Tiristori su vrsta poluvodičkih uređaja. Namijenjeni su za regulaciju i prebacivanje velikih struja. Tiristor vam omogućava da prebacite električni krug kada se na njega primijeni kontrolni signal. Zbog toga izgleda kao tranzistor.

Tiristor u pravilu ima tri izlaza, od kojih je jedan upravljački, a druga dva čine put za protok struje. Kao što znamo, tranzistor se otvara proporcionalno veličini kontrolne struje. Što je veći, to se tranzistor više otvara, i obrnuto. Ali tiristor je drugačije uređen. Otvara se potpuno, grčevito. I što je najzanimljivije, ne zatvara se čak ni u nedostatku kontrolnog signala.

Princip rada

Razmotrite rad tiristora prema sljedećoj jednostavnoj shemi.

Sijalica ili LED spojena je na anodu tiristora, a pozitivni izlaz izvora napajanja je spojen na nju preko prekidača K2. Katoda tiristora je spojena na negativno napajanje. Nakon što je krug uključen, tiristor je pod naponom, ali LED je isključen.

Ako pritisnete dugme K1, struja kroz otpornik će ići na kontrolnu elektrodu, a LED će početi da svetli. Često se na dijagramima označava slovom "G", što znači kapija, ili na ruskom zatvarač (kontrolni izlaz).

Otpornik ograničava kontrolnu izlaznu struju. Minimalna radna struja ovog razmatranog tiristora je 1 mA, a maksimalna dozvoljena struja je 15 mA. Imajući to na umu, u našem krugu je odabran otpornik s otporom od 1 kOhm.

Ako ponovo pritisnete dugme K1, to neće uticati na tiristor i ništa se neće dogoditi. Da biste tiristor prebacili u zatvoreno stanje, morate isključiti prekidač za napajanje K2. Ako se napajanje ponovo uključi, tiristor će se vratiti u prvobitno stanje.

Ovaj poluprovodnički uređaj je, u stvari, elektronski ključ sa zaključavanjem. Prijelaz u zatvoreno stanje također se događa kada se napon napajanja na anodi smanji na određeni minimum, otprilike 0,7 volti.

Karakteristike uređaja

Do fiksacije uključenog stanja dolazi zbog funkcije interni uređaj tiristor. Primjer dijagrama izgleda ovako:

Obično je predstavljen u obliku dva tranzistora različitih struktura, međusobno povezanih. Empirijski možete provjeriti kako tranzistori povezani prema ovoj shemi rade. Međutim, postoje razlike u strujno-naponskoj karakteristici. Također morate uzeti u obzir da su uređaji izvorno dizajnirani da izdrže visoke struje i napone. Na kućištu većine ovih uređaja nalazi se metalni izlaz na koji se može pričvrstiti radijator za odvođenje toplinske energije.

Tiristori se izrađuju u različitim slučajevima. Uređaji male snage nemaju hladnjak. Uobičajeni domaći tiristori su sljedeći. Imaju masivno metalno kućište i izdržavaju velike struje.

Osnovni parametri tiristora

• Maksimalna dozvoljena struja naprijed . Ovo je maksimalna vrijednost struje otvorenog tiristora. U moćnim uređajima dostiže stotine ampera.
• Maksimalna dozvoljena reverzna struja .
• napredni napon . Ovo je pad napona pri maksimalnoj struji.
• obrnuti napon . Ovo je maksimalni dozvoljeni napon na tiristoru u zatvorenom stanju, pri kojem tiristor može raditi bez narušavanja njegovih performansi.
• Napon uključivanja . Ovo je minimalni napon primijenjen na anodu. To se odnosi na minimalni napon pri kojem je općenito moguć rad tiristora.
• Minimalna struja kontrolne elektrode . Potrebno je uključiti tiristor.
• Maksimalna dozvoljena struja upravljanja .
• Maksimalna dozvoljena disipacija snage .

Dinamički parametar

Vrijeme prijelaza tiristora iz zatvorenog u otvoreno stanje kada stigne signal.

Vrste tiristora

Prema načinu upravljanja dijele se na:

• Diodni tiristori ili na drugi način dinistori. Otvaraju se visokonaponskim impulsom koji se primjenjuje na katodu i anodu.
• Triodni tiristori, ili trinistori. Otvaraju se kontrolnom strujom elektrode.

Triodni tiristori su zauzvrat podijeljeni:

• Katodna kontrola - napon koji formira upravljačku struju dovodi se do kontrolne elektrode i katode.
• Anodna kontrola - kontrolni napon se primjenjuje na elektrodu i anodu.

Tiristor je zaključan:

• Smanjenje anodne struje - katoda je manja od struje držanja.
• Primjenom napona zaključavanja na kontrolnu elektrodu.

Prema obrnutoj vodljivosti, tiristori se dijele:

• Reverzna provodljivost - imaju mali obrnuti napon.
• Reverzno-neprovodno - obrnuti napon jednak je najvećem naponu naprijed u zatvorenom obliku.
• Uz nestandardnu ​​vrijednost obrnutog napona - proizvođači ne određuju vrijednost ove vrijednosti. Takvi uređaji se koriste na mjestima gdje je isključen obrnuti napon.
• Triac - propušta struje u dva smjera.

