Tiristori su elektronski ključevi koji nisu u potpunosti kontrolirani. Često u tehničkim knjigama možete vidjeti drugo ime za ovaj uređaj - tiristor s jednom operacijom. Drugim riječima, pod utjecajem kontrolnog signala prelazi u jedno stanje - provodljivost. Tačnije, uključuje kolo. Da biste ga isključili, potrebno je stvoriti posebne uslove koji osiguravaju da jednosmjerna struja u kolu padne na nulu.
Karakteristike tiristora
Tiristorski ključevi provode električnu struju samo u smjeru naprijed, au zatvorenom stanju mogu izdržati ne samo naprijed, već i obrnuti napon. Struktura tiristora je četvoroslojna, postoje tri izlaza:
- Anoda (označena slovom A).
- Katoda (slovo C ili K).
- Kontrolna elektroda (U ili G).
Tiristori imaju čitavu porodicu strujno-naponskih karakteristika, mogu se koristiti za procjenu stanja elementa. Tiristori su veoma moćni elektronski ključevi, sposobni su za prebacivanje kola u kojima napon može dostići 5000 volti i jačinu struje - 5000 ampera (dok frekvencija ne prelazi 1000 Hz).
Tirstorski rad uDC kola
Konvencionalni tiristor se uključuje primjenom strujnog impulsa na kontrolni izlaz. Štaviše, mora biti pozitivan (u odnosu na katodu). Trajanje prelaznog procesa zavisi od prirode opterećenja (induktivno, aktivno), amplitude i brzine porasta strujnog kontrolnog kola impulsa, temperature poluvodičkog kristala, kao i primenjene struje i napona na tiristorima. dostupno u krugu. Karakteristike kola direktno zavise od tipa korišćenog poluprovodničkog elementa.
U kolu u kojem se nalazi tiristor, pojava velike brzine porasta napona je neprihvatljiva. Naime, takva vrijednost na kojoj se element spontano uključuje (čak i ako nema signala u upravljačkom kolu). Ali u isto vrijeme, kontrolni signal mora imati vrlo visok nagib.
Načini isključivanja
Mogu se razlikovati dva tipa tiristorskog prebacivanja:
- Prirodno.
- Prisilno.
A sada detaljnije o svakoj vrsti. Prirodno se javlja kada tiristor radi u krugu naizmjenične struje. Štaviše, ovo prebacivanje se dešava kada struja padne na nulu. Ali za implementaciju prisilnog prebacivanja može biti veliki broj različitih načina. Koju tiristorsku kontrolu odabrati je na dizajneru kola, ali vrijedi govoriti o svakom tipu posebno.
Najkarakterističniji način prisilnog prebacivanja je povezivanjekondenzator koji je prethodno napunjen pomoću dugmeta (ključa). LC kolo je uključeno u tiristorsko upravljačko kolo. Ovaj krug sadrži potpuno napunjen kondenzator. Tokom prelaznog procesa, struja fluktuira u krugu opterećenja.
Metode prisilnog prebacivanja
Postoji nekoliko drugih tipova prinudnog prebacivanja. Često se koristi sklop koji koristi sklopni kondenzator s obrnutim polaritetom. Na primjer, ovaj kondenzator se može spojiti na krug pomoću neke vrste pomoćnog tiristora. U tom slučaju će se pojaviti pražnjenje na glavnom (radnom) tiristoru. To će dovesti do činjenice da će na kondenzatoru struja usmjerena prema istosmjernoj struji glavnog tiristora pomoći da se struja u krugu smanji na nulu. Stoga će se tiristor isključiti. Ovo se dešava iz razloga što tiristorski uređaj ima svoje karakteristike koje su karakteristične samo za njega.
Postoje i šeme u kojima su LC lanci povezani. Oni se ispuštaju (i sa fluktuacijama). Na samom početku struja pražnjenja teče prema radniku, a nakon izjednačavanja njihovih vrijednosti, tiristor se isključuje. Nakon toga, iz oscilatornog lanca struja teče kroz tiristor u poluvodičku diodu. U ovom slučaju, dok struja teče, određeni napon se primjenjuje na tiristor. On je modulo jednak padu napona na diodi.
Rad tiristora u AC krugovima
Ako je tiristor uključen u strujno kolo, moguće je izvesti takveoperacije:
- Uključite ili isključite električni krug sa aktivno-otpornim ili otpornim opterećenjem.
- Promijenite prosječnu i efektivnu vrijednost struje koja prolazi kroz opterećenje, zahvaljujući mogućnosti podešavanja momenta kontrolnog signala.
Tiristorski ključevi imaju jednu osobinu - provode struju samo u jednom smjeru. Stoga, ako ih trebate koristiti u AC krugovima, morate koristiti back-to-back vezu. Efektivna i prosječna strujna vrijednost mogu se promijeniti zbog činjenice da je trenutak primjene signala na tiristore različit. U ovom slučaju, snaga tiristora mora zadovoljiti minimalne zahtjeve.
Metoda kontrole faze
U metodi prisilne faze kontrole, opterećenje se podešava promjenom uglova između faza. Umjetno prebacivanje se može izvesti pomoću posebnih sklopova, ili je potrebno koristiti potpuno kontrolirane (zaključajuće) tiristore. Na njihovoj osnovi se u pravilu izrađuje tiristorski punjač koji vam omogućava da prilagodite jačinu struje u zavisnosti od nivoa napunjenosti baterije.
