Симисторе: Симистор и его применения — основы радиотехники

Содержание

Симистор и его применения — основы радиотехники

Тиристор идеально подходит для регулирования мощности переменного напряжения во всем, кроме одного: он является однополупериодным устройством, а это означает, что даже при полной проводимости используется только половина мощности. Можно включить параллельно два тиристора навстречу друг другу, как это показано на рис.1, чтобы обеспечить двух-полупериодный режим работы, однако для этого требуется подавать импульсы запуска на управляющие электроды от двух изолированных, но синхронных источников, как это видно из рисунка.

Рис.1 Двухполупериодный регулятор можно построить на двух тиристорах. Для изоляции источников импульсов от напряжения сети используются оптопары.

Самым полезным устройством для практического регулирования мощности переменного напряжения является двунаправленный тиристор или симистор. Как можно видеть на рис2. симистор можно рассматривать как два инверсно-параллельных тиристора с управлением от единственного источника сигнала. Симисторы являются настолько гибкими устройствами, что их можно переключать в проводящее состояние как положительным, так и отрицательным импульсом запуска независимо от мгновенной полярности источника переменного напряжения. Названия катод и анод теряют смысл для симистора; ближайший к управляющему электроду вывод назвали, не мудрствуя лукаво, основным выводом 1 (МТ1), а другой — основным выводом 2 (МТ2). Запускающий импульс всегда подается относительно вывода МТ1 так же, как в случае тиристора он подается относительно катода.

Рис2. Симистор: (а) структура, (b) условное обозначение.

Обычно для переключения симистора, рассчитанного на ток до 25 А, достаточен пусковой ток 20 мА, и одним из простейших примеров его применения является «твердотельное реле», в котором небольшой пусковой ток используется для управления большим током нагрузки (рис.3). В качестве ключа SW1 могут быть геркон, чувствительное термореле или любая контактная пара, рассчитанная на 50 мА; ток в цепи нагрузки ограничивается только параметрами симистора. Полезно отметить, что резистор R1 в цепи запуска находится под напряжением сети только в моменты включения симистора; как только симистор включается, разность потенциалов на резисторе R1 падает до величины около одного вольта, так что достаточен полуваттный резистор.

Рис.3 Простое «твердотельное реле» на симисторе.

Весьма распространенными применениями симистора являются регулятор яркости для лампы или управление скоростью вращения мотора. На рис.4 показана такая схема. Временное положение запускающих импульсов устанавливается RC-фазовращателем; потенциометром R2 регулируют яркость лампы, тогда как резистор R1 просто ограничивает ток, когда потенциометр установлен в положение с минимальным сопротивлением. Сами импульсы запуска формируются динистором, то есть двунаправленным триггерным диодом. Динистор можно представить себе как маломощный тиристор без управляющего электрода с низким напряжением лавинного пробоя (около 30 В). Когда разность потенциалов на конденсаторе С1 достигает уровня пробоя в динисторе, мгновенный импульс разряда конденсатора включает симистор.

Рис.4 Простейшая схема регулировки яркости лампы на симисторе с фазовым управлением.

Легко сделать автоматический фотоэлектрический выключатель лампы, присоединив параллельно конденсатору С1 фотоэлемент ORP12 (светозависимый резистор). Сопротивление фотоэлемента в темноте велико, порядка 1 МОм, но при дневном свете оно падает до нескольких килоом так, что симистор не может поджечься и лампа выключена. Если в автоматическом выключателе ручная регулировка не требуется, то резистор R2 можно заменить на короткое замыкание.

На рис.5 показано, как симистор управляет мощностью в нагрузке, отрезая начальную часть каждого полупериода. Длительность пропущенной части зависит от запаздывания пускового импульса по фазе, которое определяется сопротивлением R1+R2 и емкостью С1. В простейшей схеме управления на рис.4 фазовый сдвиг не может быть больше 90°, так как используется только одна RС-цепочка. Поэтому такая схема является плохим регулятором при малой мощности, поскольку в нем могут происходить неожиданные скачки от выключенного состояния к полной мощности.

Более совершенная схема приведена на рис.6; включение дополнительной RC-цепочки (R3С3) дает больший фазовый сдвиг для лучшего управления при малой мощности. Дальнейшие усовершенствования состоят во введении следующих элементов: (а) демпфера с постоянной времени R4С4 для предотвращения ошибочных переключений от противо-э.д.с. индуктивной нагрузки и (b) радиочастотного фильтра L1C1 для подавления помех. Последний элемент всегда следует вводить в симисторную или тиристорную схему, работающую по принципу «отсекания части колебания», поскольку быстрые включения и выключения могут создавать серьезные радиопомехи в питающей сети.

Рис.5 Форма напряжения на нагрузке в симисторном регуляторе при постепенном увеличении фазового сдвига.

Имеется большое число различных симисторов и тиристоров которые нашли широкое применение в бытовой технике. Как и в случае выпрямительных диодов, для того, чтобы выбрать прибор с нужными номинальными напряжением и током, можно обратиться к каталогам и справочным данным.

Рис.6 Симисторный регулятор мощности с широким диапазоном регулировки и встроенным подавлением помех.

Большинство производителей выпускают подходящие динисторы, но имеются также приборы, называемые quadrac, в которых объединены симистор и динистор.

На рис.7 показаны корпуса и цоколевка распространенных симисторов. Если симистор должен использоваться на полную допустимую мощность, то его необходимо закрепить на теплоотводе.

Подавление радиочастотных помех, создаваемых симисторными или тиристорными регуляторами с фазовым управлением, становится более трудным и дорогим при больших значениях тока нагрузки. В электрических нагревателях и в других нагрузках с большой инерционностью можно уменьшить помехи, пропуская каждый раз целое число полупериодов. Это позволяет избежать скачкообразных изменений тока, которые и вызывают радиочастотные помехи. Такой способ называется прерывистым запуском или управлением с целым числом периодов. Этот способ, как правило, не подходит для управления яркостью лампы из-за мерцания. Для осуществления управления с целым числом периодов подходят такие микросхемы, как SL441, включающиеся при нулевом напряжении. Они определяют пересечение напряжением сети нулевого уровня и обеспечивают запуск симистора от датчика, сопротивление которого меняется, например, от термистора.

 

Рис.7 Корпуса распространенных симисторов: (а) корпус Т066, (b) болтовой крепеж, (с) пластмассовый корпус Т0220.

 

принцип работы и виды, основные характеристики, способы проверки мультиметром и схемы пробников


Широкое применение в электронике и радиотехнике получило электронное регулирование параметров питания в различных цепях переменного тока при помощи симистора. Бывают случаи, когда он выходит из строя и возникает необходимость правильной проверки на предмет исправности. Для того чтобы это сделать, необходимо знать его принцип работы, предназначение и способы проверки мультиметром и другими приборами.

Что это за устройство, его обозначение

Симистор — это симметричный тиристор. В англоговорящих странах используется название triak, встречается и у нас транслитерация этого названия — триак. Понять принцип его работы несложно, если знаете как работает тиристор. Если коротко, тиристор пропускает ток только в одном направлении. И в этом он похож на диод, но ток проходит только при появлении сигнала на управляющем выводе. То есть, ток проходит только при определенных условиях. Прекращается его «подача» при снижении силы тока ниже определенного значения или разрывом цепи (даже кратковременным). Так как симистор, по сути, двусторонний тиристор, при появлении управляющего сигнала он пропускает ток в обоих направлениях направления.

В открытом состоянии симистор проводит ток в обоих направлениях.

На схеме он изображается как два включенных навстречу друг на другу тиристора с общим управляющим выводом.

Внешний вид симистора и его обозначение на схемах

Симистор имеет три вывода: два силовых и один управляющий. Через силовые выводы можно пропускать ток высокого напряжение, на управляющий подаются низковольтные сигналы. Пока на управляющем выводе не появится потенциал, ток не будет протекать ни в одном направлении.

Характеристики

Симистор имеет несколько параметров, которые можно расположить по порядку убывания важности (лучше сказать, частоты использования) следующим образом:

  • Напряжение обратного пробоя, Uобр, В;
  • Напряжение закрытого состояния, Uзс, В;
  • Ток открытого состояния средний, Iос, А;
  • Время включения, tвк, мкс;
  • Время выключения, tвык, мкс;
  • Ток открытого состояния импульсный, Iос, А;
  • Ток закрытого состояния, Iзс, мА;
  • Обратный ток, Iобр, мА;
  • Напряжение открытого состояния, Uос, В;
  • Управляющее напряжение, Uупр, В;
  • Ток управления, Iупр, мА;
  • Скорость нарастания напряжения, dU/dt, В/мкс;
  • Скорость нарастания тока, dI/dt, А/мкс.


Вольт-амперная характеристика триака

Обратите внимание! Параметр «напряжение обратного пробоя» означает максимальное напряжение, которое способен выдержать симистор или тринистор без выхода из строя. Напряжение закрытого состояния характеризует только динисторный эффект.

Где используется и как выглядит

Чаще всего симистор используется для коммутации в цепях переменного тока (подачи питания на нагрузку). Это удобно, так как при помощи напряжения малого номинала можно управлять высоковольтным питанием. В некоторых схемах ставят симистор вместо обычного электромеханического реле. Плюс очевиден — нет физического контакта, что делает включение питания более надежным. Второе достоинство — относительно невысокая цена. И это при значительном времени наработки и высокой надежности схемы.

Минусы тоже есть. Приборы могут сильно нагреваться под нагрузкой, поэтому необходимо обеспечить отвод тепла. Мощные симисторы (называют обычно «силовые») монтируются на радиаторы. Еще один минус — напряжение на выходе симистора пилообразное. То есть подключаться может только нагрузка, которая не предъявляет высоких требований к качеству электропитания. Если нужна синусоида, такой способ коммутации не подходит.

Заменить симистор можно двумя тиристорами. Но надо правильно подобрать их по параметрам, да и схему управления придется переделывать — в таком варианте управляющих вывода два

По внешнему виду отличить тиристор и симистор нереально. Даже маркировка может быть похожей — с буквой «К». Но есть и серии, у которых название начинается с «ТС», что означает «тиристор симметричный». Если говорить о цоколевке, то это то, что отличает тиристор от симистора. У тиристора есть анод, катод и управляющий вывод. У симистора названия «анод» и «катод» неприменимы, так как вывод может быть и катодом, и анодом. Так что их обычно называют просто «силовой вывод» и добавляют к нему цифру. Тот который левее — это первый, который правее — второй. Управляющий электрод может называться затвором (от английского слова Gate, которым обозначается этот вывод).

Тестирование

У каждого радиолюбителя есть свои способы проверить симистор. Для этого можно использовать специальные приборы или подручные материалы. Главное – знать, как проверить правильно прибор на основе принципа его работы.

Способ №1

Самый простой способ – это протестировать симистор омметром. Для этого необходимо катод детали соединить с отрицательным контактом омметра, анод с положительным контактом. А затем закоротить анод с управляющим электродом. На самом омметре необходимо выставить единицу (х1). Если при этом стрелка покажет сопротивление прибора в пределах 15-50 Ом, можно считать, что симистор цел и пригоден для установки в любой радиоприбор.

Но тут есть один важный момент. Если в таком положении с анода убрать все контакты, и показания сопротивления при этом не изменятся, то это подтверждает целостность детали. Если стрелка начнет отклоняться к нулю, то выбросите симистор в мусор.

Способ №2

Конечно, можно придумать большое количество различных приборов, с помощью которых провести проверку симистра будет несложно. Но для этого придется прикладывать усилия и тратить свое время на сборку, хотя для многих это будет в удовольствие. Для примера приводим одну из схем такого тестового устройства, вот она на рисунке снизу.

Схема подключения данного прибора к симистру точно такая же, как и в случае с тестированием при помощи омметра. Но в этом устройстве установлен светодиод (HL1). Так вот при подаче напряжения на симистор через кнопку (ключ) световой источник должен загореться. А это говорит об исправности детали.

Обратите внимание на резисторы. Их сопротивления рассчитывается под номинальное напряжение. Практика показала, что сопротивление в диапазоне 9-12 Ом достаточная величина.

Принцип работы симистора

Давайте разберем, как работает симистор на примере простой схемы, в которой переменное напряжение подается на нагрузку через электронный ключ на базе этого элемента. В качестве нагрузки представим лампочку — так удобнее будет объяснять принцип работы.

Схема реле на симисторе (триаке)

В исходном положении прибор находится в запертом состоянии, ток не проходит, лампочка не горит. При замыкании ключа SW1 питание подается на на затвор G. Симистор переходит в открытое состояние, пропускает через себя ток, лампочка загорается. Поскольку схема работает от сети переменного напряжения, полярность на контактах симистора постоянно меняется. Вне зависимости от этого, лампочка горит, так как прибор пропускает ток в обоих направлениях.

При использовании в качестве питания источника переменного напряжения, ключ SW1 должен быть замкнуть все время, пока необходимо чтобы нагрузка была в работе. При размыкании контакта во время очередной смены полярности цепь разрывается, лампочка гаснет. Зажжется она снова только после замыкания ключа.

Если в той же схеме использовать источник постоянного тока, картина изменится. После того как ключ SW1 замкнется, симистор откроется, потечет ток, лампочка загорится. Дальше этот ключ может возвращаться в разомкнутое состояние. При этом цепь питания нагрузки (лампочки) не разрывается, так как симистор остается в открытом состоянии. Чтобы отключить питание, надо либо понизить ток ниже величины удержания (одна из технических характеристик), либо кратковременно разорвать цепь питания.

Электромеханические ключи

Для коммутации в электрических схемах используются ключи различного типа:

  • механические;
  • электромеханические;
  • электронные.

К электромеханической группе относятся реле или контакторы. Замыканием и размыканием контактов управляет электромагнит. На катушку электромагнита подается управляющее напряжение, которое может быть как постоянным, так и переменным. Механические контакты реле могут коммутировать практически любые токи. Сопротивление контактной пары ничтожно, падение напряжения на контактах практически отсутствует. Нет потерь мощности при коммутации нагрузок, хотя есть потери на питание управляющей катушки.

Огромным преимуществом контакторов является то, что цепи нагрузки и управления электрически изолированы.

Недостатков тоже немало:

  • Ограниченно число переключений. Контакты изнашиваются;
  • Возникновение электрической дуги при размыкании — искрение контактов. Приводит к электроэрозии и недопустимо во взрывоопасных средах;
  • Низкое быстродействие.

Там, где применение контакторов невозможно или нецелесообразно, применяют электронные ключи.

Скорее всего, Вам пригодится информация о том, как выбрать стабилизатор напряжения 220 вольт.

Сигналы управления

Управляется симистор не напряжением, а током. Для открытия на затвор надо подать ток определенного уровня. В характеристиках указан минимальный ток открывания — вот это и есть нужная величина. Обычно ток открывания совсем небольшой. Например, для коммутации нагрузки на 25 А, подается управляющий сигнал порядка 2,5 мА. При этом, чем выше напряжение, подаваемое на затвор, тем быстрее открывается переход.

Схема подачи напряжения для управления симистором

Чтобы перевести симистор в открытое состояние, напряжение должно подаваться между затвором и условным катодом. Условным, потому что в разные моменты времени, катодом является то один силовой выход, то другой.

Полярность управляющего напряжения, как правило, должна быть либо отрицательной, либо должна совпадать с полярностью напряжения на условном аноде. Поэтому часто используется такой метод управления симистором, при котором сигнал на управляющий электрод подаётся с условного анода через токоограничительный резистор и выключатель. Управлять симистором часто удобно, задавая определённую силу тока управляющего электрода, достаточную для отпирания. Некоторые типы симисторов (так называемые четырёхквадрантные симисторы) могут отпираться сигналом любой полярности, хотя при этом может потребоваться больший управляющий ток (а именно, больший управляющий ток требуется в четвёртом квадранте, то есть когда напряжение на условном аноде имеет  отрицательную полярность, а на управляющем электроде —  положительную).

Применение

Этот тип полупроводниковых элементов первоначально предназначался для применения в производственной сфере, например, для управления электродвигателями станков или других устройств, где требуется плавная регулировка тока. Впоследствии, когда техническая база позволила существенно уменьшить размеры полупроводников, сфера применения симметричных тринисторов существенно расширилась. Сегодня эти устройства используются не только в промышленном оборудовании, а и во многих бытовых приборах, например:

  • зарядные устройства для автомобильных АКБ;
  • бытовое компрессорное оборудования;
  • различные виды электронагревательных устройств, начиная от электродуховок и заканчивая микроволновками;
  • ручные электрические инструменты (шуроповерт, перфоратор и т.д.).

И это далеко не полный перечень.

Одно время были популярны простые электронные устройства, позволяющие плавно регулировать уровень освещения. К сожалению, диммеры на симметричных тринисторах не могут управлять энергосберегающими и светодиодными лампами, поэтому эти приборы сейчас не актуальны.

Как проверить симистор

Привычка проверять все элементы пред пайкой приходит с годами. Проверить симистор можно при помощи мультиметра и при помощи небольшой проверочной схемы с батарейкой и лампочкой. В любом случае надо сначала разобраться, как располагаются выводы на вашем приборе. Сделать это можно по цоколевке каждой конкретной серии. Для этого в поисковик забиваем маркировку, которая есть на корпусе. В некоторых случаях можно добавить «цоколевка». Если есть русскоязычные описания, будет несколько проще. Если на русском информации нет, придется искать в интернете. Заменяем слово «цоколевка» словом «datasheet». Иногда можно ввести русскими буквами «даташит». В переводе это «техническая спецификация». По имеющимся в описании таблицам и рисункам легко понять, где расположены силовые выходы (T1 и T2), а где затвор (G).

Пример цоколевки. Все можно понять и без знания языка

С мультиметром

Проверка мультиметром симистора основана на принципе его работы. Берем обычный мультиметр, ставим его в положение прозвонки. Силовые выходы между собой должны звониться в обоих направлениях. Прикасаемся щупами к выходам Т1 и Т2. На экране должны высвечиваться цифры. Это сопротивление перехода. Если поменять щупы местами, сопротивление может измениться, но ни обрыва, ни короткого быть не должно.