Koristeći trijake, morate znati da oni rade uvjetno simetrično. Glavni dio trijaka se otvara kada se na kontrolnu elektrodu dovede pozitivan napon u odnosu na katodu, a na anodi može biti bilo koji polaritet. Ali ako negativni napon dođe do anode, a pozitivan napon do kontrolne elektrode, tada se trijaci ne otvaraju i mogu otkazati.

Po brzini podijeljeno vremenom otključavanja (uključeno) i vremenom zaključavanja (isključeno).

Razdvajanje tiristora po snazi

Kada tiristor radi u ključnom režimu, najveća snaga uključenog opterećenja određena je naponom na tiristoru u otvorenom obliku pri najvećoj struji i najvećoj disipaciji snage.

Efektivna vrijednost struje prema opterećenju ne bi trebala biti veća od maksimalne disipirane snage podijeljene sa otvorenim naponom.

Jednostavna signalizacija na bazi tiristora

Na bazi tiristora možete napraviti jednostavan alarm koji će reagirati na svjetlo ispuštanjem zvuka pomoću piezo emitera. Upravljački izlaz tiristora se napaja preko fotootpornika i otpornika za podešavanje. Svetlost koja pada na fotootpornik smanjuje njegov otpor. I struja otključavanja počinje teći do kontrolnog izlaza tiristora, dovoljna da ga otvori. Nakon toga, zujalica se uključuje.

Otpornik za podešavanje je dizajniran za podešavanje osjetljivosti uređaja, odnosno praga odziva kada je ozračen svjetlom. Najzanimljivije je da čak i u nedostatku svjetla, tiristor ostaje otvoren, a signalizacija ne prestaje.

Ako postavite svjetlosni snop nasuprot fotoosjetljivom elementu tako da svijetli malo ispod prozora, dobićete najjednostavniji senzor dima. Dim koji uđe između izvora svjetlosti i prijemnika raspršit će svjetlost, što će pokrenuti alarm. Ovom uređaju je nužno potrebno kućište, kako prijemnik svjetlosti ne bi primao svjetlost od sunca ili umjetnih izvora svjetlosti.

Tiristor možete otvoriti i na drugi način. Da biste to učinili, dovoljno je nakratko primijeniti mali napon između upravljačkog terminala i katode.

Tiristorski regulator snage

Sada razmotrite upotrebu tiristora za njegovu namjenu. Razmotrimo jednostavan krug regulatora snage tiristora koji će raditi iz 220 volti AC mreže. Shema je jednostavna i sadrži samo pet dijelova.

• Poluvodička dioda VD.
• Varijabilni otpornik R1.
• Fiksni otpornik R2.
• Kondenzator C.
• Thyristor VS.

Njihove preporučene nominalne vrijednosti prikazane su na dijagramu. Kao diodu možete koristiti KD209, tiristor KU103V ili jači. Poželjno je koristiti otpornike snage najmanje 2 vata, elektrolitički kondenzator za napon od najmanje 50 volti.

Ovaj krug regulira samo jedan poluperiod mrežnog napona. Ako zamislimo da smo uklonili sve elemente iz kola, osim diode, tada će proći samo pola vala naizmjenične struje, a samo polovica snage će ići na opterećenje, na primjer, na lemilicu ili lampa sa žarnom niti.

Tiristor vam omogućava da preskočite dodatne, relativno govoreći, dijelove poluciklusa koje je odsjekla dioda. Kada promijenite položaj promjenjivog otpornika R1, promijenit će se izlazni napon.

Upravljački izlaz tiristora spojen je na pozitivni terminal kondenzatora. Kada napon na kondenzatoru poraste do napona uključivanja tiristora, on se otvara i prolazi određeni dio pozitivnog poluperioda. Varijabilni otpornik će odrediti brzinu punjenja kondenzatora. I što se brže puni, prije će se tiristor otvoriti i imat će vremena da preskoči dio pozitivnog poluciklusa prije promjene polariteta.

Negativni poluval ne ulazi u kondenzator, a napon na njemu je istog polariteta, pa nije strašno da ima polaritet. Krug vam omogućava da promijenite snagu od 50 do 100%. Za lemilicu, ovo je sasvim ispravno.

Tiristor propušta struju u jednom smjeru od anode do katode. Ali postoje varijante koje prolaze struju u oba smjera. Zovu se simetrični tiristori ili trijaci. Koriste se za kontrolu opterećenja u AC krugovima. Postoji veliki broj sheme regulatora snage zasnovane na njima.

Tiristor je djelomično kontrolirani elektronski ključ. Ovaj uređaj, uz pomoć kontrolnog signala, može biti samo u provodnom stanju, odnosno uključiti se. Da biste ga isključili, potrebno je provesti posebne mjere koje osiguravaju da struja naprijed padne na nulu. Princip rada tiristora je jednosmjerna vodljivost, u zatvorenom stanju može izdržati ne samo izravni, već i obrnuti napon.