Kontrola širine impulsa
Nazivaju je i PWM modulacijom. Prilikom otvaranja tiristora daje se kontrolni signal. Spojevi su otvoreni i postoji određeni napon na opterećenju. Prilikom zatvaranja (tokom čitavog prelaznog procesa) ne primjenjuje se upravljački signal, stoga tiristori ne provode struju. Prilikom implementacijeKriva struje regulacije faze nije sinusoidna, dolazi do promjene valnog oblika napona napajanja. Shodno tome, dolazi i do kršenja rada potrošača koji su osjetljivi na visokofrekventne smetnje (pojavljuje se nekompatibilnost). Tiristorski regulator ima jednostavan dizajn, koji će vam omogućiti da bez problema promijenite potrebnu vrijednost. I ne morate koristiti ogromne LATR-ove.
Tiristori koji se mogu zaključati
Tiristori su veoma moćni elektronski prekidači koji se koriste za prebacivanje visokih napona i struja. Ali oni imaju jedan veliki nedostatak - upravljanje je nepotpuno. Konkretnije, to se manifestira činjenicom da je za isključivanje tiristora potrebno stvoriti uvjete pod kojima će se jednosmjerna struja smanjiti na nulu.
Upravo ova karakteristika nameće neka ograničenja u upotrebi tiristora, a takođe i komplikuje kola zasnovana na njima. Da bi se riješili takvih nedostataka, razvijeni su posebni dizajni tiristora, koji su zaključani signalom duž jedne kontrolne elektrode. Zovu se tiristori sa dvostrukim radom ili zaključavanjem.
Dizajn tiristora koji se može zaključati
Četvoroslojna p-p-p-p struktura tiristora ima svoje karakteristike. Oni se razlikuju od konvencionalnih tiristora. Sada govorimo o potpunoj upravljivosti elementa. Strujno-naponska karakteristika (statička) u smjeru naprijed je ista kao kod jednostavnih tiristora. To je samo jednosmjerni tiristor može proći mnogo veću vrijednost. Alifunkcija blokiranja velikih reverznih napona za tiristore koji se mogu zaključati nije predviđena. Stoga ga je potrebno spojiti jedan uz drugi sa poluvodičkom diodom.
Karakteristična karakteristika tiristora koji se može zaključati je značajan pad prednjih napona. Da bi se izvršilo gašenje, na upravljački izlaz treba primijeniti snažan strujni impuls (negativan, u omjeru 1:5 prema vrijednosti jednosmjerne struje). Ali samo trajanje impulsa treba biti što je moguće kraće - 10 … 100 μs. Tiristori koji se mogu zaključati imaju niži granični napon i struju od konvencionalnih. Razlika je otprilike 25-30%.
Vrste tiristora
O onima koji se mogu zaključati raspravljalo se gore, ali postoji mnogo više tipova poluvodičkih tiristora koji su također vrijedni spomena. Veliki izbor dizajna (punjači, prekidači, regulatori snage) koriste određene vrste tiristora. Negdje je potrebno da se kontrola vrši dovođenjem svjetlosnog toka, što znači da se koristi optotiristor. Njegova posebnost leži u činjenici da upravljački krug koristi poluvodički kristal koji je osjetljiv na svjetlost. Parametri tiristora su različiti, svi imaju svoje karakteristike, karakteristične samo za njih. Stoga je neophodno, barem u opštem smislu, razumjeti koji tipovi ovih poluprovodnika postoje i gdje se mogu koristiti. Dakle, evo cijele liste i glavnih karakteristika svake vrste:
- Dioda-tiristor. Ekvivalent ovog elementa je tiristor, na koji je spojen antiparalelnopoluprovodnička dioda.
- Dinistor (diodni tiristor). Može postati potpuno provodljiv ako se prekorači određeni nivo napona.
- Triac (simetrični tiristor). Njegov ekvivalent su dva tiristora povezana antiparalelno.
- Brzi inverterski tiristor ima veliku brzinu prebacivanja (5…50 µs).
- Tiristori upravljani tranzistorom polja. Često možete pronaći dizajne zasnovane na MOSFET-ovima.
- Optički tiristori kontrolirani svjetlosnim tokovima.
Provedite zaštitu elementa
Tiristori su uređaji koji su kritični za stope napona naprijed struje i naprijed napona. Njih, poput poluvodičkih dioda, karakterizira takav fenomen kao tok povratnih struja oporavka, koji vrlo brzo i naglo pada na nulu, čime se povećava vjerojatnost prenapona. Ovaj prenapon je posljedica činjenice da struja naglo prestaje u svim elementima kola koji imaju induktivnost (čak i ultraniske induktivnosti tipične za instalaciju - žice, staze na ploči). Za implementaciju zaštite potrebno je koristiti različite šeme koje vam omogućavaju da se zaštitite od visokih napona i struja u dinamičkim režimima rada.
Po pravilu, induktivni otpor izvora napona koji ulazi u kolo radnog tiristora ima toliku vrijednost da je više nego dovoljno da se ne uključi neki dodatniinduktivnost. Iz tog razloga se u praksi češće koristi lanac formiranja sklopne staze, koji značajno smanjuje brzinu i nivo prenapona u kolu kada je tiristor isključen. Kapacitivno-otporna kola se najčešće koriste u tu svrhu. Oni su paralelno povezani sa tiristorom. Postoji dosta vrsta modifikacija kola takvih kola, kao i metoda za njihov proračun, parametara za rad tiristora u različitim režimima i uslovima. Ali krug za formiranje putanje prebacivanja tiristora koji se može zaključati bit će isti kao kod tranzistora.