Проверяем мультиметром

Зато между затвором и силовыми выходами должен быть «обрыв» (бесконечно большое сопротивление). То есть, «звониться» они не должны при любом расположении щупов. Проверив сопротивление между разными выводами, можно сделать вод о работоспособности симистора.

С лампочкой и батарейкой

Для проверки симистора без мультиметра придется собрать простенькую проверочную схему с питанием от девятивольтовой батарейки «Крона». Нужны будут три провода длиной около 20 см. Провода желательно гибкие, многожильные. Проще, если они будут разных цветов. Лучше всего красный, синий и любой другой. Пусть будет желтый. Синий разрезаем пополам, припаиваем лампочку накаливания на 9 В (или смотрите по напряжению, которое выдает ваша батарейка). Один кусок провода на резьбу, другой — на центральный вывод с нижней части цоколя. Чтобы работать было удобнее, на каждый провод лучше припаять «крокодилы» — пружинные зажимы.

Как проверить симистор без мультиметра

Собираем схему. Подключаем провода в таком порядке:

  • Красный одним концом на плюс кроны, вторым — на вывод Т1.
  • Синий — на минус кроны и на Т2.
  • Желтый провод одним краем цепляем к затвору G.

После того как собрали схему, лампочка не должна гореть. Если она горит, симистор пробит. Если не горит, проверяем дальше. Свободным концом желтого провода кратковременно прикасаемся к Т2. Лампочка должна загореться. Это значит, что симметричный тиристор открылся. Чтобы его закрыть, надо коснуться проводом вывода Т1. Если все работает, прибор исправен.

Почему тиристор не остался в открытом состоянии?

Ситуация заключается в следующем — мультиметр не вырабатывает достаточное количество тока для того, что бы сработал тиристор. Исходя из этого, провести проверку данного элемента не выйдет. Но сама проверка показала, что остальные детали у нас в рабочем состоянии. Если же поменять полярность — проверка закончится провалом. В данной ситуации мы уверены,что отсутствует обратный пробой.

Так же при помощи аппарата, можно легко проверить чувствительность тиристора. Для этого нужно поставить переключатель в режим омметра. Все измерения проходят так же, как описывалось выше.

Тиристоры которые более чувствительны выдерживают открытое состояние при отключении управляющего тока, все данные мы фиксируем на мультиметре. Затем повышаем предел до 10х. В этой ситуации ток на щупах будет уменьшен.

Если управляющий ток при закрытии, отказывает, нужно постепенно увеличить предел измерения, до тех пор, пока не сработает тиристор.

Если проверка проходит элементов из одной партии или со схожими техническими характеристиками, нужно выбирать те элементы, которые более чувствительны. Такие тиристоры более функциональны и имеют больше возможностей, из этого следует что область применения в разы увеличивается.

Когда вы освоите проверку тиристора, то решение проверки симистора придет само. Главное вникнуть в суть проверки, и четко следовать инструкциям.

Как избежать ложных срабатываний

Так как для срабатывания симистора достаточно небольшого потенциала, возможны ложные срабатывания. В некоторых случаях они не страшны, но могут привести и к поломке. Поэтому лучше заранее принять меры. Есть несколько способов уменьшить вероятность ложных включений:

  • Уменьшить длину линии к затвору, соединять цепь управления — затвор и Т1 — напрямую. Если это невозможно, использовать экранированный кабель или витую пару.
  • Снизить чувствительность затвора. Для этого параллельно ставят сопротивление (до 1 кОм).

    Практически во всех схемах с симисторами в цепи затвора есть резистор, уменьшающий чувствительность прибора

  • Использовать триаки с высокой шумовой устойчивостью. В маркировке у них добавлена буква «Н», от «нечувствительный». Называют их «симисторы ряда «Н». Отличаются они тем, что минимальный ток перехода у них намного выше. Например, симистор BT139-600H имеет ток перехода IGT min =10mA.

Как уже говорили, симистор управляется током. Это дает возможность подключать его напрямую к выходам микросхем. Есть одно ограничение — ток не должен превышать максимально допустимый. Обычно это 25 мА.

Что такое симистор, и чем он отличается от классических тиристоров?

Симистор (или «триак») – особая разновидности триодного симметричного тиристора. Главное преимущество – способность проводить ток на рабочих p-n переходах в обоих направлениях. Это позволяет использовать радиоэлемент в системах с переменным напряжением.

Принцип работы и конструктивное исполнение такое же, как у остальных тиристоров. При подаче управляющего тока p-n переход отпирается, и остается открытым до снижения величины рабочего тока.

Популярное применение симисторов – регуляторы напряжения для систем освещения и бытового электроинструмента.

Работа этих радиокомпонентов напоминает принцип действия транзисторов, однако детали не являются взаимозаменяемыми.

Рассмотрев, что такое тиристор и симистор, мы с вами научимся, как проверять эти детали на работоспособность.

Особенности монтажа

Так же как и тиристоры, симисторы при работе греются, поэтому при сборке необходимо обеспечивать отвод тепла. Если нагрузка маломощная или питание импульсное (кратковременное подключение на промежуток менее 1 сек) допускается монтаж без радиатора. В остальных случаях необходимо обеспечить качественный контакт с охлаждающим устройством.

Есть три способа фиксации симистора на радиаторе: клепка, на винте и на зажиме. Первый вариант при самостоятельном монтаже не рекомендуется, так как существует высокая вероятность повреждения корпуса. Наиболее простой способ монтажа в домашних условиях — винтовой.

Порядок монтажа симистора

Перед тем, как начинают монтаж, осматривают корпус прибора и радиатора (охладителя) на предмет царапин и сколов. Их быть не должно. Затем поверхность протирают от загрязнений чистой ветошью, обезжиривают, накладывают термопасту. После чего вставляют в отверстие с резьбой в радиаторе и зажимают шайбу. Крутящий момент должен быть 0.55Nm- 0.8Nm. То есть, необходимо обеспечить должный контакт, но перетягивать тоже нельзя, так как есть риск повредить корпус.

Схема регулятора мощности для индуктивной нагрузки на симисторе

Обратите внимание, что монтаж симистора производится до пайки. Это снижает механическую нагрузку на отводы прибора. И еще: при установке следите за тем, чтобы корпус плотно прижимался к охладителю.

Какими свойствами обладает тиристор

Если провести полный анализ структуры тиристора, то можно найти в ней три перехода (электронно-дырочных). Следовательно, можно составить эквивалентную схему на полупроводниковых транзисторах (полярных, биполярных, полевых) и диодах, которая позволит понять, как ведет себя тиристор при отключении питания электрода управления.

В том случае, когда относительно катода анод положительный, диод закрывается, и, следовательно, тиристор тоже ведет себя аналогично. В случае смены полярности оба диода смещаются, тиристор также запирается. Аналогичным образом функционирует и симистор.

Принцип работы на пальцах, конечно, объяснить не очень просто, но мы попробуем сделать это далее.

Предварительная подготовка

Подобный измерительный прибор получил широкое распространение: применяется для определения различной информации. Предварительная подготовка предусматривает расшифровку спецификации, для чего достаточно рассмотреть маркировку на полупроводниковом изделии.

После определения типа изделия и цоколевки можно приступить к тесту пробоя при помощи мультиметра. В большинстве случаев проводится проверка на пробой, для чего изделие можно оставить на плате, поэтому на этом этапе не требуется паяльник.

Способы проверки

При выходе из строя какого-либо устройства необходимо прозвонить элементы и заменить сгоревшие, причем необязательно выпаивать триак из схемы. Проверка симистора мультиметром аналогична проверке тиристора мультиметром в схеме не выпаивая. Сделать это довольно просто, но этот метод не даст точного результата.

Как проверить тиристор ку202н мультиметром: необходимо освободить УЭ. Как проверить симистор мультиметром не выпаивая: необходимо освободить его УЭ (выпаять или выпаять деталь — одним словом, отделить устройство от всей схемы) и произвести измерения мультиметром на предмет пробитого перехода. Для проверки необходимо использовать стрелочный тестер. Этот метод является более точным, так как ток, генерируемый тестером способен открыть переход. Нужно найти информацию о симисторе и приступить к проверке:

  1. Подключить щупы к выводам T1 и T2.
  2. Установить кратность х1.
  3. Только при показании бесконечного сопротивления деталь исправна, а во всех остальных случаях — пробита.
  4. При положительном результате (бесконечное сопротивление) соединить вывод Т2 и управляющий. В результате R падает до 20..90 Ом.
  5. Сменить полярность прибора и повторить 3 и 4.

Этот метод является более точным, чем предыдущий, но не дает полной гарантии определения исправности полупроводникового прибора. Для этих целей существуют специальные схемы, которые можно собрать самостоятельно.

Источник: pochini.guru

Блиц-советы

Рекомендации:

  1. Перед тем как проверять тиристор, следует внимательно ознакомиться с техническими характеристиками данного устройства. Эти знание помогут быстрей и эффективней проверить тиристор.
  2. Обычные, стандартные устройства для измерения (омметр, тестер, мультиметр) хорошо зарекомендовали себя для проверки тиристора, но современные приборы, дадут информацию намного точней. К тому же их гораздо легче использовать.
  3. Во избежание неприятных ситуаций все схемы должны собираться в точности.
  4. В работе с любыми диодными устройствами, включая тиристоры, нужно соблюдать технику безопасности.

Защита тиристора:

Тиристоры действуют на скорость увеличение прямого тока. В тиристорах обратный ток восстановления. Если этот ток упадет до низшего значения, может возникнуть перенапряжение. Чтобы предотвратить перенапряжения используются схемы ЦФТП. Также для защиты используют варисторы, их подключают к местам, где выводы индуктивной нагрузки.

Самодельный пробник

Простейший вариант исполнения представлен сочетанием только лампочки и батарейки, но он неудобен в применении. Более сложная схема позволяет протестировать устройство при подаче постоянного или переменного тока.

Схема самодельного пробника представлена сочетанием следующих элементов:

  1. Лампочка небольшого размера с показателями 0,3 А и 6,3 В.
  2. Трансформатор со вторичной обмоткой 6,3 В. Рекомендуется использовать вариант исполнения ТН2.
  3. Диод выпрямительного типа с обратным напряжением около 10 Вольт и сопротивлением не менее 300 мА. Примером можно назвать вариант исполнения Д226.
  4. В схему также включается конденсатор, емкость которого составляет 1000 мкФ. Устройство должно быть рассчитано на напряжение 16 В.
  5. Создается сопротивление с номиналом 47 Ом.
  6. Предохранитель на 0,5 А. При применении мощного силового трансформатора следует повысить номинал предохранителя.

Самодельная конструкция может иметь компактные размеры. При необходимости все элементы можно собрать в защитном корпусе, за счет чего прибор можно будет использовать постоянно и транспортировать к месту проверки.

Симисторы (триаки) от Philips Semiconductors

Что такое симистор?

 

Он представляет собой «двунаправленный тиристор» и имеет три электрода: один управляющий и два основных для пропускания рабочего тока. Особенностью симистора является способность проводить ток как от анода к катоду, так и в обратном направлении.

Рис. 1. Обозначение симистора

Структура симистора представлена на рис. 2.

Рис. 2. Структура симистора

В отличие от тиристоров симистор может управляться как положительным, так и отрицательным током между затвором и T1. Это свойство позволяет симистору работать во всех четырех секторах, как показано на рис. 3. (плюс и минус обозначают полярность затвора). Для управления режимом работы симистора используется низковольтный сигнал, подаваемый на управляющий электрод симистора. При подаче напряжения на управляющий электрод симистор переходит из закрытого состояния в открытое и пропускает через себя ток.

Рис. 3. Спецификация квадрантов

Симистор открывается, если через управляющий электрод проходит отпирающий ток или если напряжение между его электродами Т1 и Т2 превышает некоторую максимальную величину (на самом деле это часто приводит к несанкционированным срабатываниям симистора, происходящим при максимуме амплитуды напряжения питания). В режиме переменного питания смена состояний симистора вызывается изменением полярности напряжения на рабочих электродах Т1 и Т2.

Симистор переходит в закрытое состояние после изменения полярности между его выводами Т1 и Т2 или если значение рабочего тока меньше тока удержания.

Все режимы работы симистора отображены на рис. 3.

Когда затвор управляется постоянным током или однополярными импульсами с нулевым значением тока нагрузки, в квадрантах (3+, 3-) предпочтителен отрицательный ток затвора по следующим причинам: во-первых, для внутреннего строения переходов симистора характерно то, что затвор наиболее отдален от области основной проводимости в квадранте 3+. Во-вторых, при более высоком значении

IGT (отпирающий ток управляющего электрода) требуется более высокий пиковый IG. При более длинной задержке между IG и током нагрузки требуется большая продолжительность IG. Кроме того, низкое значение dIT/dt (максимально допустимое изменение текущего тока после переключения) может вызывать перегорание затвора при управлении нагрузками, создающими высокий dI /dt (включение холодной лампы накаливания, емкостные нагрузки). Наконец, чем выше IL — ток срабатывания (это относится и к квадранту 1-), тем большая продолжительность IG необходима для малых нагрузок, что позволит току нагрузки с начала полупериода достичь значения выше IL.

В стандартных цепях управления фазой переменного тока, таких как регуляторы яркости и регуляторы скорости вращения, полярность затвора и T2 всегда одинаковы. Это означает, что управление производится всегда в квадрантах 1+ и 3-, в которых коммутирующие параметры симистора одинаковы, а затвор наиболее чувствителен.

Эти данные получены из графика вольт-амперной характеристики симистора. Положительному напряжению T2 соответствует положительное значение тока через T2, и наоборот (см. рис. 4).

Рис. 4. ВАХ симистора

Для предотвращения ложных срабатываний симисторов, вызванных шумами и пульсациями, создаваемыми двигателями, цепи, использующие четырехквадрантные (4Q) симисторы, должны иметь дополнительные компоненты защиты. Это, как правило, демпферная RC-цепочка между силовыми электродами симистора, которая используется для ограничения скорости изменения напряжения (dV/dt), а в некоторых случаях необходима индуктивность для ограничения скорости изменения тока при коммутации (dI

COM/dt). Данные компоненты увеличивают стоимость устройства и его габариты, а также они могут уменьшать надежность устройства.

Преимущества трехквадрантных симисторов (Hi-com)

Отличие 3Q-симистораа от 4Q-симистора заключается в некритичной структуре перекрытия переходов у затвора. И хотя это делает его неспособным к управлению в квадранте 3+, зато устраняет возможное самопроизвольное срабатывание и помогает избежать всех неудобств, относящихся к 4Q-симисторам. Так как большинство устройств работает в квадрантах 1+ и 3- (управление фазой), или 1- и 3-(однополярное управление с помощью интегральных схем или других электронных цепей), то потеря управления в квадранте 3+ — очень малая цена за полученные преимущества.

Hi-com-симисторы имеют ряд преимуществ перед 4-квадрантными. Основной минус применения 4Q-симистора заключается в необходимости предотвращения ложных срабатываний, вызванных шумами и пульсациями, что заставляет использовать демпферную RC-цепочку. Кроме того, к особенностям 3Q-симисторов относятся:

  • увеличение допустимого значения dVCOM/dt (критическое значение изменения коммутирующего напряжения). Это позволяет управлять реактивными нагрузками (в большинстве случаев) без необходимости в демпфирующем устройстве, без сбоев в коммутации. Таким образом, можно сократить количество элементов, размер печатной платы, стоимость, а также устранить потери на рассеивание энергии демпфирующим устройством;
  • увеличение допустимого значения dICOM /dt (критическое значение изменения коммутирующего тока) значительно улучшает работу на более высоких частотах и для несинусоидальных напряжений без необходимости в ограничении dICOM /dt при помощи индуктивности последовательно с нагрузкой;
  • увеличение допустимого значения dVD/dtСимисторы очень чувствительны при высоких рабочих температурах. Высокое значение dVD /dt уменьшает тенденцию к самопроизвольному включению из состояния отсутствия проводимости за счет dV/dt при высоких температурах. Это позволяет применять их при высоких температурах для управления резистивными нагрузками в кухонных или нагревательных приборах, где обычные симисторы не могут использоваться. Данные особенности исключают необходимость использования дросселя или демпфера. В связи с этим симисторы 3Q (Hi-com) с успехом могут применяться в мощных электродвигателях, предназначенных для современной бытовой техники.

 

Производители симисторов

Сейчас изготовлением симисторов (как 4-квадрантных, так и Hi-com) заняты ведущие производители полупроводников. Среди них можно выделить Philips Semiconductors, STMicroelectronics, ON Semiconductors, Crydom. Все производители пытаются покрыть как можно большую номенклатуру симисторов. Ниже вы можете видеть сводную таблицу (таблица 1) аналогов симисторов, номиналами от 1 до 25 А и от 400 до 800 В.

Таблица 1. Производители симисторов

Следует особо отметить, что Philips и Crydom уже выпускают симисторы, рассчитанные на 1000 В (BTA208X-1000C и BTA208X-1000B от Philips, несколько слов о них будет сказано ниже, и их аналоги от Crydom — CTA24-1000CW и CTA24-1000BW).

Некоторые производители также стали выпускать симисторы, рассчитанные на 40А: CTB40-400 B, CTB40-600 B и CTB40-800 B от Crydom, а также BTA40-600B, BTA40-800 B, BTA41-600 B, BTA41-600 B, BTB41-600 B и BTB41-800 B от STMicroelectronics. Недавно и Philips анонсировал предстоящий в ближайшее время выпуск 40-В симисторов.

 

Симисторы от Philips

Компания Philips Semiconductors является ведущим производителем Hi-com-симисторов, столь широко используемых во многих отраслях промышленности. На данный момент линейка Hi-com-симисторов представлена следующими моделями, приведенными в таблице 2.

Таблица 2.

Особое внимание обратим на новые Hi-com-симисторы BTA208X-1000 C и BTA208X-1000 B.