Svojstva tiristora

Po svojim kvalitetima tiristori su poluvodički uređaji. U njihovoj poluvodičkoj pločici postoje susjedni slojevi koji imaju razne vrste provodljivost. Dakle, svaki tiristor je uređaj sa četveroslojnom p-p-p-p strukturom.

Pozitivni pol izvora napona spojen je na krajnji dio p-strukture. Zbog toga, datoj površini nazvana anoda. Suprotno područje n-tipa, gdje je spojen negativni pol, naziva se katoda. Izlaz iz unutrašnjeg područja se izvodi pomoću p-kontrolne elektrode.

Klasični model tiristora sastoji se od dva različita stupnja provodljivosti. U skladu sa ovom šemom, baza i kolektor oba tranzistora su povezani. Kao rezultat ove veze, baza svakog tranzistora se napaja strujom kolektora drugog tranzistora. Tako se dobija sklop sa pozitivnom povratnom spregom.

Ako u kontrolnoj elektrodi nema struje, tada su tranzistori u zatvorenom položaju. Kroz opterećenje ne teče struja i tiristor ostaje zatvoren. Kada se struja primeni iznad određenog nivoa, pozitivno Povratne informacije. Proces postaje lavina, nakon čega se otvaraju oba tranzistora. Na kraju, nakon otvaranja tiristora, dolazi do njegovog stabilnog stanja, čak i ako je struja prekinuta.

Rad tiristora na jednosmernu struju

S obzirom na elektronski tiristor, čiji se princip rada temelji na jednosmjernom toku struje, treba napomenuti njegov rad na istosmjernoj struji.

Konvencionalni tiristor se uključuje primjenom strujnog impulsa na upravljački krug. Ovo napajanje se vrši sa strane pozitivnog polariteta, suprotno od katode.

Tokom uključivanja, trajanje prijelaza je određeno prirodom opterećenja, amplitudom i brzinom kojom raste impuls kontrolne struje. Osim toga, ovaj proces ovisi o temperaturi unutrašnje strukture tiristora, struji opterećenja i primijenjenom naponu. U krugu u kojem je instaliran tiristor ne bi trebalo biti neprihvatljive brzine rasta napona, što može dovesti do njegovog spontanog uključivanja.

Režim zaključavanja unazad

Rice. 3. Reverzni način blokiranja tiristora

Dva glavna faktora ograničavaju režime obrnutog kvara i naprednog kvara:

1. Punkcija osiromašene regije.

U režimu obrnutog zaključavanja, na anodu uređaja se primjenjuje napon, koji je negativan u odnosu na katodu; spojevi J1 i J3 su obrnuto pristrasni, dok je spoj J2 prednapon (vidi sliku 3). U ovom slučaju, većina primijenjenog napona pada na jednom od J1 ili J3 spojeva (u zavisnosti od stepena dopinga različitih regija). Neka je ovo prijelaz J1. U zavisnosti od debljine W n1 sloja n1, slom je uzrokovan lavinastim umnožavanjem (debljina osiromašenog područja tokom sloma je manja od W n1) ili probijanjem (iscrpljeni sloj se prostire na cijelom području n1, a prelazi J1 i J2 su zatvoreni).

Način direktnog zaključavanja

Kod direktnog blokiranja, napon na anodi je pozitivan u odnosu na katodu i samo je J2 spoj obrnuto prednapon. Prijelazi J1 i J3 su pristrasni prema naprijed. Većina primijenjenog napona pada preko J2 spoja. Kroz spojeve J1 i J3, manjinski nosioci se ubrizgavaju u područja uz spoj J2, koji smanjuju otpor spoja J2, povećavaju struju kroz njega i smanjuju pad napona na njemu. S povećanjem napona naprijed, struja kroz tiristor najprije polako raste, što odgovara dijelu 0-1 na I-V karakteristici. U ovom načinu rada, tiristor se može smatrati zaključanim, jer je otpor J2 spoja još uvijek vrlo visok. Kako se napon tiristora povećava, udio napona na J2 opada i naponi na J1 i J3 rastu brže, uzrokujući dalje povećanje struja kroz tiristor i pojačanje injektiranja manjinskih nosača u područje J2. Pri određenoj vrijednosti napona (reda nekoliko desetina ili stotina volti) naziva se prekidački napon V BF(tačka 1 na I-V karakteristici), proces poprima lavinski karakter, tiristor prelazi u stanje visoke vodljivosti (uključuje se), a u njemu se postavlja struja, određena naponom izvora i otporom eksternog kola.

Model sa dva tranzistora

Model sa dva tranzistora koristi se za objašnjenje karakteristika uređaja u načinu direktnog isključivanja. Tiristor se može smatrati kao pnp veza tranzistor sa n-p-n tranzistorom, a kolektor svakog od njih je povezan sa bazom drugog, kao što je prikazano na sl. 4 za triodni tiristor. Centralni spoj se ponaša kao kolektor rupa ubrizganih J1 spojem i elektrona ubrizganih preko J3 spoja. Odnos između emiterskih struja I E, mnogostruko I C i baze I B i statički strujni dobitak α 1 p-n-p tranzistor je takođe prikazan na sl. 4, gdje je I Co reverzna struja zasićenja spoja kolektor-baza.

