Tiristoarele sunt chei electronice de alimentare care nu sunt complet controlate. Adesea, în cărțile tehnice puteți vedea un alt nume pentru acest dispozitiv - un tiristor cu o singură operație. Cu alte cuvinte, sub influența unui semnal de control, acesta este transferat într-o stare - conducător. Mai precis, include un circuit. Pentru a-l opri, este necesar să se creeze condiții speciale care să asigure că curentul continuu din circuit scade la zero.
Caracteristici ale tiristoarelor
Cheile tiristoare conduc curentul electric numai în direcția înainte, iar în stare închisă poate rezista nu numai tensiunii înainte, ci și inversă. Structura tiristorului este cu patru straturi, există trei ieșiri:
- Anod (notat cu litera A).
- Catod (litera C sau K).
- Electrod de control (U sau G).
Tiristoarele au o întreagă familie de caracteristici curent-tensiune, ele pot fi folosite pentru a judeca starea elementului. Tiristoarele sunt chei electronice foarte puternice, sunt capabile să comute circuite în care tensiunea poate ajunge la 5000 de volți și puterea curentului - 5000 de amperi (în timp ce frecvența nu depășește 1000 Hz).
Funcționare tiristor înCircuite DC
Un tiristor convențional este pornit prin aplicarea unui impuls de curent la ieșirea de control. Mai mult decât atât, trebuie să fie pozitiv (în ceea ce privește catodul). Durata procesului tranzitoriu depinde de natura sarcinii (inductivă, activă), de amplitudinea și rata de creștere a circuitului de control al impulsului de curent, de temperatura cristalului semiconductor, precum și de curentul și tensiunea aplicate tiristoarelor. disponibile în circuit. Caracteristicile circuitului depind direct de tipul de element semiconductor utilizat.
În circuitul în care se află tiristorul, apariția unei rate mari de creștere a tensiunii este inacceptabilă. Și anume, o astfel de valoare la care elementul se pornește spontan (chiar dacă nu există semnal în circuitul de control). Dar, în același timp, semnalul de control trebuie să aibă o pantă foarte mare.
Moduri de dezactivare
Se pot distinge două tipuri de comutare tiristoare:
- natural.
- Forțat.
Și acum mai multe detalii despre fiecare specie. Natural apare atunci când tiristorul funcționează într-un circuit de curent alternativ. Mai mult, această comutare are loc atunci când curentul scade la zero. Dar pentru a implementa comutarea forțată poate fi un număr mare de moduri diferite. Ce control tiristor să aleagă depinde de proiectantul de circuite, dar merită să vorbim despre fiecare tip separat.
Cea mai caracteristică modalitate de comutare forțată este conectareaun condensator care a fost preîncărcat folosind un buton (cheie). Circuitul LC este inclus în circuitul de control al tiristoarelor. Acest circuit conține un condensator complet încărcat. În timpul procesului tranzitoriu, curentul fluctuează în circuitul de sarcină.
Metode de comutare forțată
Există alte câteva tipuri de comutare forțată. Adesea este utilizat un circuit care utilizează un condensator de comutare cu polaritate inversă. De exemplu, acest condensator poate fi conectat la circuit folosind un fel de tiristor auxiliar. În acest caz, va avea loc o descărcare pe tiristorul principal (de lucru). Acest lucru va duce la faptul că la condensator, curentul direcționat către curentul continuu al tiristorului principal va ajuta la reducerea curentului din circuit până la zero. Prin urmare, tiristorul se va opri. Acest lucru se întâmplă din motivul că dispozitivul tiristor are propriile caracteristici, care sunt caracteristice doar pentru el.
Există și scheme în care sunt conectate lanțuri LC. Sunt descărcate (și cu fluctuații). La început, curentul de descărcare curge către lucrător, iar după egalizarea valorilor acestora, tiristorul este oprit. După aceea, din lanțul oscilator, curentul trece prin tiristor într-o diodă semiconductoare. În acest caz, în timp ce curentul curge, tiristorului i se aplică o anumită tensiune. Este modulo egal cu căderea de tensiune pe diodă.
Funcționare cu tiristoare în circuite de curent alternativ
Dacă tiristorul este inclus în circuitul de curent alternativ, este posibil să se efectueze astfel deoperațiuni:
- Porniți sau opriți un circuit electric cu o sarcină activ-rezistivă sau rezistivă.
- Modificați valoarea medie și efectivă a curentului care trece prin sarcină, datorită capacității de a regla momentul semnalului de control.
Tastele tiristoare au o singură caracteristică - conduc curentul într-o singură direcție. Prin urmare, dacă trebuie să le utilizați în circuite de curent alternativ, trebuie să utilizați conexiunea back-to-back. Valorile efective și medii ale curentului se pot modifica datorită faptului că momentul în care semnalul este aplicat tiristoarelor este diferit. În acest caz, puterea tiristorului trebuie să îndeplinească cerințele minime.
Metoda de control al fazelor
În metoda de control al fazei de tip forțat, sarcina este ajustată prin schimbarea unghiurilor dintre faze. Comutarea artificială poate fi efectuată folosind circuite speciale sau este necesar să se utilizeze tiristoare complet controlate (blocabile). Pe baza lor, de regulă, se realizează un încărcător cu tiristoare, care vă permite să reglați puterea curentului în funcție de nivelul de încărcare al bateriei.