Эти симисторы используются для управления мощными электромоторами, где имеется высокое запирающее напряжение, статическое и динамическое dV/dt. Данный симистор переключает направление полного номинального среднеквадратического тока при максимальной номинальной температуре перехода без помощи демпфера.

Особенности BTA208 B-1000 C:

  • защита от ложного запуска;
  • гарантированное Vdrm = 1000 В.

Рассмотрим некоторые графики, демонстрирующие свойства данного симистора:

  1. Полное разложение мощности как функции среднеквадратического тока в открытом состоянии (рис. 5).
  2. Среднеквадратический ток в открытом состоянии как функция повышающейся основной температуры (рис. 6).

Рис. 6.

 

Применение симисторов

В настоящий момент симисторы применяются во многих областях техники, например в бытовых и электрических приборах и инструментах, электромоторах, диммерах и т. д.

О диммерах хотелось бы поговорить немного подробнее.

В двух словах диммер — это многоканальный симисторный регулятор для управления яркостью ламп накаливания. Диммированием света называется регулировка напряжения источника света (лампы) с целью изменения ее светового потока. Диммирование света имеет широчайшее применение во многих сферах, связанных с использованием профессионального света, например в театрально-сценических постановках и концертных программах, где очень часто требуется возможность оперативного изменения освещенности отдельных участков сцены.

Диммингом пользуются даже мобильные тележурналисты, осветительная аппаратура которых работает от батарей. Для них важно, чтобы во время съемки лампы работали на полную мощность, а все остальное время находились в режиме готовности к работе.

Рассмотрим принцип работы диммера.

Напряжение, используемое в промышленности, является переменным -220 В, 50 Гц, то есть сетевое напряжение имеет вид синусоиды (рис. 7).

Рис. 7.

Большинство диммеров бытового и профессионального назначения, изготовленных на базе симисторов, используют импульсно-фазовый метод управления. Открывая сими-стор с большей или меньшей задержкой по времени, возможно «вырезать» соответствующую часть синусоиды питающего напряжения (рис. 8).

Рис. 8.

Таким образом, среднее напряжение на выходе устройства изменяется пропорционально изменению времени задержки открытия симистора.

Если крутить ручку управления яркости диммера в сторону увеличения, то напряжение будет изменяться так, как показано на рис. 9.

Рис. 9.

Другими словами, диммеры не уменьшают амплитуду напряжения, а только изменяют форму синусоиды. Вследствие этого применение диммеров в качестве регуляторов напряжения невозможно, поскольку электронная схема управления компактной люминесцентной лампой содержит компоненты, которые могут в этом случае выйти из строя.

Симистор, выполняющий функцию силового ключа, является основным элементом диммера. Он упрощает конструкцию диммера и значительно сокращает стоимость, например, по сравнению с аналогичным диммером на тиристоре.

 

Заключение

Подводя итог под рассмотренными свойствами симисторов, можно кратко выделить их основные преимущества:

  1. Высокая частота срабатывания позволяет добиться высокой точности управления.
  2. Ресурс работы значительно выше, чем у электромеханических компонентов.
  3. Позволяют значительно уменьшить размеры силового блока.
  4. Низкий уровень шума при коммутации силовых цепей.

Помимо всего, симистор является элементом силовой электроники — одной из наиболее динамично развивающихся областей российской электроники. По различным оценкам, она обеспечивает до 50% всего оборота на отечественном рынке изделий электроники. Как считают многие специалисты, российские разработчики и производители могут составить в этой области реальную конкуренцию иностранным фирмам. Применяется силовая электроника везде: при производстве электроэнергии, ее передаче и потреблении. По предварительным прогнозам, объем рынка силовой электроники в мире уже сейчас составляет около $300 млрд, из них на Россию приходится около $6 млрд. А вскоре, когда будет принята программа энергосбережения, емкость рынка может значительно возрасти.

Соответственно, объемы производства и применения симисторов как элемента силовой электроники постоянно растут. Нагревательные устройства (кухонные плиты, печи и т. д.), компрессоры кондиционеров и холодильников, кухонные комбайны, миксеры, швейные машины, вентиляторы, пылесосы, стиральные машины — вот лишь часть приборов, в которых находят активное применение и продолжают внедряться симисторы. Используя их, вы получаете значительную экономию средств, времени, преимущества в простоте разработки, а следовательно, и дополнительную прибыль.

принцип работы триака, как работает, схема управления, ВАХ симистора.

Для управления мощными нагрузками в цепях переменного тока часто используются электромагнитные реле. Контактные группы этих приборов служат дополнительным источником ненадежности из-за склонности к обгоранию, привариванию. Также недостатком выглядит возможность искрения при коммутации, что в некоторых случаях требует дополнительных мер безопасности. Поэтому предпочтительнее выглядят электронные ключи. Один из вариантов такого ключа выполняется на симисторах.

Что такое симистор и для чего нужен

В силовой электронике в качестве управляемого коммутирующего элемента часто применяются один из видов тиристоров — тринисторы. Их преимущества:

  • отсутствие контактной группы;
  • отсутствие вращающихся и движущихся механических элементов;
  • небольшая масса и габариты;
  • длительный ресурс, независящий от количества циклов включения-выключения;
  • невысокая стоимость;
  • высокое быстродействие и бесшумная работа.

Но при применении тринисторов в цепях переменного тока проблемой становится их односторонняя проводимость. Чтобы тринистор пропускал ток в двух направлениях, приходится идти на ухищрения в виде параллельного включения во встречном направлении двух тринисторов, управляемых одновременно. Логичным выглядит объединение этих двух тринисторов в одной оболочке для удобства монтажа и уменьшения габаритов. И этот шаг был сделан в 1963 году, когда советские ученые и специалисты General Electric почти одновременно подали заявки на регистрацию изобретения симметричного тринистора – симистора (в зарубежной терминологии триака, triac – triode for alternative current).

На самом деле симистор не является в буквальном смысле двумя тринисторами, помещенными в один корпус.

Вся система реализована на одном кристалле с различными зонами p- и n- проводимостей, и эта структура не симметрична (хотя вольт-амперная характеристика триака имеет симметрию относительно начала координат и представляет собой отзеркаленную ВАХ тринистора). И в этом состоит принципиальное отличие симистора от двух тринисторов, каждый из которых должен управляться положительным, по отношению к катоду, током.

У симистора по отношению к направлению пропускаемого тока анода и катода нет, но по отношению к управляющему электроду эти выводы неравнозначны.  В литературе встречаются термины «условный катод» (МТ1, А1) и «условный анод» (МТ2, А2). Ими удобно пользоваться для описания работы триака.

При подаче полуволны любой полярности, прибор сначала заперт (красный участок ВАХ). Также, как и у тринистора, отпирание триака может произойти при превышении порогового уровня напряжения при любой полярности волны синусоиды (синий участок). В электронных ключах это явление (динисторный эффект), скорее, вредное. Его надо избегать при выборе режима работы. Открывание триака происходит подачей тока в управляющий электрод. Чем больше ток, тем раньше откроется ключ (красный штриховой участок). Этот ток создается приложением напряжения между управляющим электродом и условным катодом. Это напряжение должно быть или отрицательным, или совпадать по знаку с напряжением, приложенным между МТ1 и МТ2.

При определенном значении тока, симистор открывается сразу и ведет себя как обычный диод – вплоть до запирания (зеленый штриховой и сплошной участки). Совершенствование технологий ведет к уменьшению потреблённого тока для полного отпирания симистора. У современных модификаций он составляет до 60 мА и ниже. Но увлекаться снижением тока в реальной схеме не следует – это может привести к нестабильному открыванию триака.

Закрывание, как и у обычного тринистора, происходит при снижении тока до определенного предела (почти до нуля). В цепи переменного тока это происходит при очередном прохождении через ноль, после чего потребуется снова подать управляющий импульс. В цепях постоянного тока управляемое запирание симистора требует громоздких технических решений.

Особенности и ограничения

Существуют ограничения применения симистора при коммутации реактивной (индуктивной или ёмкостной) нагрузки. При наличии такого потребителя в цепи переменного тока, фазы напряжения и тока сдвинуты относительно друг друга. Направление сдвига зависит от характера реактивности, а величина – от величины реактивной составляющей. Уже сказано, что триак выключается в момент перехода тока через ноль. А напряжение между MT1 и МТ2 в этот момент может быть достаточно большим. Если скорость изменения напряжения dU/dt при этом превысит пороговую величину, то симистор может не закрыться. Чтобы избежать этого эффекта, параллельно силовому тракту симистора включают варисторы. Их сопротивление зависит от приложенного напряжения, и они ограничивают скорость изменения разности потенциалов. Того же эффекта можно добиться применением RC-цепочки (снаббера).

Опасность от превышения скорости нарастания тока при коммутации нагрузки связана с конечным временем отпирания симистора. В момент, когда триак ещё не закрылся, может оказаться, что к нему приложено большое напряжение и одновременно через силовой тракт протекает достаточно большой сквозной ток. Это может привести к выделению на приборе большой тепловой мощности, и кристалл может перегреться. Для устранения этого дефекта надо по возможности компенсировать реактивность потребителя последовательным включением в цепь реактивности примерно той же величины, но противоположного знака.

Также надо иметь в виду, что в открытом состоянии на симисторе падает около 1-2 В. Но так как область применения – мощные высоковольтные ключи, это свойство на практическое применение триаков не влияет. Потеря 1-2 вольт в 220-вольтовой цепи сравнима с погрешностью измерения напряжения.

Примеры использования

Основная область использования триака – ключ в цепях переменного тока. Принципиальных ограничений для применения симистора в качестве ключа постоянного тока нет, но и смысла в этом нет. В этом случае проще использовать более дешевый и распространенный тринистор.

Как и любой ключ, симистор включается в цепь последовательно с нагрузкой. Включением и выключением триака управляется подача напряжения на потребителя.

Также симистор можно применять в качестве регулятора напряжения на нагрузках, которым не важна форма напряжения (например, лампы накаливания или термоэлектронагреватели). В этом случае схема управления выглядит так.

Здесь на резисторах R1, R2 и конденсаторе С1 организована фазовращающая цепь. Регулировкой сопротивления добиваются сдвига начала импульса относительно перехода сетевого напряжения через ноль. За формирование импульса отвечает динистор с напряжением открывания около 30 вольт. При достижении этого уровня он открывается и пропускает ток на управляющий электрод триака. Очевидно, что этот ток совпадает по направлению с током через силовой тракт симистора. Некоторые производители выпускают полупроводниковые приборы под названием Quadrac. У них в одном корпусе расположены симистор и динистор в цепи управляющего электрода.

Такая схема проста, но ток её потребления имеет резко несинусоидальную форму, при этом в питающей сети создаются помехи. Для их подавления надо использовать фильтры – хотя бы простейшие RC-цепочки.

Достоинства и недостатки

Достоинства симистора совпадают с плюсами тринистора, описанными выше. К ним надо лишь добавить возможность работы в цепях переменного тока и простое управление в таком режиме. Но имеются и минусы. В основном они касаются области применения, которая ограничена реактивной составляющей нагрузки. Предложенные выше меры защиты применить не всегда возможно. Также к недостаткам надо отнести:

  • повышенную чувствительность к шумам и помехам в цепи управляющего электрода, которая может вызвать ложные срабатывания;
  • необходимость отведения тепла от кристалла — обустройство радиаторов компенсирует небольшие габариты прибора, и для коммутации мощных нагрузок использование контакторов и реле становится предпочтительным;
  • лимитирование по рабочей частоте — оно не имеет значения при работе на промышленных частотах 50 или 100 Гц, но ограничивает применение в преобразователях напряжения.

Для грамотного применения симисторов необходимо знать не только принципы работы прибора, но и его недостатки, определяющие границы применения триаков. Только в этом случае разработанный прибор будет работать долго и надежно.

 

Регулятор мощности на симисторе: симуляция приборов


Регулятор мощности на симисторе, то-есть в этой статье предложена симуляцию с участием симисторов. Основным используемым электронным программным обеспечением является — LTspice. Это высокопроизводительное ПО для симуляции, захвата схем и просмотра сигналов с улучшенными моделями, упрощающими проектирование аналоговых схем.

Регулятор мощности на симисторе — схемы моделирования

Симисторы — это электронные компоненты, используемые в качестве переключателей в цепях переменного тока с низкой частотой. Это трех-контактные устройства: затвор (G), анод 1 (A1) и анод 2 (A2), которые используются в качестве двунаправленных переключателей переменного тока и напряжения.

Работа, которую выполняет, например регулятор мощности на симисторе, чрезвычайно интересна: прохождение тока между выводами A1 и A2 или между A2 и A1 происходит только в том случае, если на затвор подается сигнал тока. Однако, при этом симистор остается в проводящем состоянии, даже если ток на затворе прерывается.


Рисунок 1: Электрический символ симистора

Симистор, выбранный для нашего моделирования

В данном случае для симуляции мы взяли модель симистора — 2N5568 от Motorola (рисунок 2). Он разработан в первую очередь для промышленных и военных устройств с функцией двухполупериодного управления нагрузками переменного тока, в таких, например приборах как регуляторы освещения, источники питания, управление нагревом, управление двигателями и системы переключения питания. Его характеристики и максимальные значения, указанные в официальном техническом описании, следующие:

  • Напряжение (VDRM): 400 В
  • Напряжение затвора (VGM): 20 В
  • Действующий ток в открытом состоянии (ITRMS): 10 А
  • Непериодический импульсный ток (ITSM): 100 А
  • Пиковая мощность затвора (PGM): 16 Вт
  • Диапазон рабочих температур перехода (TJ): от –65˚C до 100˚C
  • Тепловое сопротивление перехода к корпусу (RθJC): 1

Следующая подсхема может быть непосредственно вставлена ​​в электрическую схему программного обеспечения LTspice или добавлена из внешнего документа с помощью директивы «.INCLUDE»:

.SUBCKT 2N5568 1 2 3
* ПОДКЛЮЧЕНИЯ: MT2 G MT1
QN1 5 4 3 NOUT
QN2 11 6 7 NOUT
QP1 6 11 3 POUT
QP2 4 5 7 POUT
DF 4 5 DZ ВЫКЛ.
DR 6 11 DZ ВЫКЛ.
РФ 6 4 40МЕГ
RT2 7 1 52,8 млн
П 6 7 75
RGP 8 3 54,5
РГ 8 2 26,4
РС 4 8 52,6
DN 9 2 DIN
РН 9 3 27,8
GNN 6 7 9 3 38,8 млн
ВНП 4 5 9 3 51,2 млн
DP 2 10 DIP
RP 3 10 16,2
GP 7 6 10 3 26,1 млн
.Модель Din D (IS = 53,5F)
.Модель Dip D (IS = 53,5F N = 1,19)
.Модель Dz D (IS = 53,5F N = 1,5 IBV = 10u BV = 400)
.Модель Pout PNP (IS = 53,5F BF = 5 CJE = 235P TF = 25,5u)
.Модель Nout NPN (IS = 53,5F BF = 20 CJE = 235P CJC = 46,9P TF = 1,7u)
.ENDS


Рисунок 2: Симистор 2N5568 от Motorola

Электрическая схема: регулятор мощности на симисторе — первый пример

На рисунке 3 показан первый пример устройства. Нагрузка R1 представлена ​​сопротивлением 22 Ом, запитанным в CC с напряжением 230 В. Затвор приводится в действие пульсирующим напряжением 20 В.


Рисунок 3: Первый пример в CC

Как только схема получает питание, стабилитрон блокируется и не пропускает ток через нагрузку. При первом положительном импульсе 20 В на затворе, симистор начинает проводить (как замкнутый переключатель), пропуская ток около 10А через нагрузку R1. Резистор R2 ограничивает ток на затворе полупроводника.

Давайте посмотрим на графики, полученные при первом моделировании постоянного тока на рис.4. Зеленый график (внизу) описывает пульсирующий сигнал на затворе симистора с прямоугольным напряжением 20 Vpp. Красный график (вверху) описывает ток, протекающий по нагрузке, резистору R1 сопротивлением 22 Ом.

Даже если напряжение на затворе становится равным нулю, симистор уже является проводящим, и ток проходит все время (более 10А), пока цепь полностью не отключится. Это как если бы у компонента есть память, и он помнит, как был активирован в первый раз импульсом на затворе. Единственный способ остановить ток — отключить цепь от основного источника питания.


Рисунок 4: Графики первого моделирования

Вот некоторые электрические измерения в цепи во время состояния проводимости симистора:

  • Напряжение на генераторе постоянного тока V4: 230 В
  • Напряжение на генераторе импульсов V3: от 0 В до 20 В, частота 0,5 Гц
  • Ток на нагрузке R1: 10,39 А
  • Ток через затвор симистора: 82,8 мА
  • Мощность, рассеиваемая нагрузкой R1: 2375 Вт
  • Рассеиваемая мощность симистора в состоянии проводимости: всего 14,9 Вт
  • Напряжение между A1 и A2 симистора: 1,4 В

В этой конфигурации КПД схемы составляет 99,375% — очень хороший результат. Температура перехода компонента без радиатора составляет около 42°C.

Регулятор мощности на симисторе — схема второго примера

На рисунке 5 показан второй пример регулятора мощности собранного на симисторе. Нагрузка R1 представлена ​​сопротивлением 22 Ом, запитанным переменным напряжением 325 В. Затвор снова приводится в движение пульсирующим напряжением 20 В с частотой 5 Гц. Также в этом случае, как только схема получает питание, симистор блокируется и не пропускает ток через нагрузку. При первом положительном импульсе 20 В на затворе, симистор начинает проводить (как замкнутый переключатель), пропуская через нагрузку R1 переменный ток величиной около 6,5 ARMS (схема находится в синусоидальном режиме).


Рисунок 5: Второй пример в AC

График, полученный при втором моделировании переменного тока (рис. 6), несколько отличается. В нем зеленый график (внизу) снова описывает пульсирующий сигнал на затворе симистора с прямоугольным напряжения 20 В (размах). Красный график (вверху) описывает переменный ток (AC), проходящий через нагрузку R1.