Rice. 4. Dvotranzistorski model triodnog tiristora, veza tranzistora i omjer struja u p-n-p tranzistoru.

Slični odnosi se mogu dobiti za npn tranzistor kada je smjer struja obrnut. Od sl. 4 slijedi da je struja kolektora npn tranzistora ujedno i bazna struja pnp tranzistora. Slično mnogostruko p-n-p struja tranzistor i upravljačka struja Ig teče u bazu npn tranzistora. Kao rezultat, kada ukupni dobitak zatvorene petlje premaši 1, moguć je regenerativni proces.

Current p-n-p baze tranzistor je I B1= (1 - α 1) I A - I Co1. Ova struja također teče kroz kolektor NPN tranzistora. Struja kolektora n-p-n tranzistora sa pojačanjem α 2 je jednaka I C2= α 2 I K + I Co2.

Izjednačavanje I B1 I I C2, dobijamo (1 - α 1) I A - I Co1= α 2 I K + I Co2. Jer I K = I A + Ig, To

Rice. 5. Dijagram energetskog pojasa u modu za prednapon: stanje ravnoteže, način direktnog blokiranja i način provođenja naprijed.

Ova jednadžba opisuje statički odgovor uređaja u naponskom opsegu do sloma. Nakon kvara, uređaj radi kao p-i-n-dioda. Imajte na umu da su svi članovi u brojiocu desne strane jednačine mali, dakle, dok je član α 1 + α 2< 1, ток I A mala (Sami koeficijenti α1 i α2 zavise od I A i obično rastu sa povećanjem struje) Ako je α1 + α2 = 1, tada nazivnik razlomka nestaje i dolazi do direktnog kvara (ili je tiristor uključen). Treba napomenuti da ako je polaritet napona između anode i katode obrnut, tada će spojevi J1 i J3 biti obrnuto prednapredni, a J2 će biti prednaponski. U takvim uslovima ne dolazi do kvara, jer samo centralni spoj funkcioniše kao emiter, a proces regeneracije postaje nemoguć.

Širina osiromašenih slojeva i dijagrami energetskog pojasa u ravnoteži, u režimima direktnog blokiranja i direktnog provođenja prikazani su na Sl. 5. U ravnoteži, osiromašeno područje svake tranzicije i kontaktni potencijal su određeni profilom raspodjele nečistoća. Kada se na anodu dovede pozitivan napon, J2 spoj teži da se pomakne u suprotnom smjeru, dok spojevi J1 i J3 teže naprijed. Pad napona između anode i katode jednak je algebarskom zbiru padova napona na spojevima: VAK = V 1 + V 2 + V 3. Kako napon raste, struja kroz uređaj se povećava i, posljedično, povećavaju se α1 i α2. Zbog regenerativne prirode ovih procesa, uređaj će na kraju prijeći u otvoreno stanje. Nakon uključivanja tiristora, struja koja teče kroz njega mora biti ograničena vanjskim otporom opterećenja, inače, pri dovoljno visokom naponu, tiristor će otkazati. U uključenom stanju, tranzicija J2 je nagnuta u smjeru naprijed (slika 5, c), a pad napona V AK = (V 1 - | V 2| + V 3) je približno jednak zbiru napona na jednom spoju usmjerenom naprijed i napona na zasićenom tranzistoru.

Način provođenja naprijed

Kada je tiristor uključen, sva tri spoja su nagnuta prema naprijed. Rupe se ubrizgavaju iz regiona p1, a elektroni iz regiona n2, a struktura n1-p2-n2 se ponaša slično zasićenom tranzistoru sa kontaktom diode uklonjenom u područje n1. Stoga je uređaj u cjelini sličan p-i-n (p + -i-n +) diodi ...

Klasifikacija tiristora

• diodni tiristor (dodatni naziv "dinistor") - tiristor s dva izlaza
  • tiristorska dioda, nije provodljiva u suprotnom smjeru
  • tiristorsku diodu, koja vodi u suprotnom smjeru
  • tiristorska dioda simetrična (dodatni naziv "diak")
• triodni tiristor (dodatni naziv "trinistor") - tiristor sa tri izlaza
  • triodni tiristor, koji ne vodi u suprotnom smjeru (dodatni naziv "tiristor")
  • triodni tiristor, koji vodi u suprotnom smjeru (dodatni naziv "tiristor-dioda")
  • simetrični triodni tiristor (dodatni naziv "triak", neformalni naziv "triak")
  • triodni asimetrični tiristor
  • tiristor koji se može zaključati (dodatni naziv "preklopni triodni tiristor")

Razlika između dinistora i trinistora

Ne postoje fundamentalne razlike između dinistora i trinistora, međutim, ako se dinistor otvori kada se postigne određeni napon između anodnog i katodnog terminala, ovisno o vrsti ovog dinistora, tada se u trinistoru napon otvaranja može posebno smanjiti primjenom strujnog impulsa određenog trajanja i vrijednosti na svoju kontrolnu elektrodu sa pozitivnom razlikom potencijala između anode i katode, a strukturno se trinistor razlikuje samo u prisustvu kontrolne elektrode. SCR su najčešći uređaji iz porodice "tiristora".

