Tiristoriai yra galios elektroniniai raktai, kurie nėra visiškai valdomi. Dažnai techninėse knygose galite pamatyti kitą šio įrenginio pavadinimą - vienos operacijos tiristorių. Kitaip tariant, veikiant valdymo signalui, jis perkeliamas į vieną būseną – laidumą. Tiksliau, tai apima grandinę. Norint jį išjungti, būtina sukurti specialias sąlygas, užtikrinančias, kad nuolatinė srovė grandinėje nukristų iki nulio.
Tiristorių ypatybės
Tiristoriaus klavišai elektros srovę praleidžia tik į priekį, o uždaroje būsenoje gali atlaikyti ne tik priekinę, bet ir atbulinę įtampą. Tiristoriaus struktūra yra keturių sluoksnių, yra trys išėjimai:
- Anodas (žymimas raide A).
- Katodas (raidė C arba K).
- Valdymo elektrodas (U arba G).
Tiristoriai turi visą srovės ir įtampos charakteristikų šeimą, pagal jas galima spręsti apie elemento būklę. Tiristoriai yra labai galingi elektroniniai raktai, jie gali perjungti grandines, kuriose įtampa gali siekti 5000 voltų, o srovės stipris - 5000 amperų (dažnis neviršija 1000 Hz).
Tiristoriaus veikimasNuolatinės srovės grandinės
Įprastas tiristorius įjungiamas valdymo išėjimui pritaikius srovės impulsą. Be to, jis turi būti teigiamas (katodo atžvilgiu). Pereinamojo proceso trukmė priklauso nuo apkrovos pobūdžio (indukcinė, aktyvi), srovės impulsų valdymo grandinės kilimo amplitudės ir greičio, puslaidininkinio kristalo temperatūros, taip pat nuo tiristorių tiekiamos srovės ir įtampos. prieinama grandinėje. Grandinės charakteristikos tiesiogiai priklauso nuo naudojamo puslaidininkinio elemento tipo.
Grandinėje, kurioje yra tiristorius, didelis įtampos kilimo greitis yra nepriimtinas. Būtent tokia vertė, kuriai esant elementas spontaniškai įsijungia (net jei valdymo grandinėje nėra signalo). Tačiau tuo pačiu metu valdymo signalas turi turėti labai didelį nuolydį.
Būdai išjungti
Galima išskirti du tiristorių perjungimo tipus:
- Natūralus.
- Priverstinis.
O dabar išsamiau apie kiekvieną rūšį. Natūralus atsiranda, kai tiristorius veikia kintamosios srovės grandinėje. Be to, šis perjungimas įvyksta, kai srovė nukrenta iki nulio. Tačiau priverstinį perjungimą galima įgyvendinti įvairiais būdais. Kurį tiristoriaus valdymą pasirinkti, sprendžia grandinės projektuotojas, tačiau verta kalbėti apie kiekvieną tipą atskirai.
Būdingiausias priverstinio perjungimo būdas yra prijungimaskondensatorius, kuris buvo iš anksto įkrautas naudojant mygtuką (raktą). LC grandinė yra įtraukta į tiristoriaus valdymo grandinę. Šioje grandinėje yra visiškai įkrautas kondensatorius. Pereinamojo proceso metu srovė svyruoja apkrovos grandinėje.
Priverstinio perjungimo metodai
Yra keletas kitų priverstinio perjungimo tipų. Dažnai naudojama grandinė, kurioje naudojamas perjungimo kondensatorius su atvirkštiniu poliškumu. Pavyzdžiui, šis kondensatorius gali būti prijungtas prie grandinės naudojant kokį nors pagalbinį tiristorių. Tokiu atveju pagrindinis (darbinis) tiristorius įvyks iškrova. Tai lems tai, kad kondensatoriuje srovė, nukreipta į pagrindinio tiristoriaus nuolatinę srovę, padės sumažinti srovę grandinėje iki nulio. Todėl tiristorius išsijungs. Taip nutinka dėl to, kad tiristoriaus įtaisas turi savo charakteristikas, kurios būdingos tik jam.