Рисунок 6: Графики второго моделирования

На этот раз, если напряжение на затворе становится равным нулю, симистор прекращает проводить ток, когда напряжение на нем проходит через нулевое значение (рисунок 7). Другими словами, если прибор используется в переменном токе, выключение происходит, когда ток проходит от нуля.


Рисунок 7: В переменном токе симистор отключается при соответствии перехода от нуля тока.

Вот некоторые электрические измерения в цепи во время состояния проводимости симистора:

  • Напряжение на генераторе переменного тока V1: 230 В (325 В пик.)
  • Напряжение на генераторе импульсов V3: от 0 В до 20 В, частота 5 Гц
  • Ток на нагрузке R1: 6.5 ARMS только при токопроводящем TRIAC
  • Ток через затвор TRIAC: 82,8 мА
  • Мощность, рассеиваемая нагрузкой R1: около 2100 Вт в среднем.
  • Рассеиваемая мощность TRIAC в состоянии проводимости: всего 14 Вт в среднем.
  • Напряжение между A1 и A2 симистора: 1,6 В

В этой конфигурации КПД схемы составляет 99,4% — еще один очень хороший результат.

что это такое, принип работы, ВАХ, маркировка и разновидности

Симистор – электронная деталь, основанная на принципах полупроводимости.. В американской терминологии электроники они называются триаками. Главной особенностью этих радиодеталей является способность проводить ток в оба направления. Симистор выполняет роль ключа-регулятора, который используется для создания цепей и является двунаправленным транзистором. Состоят они из силовых электродов. Один из находится на стороне электрода управления, а другого в его основе.

Свой термин они получили при использовании двух параллельных тиристоров и управляющего электрода. Статья содержит материал по тому как они используются, как и где используются, какую структуру имеют, а также где их можно использовать. В качестве дополнения, статья содержит два видеоматериала, а также научную статью.

Симистор: вид с двух сторон.

Как он работает и для чего нужен

Симистор является полупроводниковым прибором. Его полное название – симметричный триодный тиристор. Его особенность – возможно проводить ток в обе стороны. Данный элемент цепи имеет три вывода: один является управляющим, а два других силовыми. В этой статье мы рассмотрим принцип работы, устройство и назначение симистора в различных схемах электроприборов. В таблице ниже представлены характеристики популярных симисторов:

Таблица характеристик популярных симисторов.

Конструкция и принцип действия

Особенность симистора является двунаправленной проводимости идущего через прибор электрического тока. Конструкция устройства строится на использовании двух встречно-параллельных тиристоров с общим управлением. Такой принцип работы дал название от сокращенного «симметрические тиристоры». Поскольку электроток может протекать в обе стороны, нет смысла обозначать силовые выводы как анод и катод. Дополняет общую картину управляющий электрод. В симисторе есть пять переходов, позволяющих организовать две структуры. Какая из них будет использоваться зависит от места образования (конкретный силовой вывод) отрицательной полярности.

Симистор.

Как работает устройство

Исходно полупроводниковый прибор находится в запертом состоянии и ток по нему не проходит. При подаче тока на управляющий электрод, последний переходит в открытое состояние и симистор начинает пропускать через себя ток. При работе от сети переменного тока полярность на контактах постоянно меняется. Схема, где используется рассматриваемый элемент, при этом будет работать без проблем. Ведь ток пропускается в обоих направлениях. Чтобы симистор выполнял свои функции, на управляющий электрод подают импульс тока, после снятия импульса ток через условные анод и катод продолжает протекать до тех пор, пока цепь не будет разорвана или они не будут находится под напряжением обратной полярности.

Это один из видов тиристоров, отличающийся от базового типа большим числом p-n переходов, и как следствие этого, принципом работы (он будет описан ниже). Характерно, что в элементной базе некоторых стран данный тип считается самостоятельным полупроводниковым устройством. 

При использовании в цепи переменного тока симистор закрывается на обратной полуволне синусоиды, тогда нужно подавать импульс противоположной полярности (той же, под которой находятся «силовые» электроды элемента).

Принцип действия системы управления может корректироваться в зависимости от конкретного случая и применения. После открытия и начала протекания подавать ток на управляющий электрод не нужно. Цепь питания разрываться не будет. При надобности отключить питание следует понизить ток в цепи ниже уровня величины удержания или кратковременно разорвать цепь питания.

Управляющие сигналы

Чтобы добиться желаемого результата с симистором используют не напряжение, а ток. Чтобы прибор открылся, он должен быть на определённом небольшом уровне. Для каждого симистора сила управляющего тока может быть разной, её можно узнать из даташита на конкретный элемент. Например, для симистора КУ208 этот ток должен быть больше 160 мА, а для КУ201 —не менее 70 мА.

Симистор иностранного производства.

Полярность управляющего сигнала должна совпадать с полярностью условного анода. Для управления симистором часто используют выключатель и токоограничительный резистор, если он управляется микроконтроллером – может понадобиться дополнительная установка транзистора, чтобы не сжечь выход МК, или использовать симисторный оптодрайвер, типа MOC3041 и подобных. Четырёхквадрантные симисторы могут отпираться сигналом с любой полярностью. В этом преимуществе есть и недостаток – может потребоваться увеличенный управляющий ток. При отсутствии прибор заменяется двумя тиристорами. При этом следует правильно подбирать их параметры и переделывать схему управления. Ведь сигнал будет подаваться на два управляющих вывода.

Интересно по теме: Как проверить стабилитрон.

Достоинства и недостатки

Для чего нужен рассматриваемый полупроводниковый прибор? Самый популярный вариант использования – коммутация в цепях переменного тока. В этом плане симистор очень удобен – используя небольшой элемент можно обеспечить управление высоковольтного питания. Популярны решения, когда им заменяют обычное электромеханическое реле. Плюс такого решения – отсутствует физический контакт, благодаря чему включение питания становится надежнее, переключение бесшумным, ресурс на порядки больше, быстродействие выше. Еще одно достоинство симистора – относительно невысокая цена, что вместе с высокой надёжностью схемы и временем наработки на отказ выглядит привлекательно.

Полностью избежать минусов разработчикам не удалось. Так, приборы сильно нагреваются под нагрузкой. Приходится обеспечивать отвод тепла. Мощные (или «силовые») симисторы устанавливают на радиаторы. Ещё один недостаток, влияющий на использование, это создание гармонических помех в электросети некоторыми схемами симисторных регуляторов (например, бытовой диммер для регулировки освещенности).

Отметим, что напряжение на нагрузки будет отличаться от синусоиды, что связано с минимальным напряжением и током, при которых возможно включение. Из-за этого подключать следует только нагрузку, не предъявляющую высоких требований к электропитанию. При постановке задачи добиться синусоиды такой способ коммутации не подойдёт. Симисторы сильно подвержены влиянию шумов, переходных процессов и помех. Также не поддерживаются высокие частоты переключения.

Область применения

Характеристики, небольшая стоимость и простота устройства позволяет успешно применять симисторы в промышленности и быту. Их можно найти:

  • В стиральной машине.
  • В печи.
  • В духовках.
  • В электродвигателе.
  • В перфораторах и дрелях.
  • В посудомоечной машине.
  • В регуляторах освещения.
  • В пылесосе.

На этом перечень, где используется этот полупроводниковый прибор, не ограничивается. Применение рассматриваемого проводникового прибора осуществляется практически во всех электроприборах, что только есть в доме. На него возложена функция управления вращением приводного двигателя в стиральных машинках, они используются на плате управления для запуска работы всевозможных устройств – легче сказать, где их нет.

Основные характеристики

Рассматриваемый полупроводниковый прибор предназначен для управления схемами. Независимо от того, где в схеме он применяется, важны следующие характеристики симисторов:

  1. Максимальное напряжение. Показатель, который будучи достигнут на силовых электродах не вызовет, в теории, выхода из строя. Фактически является максимально допустимым значением при условии соблюдения диапазона температур. Будьте осторожны – даже кратковременное превышение может обернуться уничтожением данного элемента цепи.
  2. Максимальный кратковременный импульсный ток в открытом состоянии. Пиковое значение и допустимый для него период, указываемый в миллисекундах.
  3. Рабочий диапазон температур.
  4. Отпирающее напряжение управления (соответствует минимальному постоянному отпирающему току).
  5. Время включения.
  6. Минимальный постоянный ток управления, нужный для включения прибора.
  7. Максимальное повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии. Этот параметр всегда указывают в сопроводительной документации. Обозначает критическую величину напряжения, предельную для данного прибора.
  8. Максимальное падение уровня напряжения на симисторе в открытом состоянии. Указывает предельное напряжение, которое может устанавливаться между силовыми электродами в открытом состоянии.
  9. Критическая скорость нарастания тока в открытом состоянии и напряжения в закрытом. Указываются соответственно в амперах и вольтах за секунду. Превышение рекомендованных значений может привести к пробою или ошибочному открытию не к месту. Следует обеспечивать рабочие условия для соблюдения рекомендованных норм и исключить помехи, у которых динамика превышает заданный параметр.
  10. Корпус симистора. Важен для проведения тепловых расчетов и влияет на рассеиваемую мощность.

Вот мы и рассмотрели, что такое симистор, за что он отвечает, где применяется и какими характеристиками обладает. Рассмотренные простым языком теоретические азы позволят заложить основу для будущей результативной деятельности. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Полупроводниковая структура симистора

Структура симистора состоит из пластины, состоящей из чередующихся слоев с электропроводностями p- и n- типа и из контактов электродов основного и управляющего действия. Всего в структуре полупроводника содержится пять слоев p- и n-типа. Область между слоями называется p-n-переходом, который обладает нелинейной ВАХ с небольшим сопротивлением в обратном направлении, где минус – это n-слой, а плюс – p-слой и высокое значение сопротивления в обратном направлении. Пробой p-n-перехода происходит при напряжении равном несколько тысяч вольт.

Во время включения симистора в прямом направлении в работу вступает правая половина структуры. Левая область структуры выключена, она считается для тока, с обладанием очень высоким сопротивлением. Характеристики симистора динамического и статического плана при его действии в прямом направлении, при поступлении положительного управляющего сигнала соответствуют аналогичным характеристикам тиристора, работающего в прямом направлении.

По этой схеме к СЭУ прилагается напряжение со знаком плюс, относительно СЭ, а p—n-переходы j2  и j подключаются в прямом, а p—n-переходы j1  и j– в обратную сторону. Благодаря этому структура может рассматриваться, как структура тиристора, подключенная в обратном направлении, не принимающая участие в работе по пропусканию тока. В этом случае действие прибора определяется при помощи левой части структуры и представляет собой обратно ориентированную p—n—p—n структуру с добавочным пятым слоем n, который граничит со слоем p1.

Использование симистора

Симистор представляется настолько гибким и универсальным устройством, что благодаря его свойству переключения в проводящее состояние запускаемым импульсом с положительным или отрицательным знаком, который не зависит от источника  проявляющего свойства мгновенной полярности. По сути названия анод и катод для прибора не имеют большой актуальности.

  • Одно из популярных и простейших сфер использования симистора может считаться его применение в качестветвердотельного реле. Для него характерно малое значение пускового тока достаточного для нагрузки с большими токами. Функцию ключа в таком устройстве может играть геркон, или обладающее большой чувствительностью термореле и прочие контактные пары с током до 50мА, при этом величина тока нагрузки может ограничиваться исключительно показателями, на которые рассчитан симистор.
  • 2Не менее широко использование симистора в качестве регулятора интенсивности освещения и управления скоростью вращения электромотора. Схема построена на спользовании запускающих элементов, которые устанавливаются RC-фазовращателем, такой элемент, как потенциометр регулирует интенсивность освещения, а резистор служит для ограничения тока нагрузки. Формирование импульсов выполняется с помощью динистора. После пробоя в динисторе, который происходит в результате разности потенциалов на конденсаторе, импульс разряда конденсатора, возникающий мгновенно включает симистор.
  • Управление мощностью в нагрузке с использованием в схеме добавочной RC-цепочки, что дает большой фазовый сдвиг, который облегчает задачу по управлению мощности.

Обозначение симистора на схеме.

Преимущества использования симисторов

  • Увеличение разрешенной критической величины напряжения коммутации, что разрешает управления большими реактивными нагрузками без существенных сбоев в коммутации. Это позволяет уменьшить число компонентов, размеры печатной платы, снизить цену и убрать потери на рассеивание энергии демпфером.
  • Повышение критической величины изменения тока коммутации, что повышает качество работы на высокой частоте для несинусоидального напряжения.
  • Большая чувствительность к высокой температуре рабочего процесса.
  • Высокое значение допустимого напряжения снижает стремление к самовключению из состояния отсутствия проводимости при большой температуре, что разрешает их использование для резистивных нагрузок по управлению бытовой и нагревательной техникой.
  • Долговечность симистора, обусловленная рабочими температурными перепадами, отличается практически неограниченным ресурсом.
  • Отсутствие искрообразования и возможность управления в момент нулевого тока в сети, что снижает электромагнитные помехи.

Основные достоинства симистора:

  1. большая частота срабатывания для высокой точности управления;
  2. высокий ресурс по сравнению с релейными электромеханическими устройствами;
  3. возможность добиться небольших размеров приборов;
  4. отсутствие шума при включении и отключении электроцепей.

Силовая электроника, с использованием  симисторов, разработанная отечественными производителями благодаря своим качественным показателям может составить западным фирмам высокую конкуренцию.

Материал по теме: Как подключить конденсатор

Виды симисторов

Говоря о видах симисторов, следует принять тот факт, что это симистор является одним из видов тиристоров.  Когда имеются в виду различия по работе, то и тиристор можно представить своего рода разновидностью симистора. Различия касаются лишь по управляющему катоду и в разных принципах работы этих тиристоров. Читайте что такое импульсный блок питания.

Поврежденные симисторы.

Импортные симисторы широко представлены на отечественном рынке. Их основное отличие от отечественных  симисторов заключается в том, что они не требуют предварительной настройки в самой схеме, что позволяет экономить  детали и место на печатной плате. Как правило, они начинают работать сразу после включения в схему. Следует лишь точно подобрать необходимый симистор по всем требуемым характеристикам.

  • На замену Z00607 хорошо подходят ы BT131-600, только они максимально подходят по всем характеристикам
  • Полностью аналогичный у Z7M является МАС97А8.
  • z3m . Такой же , как и чуть выше.  Различия в токе по управляющему ключу и в максимальном напряжении. Полностью аналогичен по замене на  MAC97A8
  • ВТА 16 600 — импортный , рассчитанный на использование в цепях до 16 ампер и напряжением до 600 вольт
  • Этот очень часто используется концерном Samsung в производстве бытовых приборов.  Аналогом этого полупроводника и, несомненно, более лучшим, является BT 134-800. ы m2lz47 являются не самыми надежными с точки зрения условий эксплуатации в приборах с нестабильными параметрами питающей сети.
  • тс122 25. Данный симистор очень часто называют силовым тиристором, так как он используется в электроприборах или электроинструменте в механизмах плавного пуска.  Отличительной особенность данного а является его большая надежность на протяжении большого срока работы.
  • 131 6 , другое название данного а  ВТ 131-600, но есть и упрощенное  название, и на многих деталях имеется именно упрощенная маркировка. С этим моментом очень часто связано то, что по оригинальной или упрощенной маркировке не всегда можно найти именно ту информацию, которая нужна.

Схемы управления

Схемы управления симистором отличаются простотой и надежностью. Там, где без применения симисторов требовалось большое количество деталей, и производилась тщательная подгонка по параметрам – симисторы значительно упростили всю принципиальную схему.  Включение в схему только основных элементов позволяет миниатюризировать не только саму печатную плату, но и весь прибор в целом. Читайте принцип работы индикаторной отвертки.

Схема диммера на симисторе позволяет создать компактное дополнение к выключателю освещения, для плавной регулировки уровня освещения. При необходимости схему можно дополнить компонентами для плавного изменения освещения в зависимости от яркости внешнего фона.

Схема регулятора на симисторе включает в себя непосредственно сам датчик температуры, питающую сеть, и прибор нагрузки. Изменение показаний датчика температуры приводит к изменени показателей тока на ключе симистора, что приводит либо к увеличению напряжения, либо к уменьшению. Забудьте о сложных механических устройствах с биметаллическими пластинами и выгорающих контактах. Схемы управления скоростью вращения двигателя принципиально ничем не отличаются по принципу построения от других аналогичных. Нюансы касаются только параметров тока и напряжения на двигатель.

Симистр на электронной схеме.

Управление симистором через оптопару позволяет подключать электрооборудование, которым нужно управлять. Непосредственно к компьютеру через порт LPT. Оптопара в данном примере позволяет защитить непосредственно материнскую плату компьютера от перегрузки и выхода из строя.  Своего рода умны предохранитель с функцией управления. Управление симистором с микроконтроллера позволяет добиться очень точных показателей по току и напряжению, при которых происходит управление самим симистором и распределению питающего напряжения на различные устройства нагрузки.

Заключение

Рейтинг автора

Автор статьи

Инженер по специальности «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем», МИФИ, 2005–2010 гг.

Написано статей

В статье описаны все особенности строения и работы симистора. Более подробно о них можно узнать из статьи Работа симистора. В нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессиональных электронщиков. Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vk.com/electroinfonet. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:

www.elektronchic.ru

www.samelectrik.ru

www.howelektrik.com

www.principraboty.ru

Предыдущая

ПолупроводникиЧто такое динистор?

Следующая

ПолупроводникиЧто такое тиристоры?

Падение напряжения на симисторе

Симметричный тиристор

Если проанализировать путь развития полупроводниковой электроники, то почти сразу становится понятно, что все полупроводниковые приборы созданы на переходах или слоях (n-p, p-n).

Простейший полупроводниковый диод имеет один переход (p-n) и два слоя.

У биполярного транзистора два перехода и три слоя (n-p-n, p-n-p). А что будет, если добавить ещё один слой?