Razlika između triodnog tiristora i tiristora koji se može zaključati

Prelazak u zatvoreno stanje konvencionalnih tiristora se vrši ili smanjenjem struje kroz tiristor na vrijednost I h, ili promjenom polariteta napona između katode i anode.

Tiristori koji se mogu zaključati, za razliku od konvencionalnih tiristora, pod utjecajem struje kontrolne elektrode mogu prijeći iz zatvorenog u otvoreno stanje, i obrnuto. Da biste zatvorili tiristor koji se može zaključati, potrebno je kroz kontrolnu elektrodu proći struju suprotnog polariteta od polariteta koji je uzrokovao njeno otvaranje.

Triac

Triac (simetrični tiristor) je poluvodički uređaj, po svojoj strukturi je analog antiparalelne veze dva tiristora. Sposoban da propušta električnu struju u oba smjera.

Karakteristike tiristora

Moderni tiristori se proizvode za struje od 1 mA do 10 kA; za napone od nekoliko V do nekoliko kV; brzina rasta struje u njima dostiže 10 9 A / s, napon - 10 9 V / s, vrijeme uključivanja je od nekoliko desetina do nekoliko desetina mikrosekundi, vrijeme isključenja je od nekoliko jedinica do nekoliko stotina mikrosekunde; Efikasnost dostiže 99%.

Aplikacija

• Kontrolisani ispravljači
• pretvarači (invertori)
• Regulatori snage (dimeri)

vidi takođe

• CDI (paljenje pražnjenjem kondenzatora)

Bilješke

Književnost

• GOST 15133-77.
• Kublanovskiy. Ya. S. Tiristorski uređaji. - 2. izd., revidirano. i dodatne - M.: Radio i komunikacija, 1987. - 112 str.: ilustr. - (Masovna radioteka. Broj 1104).

Linkovi

• Tiristori: princip rada, dizajn, vrste i metode uključivanja
• Tiristor i triac upravljanje preko mikrokontrolera ili digitalnog kola
• Konvertorski uređaji u sistemima napajanja
• Rogachev K.D. Savremeni tiristori sa zaštitom snage.
• Domaći analozi uvoznih tiristora
• Priručnici o tiristorima i analozima, Zamjena tiristora, zamjena dioda. Zener diode

Pasivno čvrsto stanje	Otpornik Promjenjivi otpornik Trimer otpornik Varistor kondenzator Varijabilni kondenzator Trimer kondenzator Induktor Kvarcni rezonator Osigurač Osigurač koji se može resetovati Transformer
Aktivno čvrsto stanje	Diode· LED · Fotodioda · poluprovodnički laser · Schottky dioda· Zener dioda · Stabistor · Varicap · Varicond · Diodni most · Avalanche diode · tunel dioda · Gunn dioda Tranzistor · bipolarni tranzistor · Tranzistor sa efektom polja · CMOS tranzistor ·

Tiristori se široko koriste u poluvodičkim uređajima i pretvaračima. Na tiristorima su izgrađeni razni izvori napajanja, frekventni pretvarači, regulatori, pobudnici za sinhrone motore i mnogi drugi uređaji. U poslednje vreme zamjenjuju ih tranzistorski pretvarači. Glavni zadatak tiristora je uključiti opterećenje u trenutku primjene upravljačkog signala. U ovom članku ćemo pogledati kako kontrolirati tiristori i trijake.

Definicija

Tiristor (trinistor) je poluvodički polukontrolirani ključ. Polukontrolirano - znači da možete uključiti samo tiristor, on se isključuje samo kada se struja u krugu prekine ili ako se na njega dovede obrnuti napon.

Ona, poput diode, provodi struju samo u jednom smjeru. Odnosno, da biste uključili krug naizmjenične struje za kontrolu dva poluvala, potrebna su vam dva tiristora, po jedan za svaki, iako ne uvijek. Tiristor se sastoji od 4 poluprovodničke regije (p-n-p-n).

Drugi sličan uređaj naziva se dvosmjerni tiristor. Njegova glavna razlika je u tome što može provoditi struju u oba smjera. U stvari, to su dva tiristora spojena paralelno jedan prema drugom.

Glavne karakteristike

Kao i sve druge elektronske komponente, tiristori imaju niz karakteristika:

Pad napona pri maksimalnoj anodnoj struji (VT ili Uoc).

Napon naprijed u zatvorenom stanju (VD (RM) ili Vss).

Reverzni napon (VR(PM) ili Uobr).

Struja naprijed (IT ili Ipr) je maksimalna struja uključenog stanja.

Maksimalna dozvoljena struja naprijed (ITSM) je maksimalna vršna struja uključenog stanja.

Reverzna struja (IR) - struja pri određenom obrnutom naponu.