Taip pat yra schemų, kuriose sujungiamos LC grandinės. Jie išsikrauna (ir su svyravimais). Pačioje pradžioje iškrovos srovė teka link darbininko, o išlyginus jų reikšmes tiristorius išjungiamas. Po to iš virpesių grandinės srovė teka per tiristorių į puslaidininkinį diodą. Šiuo atveju, tekant srovei, tiristoriui suteikiama tam tikra įtampa. Jis yra modulis lygus įtampos kritimui per diodą.
Tiristoriaus veikimas kintamosios srovės grandinėse
Jei tiristorius yra įtrauktas į kintamosios srovės grandinę, galima atlikti tokiusoperacijos:
- Įjunkite arba išjunkite elektros grandinę su aktyvia varžine arba varžine apkrova.
- Pakeiskite vidutinę ir efektyviąją srovės, kuri praeina per apkrovą, vertę, nes galėsite reguliuoti valdymo signalo momentą.
Tiristorių klavišai turi vieną savybę – jie laiduoja srovę tik viena kryptimi. Todėl, jei jums reikia juos naudoti kintamosios srovės grandinėse, turite naudoti „back-to-back“ryšį. Efektyviosios ir vidutinės srovės vertės gali kisti dėl to, kad signalo padavimo tiristoriams momentas skiriasi. Tokiu atveju tiristoriaus galia turi atitikti minimalius reikalavimus.
Fazės valdymo metodas
Taikant priverstinio tipo fazių valdymo metodą, apkrova reguliuojama keičiant kampus tarp fazių. Dirbtinis perjungimas gali būti atliekamas naudojant specialias grandines arba būtina naudoti visiškai valdomus (rakinamus) tiristorius. Jų pagrindu, kaip taisyklė, gaminamas tiristorinis įkroviklis, leidžiantis reguliuoti srovės stiprumą priklausomai nuo akumuliatoriaus įkrovimo lygio.
Impulso pločio valdymas
Jie tai taip pat vadina PWM moduliacija. Tiristorių atidarymo metu duodamas valdymo signalas. Jungtys yra atviros, o apkrovoje yra tam tikra įtampa. Uždarymo metu (viso pereinamojo proceso metu) neduodamas valdymo signalas, todėl tiristoriai nelaidžia srovės. Įgyvendinantfazės valdymo srovės kreivė nėra sinusinė, keičiasi maitinimo įtampos bangos forma. Vadinasi, taip pat pažeidžiamas aukšto dažnio trikdžiams jautrių vartotojų darbas (atsiranda nesuderinamumas). Tiristoriaus reguliatorius yra paprastos konstrukcijos, leidžiantis be problemų pakeisti reikiamą vertę. Ir jums nereikia naudoti didžiulių LATR.
Tiristoriai užrakinami
Tiristoriai yra labai galingi elektroniniai jungikliai, naudojami aukštai įtampai ir srovėms perjungti. Tačiau jie turi vieną didžiulį trūkumą – valdymas nepilnas. Tiksliau, tai pasireiškia tuo, kad norint išjungti tiristorių, reikia sudaryti sąlygas, kurioms esant nuolatinė srovė sumažėtų iki nulio.
Būtent ši funkcija nustato tam tikrus tiristorių naudojimo apribojimus, taip pat apsunkina jais pagrįstas grandines. Norint atsikratyti tokių trūkumų, buvo sukurti specialios konstrukcijos tiristoriai, kurie užrakinami signalu išilgai vieno valdymo elektrodo. Jie vadinami dvigubo veikimo arba užrakinamais tiristoriais.
Užrakinamas tiristoriaus dizainas
Keturių sluoksnių p-p-p-p tiristorių struktūra turi savo ypatybes. Jie skiriasi nuo įprastų tiristorių. Dabar mes kalbame apie visišką elemento valdymą. Srovės ir įtampos charakteristika (statinė) į priekį yra tokia pati kaip ir paprastų tiristorių. Tiesiog nuolatinės srovės tiristorius gali perduoti daug didesnę vertę. Betblokuojamų tiristorių didelių atvirkštinių įtampų blokavimo funkcija nenumatyta. Todėl būtina jį sujungti su puslaidininkiniu diodu.