Тогда мы получим четырёхслойный полупроводниковый прибор, который называется тиристор. Два тиристора включенные встречно-параллельно и есть симистор, то есть симметричный тиристор.

В англоязычной технической литературе можно встретить название ТРИАК (TRIAC – triode for alternating current).

Вот таким образом симистор изображается на принципиальных схемах.

У симистора три электрода (вывода). Один из них управляющий. Обозначается он буквой G (от англ. слова gate – «затвор»). Два остальных – это силовые электроды (T1 и T2). На схемах они могут обозначаться и буквой A (A1 и A2).

А это эквивалентная схема симистора выполненного на двух тиристорах.

Следует отметить, что симистор управляется несколько по-другому, нежели эквивалентная тиристорная схема.

Симистор достаточно редкое явление в семье полупроводниковых приборов. По той простой причине, что изобретён и запатентован он был в СССР, а не в США или Европе. К сожалению, чаще бывает наоборот.

Как работает симистор?

Если у тиристора есть конкретные анод и катод, то электроды симистора так охарактеризовать нельзя, поскольку каждый электрод является и анодом, и катодом одновременно. Поэтому в отличие от тиристора, который проводит ток только в одном направлении, симистор способен проводить ток в двух направлениях. Именно поэтому симистор прекрасно работает в сетях переменного тока.

Очень простой схемой, характеризующей принцип работы и область применения симистора, может служить электронный регулятор мощности. В качестве нагрузки можно использовать что угодно: лампу накаливания, паяльник или электровентилятор.


Симисторный регулятор мощности

После подключения устройства к сети на один из электродов симистора подаётся переменное напряжение. На электрод, который является управляющим, с диодного моста подаётся отрицательное управляющее напряжение. При превышении порога включения симистор откроется, и ток пойдёт в нагрузку. В тот момент, когда напряжение на входе симистора поменяет полярность, он закроется. Потом процесс повторяется.

Чем больше уровень управляющего напряжения, тем быстрее включится симистор и длительность импульса на нагрузке будет больше. При уменьшении управляющего напряжения длительность импульсов на нагрузке будет меньше. После симистора напряжение имеет пилообразную форму с регулируемой длительностью импульса. В данном случае, изменяя управляющее напряжение, мы можем регулировать яркость электрической лампочки или температуру жала паяльника.

Симистор управляется как отрицательным, так и положительным током. В зависимости от полярности управляющего напряжения рассматривают четыре, так называемых, сектора или режима работы. Но этот материал достаточно сложен для одной статьи.

Если рассматривать симистор, как электронный выключатель или реле, то его достоинства неоспоримы:

По сравнению с электромеханическими приборами (электромагнитными и герконовыми реле) большой срок службы.

Отсутствие контактов и, как следствие, нет искрения и дребезга.

К недостаткам можно отнести:

Симистор весьма чувствителен к перегреву и монтируется на радиаторе.

Не работает на высоких частотах, так как просто не успевает перейти из открытого состояния в закрытое.

Реагирует на внешние электромагнитные помехи, что вызывает ложное срабатывание.

Для защиты от ложных срабатываний между силовыми выводами симистора подключается RC-цепочка. Величина резистора R1 от 50 до 470 ом, величина конденсатора C1 от 0,01 до 0,1 мкф. В некоторых случаях эти величины подбираются экспериментально.

Основные параметры симистора.

Основные параметры удобно рассмотреть на примере популярного отечественного симистора КУ208Г. Будучи разработан и выпущен достаточно давно, он продолжает оставаться востребованным у любителей сделать что-то своими руками. Вот его основные параметры.

Максимальное обратное напряжение – 400V. Это означает, что он прекрасно может управлять нагрузкой в сети 220V и ещё с запасом.

В импульсном режиме напряжение точно такое же.

Максимальный ток в открытом состоянии – 5А.

Максимальный ток в импульсном режиме – 10А.

Наименьший постоянный ток, необходимый для открытия симистора – 300 мА.

Наименьший импульсный ток – 160 мА.

Открывающее напряжение при токе 300 мА – 2,5 V.

Открывающее напряжение при токе 160 мА – 5 V.

Время включения – 10 мкс.

Время выключения – 150 мкс.

Как видим, для открывания симистора необходимым условием является совокупность тока и напряжения. Больше ток, меньше напряжение и наоборот. Следует обратить внимание на большую разницу между временем включения и выключения (10 мкс. против 150 мкс.).

Оптосимистор.

Современная и перспективная разновидность симистора – это оптосимистор. Название говорит само за себя. Вместо управляющего электрода в корпусе симистора находится светодиод, и управление осуществляется изменением напряжения на светодиоде. На изображении показан внешний вид оптосимистора MOC3023 и его внутреннее устройство.


Оптосимистор MOC3023


Устройство оптосимистора

Как видим, внутри корпуса смонтирован светодиод и симистор, который управляется за счёт излучения светодиода. Выводы, отмеченные как N/C и NC, не используются, и не подключаются к элементам схемы. NC – это сокращение от Not Connect, которое переводится с английского как «не подключается».

Самое ценное в оптосимисторе это то, что между цепью управления и силовой цепью осуществлена полная гальваническая развязка. Это повышает уровень электробезопасности и надёжности всей схемы.

Справочные данные популярных отечественные симисторов и зарубежных
триаков. Простейшие схемы симисторных регуляторов мощности.

Ну что ж! На предыдущей странице мы достаточно плотно обсудили свойства и характеристики полупроводникового прибора под названием тиристор, неуважительно обозвали его «довольно архаичным», пришло время выдвигать внятную альтернативу.
Симистор пришёл на смену рабочей лошадке-тиристору и практически полностью заменил его в электроцепях переменного тока.
История создания симистора также не нова и приходится на 1960-е годы, причём изобретён и запатентован он был в СССР группой товарищей из Мордовского радиотехнического института.

Итак:
Симистор, он же триак, он же симметричный триодный тиристор — это полупроводниковый прибор, являющийся разновидностью тиристора, но, в отличие от него, способный пропускать ток в двух направлениях и используемый для коммутации нагрузки в цепях переменного тока.

На Рис.1 слева направо приведены: топологическая структура симистора, далее расхожая, но весьма условная, эквивалентная схема, выполненная на двух тиристорах и, наконец, изображение симистора на принципиальных схемах.
МТ1 и МТ2 — это силовые выводы, которые могут обозначаться, как Т1&Т2; ТЕ1&ТЕ2; А1&А2; катод&анод. Управляющий электрод, как правило, обозначается латинской G либо русской У.

Глядя на эквивалентную схему, может возникнуть иллюзия, что симистор относительно горизонтальной оси является элементом абсолютно симметричным, что даёт возможность как угодно крутить его вокруг управляющего электрода. Это не верно.
Точно так же, как у тиристора, напряжение на управляющий электрод симистора должно подаваться относительно условного катода (МТ1, Т1, ТЕ1, А1).
Иногда производитель может обозначать цифрой 1 «анодный» вывод, цифрой 2 — «катодный», поэтому всегда важно придерживаться обозначений, приведённых в паспортных характеристиках на прибор.

Полярность открывающего напряжения должна быть либо отрицательной для обеих полярностей напряжения на условном аноде, либо совпадать с полярностью «анодного» напряжения (т.е. быть плюсовой в момент прохождения положительной полуволны и минусовой — в момент прохождения отрицательной).

Приведём вольт-амперную характеристику тиристора и схему, реализующую самый простой способ управления симисторами — подачу на управляющий электрод прибора постоянного тока с величиной, необходимой для его включения (Рис.2).


Рис.2

Огромным плюсом симистора перед тиристором является возможность в штатном режиме работать с разнополярными полупериодами сетевого напряжения. Вольт-амперная характеристика является симметричной, надобности в выпрямительном мосте — никакой, схема получается проще, но главное — исключается элемент (выпрямитель), на котором вхолостую рассеивается около 50% мощности.

Давайте рассмотрим работу симистора при подаче на его управляющий вход постоянного тока отрицательной полярности (Рис.2 справа), ведь мы помним, что именно такая полярность открывающего напряжения является универсальной и для положительных, и для отрицательных полупериодов напряжения сети. На самом деле, всё происходит абсолютно аналогично описанной на предыдущей странице работе тиристора.
Повторим пройденный материал.

1. Для начала рассмотрим случай, когда управляющий электрод симистора отключен (S1 на схеме разомкнут, Iу на ВАХ равен 0). Тока через нагрузку нет (участки III на ВАХ), симистор закрыт, и для того, чтобы его открыть, необходимо поднять напряжение на «аноде» симистора настолько, чтобы возник лавинный пробой p-n-переходов полупроводника.
Оговоримся — зафиксировать нам этот процесс не удастся, потому что величина этого напряжения составляет несколько сотен вольт и, как правило, превышает амплитудное значение напряжения сети.
Тем не менее — при достижении этого уровня напряжения (точки II на ВАХ) симистор отпирается, падение напряжения между силовыми выводами падает до единиц вольт, нагрузка подключается к сети — наступает рабочий режим открытого симистора (участки I на ВАХ).
Чтобы закрыть симистор, нужно снизить протекающий через нагрузку ток (или напряжение на «аноде») ниже тока удержания.

2. Для того чтобы снизить величину напряжения включения симистора, следует замкнуть S1 и, тем самым, подать на управляющий электрод ток, задаваемый значением переменного резистора R1. Чем больше ток Iу, тем при меньшем анодном напряжении происходит переключение симистора в проводящее состояние.
А при какой-то величине тока управляющего электрода, называемой током спрямления (на ВАХ не показано), горба на характеристике вообще не будет, и напряжение открывания симистора составит незначительную величину, исчисляемую единицами вольт.
Абсолютно так же, как и в прошлом пункте, чтобы закрыть симистор, необходимо снизить протекающий через нагрузку ток (или напряжение на «аноде») ниже значения тока удержания.

То бишь — всё полностью аналогично тиристору. Для открывания симистора следует подать на управляющий электрод прибора постоянный ток с величиной, необходимой для его включения, для закрывания — снизить протекающий через нагрузку ток (или напряжение на «аноде») ниже значения тока удержания.
Т.е. в нашем случае, представленном на Рис.2 — симистор будет открываться при замыкании S1 в каждый момент превышения «анодным» напряжением некоторого значения, зависящего от номинала R1, а закрываться с каждым полупериодом сетевого напряжения в момент приближения его уровня к нулевому значению.

Описанный выше способ управления симистором посредством подачи на управляющий электрод постоянного напряжения обладает существенным недостатком — требуется довольно большой ток (а соответственно и мощность) управляющего сигнала (по паспорту — до 250мА для КУ208). Поэтому в большинстве случаев для управления симисторами используется импульсный метод, либо метод, при котором открытый симистор шунтирует цепь управления, не допуская бесполезного рассеивания мощности на её элементах.

В качестве примера рассмотрим простейшую, но вполне себе работоспособную схему симисторного регулятора мощности, позволяющего работать с нагрузками вплоть до 2000 Вт.


Рис.3

Как можно увидеть, на схеме помимо симистора VS2 присутствует малопонятный элемент VS1 — динистор. Для интересующихся отмечу — на странице ссылка на страницу мы подробно обсудили принцип работы, свойства и характеристики приборов данного типа.

А теперь — как это всё работает?
В начале действия положительного полупериода симистор закрыт. По мере увеличения сетевого напряжения конденсатор С1 заряжается через последовательно соединённые резисторы R1 и R2. Причём увеличение напряжения на конденсаторе С1 отстаёт (сдвигается по фазе) от сетевого на величину, зависящую от суммарного сопротивления резисторов и номинала ёмкости С1. Чем выше значения резисторов и конденсатора — тем больше сдвиг по фазе.
Заряд конденсатора продолжается до тех пор, пока напряжение на нём не достигнет порога пробоя динистора (около 35 В). Как только динистор откроется (следовательно, откроется и симистор), через нагрузку потечёт ток, определяемый суммарным сопротивлением открытого симистора и нагрузки.
При этом симистор остаётся открытым до конца полупериода, т.е. момента, когда полуволна сетевого напряжения приблизится к нулевому уровню.
Переменным резистором R2 устанавливают момент открывания динистора и симистора, производя тем самым регулировку мощности, подводимой к нагрузке.

При действии отрицательной полуволны принцип работы устройства аналогичен.

Диаграммы напряжения на нагрузке при различных значениях переменного резистора приведены на Рис.3 справа.

Для предотвращения ложных срабатываний триаков, вызванных переходными процессами в индуктивных нагрузках (например, в электродвигателях), симисторы должны иметь дополнительные компоненты защиты. Это, как правило, демпферная RC-цепочка (снабберная цепь) между силовыми электродами триака, которая используется для ограничения скорости изменения напряжения (на схеме Рис.3 показана синим цветом).
В некоторых случаях, когда нагрузка имеет ярко выраженный ёмкостной характер, между силовыми электродами необходима индуктивность для ограничения скорости изменения тока при коммутации.

А под занавес приведём основные характеристики отечественных симисторов и зарубежных триаков.

Тип U макс, В I max, А Iу отп, мА
КУ208Г 400 5
BT 131-600 600 1
BT 134-500 500 4
BT 134-600 600 4
BT 134-600D 600 4
BT 136-500Е 500 4
BT 136-600Е 600 4
BT 137-600Е 600 8
BT 138-600 600 12
BT 138-800 800 12
BT 139-500 500 16
BT 139-600 600 16
BT 139-800 800 16
BTA 140-600 600 25
BTF 140-800 800 25
BT 151-650R 650 12
BT 151-800R 800 12
BT 169D 400 12
BTA/BTB 04-600S 600 4
BTA/BTB 06-600C 600 6
BTA/BTB 08-600B 600 8
BTA/BTB 08-600C 600 8
BTA/BTB 10-600B 600 10
BTA/BTB 12-600B 600 12
BTA/BTB 12-600C 600 12
BTA/BTB 12-800B 800 12
BTA/BTB 12-800C 800 12
BTA/BTB 16-600B 600 16
BTA/BTB 16-600C 600 16
BTA/BTB 16-600S 600 16
BTA/BTB 16-800B 800 16
BTA/BTB 16-800S 800 16
BTA/BTB 24-600B 600 25
BTA/BTB 24-600C 600 25
BTA/BTB 24-800B 800 25
BTA/BTB 25-600В 600 25
BTA/BTB 26-600A 600 25
BTA/BTB 26-600B 600 25
BTA/BTB 26-700B 700 25
BTA/BTB 26-800B 800 25
BTA/BTB 40-600B 600 40
BTA/BTB 40-800B 800 40
BTA/BTB 41-600B 600 41
BTA/BTB 41-800B 800 41
MAC8M 600 8
MAC8N 800 8
MAC9M 600 9
MAC9N 800 9
MAC12M 600 12
MAC12N 800 12
MAC15M 600 15
MAC12N 800 15

Симисторы с обозначение BTA отличаются от других наличием изолированного корпуса.
Падение напряжения на открытом симисторе составляет примерно 1-2 В и мало зависит от протекающего тока.

Устройство и назначение симистора

Симистор (или «триак» — от англ. triac) — полупроводниковый элемент, предназначенный для коммутации нагрузки в сети переменного тока. Он представляет собой «двунаправленный тиристор» и имеет три электрода: один управляющий и два основных для пропускания рабочего тока. Особенностью симистора является способность проводить ток как от анода к катоду, так и в обратном направлении.


Рис. 1. Обозначение симистора

Структура симистора представлена на рисунке 2.


Рис. 2. Структура симистора

В отличие от тиристоров, триак может управляться как положительным, так и отрицательным током между затвором и T1. Это свойство позволяет симистору работать во всех четырёх секторах, как показано в рис. 3. (плюс и минус обозначают полярность затвора). Для управления режимом работы симистора используется низковольтный сигнал, подаваемый на управляющий электрод симистора. При подаче напряжения на управляющий электрод симистор переходит из закрытого состояния в открытое и пропускает через себя ток.

Симистор открывается, если через управляющий электрод проходит отпирающий ток или если напряжение между его электродами Т1 и Т2 превышает некоторую максимальную величину (на самом деле это часто приводит к несанкционированным срабатываниям симистора, происходящим при максимуме амплитуды напряжения питания). В режиме переменного питания смена состояний симистора вызывается изменением полярности напряжения на рабочих электродах Т1 и Т2.

Симистор переходит в закрытое состояние после изменения полярности между его выводами Т1 и Т2 или если значение рабочего тока меньше тока удержания.

Все режимы работы симистора отображены на рисунке 3.


Рис. 3. Спецификация квадрантов

Когда затвор управляется постоянным током или однополярными импульсами с нулевым значением тока нагрузки, в квадрантах (3+,3-) предпочтителен отрицательный ток затвора по следующим причинам: во-первых, внутреннему строению переходов триака характерно то, что затвор наиболее отдален от области основной проводимости в квадранте 3+. Во-вторых, при более высоком значении IGT (отпирающий ток управляющего электрода) требуется более высокий пиковый IG. При более длинной задержке между IG и током нагрузки требуется большая продолжительность IG. Кроме того, низкое значение dIT/dt (максимально допустимое изменения текущего тока после переключения) может вызывать перегорание затвора при управлении нагрузками, создающими высокий dI/dt (включение холодной лампы накаливания, ёмкостные нагрузки). Наконец, чем выше IL — ток срабатывания — (это относится и к квадранту 1-), тем большая продолжительность IG будет необходима для малых нагрузок, что позволит току нагрузки с начала полупериода достичь значения выше IL.

В стандартных цепях управления фазой переменного тока, таких как регуляторы яркости и регуляторы скорости вращения, полярность затвора и T2 всегда одинаковы. Это означает, что управление производится всегда в 1+ и 3- квадрантах, в которых коммутирующие параметры триака одинаковы, а затвор наиболее чувствителен.

Эти данные получены из графика вольтамперной характеристики триака. Положительному напряжению T2 соответствует положительное значение тока через T2, и наоборот — см. Рис. 4.


