Metoder og kredsløb til styring af en tyristor eller triac

Thyristorer bruges i vid udstrækning i halvlederenheder og konvertere. Forskellige strømkilder, frekvensomformere, regulatorer, excitationsindretninger til synkronmotorer og mange andre enheder blev bygget på tyristorer, og for nylig erstattes de af transistoromformere. Tyristorens vigtigste opgave er at tænde for belastningen på det tidspunkt, hvor styresignalet tilføres. I denne artikel skal vi se på, hvordan man kontrollerer tyristorer og triaks.

definition

Thyristor (trinistor) er en halvleder-kontrolleret nøgle. Halvstyret - betyder, at du kun kan tænde for tyristoren, den slukker kun, når strømmen i kredsløbet afbrydes, eller hvis der anvendes en omvendt spænding til den.

Han leder som en diode strøm i kun en retning. Det vil sige, at inkludering i vekselstrømskredsløbet for at styre to halvbølger er to tyristorer behov for hver, skønt ikke altid. Thyristor består af 4 områder af halvlederen (p-n-p-n).

En anden lignende enhed kaldes triac - tovejs tyristor. Dets største forskel er, at den kan lede strøm i begge retninger. Faktisk repræsenterer det to tyristorer, der er parallelt forbundet med hinanden.

Nøglefunktioner

Som enhver anden elektronisk komponent har tyristorer en række egenskaber:

• Spændingsfald ved maksimal anodestrøm (VT eller UОС).

• Fremad lukket spænding (VD (RM) eller Ucc).

• Reverspænding (VR (PM) eller Urev).

• Forstrøm (IT eller Ipr) er den maksimale strøm i åben tilstand.

• Maksimal tilladt fremadstrøm (ITSM) er den maksimale åbne spidsstrøm.

• Omvendt strøm (IR) - strøm ved en vis omvendt spænding.

• Jævnstrøm i en lukket tilstand ved en bestemt forspænding (ID eller ISc).

• Konstant trigger-styringsspænding (VGT eller UU).

• Styrestrøm (IGT).

• Maksimal strømstyringselektrode IGM.

• Maksimal tilladelig effektafledning ved kontrolelektroden (PG eller Pу)

Arbejdsprincip

Når der tilføres spænding til tyristoren, leder den ikke strøm. Der er to måder at tænde for den - påfør spænding mellem anoden og katoden nok til at åbne, så dens funktion vil ikke afvige fra dinistor.

En anden måde er at påføre en kortvarig puls på kontrolelektroden. Thyristorens åbningsstrøm er i området 70-160 mA, selvom denne værdi, i praksis, såvel som den spænding, der skal påføres thyristor, afhænger af den bestemte model og forekomst af halvlederanordningen og endda af de forhold, hvor den fungerer, såsom for eksempel omgivelsestemperatur miljø.

Ud over kontrolstrømmen er der en sådan parameter som holdestrøm - dette er den minimale anodestrøm for at holde tyristoren i åben tilstand.

Efter åbning af tyristoren kan styresignalet slukkes, tyristoren vil være åben, så længe jævnstrøm strømmer gennem det og spænding tilføres. Det vil sige i et variabelt kredsløb vil tyristoren være åben under denne halvbølge, hvis spænding forspænder tyristoren i fremadretningen. Når spændingen haster til nul, falder strømmen. Når strømmen i kredsløbet falder under tyristorens holdestrøm, lukkes den (slukkes).

Polariteten i styringsspændingen skal falde sammen med polariteten i spændingen mellem anoden og katoden, som du kan se i oscillogrammerne ovenfor.

Styringen af ​​triac er den samme, selvom den har nogle funktioner. For at styre en triac i et vekselstrømskredsløb er der behov for to impulser af styringsspænding - for hver sinusbølgs halvbølge.

Efter påføring af en kontrolpuls i den første halvbølge (betinget positiv) af en sinusformet spænding, strømmer strømmen gennem triacen indtil begyndelsen af ​​den anden halvbølge, hvorefter den lukker, som en traditionel tyristor. Efter dette skal du anvende en anden kontrolimpuls for at åbne triacen på den negative halvbølge. Dette illustreres tydeligt i de følgende bølgeformer.