Controlul lățimii pulsului
Îi mai spun și modulație PWM. În timpul deschiderii tiristoarelor se dă un semnal de control. Joncțiunile sunt deschise și există o anumită tensiune pe sarcină. În timpul închiderii (în timpul întregului proces tranzitoriu) nu este aplicat niciun semnal de control, prin urmare, tiristoarele nu conduc curentul. La implementareCurba curentului de control al fazei nu este sinusoidală, există o modificare a formei de undă a tensiunii de alimentare. În consecință, există și o încălcare a muncii consumatorilor care sunt sensibili la interferențe de în altă frecvență (apare incompatibilitatea). Un regulator cu tiristoare are un design simplu, care vă va permite să schimbați valoarea necesară fără probleme. Și nu trebuie să utilizați LATR-uri masive.
Tiristoare blocabile
Tiristoarele sunt comutatoare electronice foarte puternice folosite pentru a comuta tensiuni și curenți înalți. Dar au un dezavantaj imens - managementul este incomplet. Mai precis, acest lucru se manifestă prin faptul că, pentru a opri tiristorul, este necesar să se creeze condiții în care curentul continuu să scadă la zero.
Această caracteristică impune unele restricții privind utilizarea tiristoarelor și, de asemenea, complică circuitele bazate pe acestea. Pentru a scăpa de astfel de deficiențe, au fost dezvoltate modele speciale de tiristoare, care sunt blocate de un semnal de-a lungul unui electrod de control. Acestea se numesc tiristoare cu dublă funcționare sau blocabile.
Design tiristor blocabil
Structura p-p-p-p cu patru straturi a tiristoarelor are propriile sale caracteristici. Le fac diferite de tiristoarele convenționale. Acum vorbim despre controlabilitatea completă a elementului. Caracteristica curent-tensiune (statică) în direcția înainte este aceeași cu cea a tiristoarelor simple. Acesta este doar un tiristor de curent continuu care poate trece de o valoare mult mai mare. Darfuncția de blocare a tensiunilor inverse mari pentru tiristoarele blocabile nu este prevăzută. Prin urmare, este necesar să-l conectați spate în spate cu o diodă semiconductoare.
O trăsătură caracteristică a unui tiristor blocabil este o scădere semnificativă a tensiunilor directe. Pentru a face o oprire, la ieșirea de control ar trebui aplicat un impuls de curent puternic (negativ, într-un raport de 1:5 la valoarea curentului continuu). Dar numai durata pulsului ar trebui să fie cât mai scurtă posibil - 10 … 100 μs. Tiristoarele blocabile au o tensiune și un curent de limitare mai mici decât cele convenționale. Diferența este de aproximativ 25-30%.
Tipuri de tiristoare
Cele care se pot bloca au fost discutate mai sus, dar există mult mai multe tipuri de tiristoare semiconductoare care merită menționate. O mare varietate de modele (încărcătoare, comutatoare, regulatoare de putere) utilizează anumite tipuri de tiristoare. Undeva este necesar ca controlul să fie efectuat prin furnizarea unui flux de lumină, ceea ce înseamnă că se folosește un optotiristor. Particularitatea sa constă în faptul că circuitul de control folosește un cristal semiconductor care este sensibil la lumină. Parametrii tiristoarelor sunt diferiți, toți au propriile lor caracteristici, caracteristice doar pentru ei. Prin urmare, este necesar, cel puțin în termeni generali, să înțelegem ce tipuri de acești semiconductori există și unde pot fi utilizați. Deci, iată întreaga listă și principalele caracteristici ale fiecărui tip:
- Diodă-tiristor. Echivalentul acestui element este un tiristor, la care este conectat în anti-paraleldiodă semiconductoare.
- Dinistor (tiristor cu diodă). Poate deveni complet conductiv dacă este depășit un anumit nivel de tensiune.
- Triac (tiristor simetric). Echivalentul său este două tiristoare conectate în anti-paralel.
- Tiristorul cu invertor de mare viteză are o viteză mare de comutare (5… 50 µs).
- Tiristoare controlate de tranzistori de câmp. Puteți găsi adesea modele bazate pe MOSFET.
- Tiristoare optice controlate de fluxuri de lumină.
Implementați protecția elementelor
Tiristoarele sunt dispozitive esențiale pentru ratele de variație ale curentului direct și tensiunii directe. Ele, ca și diodele semiconductoare, sunt caracterizate de un astfel de fenomen precum fluxul de curenți de recuperare inversă, care scade foarte rapid și brusc la zero, agravând astfel probabilitatea supratensiunii. Această supratensiune este o consecință a faptului că curentul se oprește brusc în toate elementele de circuit care au inductanță (chiar și inductanțe ultra-scăzute tipice pentru instalare - fire, piste de placă). Pentru a implementa protecția, este necesar să utilizați o varietate de scheme care vă permit să vă protejați de tensiuni și curenți înalți în moduri de funcționare dinamice.
De regulă, rezistența inductivă a sursei de tensiune care intră în circuitul unui tiristor de lucru are o astfel de valoare încât este mai mult decât suficientă să nu includă ceva suplimentarinductanţă. Din acest motiv, în practică, se utilizează mai des un lanț de formare a căii de comutare, care reduce semnificativ viteza și nivelul de supratensiune în circuit atunci când tiristorul este oprit. Circuitele capacitiv-rezistive sunt cel mai frecvent utilizate în acest scop. Ele sunt conectate cu tiristorul în paralel. Există destul de multe tipuri de modificări de circuit ale unor astfel de circuite, precum și metode de calcul a acestora, parametri pentru funcționarea tiristoarelor în diferite moduri și condiții. Dar circuitul pentru formarea traiectoriei de comutare a tiristorului blocabil va fi același cu cel al tranzistorilor.