Рис. 4. ВАХ симистора

Для предотвращения ложных срабатываний триаков, вызванных шумами и пульсациями, создаваемыми двигателями, цепи, использующие четырехкваднартные (4Q) триаки, должны иметь дополнительные компоненты защиты. Это, как правило, демпферная RC-цепочка между силовыми электродами триака, которая используется для ограничения скорости изменения напряжения (dV/dt) и, в некоторых случаях, необходима индуктивность для ограничения скорости изменения тока при коммутации (dICOM/dt). Эти компоненты увеличивают стоимость устройства и его габариты. Кроме того, они могут также уменьшать надежность устройства.

Преимущества трехквадрантных триаков (Hi-com)

Отличие 3Q-триака от 4Q-триака заключается в некритичной структуре перекрытия переходов у затвора. И хотя это делает его неспособным к управлению в 3+ квадранте, зато устраняет возможное самопроизвольное срабатывание и помогает избежать всех неудобств, относящихся к 4Q-триакам. Так как большинство устройств работает в квадрантах 1+ и 3- (управление фазой), или 1- и 3- (однополярное управление с помощью интегральных схем или других электронных цепей), то потеря управления в 3+ квадранте — очень малая цена за полученные преимущества.

Hi-com триаки имеют ряд преимуществ перед 4-квадрантными. Основной минус использования 4Q-триака заключается в необходимости предотвращения ложных срабатываний, вызванных шумами и пульсациями, что заставляет использовать демпферную RC-цепочку. Кроме того, к особенностям 3Q-триаков относятся:

  • увеличение допустимого значения dVCOM/dt (критическое значение изменения коммутирующего напряжения). Это позволяет управлять реактивными нагрузками (в большинстве случаев) без необходимости в демпфирующем устройстве, без сбоев в коммутации. Это сокращает количество элементов, размер печатной платы, стоимость, и устраняет потери на рассеивание энергии демпфирующим устройством.
  • увеличение допустимого значения dICOM/dt. (критическое значение изменения коммутирующего тока). Это значительно улучшает работу на более высоких частотах и для несинусоидальных напряжений без необходимости в ограничении dICOM/dt при помощи индуктивности последовательно с нагрузкой.
  • увеличение допустимого значения dVD/dt. Триаки очень чувствительны при высоких рабочих температурах. Высокое значение dVD/dt уменьшает тенденцию к самопроизвольному включению из состояния отсутствия проводимости за счёт dV/dt при высоких температурах. Это позволяет применять их при высоких температурах для управления резистивными нагрузками в кухонных или нагревательных приборах, где обычные триаки не могут использоваться.

Данные особенности исключают необходимость использования дросселя или демпфера. В связи с этим 3Q (Hi-com) симисторы с успехом могут применяться в мощных электродвигателях, которые используются в современной бытовой технике.

Обозначение и краткий перечень симисторов NXP


Компания NXP Semiconductors является ведущим производителем Hi-com триаков, столь широко используемых во многих отраслях промышленности. На данный момент в портфолио компании NXP насчитывается более 100 наименований симисторов:

Преимущества симисторов над электромеханическими реле, пускателями, контакторами

Ресурс симисторов, реле, пускателей и контакторов выражается в максимально возможном количестве переключений. Ресурс полупроводниковых коммутаторов неограничен. Долговечность полупроводников определяется перепадами рабочих температур: количеством циклов и их амплитудой. Реле, а тем более электромагнитные пускатели, имеют ограниченный ресурс переключений. Различают механический ресурс (механическую износостойкость в отсутствие тока через контакты), который у современных реле составляет 1-2 миллиона переключений, и коммутационную износостойкость при максимальной нагрузке, которая в 10-100 раз ниже. Для оценки укажем, что при непрерывной работе и периоде переключений 10 с ресурс вырабатывается через 2 недели, при периоде переключений 5 мин — через 1 год. Отсюда следует, что применение контактных коммутаторов оправдано только при редких коммутациях нагрузки (с периодов больше 10 мин).

Полупроводниковые коммутаторы допускают коммутацию нагрузки на каждом полупериоде сетевого напряжения. Примечание: в специальных схемотехнических решениях, в которых применяется принудительное закрытие элементов, частота коммутации может быть ещё выше. У электромеханических устройств, помимо количества циклов переключений, есть и ещё одно важное негативное свойство — низкая частота коммутаций цепи нагрузки. Она определяется и механическими свойствами реле, и тем, что при возрастании частоты коммутаций реле начинает перегреваться. Выше отмечалось, что при необходимости осуществлять коммутацию электромеханическими устройствами с малыми периодами срок службы этих устройств будет невелик. Кроме того, механика — это движущиеся части. А движущиеся части всегда являются источником повышенного риска: истирание осей, увеличение люфта, общее расшатывание механизма вплоть до потери функциональности и т.д.

Бесконтактные коммутаторы, по определению, не искрят. Коммутация при помощи электромеханических устройств неизбежно сопровождается искрообразованием, которое, с одной стороны, приводит к обгоранию контактов и снижению ресурса, а с другой — вызывает сильные высокочастотные электромагнитные помехи, которые могут приводить к сбоям в работе измерительных и микропроцессорных приборов.

Для того, чтобы не создавать электромагнитные помехи, возникающие при коммутации сильных токов (проводники с быстро меняющимся током работают как обычные антенны), желательно коммутацию производить в моменты времени, когда эти токи минимальны (в идеале, равны нулю). Полупроводниковые коммутаторы, благодаря возможности управления моментом переключения, позволяют применять решения, в которых коммутация производится в моменты нулевого тока в сети. Контактная коммутация, как правило, осуществляется в произвольные моменты времени, а значит, и в моменты максимальных значений токов. Соответственно, контактная коммутация сопровождается сильными электромагнитными помехами. В результате, устойчивость работы контрольно-измерительных систем снижается.

Потери на коммутирующем элементе

Падение напряжения на открытом симисторе составляет 1-2 В и мало зависит от протекающего тока. Как следствие, на открытом симисторе выделяется относительно большая мощность. Например, при токе 40 А на симисторе выделяется 40-80 Вт тепла, которые необходимо отвести. Для этого применяются радиаторы. Это обстоятельство является самым серьёзным недостатком бесконтактных коммутаторов, так как требует дополнительное место для радиатора и удорожает решение. На контактах реле и пускателей также выделяется определённая мощность, но она меньше, чем у симисторов. Однако следует иметь в виду, что по мере обгорания контактов выделяемое тепло возрастает. Для борьбы с этим явлением требуется регулярная зачистка контактов или замена всего устройства. Всё это приводит к росту эксплуатационных расходов. Кроме того, необходимо учитывать выделение тепла за счёт прохождения тока через обмотку во включенном состоянии коммутатора.

Рассматривая целесообразность применения контактного или бесконтактного способа коммутации, необходимо, помимо сугубо технических преимуществ того или иного способа, учесть следующие экономические соображения:

  • с одной стороны, контактные коммутаторы, как правило, значительно дешевле бесконтактных устройств, особенно в совокупности с радиаторами.
  • с другой стороны, ресурс бесконтактных коммутаторов практически неограничен, обслуживание устройств не требуется.
  • контактные коммутаторы имеют ограниченный ресурс, требуют проведения регламентных работ и регулярной замены в течение срока службы.

Как следствие, эксплуатационные растут, а надёжность систем, в которых применяются контактные коммутаторы с малыми периодами переключения, снижается.

Области применения симисторов

Область применения симисторов гораздо обширней, чем может показаться на первый взгляд и она постоянно расширяется. Включаете ли пылесос, или электродрель, кондиционер или кухонный комбайн, везде в этих устройствах применено переключающее электронное устройство, будь то электромеханическое реле, пускатель, контактор или симистор. О преимуществах симисторов говорилось выше, поэтому в большинстве случаев в современных блоках управления или блоках пуска электродвигателей электронных устройств установлены именно симисторы.

Вот краткий перечень электронных устройств, где применяются симисторы:

  • кухонные приборы (комбайны, миксеры, мясорубки и т.д.),
  • нагревательные устройства (плиты, печи и т.д.),
  • компрессоры холодильников и кондиционеров,
  • бытовая техника (швейные и стиральные машины, пылесосы, вентиляторы, фены),
  • строительный электроинструмент (дрели, перфораторы, рубанки),
  • блоки запуска электродвигателем и др.


Рис. 5. Устройства, в которых применяются симисторы

Подводя черту под рассмотренными свойствами симисторов, можно кратко выделить их основные преимущества:

  1. Высокая частота срабатывания позволяет добиться высокой точности управления
  2. Ресурс работы значительно выше, чем у электромеханических компонентов
  3. Позволяют значительно уменьшить размеры силового блока
  4. Низкий уровень шума при коммутации силовых цепей

Помимо всего, симистор являет элементом силовой электроники — одной из наиболее динамично развивающихся областей электроники в России. По различным оценкам, она обеспечивает до 50% всего оборота на отечественном рынке изделий электроники. Как считают многие специалисты, российские разработчики и производители могут составить в этой области реальную конкуренцию иностранным фирмам. Применяется силовая электроника везде: при выработке электроэнергии, ее передаче и потреблении.

Объемы производства и применения симисторов, как элемента силовой электроники, постоянно растут. Используя их, вы получаете значительную экономию средств, времени, преимущества в простоте разработки, а следовательно получаете дополнительную прибыль. Обширный портфолио симисторов компании NXP дает вам возможность найти оптимальное решение ваших потребностей.

Симистор — Как работают диммеры

В предыдущем разделе мы видели, что диммер быстро включает и выключает световую цепь, чтобы уменьшить энергию, поступающую на выключатель света. Центральным элементом в этой схеме включения является триодный переключатель переменного тока , или симистор .

Симистор представляет собой небольшой полупроводниковый прибор, похожий на диод или транзистор. Подобно транзистору, симистор состоит из различных слоев полупроводникового материала .Сюда входит материал N-типа , который имеет много свободных электронов, и материал P-типа , который имеет много «дырок», через которые могут пройти свободные электроны. Для объяснения этих материалов ознакомьтесь с разделом «Как работают полупроводники». А для демонстрации того, как эти материалы работают в простом транзисторе , см. Как работают усилители.

Вот как материалы N-типа и P-типа расположены в симисторе.

Вы можете видеть, что симистор имеет две клеммы, которые подключены к двум концам цепи.Между двумя клеммами всегда есть разность напряжений, но она меняется при колебаниях переменного тока. То есть, когда ток движется в одном направлении, верхний вывод заряжен положительно, а нижний — отрицательно, а когда ток движется в другом направлении, верхний вывод заряжен отрицательно, а нижний — положительно.

Затвор также подключен к схеме посредством переменного резистора . Этот переменный резистор работает так же, как и переменный резистор в старой конструкции диммерного выключателя, но он не тратит столько энергии на выделение тепла.Вы можете увидеть, как переменный резистор вписывается в схему на схеме ниже.

Так что здесь происходит? Вкратце:

  • Симистор действует как переключатель, управляемый напряжением.
  • Напряжение на затворе управляет переключением.
  • Переменный резистор регулирует напряжение на затворе.

В следующем разделе мы рассмотрим этот процесс более подробно.

Симисторные схемы: основы и приложения

Морин ВанДайк |

Термин «TRIAC» означает триод для переменного тока.Как следует из названия, этот электронный компонент обычно используется в качестве управляющего элемента в цепях переменного тока (AC).

Симисторы

— это полупроводниковые устройства с тремя выводами. Они работают, используя одну клемму, то есть затвор, для запуска потока электрического тока через две другие клеммы, то есть основные клеммы или аноды. Хотя эти устройства похожи на другие электронные переключатели, такие как кремниевые управляемые выпрямители (SCR), в отличие от некоторых из этих альтернатив, они могут одинаково хорошо проводить ток в обоих направлениях.

Симисторы

часто находят применение в качестве переключателей в широком спектре электрооборудования, такого как лампы, вентиляторы и двигатели. Независимо от их применения, все TRIAC используют основные принципы работы, изложенные выше. Помимо этих общих характеристик, они обычно подразделяются на те, которые используются для простых схем переключателя TRIAC или схем переменной мощности (или диммера) TRIAC.

Функции симисторных переключателей

Триаки

используются по-разному, в том числе как:

Простые электронные переключатели

В этом приложении TRIAC запускается переменным напряжением на его затворе.Резистор используется последовательно с затвором, чтобы ограничить ток, протекающий к терминалу. Симистор позволяет току течь в любом направлении, при этом поток меняется в зависимости от полярности напряжения на затворе. Напряжение затвора может быть получено из напряжения переменного тока, подаваемого на клеммы нагрузки симистора. Если приложение требует протекания тока только в одном направлении, диод подключается последовательно к затвору для преобразования переменного напряжения в постоянное. В этой конфигурации ток, протекающий через симистор при заданной нагрузке, является фиксированным.

Контроллеры уровня мощности или диммера

Триггер затвора для этого варианта использования является более сложным, поскольку он включает изменение фазы в зависимости от напряжения нагрузки. Напряжение запуска получается из напряжения нагрузки, но с приложенным к нему фазовым сдвигом. Схема фазовращателя состоит из переменного резистора и конденсатора. Напряжение конденсатора используется в качестве напряжения запуска, фаза которого изменяется за счет изменения переменного резистора.Часто переключатель DIAC (диод для переменного тока) подключается между конденсатором и затвором симистора, чтобы обеспечить резкое включение симистора.

Симисторы

находят применение в ряде электрических приложений, в том числе в качестве:

  • Диммеры для ламп
  • Выходные регуляторы для электронагревателей
  • Регуляторы скорости двигателей

Проблемы со схемами TRIAC и решениями

При использовании схем TRIAC важно знать об общих проблемах, с которыми приходится сталкиваться, и о том, как их решить.Некоторые из проблем, возникающих при использовании схем TRIAC, включают:

Эффект скорости

Этот эффект относится к непреднамеренному включению симистора из-за резкого изменения напряжения на его основных клеммах. Проблема решается подключением резисторно-конденсаторной (RC) снабберной цепи между основными выводами.

Эффект обратной реакции

Люфт возникает в цепях управления фазой, когда сопротивление установлено на максимум, чтобы снизить уровни мощности подключенного устройства до минимума.Эффект вызван отсутствием пути разряда собственной емкости симистора на его клеммах нагрузки и предотвращает включение подключенного устройства. Решение состоит в том, чтобы обеспечить путь разряда, подключив резистор высокого сопротивления последовательно с DIAC или конденсатор между затвором и основными клеммами.

Несимметричное срабатывание

В цепях управления фазой эта проблема возникает из-за того, что симисторы имеют разные напряжения включения для каждого направления. Такая конструкция приводит к плохому профилю электромагнитного излучения симистора.Эта проблема решена путем последовательного включения DIAC с затвором TRIAC, что выравнивает характеристики срабатывания TRIAC.

Фильтрация гармоник

Поскольку TRIAC включается, когда напряжение на его выводах не равно нулю, он генерирует гармоники, которые делают его непригодным для использования в чувствительном электронном оборудовании, таком как схемы беспроводной связи. Использование фильтра гармоник подавляет электромагнитные помехи.

Свяжитесь с MagneLink для получения информации о ваших потребностях в симисторном переключателе

В MagneLink, Inc., мы интегрируем симисторы с нашими магнитными переключателями в наши корпуса MLT, MLP и MLU. Каждый из этих стилей подходит для различных приложений. Например, корпуса MLT подходят для использования в суровых условиях, корпуса MLP хороши для тяжелых условий эксплуатации, а корпуса MLU имеют корпус с резьбой, который больше подходит для скрытого монтажа.

Чтобы узнать больше о наших предложениях переключателей типа TRIAC, посетите нашу страницу продуктов. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы получить информацию или расценки на заказное коммутаторное решение.


Введение в основы TRIAC

Тиристор — это общий термин для широкого спектра полупроводниковых компонентов, используемых в качестве электронного переключателя. Подобно механическому переключателю, тиристоры имеют только два состояния: включено (проводящее) и выключенное (непроводящее). Их также можно использовать, помимо переключения, для регулировки количества мощности, подаваемой на нагрузку.

Тиристоры используются в основном при высоких напряжениях и токах. Триод для переменного тока (TRIAC) и кремниевый управляемый выпрямитель (SCR) являются наиболее часто используемыми тиристорными устройствами.В этой статье исследуется конструкция, характеристики и области применения симисторов.

 

Что такое TRIAC?

Симистор — это двунаправленный трехэлектродный переключатель переменного тока, который позволяет электронам течь в любом направлении. Это эквивалент двух тиристоров, соединенных обратно-параллельно с затворами, соединенными друг с другом.

TRIAC включается в проводимость в обоих направлениях управляющим сигналом, таким как SCR. TRIAC были разработаны, чтобы предоставить средства для разработки улучшенных средств управления мощностью переменного тока.

TRIAC

доступны в различных комплектациях. Они могут работать с широким диапазоном тока и напряжения. Симисторы, как правило, обладают относительно низким током по сравнению с тиристорами — они обычно ограничены менее чем 50 А и не могут заменить тиристоры в сильноточных приложениях.

Симисторы

считаются универсальными из-за их способности работать с положительным или отрицательным напряжением на своих клеммах. Поскольку тиристоры имеют недостаток, проводящий ток только в одном направлении, управление малой мощностью в цепи переменного тока лучше достигается с использованием симистора.

 

Симистор Строительство

Хотя TRIAC и SCR выглядят одинаково, их схематические обозначения различаются. Клеммы симистора — это ворота, клемма 1 (T1) и клемма 2 (T2). См. рис. 1.

 

Рис. 1. Клеммы TRIAC включают вентиль, клемму 1 (T1) и клемму 2 (T2).

 

Обозначение анода и катода отсутствует. Ток может протекать в любом направлении через клеммы главного выключателя Т1 и Т2.Клемма 1 является эталонной клеммой для всех напряжений. Клемма 2 — это корпус или металлический монтажный язычок, к которому можно прикрепить радиатор.