Jednosmjerna struja u zatvorenom stanju pri određenom naponu naprijed (ID ili Isc).

Kontrolni napon konstantnog okidanja (VGT ili UU).

Kontrolna struja (IGT).

Maksimalna kontrolna struja IGM elektrode.

Maksimalna dozvoljena disipacija snage na kontrolnoj elektrodi (PG ili Pu)

Princip rada

Kada je tiristor pod naponom, on ne provodi struju. Postoje dva načina da ga uključite - primijenite dovoljan napon između anode i katode da ga otvorite, tada se njegov rad neće razlikovati od dinistora.

Drugi način je primjena kratkog impulsa na kontrolnu elektrodu. Struja otvaranja tiristora je u rasponu od 70-160 mA, iako u praksi ova vrijednost, kao i napon koji se mora primijeniti na tiristor, ovisi o specifičan model i primjer poluvodičkog uređaja, pa čak i na uvjete u kojima radi, kao što je, na primjer, temperatura okoline.

Osim kontrolne struje, postoji parametar kao struja držanja - ovo je minimalna anodna struja koja drži tiristor u otvorenom stanju.

Nakon što se tiristor otvori, upravljački signal se može isključiti, tiristor će biti otvoren sve dok kroz njega teče jednosmjerna struja i napon. To jest, u AC kolu, tiristor će biti otvoren tokom tog polutalasa, čiji napon pomiče tiristor u smjeru naprijed. Kada napon padne na nulu, struja će se također smanjiti. Kada struja u kolu padne ispod struje zadržavanja tiristora, on će se zatvoriti (isključiti).

Polaritet kontrolnog napona mora odgovarati polaritetu napona između anode i katode, kao što vidite u valnim oblicima iznad.

Triac kontrola je slična, iako ima neke karakteristike. Za upravljanje trijakom u krugu naizmjenične struje potrebna su dva impulsa upravljačkog napona - za svaki poluval sinusoida, respektivno.

Nakon primjene kontrolnog impulsa u prvom poluvalu (uvjetno pozitivnom) sinusoidnog napona, struja će teći kroz triak do početka drugog poluvala, nakon čega će se zatvoriti, poput konvencionalnog tiristora. Nakon toga morate dati još jedan kontrolni impuls da otvorite trijak na negativnom poluvalu. Ovo je jasno ilustrovano u sljedećim valnim oblicima.

Polaritet kontrolnog napona mora odgovarati polaritetu primijenjenog napona između anode i katode. Zbog toga nastaju problemi prilikom upravljanja trijacima pomoću digitalnih logičkih kola ili iz izlaza mikrokontrolera. Ali to se lako rješava instaliranjem drajvera za triac, o čemu ćemo govoriti kasnije.

Uobičajeni tiristorski ili triak upravljački krugovi

Najčešći krug je trijak ili tiristorski kontroler.

Ovdje se tiristor otvara nakon što postoji dovoljna vrijednost na kondenzatoru da se otvori. Moment otvaranja se reguliše pomoću potenciometra ili promjenjivog otpornika. Što je veći njegov otpor, to se kondenzator sporije puni. Otpornik R2 ograničava struju kroz kontrolnu elektrodu.

Ovo kolo reguliše oba poluciklusa, to jest, dobijate potpuno prilagođavanje snage od skoro 0% do skoro 100%. To je postignuto podešavanjem regulatora, čime se reguliše jedan od polutalasa.

Pojednostavljeni dijagram je prikazan ispod, samo polovina perioda je regulirana ovdje, drugi poluval prolazi nepromijenjen kroz diodu VD1. Princip rada je sličan.

Triac regulator bez diodnog mosta omogućava vam da kontrolirate dva poluvala.

Po principu rada, gotovo je sličan prethodnim, ali je uz njegovu pomoć izgrađen na triaku, oba poluvala su već regulirana. Razlike su u tome što se ovdje kontrolni impuls primjenjuje pomoću dvosmjernog DB3 dinistora, nakon što se kondenzator napuni do željenog napona, obično 28-36 volti. Brzina punjenja se također kontrolira promjenjivim otpornikom ili potenciometrom. Takva šema se primjenjuje u većini.

Zanimljivo:

Takvi krugovi za regulaciju napona nazivaju se SIFU - pulsni fazni kontrolni sistem.

Slika iznad prikazuje opciju za upravljanje trijakom pomoću mikrokontrolera, koristeći primjer. Triac drajver se sastoji od opto-triaka i LED diode. Budući da je optotriac ugrađen u izlazni krug vozača, na kontrolnu elektrodu se uvijek primjenjuje napon željenog polariteta, ali ovdje postoje neke nijanse.

Činjenica je da za podešavanje napona pomoću triaka ili tiristora morate primijeniti kontrolni signal u određenom trenutku, tako da se fazni prekid dogodi na željenu vrijednost. Ako pucate nasumično s kontrolnim impulsima, krug će sigurno raditi, ali podešavanja neće raditi, tako da morate odrediti trenutak kada poluval prolazi kroz nulu.