Polariteten i styringsspændingen skal svare til polariteten for den påførte spænding mellem anoden og katoden. På grund af dette opstår der problemer, når man styrer triac ved hjælp af digitale logiske kredsløb eller fra output fra en mikrocontroller. Men dette løses let ved at installere en triac-driver, som vi vil tale om senere.

Almindelige tyristor- eller triac-kontrolkredsløb

Det mest almindelige kredsløb er en triac- eller tyristorregulator.

Her åbner tyristoren, når der er en tilstrækkelig mængde på kondensatoren til at åbne den. Åbningsmomentet justeres ved hjælp af et potentiometer eller en variabel modstand. Jo større dens modstand er, jo langsommere oplader kondensatoren. Modstand R2 begrænser strømmen gennem kontrolelektroden.

Denne ordning regulerer begge halvperioder, det vil sige, du får fuld effektkontrol fra næsten 0% til næsten 100%. Dette blev opnået ved at indstille regulatoren i dioden broenSåledes reguleres en af ​​halvbølgerne.

Et forenklet kredsløb er vist nedenfor, kun halvdelen af ​​perioden er reguleret her, den anden halvbølge passerer uden ændring gennem dioden VD1. Funktionsprincippet er ens.

Triac-controller uden en diodebro giver dig mulighed for at styre to halvbølger.

I henhold til driftsprincippet ligner det næsten de foregående, men begge halvbølger er allerede reguleret ved hjælp af triac. Forskellene er, at her styres pulsen ved hjælp af en tovejs DB3 dinistor, efter at kondensatoren er ladet til den ønskede spænding, normalt 28-36 volt. Opladningshastigheden reguleres også af en variabel modstand eller potentiometer. Denne ordning implementeres i de fleste husholdningsdæmpere.

Jeg undre:

Sådanne spændingskontrolkredsløb kaldes SIFU - et pulsfasekontrolsystem.

Figuren ovenfor viser muligheden for at kontrollere en triac ved hjælp af en mikrocontroller ved hjælp af et eksempel populære Arduino platform. Triac-driveren består af en optosimistor og en LED. Da en optosimistor er installeret i driveroutputkredsløbet, påføres spændingen med den krævede polaritet altid til styreelektroden, men der er nogle nuancer her.

Faktum er, at for at justere spændingen ved hjælp af en triac eller thyristor, er det nødvendigt at anvende et styresignal på et bestemt tidspunkt, så faseforkortningen finder sted til den ønskede værdi. Hvis du tilfældigt skyder kontrolimpulser, fungerer kredsløbet helt sikkert, men justeringer fungerer ikke, så du er nødt til at bestemme, hvornår halvbølgen passerer gennem nul.

Da halvbølgens polaritet ikke betyder noget i øjeblikket, er det nok til blot at spore øjeblikket med overgangen gennem nul. En sådan knudepunkt i kredsløbet kaldes en nul detektor eller en nul detektor, og på engelske kilder kaldes det "zero passage detector circuit" eller ZCD. En variant af et sådant kredsløb med en nulovergangsdetektor på en transistor optokoppler er som følger:

Der er mange optiske drivere til styring af triacs, de typiske er MOC304x, MOC305x, MOC306X linjen fremstillet af Motorola og andre. Desuden giver disse drivere galvanisk isolering, som vil beskytte din mikrokontroller i tilfælde af en sammenbrud af halvledernøglen, hvilket er meget muligt og sandsynligt. Det vil også øge sikkerheden ved at arbejde med kontrolkredsløb ved helt at opdele kredsløbet i “power” og “operationelt”.

konklusion

Vi fortalte de grundlæggende oplysninger om tyristorer og triacer samt deres styring i kredsløb med en "ændring".Det er værd at bemærke, at vi ikke behandlede emnet med låsbare tyristorer, hvis du er interesseret i dette spørgsmål - skriv kommentarer, og vi vil overveje dem mere detaljeret. Nuancerne ved brug og kontrol af tyristorer i magtinduktionskredsløb blev heller ikke overvejet. Det er bedre at bruge transistorer til at styre “konstanten”, for i dette tilfælde bestemmer du, hvornår nøglen skal åbnes, og hvornår den lukkes, og adlyder styresignalet ...

Comments

[#1 Ivan]

Nyttig artikel, tak!

[#2 Ruslan]

Korrekt skrevet, forståeligt. Respekt!