 

Цепь запуска TRIAC и ее преимущества

Симисторы

блокируют ток в любом направлении между T1 и T2. Симистор может быть запущен в проводимость в любом направлении мгновенным положительным или отрицательным импульсом, подаваемым на затвор.

Если на затвор TRIAC подается соответствующий сигнал, он проводит электричество.TRIAC остается выключенным до тех пор, пока затвор не сработает в точке A. См. рис. 2.

 

Рис. 2. Симистор остается выключенным, пока не сработает его затвор.

 

В точке A триггерная схема подает импульс на затвор, и TRIAC включается, позволяя току течь.

В точке B прямой ток уменьшается до нуля, и TRIAC отключается.

Схема триггера может быть спроектирована так, чтобы генерировать импульс, меняющийся в положительном или отрицательном полупериоде в любой точке.Следовательно, средний ток, подаваемый на нагрузку, может изменяться.

Одним из преимуществ TRIAC является то, что практически никакая энергия не тратится впустую при преобразовании в тепло. Тепло выделяется, когда ток затруднен, а не когда ток выключен. TRIAC либо полностью включен, либо полностью выключен. Он никогда частично не ограничивает ток.

Еще одной важной особенностью симистора является отсутствие условий обратного пробоя при высоких напряжениях и больших токах, например, в диодах и тринисторах.

Если напряжение на TRIAC становится слишком высоким, TRIAC включается. После включения симистор может проводить достаточно большой ток.

 

Характеристическая кривая симисторов

Характеристики TRIAC основаны на T1 в качестве эталонной точки напряжения. Полярности, показанные для напряжения и тока, являются полярностями T2 по отношению к T1.

Полярность, показанная для ворот, также относится к T1. См. рис. 3. 

 

Рис. 3. Характеристическая кривая TRIAC показывает характеристики TRIAC при включении в проводимость.

 

Опять же, симистор может быть запущен в проводимость в любом направлении током затвора (IG) любой полярности.

 

Применение симистора

Симисторы

часто используются вместо механических переключателей из-за их универсальности. Кроме того, при низкой силе тока симисторы более экономичны, чем тиристоры, соединенные встык.

 

Пускатели однофазных двигателей

Часто двигатель с пусковым конденсатором или двигатель с расщепленной фазой должен работать там, где искрение механического пускового выключателя нежелательно или даже опасно.В таких случаях механический пусковой выключатель можно заменить симистором. См. рис. 4.

 

Рис. 4. Механический пусковой выключатель можно заменить симистором.

 

TRIAC может работать в таких опасных условиях, потому что он не создает дугу. Сигнал затвора и отключения подается на TRIAC через трансформатор тока.

По мере увеличения скорости двигателя ток в трансформаторе тока уменьшается, и трансформатор больше не запускает TRIAC.При выключенном симисторе пусковые обмотки удаляются из цепи.

 

Процедуры тестирования симисторов

Симисторы

следует проверять в рабочих условиях с помощью осциллографа. Цифровой мультиметр можно использовать для грубой проверки симистора вне схемы. См. рис. 5.

 

Рис. 5. Цифровой мультиметр можно использовать для грубой проверки симистора, не включенного в цепь.

 

Для тестирования TRIAC с помощью цифрового мультиметра применяется следующая процедура:

  1. Установите цифровой мультиметр по шкале Ом.
  2. Подключите отрицательный провод к главной клемме 1.
  3. Подсоедините положительный провод к главной клемме 2. Цифровой мультиметр должен показывать бесконечность.
  4. Замкните ворота на главную клемму 2 с помощью перемычки. Цифровой мультиметр должен показывать почти 0 Ом. Нулевое показание должно оставаться при удалении провода.
  5. Поменяйте местами выводы цифрового мультиметра так, чтобы положительный провод был на главной клемме 1, а отрицательный — на главной клемме 2. На цифровом мультиметре должно быть указано бесконечность.
  6. Замкните затвор TRIAC на главную клемму 2 с помощью проволочной перемычки.Цифровой мультиметр должен показывать почти 0 Ом. Нулевое значение должно оставаться после удаления провода.

Как работает симистор? – Полное иллюстрированное руководство – Интеллектуальные решения для дома

Симистор — это полупроводниковый компонент, который можно рассматривать как переключатель. С помощью небольшого сигнала от микроконтроллера можно управлять напряжением сети. Однако это невозможно сделать напрямую. Вам нужно промежуточное устройство, чтобы иметь возможность управлять симистором и отделить его от микроконтроллера.

Triac является основным элементом SSR. Там уже встроены все компоненты для управления и разделения. Если вы хотите использовать его самостоятельно, вы должны добавить его. Но благодаря этому вы получаете наиболее универсальный способ управления сетью переменного тока, а во многих случаях и лучшее решение, чем EMR или SSR.

Конструкция симистора

Есть мнение, что симисторы — очень сложные устройства. Нет, не 🙂 Постараюсь развеять этот миф раз и навсегда. В этой главе мы заглянем внутрь и посмотрим, из чего сделан симистор.

Не хотелось бы углубляться в физику. Я предполагаю, что вас больше интересует, как использовать его в реальном проекте. Не то, как устроены полупроводниковые структуры. Тем не менее, позвольте мне хотя бы немного обрисовать тему, чтобы сделать этот пост полным.

Чтобы лучше объяснить это, давайте ответим на вопросы: «что такое…»

Диод

Диод

— одно из простейших полупроводниковых устройств. Он пропускает ток только в одном направлении.

Тиристор (SCR)

Тиристор больше и меньше Диод с управляемым затвором.В зависимости от состояния вентиля диод ведет себя как классический диод или полностью блокирует ток.

Триак

Симистор

представляет собой два тиристора, соединенных спина к спине с общим затвором. Это позволяет контролировать ток в обоих направлениях.

Триаки

поставляются в самых разных упаковках. Все они имеют три терминала: MT1, MT2, GATE и встроенный радиатор.

Прежде чем куда-либо прикручивать, прочтите документацию! Радиатор можно внутренне подключить к одной из клемм.В этом случае вы должны обращаться с ним так, как будто он находится под высоким напряжением.

Как работает симистор?

Чтобы лучше объяснить, как работает симистор, я подготовил эту простую схему. Это базовая схема, позволяющая управлять большим током нагрузки при малом токе «затвора» с помощью переключателя. Он может быть маленьким, потому что через него будет протекать очень малый ток (мА).

Однако! Низкий ток не означает низкое напряжение! Этот переключатель находится под высоким напряжением! Когда он закрыт, через него проходит 230 (или 120) В переменного тока!

Хотя ток может течь в обоих направлениях через клеммы MT1 и MT2, они не взаимозаменяемы .
Для правильного срабатывания симистора необходимо подать напряжение на гейт с терминала МТ2. Это та, что на противоположной стороне, к которой на символе нарисованы Врата.

Симистор

, как и Тиристор, имеет интересную особенность. Его можно отключить только тогда, когда ток, протекающий через клеммы, упадет до значения, близкого к нулю.

Из этого вытекают две вещи:

  1. Симистор не подходит для управления постоянным током. В постоянном токе напряжение и, конечно же, ток никогда не падают до нуля.Вы можете включить нагрузку, но нет возможности ее выключить.
  2. Для срабатывания симистора (в том числе классического SSR) достаточно короткого импульса. С переменным током вы должны периодически запускать его, потому что напряжение падает до нуля каждые 10 мс (или 8 мс).

Применение симистора​

Я представлю вам два варианта схем в зависимости от ваших потребностей. Вы можете использовать простую или более сложную версию.

Простая версия схемы

Если вы хотите просто включать/выключать цепь нагрузки и не собираетесь регулировать мощность, то этой версии вам достаточно.

Как вы, наверное, сразу заметили, эта схема мало чем отличается от внутренней конструкции SSR (статья о SSR). Вы можете рассматривать его как самодельную версию твердотельного реле 🙂

Две вещи, на которые я хотел бы обратить ваше внимание:

  1. Если вы используете опто-триак со встроенным детектором пересечения нуля (например, MOC3041), имейте в виду, что, как и в случае с твердотельным реле со встроенным ZCD, задержка включения может составлять до 10 мс. (при 50 Гц).
  2. Если вы хотите контролировать индуктивную нагрузку (например,г., мотор), добавить «Снаббер». Эта схема подавляет внезапно возрастающее напряжение, когда симистор выключен. В определенных условиях это может привести к тому, что симистор включится сам по себе. Если у вас есть время и вы хотите узнать больше об этой теме, я рекомендую Application Note от ST.
Более сложная версия

Сейчас мы только откроем самые существенные преимущества Triac. Используя этот вариант схемы, вы имеете полную свободу в выборе типа управления (подробнее об этих типах я напишу в своей статье Как управлять переменным напряжением с помощью микроконтроллера? ).

  • Управление ВКЛ/ВЫКЛ – как в простой версии, электромагнитные реле и твердотельные реле.
  • Управление фазой
  • Управление циклом

Чтобы в полной мере воспользоваться возможностями симистора, мы должны добавить в нашу схему еще один элемент: наш собственный детектор пересечения нуля. В отличие от схемы, встроенной в Opto-Triac, эта версия является ручной. Это только дает нам информацию о моменте, когда сеть переменного тока достигает нуля напряжения. Что мы с ним будем делать — это наше дело, у нас полная свобода.

Детектор пересечения нуля

ZCD необходим для синхронизации момента включения симистора. В случае ON/OFF Control и Cycle Control он всегда будет как можно ближе к нулю. В случае Phase Control нам потребуется добавить некоторую задержку.

Несколько практических советов
  1. Вместо оптопары с двумя светодиодами можно использовать мост Греца для выпрямления напряжения. Подробнее об этих двух методах я писал в статье «Как определить напряжение сети переменного тока с помощью микроконтроллера».
  2. В идеальном мире момент включения всегда идеально равен нулю. К сожалению, мы в нем не живем, поэтому всегда будут какие-то задержки. Минимизировать это хорошо, но не надо сходить с ума 🙂

Как это сделать?

  • Увеличение тока на входе оптопары приведет к более быстрому включению светодиода. На схеме это 200 кОм, это ограничивает ток примерно до 1 мА (при 230 В переменного тока). Этого значения достаточно для работы оптопары, но вызывает некоторую задержку.Максимальный ток светодиода вы найдете в документации конкретной модели. Например, посчитаем, какие номиналы были бы у резисторов, если бы мы захотели увеличить ток до 10 мА.

Резистор на 23 кОм вы, конечно, нигде не найдете. В этом случае выберите ближайший, например, 24 кОм. Или вы можете выбрать два резистора и сложить их сопротивление. Использование двух резисторов имеет еще одно преимущество: напряжение и мощность распределяются пропорционально. В моем примере я выберу два резистора по 12 кОм.

Рассчитаем новые значения тока и мощности.

Не пропустите этот шаг. Если вы выберете неправильные резисторы, они сгорят!

Маленькие резисторы THT или SMD обычно имеют мощность 0,25 Вт. Таким образом, даже при использовании двух резисторов они должны выдерживать не менее 1,1 Вт каждый. Не забывайте всегда иметь буфер. Я рекомендую вам использовать два резистора по 2 Вт.

  • Уменьшение подтягивающего резистора на выходе оптопары также приведет к более быстрому отклику. За счет уменьшения тока, втекающего в коллектор, он откроется раньше.Увеличьте сопротивление, например, 50 кОм.
  • Третий совет касается программного обеспечения. Я не знаю, какой микроконтроллер вы используете для этого проекта, но это не имеет значения. Каждый Arduino (ATMega), ESP, STM, PIC, Raspberry Pi справится с этой задачей. Каждый из них может генерировать внешнее прерывание с нарастающим или спадающим фронтом.

До и после изменений диаграмма выглядит следующим образом:

Окончательная схема

В этой версии я использовал оптотриак другого типа.Вместо MOC3041 я использовал MOC3021. Он не имеет встроенного блока ZCD. Я позаботился об этом самостоятельно, так что мне это не нужно 🙂 К тому же, если бы я хотел использовать фазовый контроль, это было бы невозможно. В остальном схема должна быть понятна. Помните, MT1 и MT2 не взаимозаменяемы!

Преимущества

  • Отсутствие движущихся частей (т. е. срок службы практически бесконечен).
  • Намного быстрее, чем электромагнитное реле.
  • Очень универсальный (можно выбрать любой способ управления).
  • При переключении помех не возникает (если вы все делаете правильно).
  • Нет искр.
  • Низкое энергопотребление в цепи управления.
  • Не издает звуков.

Недостатки

  • Никогда не открывается полностью (как ЭМИ). Поэтому он имеет некоторый ток утечки (мкА)
  • Более высокое сопротивление, когда симистор закрыт, вызывает его нагрев.
  • Работает только с переменным током.
  • Невозможно напрямую подключиться к GPIO.
  • Более сложный в использовании, чем SSR и EMR.

Триак – сводка​

В этой статье вы узнали, насколько универсальным устройством является симистор.Добавив в свой проект несколько дополнительных компонентов, вы сможете настроить его именно под свои нужды. Вы можете использовать его вместо классического реле или выбрать более сложный метод управления, например, фазовое или циклическое управление.

Связанные статьи

Как спроектировать вольер с помощью фотограмметрии? — Полное руководство

В этой статье я покажу вам шаг за шагом…

Как управлять переменным напряжением с помощью микроконтроллера?

Для контроля напряжения переменного тока (обычно сети переменного тока) с помощью микроконтроллера …

Лучшие датчики качества воздуха для Умного дома

По данным Всемирной организации здравоохранения, даже 7 миллионов человек умирают каждый …