Pošto nam polaritet polutalasa u ovom trenutku nije bitan, dovoljno je samo pratiti trenutak prelaska nule. Takav čvor u kolu naziva se nulti detektor ili nulti detektor, a u engleskim izvorima se naziva "zero crossing detector circuit" ili ZCD. Varijanta takvog kola sa detektorom prelaska nule na tranzistorsku optospojnicu izgleda ovako:

Postoji mnogo optodrivera za kontrolu triaka, tipični su MOC304x, MOC305x, MOC306X linija proizvođača Motorola i drugi. Štaviše, ovi drajveri obezbeđuju galvansku izolaciju, koja će spasiti vaš mikrokontroler u slučaju kvara poluprovodničkog prekidača, što je sasvim moguće i verovatno. Također će povećati sigurnost rada s upravljačkim krugovima, potpuno dijeleći krug na "snažni" i "operativni".

Zaključak

Ispričali smo osnovne informacije o tiristorima i triacima, kao i njihovu kontrolu u krugovima sa "promjenom". Vrijedi napomenuti da se nismo dotakli teme tiristora koji se mogu zaključati, ako ste zainteresirani za ovo pitanje - napišite komentare i mi ćemo ih detaljnije razmotriti. Također, nisu razmatrane nijanse korištenja i upravljanja tiristora u energetskim induktivnim krugovima. Za kontrolu "konstantne" bolje je koristiti tranzistore, jer u ovom slučaju odlučujete kada će se ključ otvoriti, a kada zatvoriti, poštujući kontrolni signal...

Tiristori su u čvrstom stanju elektronskih uređaja sa velikom brzinom prebacivanja. Ovi uređaji se mogu koristiti za kontrolu svih vrsta elektronskih komponenti male snage. Međutim, uz elektroniku male snage, energetska oprema se uspješno kontrolira pomoću tiristora. Razmotrimo klasične krugove za uključivanje tiristora pod kontrolom dovoljno velikih opterećenja, na primjer, električne svjetiljke, elektromotore, električne grijače itd.

Uključivanje poluvodiča u otvoreno stanje moguće je primjenom malog impulsa startne struje na kontrolnu elektrodu U.

Kada tiristor prođe struju opterećenja u smjeru naprijed, anodna elektroda A je pozitivna u odnosu na katodnu elektrodu K, u smislu regenerativnog stezanja.

Po pravilu, okidač impulsa za Y elektrodu treba da traje nekoliko mikrosekundi. Međutim, što je puls duži, to brže dolazi do unutrašnjeg lavine. To također povećava vrijeme otvaranja tranzicije. Ali maksimalna struja gejta ne smije biti prekoračena.

Shema 1: KN1, KN2 - tipke bez fiksacije; L1 - opterećenje u obliku žarulje sa žarnom niti 100 W; R1, R2 - konstantni otpornici 470 Ohm i 1 kOhm

Ovo jednostavno kolo ON/OFF se koristi za kontrolu žarulje sa žarnom niti. U međuvremenu, krug se može koristiti kao komutator za električni motor, grijač i bilo koje drugo opterećenje dizajnirano da se napaja konstantnim naponom.

Ovdje tiristor ima spojno stanje prema naprijed i uključuje se u režimu kratki spoj normalno otvoreno dugme KH1.

Ovo dugme povezuje kontrolnu elektrodu Y sa izvorom napajanja preko otpornika R1. Ako je vrijednost R1 postavljena previsoka u odnosu na napon napajanja, uređaj neće raditi.

Dovoljno je samo pritisnuti dugme KN1, tiristor prelazi u stanje direktnog provodnika i ostaje u tom stanju bez obzira na dalji položaj dugmeta KN1. U ovom slučaju, strujna komponenta opterećenja pokazuje veću vrijednost od struje stezanja tiristora.

Prednosti i nedostaci upotrebe tiristora

Čini se da je jedna od glavnih prednosti korištenja ovih poluvodiča kao prekidača vrlo veliko pojačanje struje. Tiristor je uređaj kojim se zapravo upravlja strujom.

Katodni otpornik R2 se obično uključuje kako bi se smanjila osjetljivost Y elektrode i povećale mogućnosti omjera napona i struje, čime se sprječava lažni rad uređaja.

Kada se tiristor zaključa i ostane u "uključenom" stanju, ovo stanje se može resetirati samo prekidom napajanja ili smanjenjem anodne struje na nižu vrijednost zadržavanja.

Stoga je logično koristiti normalno zatvoreno dugme KN2 za otvaranje kruga, smanjujući na nulu struju koja teče kroz tiristor, prisiljavajući uređaj da pređe u "isključeno" stanje.

Međutim, shema ima i nedostatak. Mehanički normalno zatvoreni prekidač KN2 mora biti dovoljno snažan da odgovara snazi ​​cijelog kola.

U principu, jednostavno bi se poluvodič mogao zamijeniti snažnim mehaničkim prekidačem. Jedan od načina za prevazilaženje problema sa napajanjem je povezivanje prekidača paralelno sa tiristorom.

