktif Yüklerde Koruma

Motor, bobin, röle ve solenoid gibi endüktif yükler anahtarlanırken yüksek gerilim darbeleri meydana gelebilir. Devrenin AC veya DC yapısına göre flyback diyotu, RC snubber, TVS veya MOV gibi uygun transient koruma elemanları kullanılmalıdır.

Koruma elemanları yükün çalışma gerilimi, akımı ve depoladığı endüktif enerji dikkate alınarak seçilmelidir.

Akım Yükselme Hızı

BT151-500R için maksimum on-state akım yükselme hızı dIT/dt 50A/µs olarak belirtilmektedir. SCR tetiklendiği anda akımın çok hızlı yükselmesi cihaz içerisinde akım yoğunlaşmasına ve hasara neden olabilir.

Özellikle kapasitif veya çok düşük empedanslı yüklerde başlangıç akımının uygun şekilde sınırlandırılması önemlidir.

TO-220AB Kılıf ve Soğutucu

BT151-500R, TO-220AB / SOT78 güç kılıfına sahiptir. Paket yapısı uygun bir harici soğutucuya mekanik olarak monte edilebilmesine imkan verir.

Metal montaj tabı elektriksel olarak Anot / Pin 2 terminaline bağlıdır. Bu nedenle metal bir soğutucu kullanılırken soğutucunun elektriksel potansiyeli dikkate alınmalı ve gerekli durumlarda uygun izolasyon malzemesi kullanılmalıdır.

Devre Tasarımında Dikkat Edilmesi Gerekenler

• Pin 1 Katot, Pin 2 Anot ve Pin 3 Gate bağlantısı doğru yapılmalıdır
• Metal tabın elektriksel olarak Anot / Pin 2 terminaline bağlı olduğu dikkate alınmalıdır
• 7.5A değeri ortalama on-state akımı IT(AV)'dir
• 12A değeri RMS on-state akımı IT(RMS)'dir
• 120A ve 132A değerleri yalnızca kısa süreli non-repetitive surge akımlarıdır
• 500V maksimum VDRM ve VRRM değerleri aşılmamalıdır
• Gate sürücü devresi maksimum 15mA IGT gereksinimi dikkate alınarak tasarlanmalıdır
• Gate akımını sınırlamak için uygun seri direnç kullanılmalıdır
• DC uygulamalarda Gate sinyali kaldırıldığında SCR'nin otomatik olarak kapanmayacağı unutulmamalıdır
• Yüksek akım uygulamalarında termal tasarım yapılmalı ve gerektiğinde uygun soğutucu kullanılmalıdır
• Endüktif yüklerde uygun transient koruma elemanları kullanılmalıdır

Kullanım Alanları

• Motor kontrol devreleri
• Ateşleme devreleri
• Kontrollü doğrultucu devreleri
• Koruma ve crowbar devreleri
• Gerilim regülasyon uygulamaları
• DC yük anahtarlama sistemleri
• UPS ve inverter devreleri
• Endüstriyel güç kontrol sistemleri
• Röle ve solenoid kontrolü
• Güç elektroniği uygulamaları
• Elektronik eğitim ve deney projeleri

Paket İçeriği

• 1 Adet BT151-500R SCR Tristör 500V 7.5A TO-220AB