Būdingas rakinamo tiristoriaus bruožas yra reikšmingas tiesioginės įtampos kritimas. Norint išjungti, valdymo išvestis turėtų būti taikomas galingas srovės impulsas (neigiamas, santykiu 1:5 su nuolatinės srovės verte). Bet tik impulso trukmė turi būti kuo trumpesnė – 10 … 100 μs. Rakinamieji tiristoriai turi mažesnę ribinę įtampą ir srovę nei įprastiniai. Skirtumas yra maždaug 25–30%.
Tiristorių tipai
Užrakinamieji buvo aptarti aukščiau, tačiau yra daug daugiau puslaidininkinių tiristorių tipų, kuriuos taip pat verta paminėti. Įvairių konstrukcijų (įkrovikliai, jungikliai, galios reguliatoriai) naudojami tam tikro tipo tiristoriai. Kai kur reikalaujama, kad valdymas būtų atliekamas tiekiant šviesos srautą, o tai reiškia, kad naudojamas optotiristorius. Jo ypatumas slypi tame, kad valdymo grandinėje naudojamas puslaidininkinis kristalas, jautrus šviesai. Tiristorių parametrai yra skirtingi, visi turi savo charakteristikas, būdingas tik jiems. Todėl būtina bent jau bendrais bruožais suprasti, kokie šių puslaidininkių tipai egzistuoja ir kur juos galima panaudoti. Taigi, čia yra visas sąrašas ir pagrindinės kiekvieno tipo savybės:
- Diodinis tiristorius. Šio elemento atitikmuo yra tiristorius, prie kurio jis yra prijungtas antilygiagrečiaipuslaidininkinis diodas.
- Dinistor (diodinis tiristorius). Jis gali tapti visiškai laidus, jei viršijamas tam tikras įtampos lygis.
- Triac (simetriškas tiristorius). Jo atitikmuo yra du tiristoriai, sujungti antilygiagrečiai.
- Didelės spartos inverterio tiristorius turi didelį perjungimo greitį (5…50 µs).
- Tiristoriai, valdomi lauko tranzistorių. Dažnai galite rasti dizainų, pagrįstų MOSFET.
- Optiniai tiristoriai, valdomi šviesos srautais.
Įdiekite elementų apsaugą
Tiristoriai yra įrenginiai, kurie yra labai svarbūs tiesioginės srovės ir tiesioginės įtampos posūkiui. Jiems, kaip ir puslaidininkiniams diodams, būdingas toks reiškinys kaip atvirkštinės atkūrimo srovių srautas, kuris labai greitai ir staigiai nukrenta iki nulio, taip padidindamas viršįtampio tikimybę. Šis viršįtampis yra pasekmė to, kad srovė staigiai sustoja visuose grandinės elementuose, kurie turi induktyvumą (net ir itin mažus instaliacijai būdingus induktyvumus - laidus, plokščių takelius). Norint įgyvendinti apsaugą, būtina naudoti įvairias schemas, kurios leidžia apsisaugoti nuo aukštos įtampos ir srovių dinaminiais darbo režimais.
Paprastai į veikiančio tiristoriaus grandinę įeinančio įtampos š altinio indukcinė varža yra tokia, kad jos daugiau nei pakanka, kad nebūtų įtraukta papildomųinduktyvumas. Dėl šios priežasties praktikoje dažniau naudojama perjungimo kelio formavimo grandinė, kuri išjungus tiristorių žymiai sumažina grandinės viršįtampio greitį ir lygį. Tam dažniausiai naudojamos talpinės varžinės grandinės. Jie yra lygiagrečiai sujungti su tiristoriumi. Yra nemažai tokių grandinių grandinių modifikacijų tipų, taip pat jų apskaičiavimo metodai, tiristorių veikimo parametrai įvairiais režimais ir sąlygomis. Tačiau užrakinamo tiristoriaus perjungimo trajektorijos formavimo grandinė bus tokia pati kaip ir tranzistorių.