Shema 2: KN1, KN2 - tipke bez fiksacije; L1 - žarulja sa žarnom niti 100 W; R1, R2 - konstantni otpornici 470 Ohm i 1 kOhm

Rafiniranje kruga - paralelno povezivanje normalno otvorenog prekidača male snage tranzicija A-K, daje sljedeći efekat:

• aktivacija KH2 stvara "kratki spoj" između elektroda A i K,
• struja stezanja se smanjuje na minimalnu vrijednost,
• uređaj prelazi u stanje "isključeno".

Tiristor u AC kolu

Kada je spojen na AC izvor, tiristor radi malo drugačije. To je zbog periodične promjene polariteta naizmjeničnog napona.

Stoga je upotreba u strujnim krugovima AC naponće automatski rezultirati stanjem obrnutog pristrasnosti prijelaza. Odnosno, tokom polovine svakog ciklusa, uređaj će biti u "isključenom" stanju.

Za varijantu sa izmjeničnim naponom, tiristorski startni krug je sličan krugu s jednosmjernim napajanjem. Razlika je beznačajna - nedostatak dodatnog prekidača KN2 i dodavanje diode D1.

Zahvaljujući diodi D1, spriječeno je obrnuto pristrasnost u odnosu na kontrolnu elektrodu Y.

Tokom pozitivnog poluciklusa sinusoidnog valnog oblika, uređaj je nagnut naprijed, ali kada je prekidač KN1 isključen, struja nulte kapije se primjenjuje na tiristor i uređaj ostaje "isključen".

U negativnom poluperiodu, uređaj prima obrnutu pristranost i također će ostati "isključen", bez obzira na stanje prekidača KH1.

Shema 3: KN1 - prekidač za zaključavanje; D1 - bilo koja dioda za visoki napon; R1, R2 - konstantni otpornici 180 Ohm i 1 kOhm, L1 - žarulja sa žarnom niti 100 W

Ako je prekidač KH1 zatvoren, na početku svakog pozitivnog polu-ciklusa, poluvodič će ostati potpuno "isključen".

Ali kao rezultat postizanja dovoljnog pozitivnog napona okidača (povećanje kontrolne struje) na Y elektrodi, tiristor će se prebaciti u stanje "uključeno".

Zasun stanja zadržavanja ostaje stabilan tokom pozitivnog poluciklusa i automatski se resetuje kada se pozitivni poluciklus završi. Očigledno, pošto ovdje struja anode pada ispod trenutne vrijednosti.

Tokom sljedećeg negativnog poluciklusa, uređaj će biti potpuno "isključen" do sljedećeg pozitivnog poluciklusa. Zatim se proces ponovo ponavlja.

Ispostavilo se da opterećenje ima samo polovinu raspoložive snage napajanja. Tiristor djeluje kao i provodi naizmjeničnu struju samo tokom pozitivnih poluperioda kada je spoj pomaknut naprijed.

Polutalasna kontrola

Fazna kontrola tiristora je najčešći oblik kontrole naizmenične struje.

Primjer osnovnog kruga za kontrolu faze prikazan je u nastavku. Ovdje napon na vratima tiristora formira krug R1C1 kroz diodu okidača D1.

Za vrijeme pozitivnog poluperioda, kada je spoj namješten naprijed, kondenzator C1 se puni kroz otpornik R1 od napona napajanja kola.

Kontrolna elektroda Y se aktivira samo kada nivo napona u tački "x" aktivira diodu D1. Kondenzator C1 se isprazni na kontrolnu elektrodu Y, postavljajući uređaj u stanje "uključeno".

Trajanje pozitivne polovine ciklusa, kada se provodljivost otvori, kontrolira se vremenskom konstantom kruga R1C1, postavljenom promjenjivim otpornikom R1.

Šema 4: KN1 - prekidač za zaključavanje; R1 - varijabilni otpornik 1 kOhm; C1 - kondenzator 0,1 mikrofarad; D1 - bilo koja dioda za visoki napon; L1 - žarulja sa žarnom niti 100 W; P - sinusoida provodljivosti

Povećanje vrijednosti R1 dovodi do kašnjenja napona okidača primijenjenog na tiristorsku kontrolnu elektrodu, što zauzvrat uzrokuje kašnjenje u vremenu provođenja uređaja.

Kao rezultat toga, dio poluciklusa gdje uređaj provodi može se podesiti u rasponu od 0-180º. To znači da je polovina snage koju troši opterećenje (lampa) podesiva.

Postoji mnogo načina da se postigne potpuna kontrola valova tiristora. Na primjer, možete uključiti jedan poluvodič u ispravljačko kolo diodnog mosta. Ovom metodom je lako pretvoriti promjenjivu komponentu u jednosmjernu tiristorsku struju.

Međutim, češćom metodom se smatra upotreba dva tiristora povezana inverzno paralelno.

Čini se da je najpraktičniji pristup korištenje jednog triaka. Ovaj poluvodič omogućava prijelaz u oba smjera, čineći trijake pogodnijim za AC sklopna kola.

Potpuni tehnički izgled tiristora