Дискретные симисторы

Power | Ренесас

ДЕРЕВО ПРОДУКЦИИАналоговые продукты- Усилители— Компараторы— Усилители с измерением тока— Операционные усилители— Операционные усилители общего назначения— Быстродействующие операционные усилители (GBW >= 50MHz)— Прецизионные операционные усилители (Vos < 1 мВ) --- Специализированные усилители --- Инструментальные усилители --- Драйверы PowerFET/CCD --- Программируемые эталонные гамма-усилители для отображения --- РЧ-усилители и блоки усиления --- Усилители выборки и хранения --- Транзисторные матрицы --- Усилители и калибраторы VCOM для отображения, аудио и видео, микросхемы для аудио, интегрированные силовые каскады для аудио, процессоры для декодирования звука, цифровые процессоры для обработки звука, усилители для обработки звука, переключатели для аудио, звук Click and Pop. Коммутаторы --- Аудиокоммутаторы USB -- Мультиплексоры видео с буферизацией -- ИС дисплея --- Процессоры дисплея --- Интегрированные регуляторы постоянного тока TFT-LCD --- Драйверы светодиодной подсветки --- Сдвиги уровня --- Калибраторы и калибраторы Vcom с усилителями --- Аналоговый входной каскад HD-видео (AFE) --- ИС видеонаблюдения --- Видеодекодеры --- Мультиплексоры видеодисплея --- Видео o Микросхемы SLOC MODEM PHY -- Декодеры/кодировщики видео -- ИС видео --- Аналоговая линия задержки CAT-5 -- Компенсация перекоса --- Компенсация частоты CAT-5 --- Компенсация MegaQ CAT-5 --- Видео DC-восстановленное Усилители --- Видеофильтры --- Сепараторы синхронизации видео -- Коммутация видео --- Буферизованные точки коммутации видео --- Небуферизованные коммутаторы видео коммутации --- Видеокоммутаторы и мультиплексоры -- Преобразователи данных -- Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) - Высокоскоростные - аналого-цифровые преобразователи (АЦП) - прецизионные - дельта-сигма аналого-цифровые преобразователи - встроенные аналого-цифровые преобразователи с выводом на дисплей - аналого-цифровые преобразователи SAR - цифровые управляемые потенциометры (DCP) -- Цифро-аналоговые преобразователи (DAC) -- Резольверы в цифровые преобразователи -- Источники опорного напряжения -- Связь по линиям электропередач (PLC) -- Драйверы линий PLC -- ИС модемов PLC -- Переключатели и мультиплексоры -- Аналоговые Переключатели сигналов-- Переключатели коммутации-- Мультиплексоры с коммутацией сигналов-- USB-переключателиАвтомобильная продукция- Управление автомобильными батареями-- Балансировка и безопасность автомобильных элементов-- Automotive Sin Зарядные устройства для аккумуляторных батарей gle — Автомобильные силовые устройства — Автомобильные силовые полевые МОП-транзисторы — Автомобильные защищенные и интеллектуальные силовые переключатели — Автомобильные полевые МОП-транзисторы с функцией отключения при перегреве — Автомобильное управление питанием — Автомобильные полумостовые, трехфазные и трехфазные драйверы МОП-транзисторов — Автомобильные интегрированные полевые транзисторы Регуляторы - автомобильные интегрированные TFT-LCD регуляторы постоянного тока - автомобильные изолированные ШИМ-контроллеры - автомобильные линейные регуляторы - автомобильные многофазные контроллеры - автомобильные контроллеры с несколькими выходами - автомобильные ИС управления питанием (PMIC) - автомобильные ИС источников питания для R-Car-- Автомобильные силовые ИС RH850-- Автомобильные одноканальные контроллеры - Понижающие контроллеры-- Драйверы затворов для HEV/EV- Автомобильные датчики-- Автомобильные датчики внешней освещенности--- Автомобильные световые аналоговые датчики (напряжения)--- Автомобильные свето-цифровые датчики-- Автомобильные датчики положения-- Автомобильные преобразователи сигналов датчиков (SSC / AFE)- Автомобильные синхронизаторы- Автомобильное видео и дисплей-- Автомобильные процессоры дисплея-- Авто Драйверы лазерных диодов motive-- Автомобильные драйверы светодиодной подсветки-- Автомобильная программируемая гамма-- Автомобильные видеодекодеры- Автомобильная беспроводная мощность- R-Car Автомобильная система-на-чипах (SoCs)- RH850 Автомобильные микроконтроллеры- RL78 Автомобильные микроконтроллерыЧасы и синхронизация- Применение- Специальные часы -- Таймеры общего назначения -- Синхронизация сети --- Часы IEEE 1588 и Synchronous Ethernet --- Часы PDH и SONET/SDH -- Часы PCI Express® --- Тактовые буферы и мультиплексоры PCI Express® --- PCI Express ® Генераторы тактовых импульсов-- Тактовые сигналы процессора--- Буферы тактовых импульсов процессора--- Генераторы тактовых сигналов процессора-- Часы реального времени-- РЧ и синхронизация JESD204B/C--- Радиосинхронизаторы и аттенюаторы джиттера JESD204B/C--- РЧ-буферы --- РЧ-синтезаторы-- Часы с расширенным спектром- Распределение тактового сигнала-- Буферы и драйверы тактового сигнала-- Делители тактового сигнала-- Мультиплексор тактового сигнала (MUX)-- Буферы с нулевой задержкой (ZDB)- Генерация тактового сигнала-- Тактовый генератор- Экстремальная производительность (< 150 фс RMS) -- Тактовые импульсы -- общего назначения -- Тактовые импульсы -- Низкий джиттер (<700 фс RMS) -- Тактовые импульсы -- Ul tra-Low Jitter (<300 fs RMS)-- Программируемые часы-Кварцевые генераторы-Аттенюаторы джиттера с преобразованием частотыИнтерфейс и возможность подключения- 2-проводные буферы шины- Беспроводные модули 6LoWPAN- Продукты AS-Interface- Сжатие данных- Промышленный Ethernet-- EtherCAT- - Связь Industrial Ethernet-- Многопротокольная связь-- PROFINET- Драйверы линий IO-Link- Преобразователи сигналов логического уровня- Продукты интерфейса памяти-- Расширители уровня управления (I3C) и мультиплексоры памяти-- Решения DDR3-- Решения DDR4-- Решения DDR5- - Устаревшие продукты интерфейса памяти --- Решения DDR2 --- Решения SDR -- Оптическое межсоединение -- Datacom -- Драйверы лазеров -- Оптический CDR и ретаймеры -- Оптические трансимпедансные усилители (TIA) -- Datacom -- Оптическое межсоединение -- Телекоммуникации -- Драйверы оптических модуляторов -- Оптические трансимпедансные усилители (TIA) -- Telecom- Решения PCI Express® -- Мосты PCI / X -- Мосты PCI Express® -- Повторители PCI Express® Gen2 -- Ретаймеры PCI Express® Gen3 -- Коммутаторы PCI Express® -- PCI Экспресс® т o Мосты Serial RapidIO®- Фотопары/оптопары-- Оптопары/оптопары Выход ИС --- Высокоскоростные фотопары/оптопары с аналоговым выходом--- Высокоскоростные фотопары/оптопары с КМОП-выходом--- Высокоскоростные фотопары/оптопары с цифровым выходом- -- Изолирующий усилитель Аналоговые выходные оптопары/оптопары--- Изолирующий усилитель Цифровые выходные фотопары/оптопары-- Фотопары/оптопары Моторный привод--- IGBT Drive Фотопары/оптопары--- IPM Drive Фотопары/оптопары-- Фотопары/оптопары Транзисторный выход- -- Вход переменного тока в Дарлингтоне --- Одинарный вход переменного тока --- Вход постоянного тока в Дарлингтоне --- Одиночный вход постоянного тока --- Высокое напряжение между коллектором и эмиттером --- Низкий входной ток -- Продукты физического уровня -- RS-485, RS-422 и RS-232-- Многопротокольные RS-485/RS-422 и RS-232-- Последовательный интерфейс RS-232-- RS-485/RS-422--- RS-485/422 с улучшенной защитой от электростатических разрядов--- Изолированный RS -485--- RS-485/422 с защитой от перенапряжения--- Стандартный RS-485/RS-422- Последовательный RapidIO® S решения-- RapidIO Switches-- Serial RapidIO® 2.1 Ретрансляторы- Продукты для обеспечения целостности сигнала-- Многопротокольные ретрансляторы-- Ретрансляторы SAS / SATA 6G- Телекоммуникационные продукты для передачи данных-- ИС для передачи данных-- Цифровая обработка сигналов--- Цифровые преобразователи с понижением частоты--- Цифровые преобразователи с повышением частоты--- Прямые цифровые синтезаторы- Телекоммуникационный интерфейс Продукты-- Драйверы цифровых абонентских линий-- Кодеки PCM-- Интерфейсы абонентских линий (SLIC)-- Продукты интерфейса T1/J1/E1-- Цифровые коммутаторы Time Slot Interchange (TSI)- USB-коммутаторы и концентраторы- VME- Беспроводная связь-- Модули Bluetooth® с низким энергопотреблением -- Модули сотовой связи IoT -- Беспроводной модем основной полосы частот (RapidWave™) Память и логика -- Коммутатор шины -- 3.3 В CBTLV (коммутатор шины общего назначения) -- 3,3 В CBTLV двойной плотности (коммутатор шины общего назначения) -- 3,3 В QuickSwitch (широкополосный коммутатор шины) -- 5,0 В QuickSwitch -- Аналоговые мультиплексоры и демультиплексоры -- Аналоговые коммутаторы -- EEPROM и PROM-EHB (встроенные хост-мосты)- Продукты FIFO-- Асинхронные FIFO-- Очереди FIFO-- Синхронные FIFO- MRAM- Многопортовая память-- Четырехпортовые RAM-- Асинхронные двухпортовые RAM-- Асинхронные маломощные двухпортовые Оперативная память -- Двухпортовая оперативная память с переключением банков -- Синхронная двухпортовая оперативная память -- Network Search Engine -- SRAM -- Асинхронная SRAM -- Маломощная SRAM -- QDRII/DDRII/ QDRII+/DDRII+ SRAM -- Synchronous Burst -- Нулевая шина Оборот (ZBT) — Стандартная логика — Усовершенствованная низковольтная КМОП (ALVC) — Быстрая КМОП, TTL-совместимая (FCT) — Низковольтная КМОП (LVC) Микроконтроллеры и микропроцессоры — RZ 32 и 64-разрядные микропроцессоры — Другие микроконтроллеры и микропроцессоры -- микроконтроллеры семейства 720 -- микроконтроллеры семейства 740 -- микроконтроллеры семейства 78K -- микропроцессоры 80C/82C -- микроконтроллеры семейства H8 -- микроконтроллеры семейства H8S -- микроконтроллеры семейства H8SX -- микроконтроллеры семейства M16C (R3 2C / M32C / M16C) -- Микроконтроллеры семейства M32R -- Микроконтроллеры семейства R8C -- Микроконтроллеры семейства SuperH RISC Engine -- Микроконтроллеры семейства V850 -- Микроконтроллеры RA Arm® Cortex®-M -- Микроконтроллеры RE Cortex-M со сверхнизким энергопотреблением SOTB -- Renesas Микроконтроллеры платформы Synergy™- 8- и 16-разрядные микроконтроллеры с низким энергопотреблением RL78- 32-разрядные микроконтроллеры RX с производительностью и эффективностью Управление питанием и питанием- AC/DC и изолированные DC/DC-преобразователи-- Flyback & Forward Controllers-- Half-Bridge & Hard- Коммутируемые мостовые контроллеры -- Неизолированные понижающие преобразователи переменного/постоянного тока -- Контроллеры коррекции коэффициента мощности (PFC) -- Полные мостовые контроллеры с переключением при нулевом напряжении (ZVS) -- Управление батареями -- ИС внешнего интерфейса батареи -- ИС датчика уровня заряда батареи -- - Зарядка многоячеечной батареи - ИС защиты от заряда одиночной ячейки - Зарядка одноячеечной батареи - Вычислительная мощность (VRM/IMVP) - Регуляторы и контроллеры ACPI - Аналоговые многофазные DC/DC коммутационные контроллеры - Цифровые многофазные DC/DC Контроллеры переключения -- DC/DC с несколькими выходами Контроллеры переключения -- ИС управления питанием с несколькими выходами (PMIC) для питания ЦП -- Один выход t Контроллеры переключения постоянного/постоянного тока с понижением напряжения – Интеллектуальные силовые каскады для цифровых многофазных контроллеров постоянного/постоянного тока – Драйверы синхронных полевых транзисторов для многофазных преобразователей постоянного/постоянного тока – Преобразователи постоянного тока – Зарядные насосы (безиндукторные) – Понижающие (понижающие) преобразователи --- Понижающие контроллеры (внешние полевые транзисторы) --- Понижающие регуляторы (встроенные полевые транзисторы) -- Повышающие (повышающие) --- Повышающие контроллеры (внешние полевые транзисторы) --- Повышающие регуляторы (встроенные полевые транзисторы) -- Повышающие/ Понижающие (понижающие) повышающие контроллеры (внешние полевые транзисторы) -- повышающие понижающие регуляторы (встроенные полевые транзисторы) - модули питания постоянного/постоянного тока - модули питания с аналоговым интерфейсом - модули питания с цифровым интерфейсом - Цифровое питание - Цифровые интегральные регуляторы на полевых транзисторах - Многофазное понижающее питание ЦП - Однофазные контроллеры постоянного тока постоянного тока - Дискретные силовые устройства - Силовые биполярные транзисторы - Силовые диоды - Силовые IGBT (биполярные транзисторы с изолированным затвором) Транзисторы) -- Силовые полевые МОП-транзисторы -- Силовые тиристоры и симисторы --- Силовые дискретные тиристоры --- Силовые дискретные симисторы -- Полевые транзисторы и драйверы двигателей -- 3-фазные драйверы полевых МОП-транзисторов, 3-фазные полевые транзисторы Dri vers-- Полномостовые драйверы FET-- GaN FET-драйверы-- Half-Bridge FET Drivers-- Low-Side FET Drivers-- Synchronous Buck FET Drivers- Linear Regulators (LDO)- ICs Control Motor- Многоканальные ИС управления питанием (PMIC) -- ИС управления питанием общего назначения (PMIC) -- ИС управления питанием карманных компьютеров и планшетов (PMIC) -- ИС управления питанием высокого входного напряжения (PMIC) -- ИС управления питанием набора микросхем для ноутбуков (PMIC) -- SSD/ ИС управления питанием SoC (PMIC) и PMU - Поддержка источников питания - Контроллеры с горячей заменой и идеальным диодом / ORing FET --- Контроллеры с горячей заменой / горячей заменой --- Контроллеры Oring FET -- Секвенсоры электропитания -- Контроль напряжения и сброс ИС- Твердотельное освещение- USB Type-C и USB Power Delivery- Беспроводное питание-- Беспроводные приемники энергии-- Беспроводные передатчики мощностиРЧ-продукты- Модуляторы и демодуляторы- Фазированные антенные формирователи луча- Усилители РЧ- Аттенюаторы РЧ- Смесители РЧ- Переключатели РЧ- Переменные Усилители усиления (VGA)Sensor Products- Биосенсоры- Датчики окружающей среды-- Аналоговый датчик газа s -- Датчики газа на термобатареях -- Цифровые датчики газа -- Датчики влажности -- Датчики расхода -- Датчики освещенности и приближения -- Датчики внешнего освещения -- -- Внешний свет -- аналоговые датчики (напряжение ) -- -- Внешний свет -- цифровые датчики -- Лазер Драйверы диодов (LDD) --- Высокоскоростные генераторы для драйверов лазерных диодов --- Драйверы лазерных диодов --- Драйвер/контроллеры светодиодов RGB -- Датчики приближения - Датчики положения - Формирователи сигналов датчиков (SSC / AFE) - Датчики температуры Space & Harsh Среда - Продукты для суровых условий - Аналого-цифровые преобразователи для суровых условий - Усилители для суровых условий - Аналоговые модули питания для суровых условий - Компараторы для суровых условий - ИС передачи данных для суровых условий - Потенциометры с цифровым управлением (DCP) для суровых условий - Суровые условия Полумостовые, трехфазные и трехфазные драйверы FET для эксплуатации в тяжелых условиях -- Изолированные ШИМ-контроллеры для жестких условий эксплуатации -- Микропроцессоры и периферийные устройства для жестких условий -- Последовательный интерфейс RS-232 для тяжелых условий эксплуатации -- RS-485/RS-422 для тяжелых условий эксплуатации Последовательный интерфейс -- Преобразователи выборки и хранения для тяжелых условий эксплуатации -- Аналого-цифровые преобразователи SAR для жестких условий эксплуатации -- Коммутаторы/мультиплексоры/точки пересечения для жестких условий эксплуатации -- Транзисторные массивы для тяжелых условий эксплуатации -- MIL-STD-883 Продукты -- MIL-STD-883 D/ A Преобразователи -- MIL-STD-883 Компараторы -- MIL-STD-883 ИС для передачи данных -- MIL-STD-883 Память -- MIL-STD-883 Микропроцессоры и периферийные устройства -- MIL-STD-883 Операционные усилители и буферы -- - MIL-STD-883 Sample and Hold Converters-- MIL-STD-883 SAR A/D преобразователи-- MIL-STD-883 Switches/MUXs- Rad Hard Hermetic Package Products-- Rad Hard Analog--- Rad Hard Buffers- -- Приемопередатчики CAN-шины Rad Hard --- Компараторы Rad Hard --- Усилители Rad Hard Current Sense --- Источники тока Rad Hard --- Инструментальные усилители Rad Hard --- Интерфейс Rad Hard --- Мультиплексоры Rad Hard --- Операционные усилители Rad Hard --- Выборка и хранение Rad Hard --- Переключатели Rad Hard --- Датчики температуры Rad Hard --- Массивы транзисторов Rad Hard --- Источники опорного напряжения Rad Hard --- Преобразователи данных Rad Hard --- Rad Hard Цифро-аналоговое преобразование ers--- Rad Hard Precision A/D Converters-- Rad Hard Digital--- Rad Hard AND Gates--- Rad Hard Buffer/Line Drivers--- Rad Hard Counters--- Rad Hard Decoders/DEMUX--- Rad Hard Flip-Flops --- Rad Hard Inverters --- Rad Hard Latches --- Rad Hard Memory --- Rad Hard NAND Gates --- Rad Hard NOR Gates --- Rad Hard OR Gates --- Rad Hard OR/ Элементы NOR --- Жесткие сдвиговые регистры Rad --- Мультиплексоры сигналов Rad Hard --- Цепи синхронизации Rad Hard --- Драйверы Rad Hard GaN FET --- Жесткие GaN FET Rad --- Линейные регуляторы Rad Hard --- Переключатели жесткой нагрузки Rad--- Драйверы жестких МОП-транзисторов Rad--- Управление последовательным питанием Rad--- Управление блоком питания Rad Hard--- Драйверы жесткого источника Rad--- Контроллеры жесткого переключения Rad--- Регуляторы жесткого переключения Rad - Rad Hard Plastic Package --- Rad Hard Plastic Digital --- Rad Hard Plastic Цифровые изоляторы -- Rad Hard Plastic Power --- Rad Hard Plastic GaN FET --- Rad Hard Plastic Импульсные регуляторы- Rad Hard Plastic Package Products --- Аналог, устойчивый к радиации --- Rad T Приемопередатчики CAN-шины olrant --- Мультиплексоры, устойчивые к радиационному излучению --- Устойчивые к радиационному излучению операционные усилители --- Устойчивые к радиационному излучению ВЧ-переключатели --- Устойчивые к радиационному излучению источники опорного напряжения -- Цифровые, устойчивые к радиационному излучению --- Цифровые изоляторы, устойчивые к радиационному излучению -- Устойчивые к радиационному излучению источники питания --- - Радиационно-устойчивые драйверы GaN FET --- Радиационно-устойчивые ШИМ-контроллеры --- Радиационно-устойчивые импульсные регуляторы

Что такое TRIAC? Символ, конструкция, работа и применение

TRIAC – конструкция, эксплуатация, преимущества, недостатки и применение

Тиристоры – широко используемые полупроводниковые устройства для регулирования мощности.Однако они могут проводить ток только в одном направлении, как диод, что делает их пригодными для регулирования мощности постоянного тока. Принимая во внимание, что TRIAC, принадлежащий к семейству тиристоров, может работать в обоих направлениях, а также обеспечивает полный контроль над подаваемой мощностью. Поэтому они используются для регулирования мощности переменного тока.

Что такое TRIAC?

TRIAC — это аббревиатура, которая расшифровывается как от « Tri ode for A чередующийся C текущий». Триод означает трехполюсное устройство , а переменный ток означает, что он используется для коммутации переменного тока. Это трехконтактный двунаправленный переключатель, который работает в обоих направлениях. Он состоит из комбинации двух тиристоров, расположенных встречно-параллельно, с их затворами, соединенными вместе.

Три терминала: Gate, A1 или MT1 и A2 или MT2. У него нет анода и катода, как у тиристора, потому что он может проводить в обоих направлениях, и не имеет значения, поменяны ли клеммы местами.

TRIAC

может быть запущен в проводимость положительным или отрицательным током затвора в обоих направлениях. В то время как он отключается, когда основной ток падает ниже предела удерживающего тока.

Символ TRIAC

Символ симистора представляет собой два тиристора, включенных встречно-параллельно и имеющих общий затвор. Его эквивалентная двухтиристорная структура также приведена для лучшего понимания.

Как и у тиристора, у него три вывода, но названия у них разные, кроме Gate.Это связано с тем, что каждая клемма выполнена путем соединения анода и катода тринистора вместе. Поэтому оба терминала называются либо анодным, либо основным терминалом MT.

Конструкция симистора

TRAIC представляет собой четырехуровневое устройство, состоящее из комбинации двух встречно-параллельных SCR, имеющих три терминала Gate, MT1 и MT2.

Электроды обоих основных выводов (MT1 и MT2) соединены с областями P и N обоих SCR. Так что он может проводить ток в обоих направлениях.Металлический электрод затвора также соединен как с P-, так и с N-областями. Это позволяет запускать симистор как положительным, так и отрицательным током затвора.

TRIAC — это двунаправленный переключатель, он может работать в обоих направлениях, но не является симметричным. Его асимметричная структура является причиной того, что TRAIC имеет асимметричное переключение.

Работа TRAIC

Работа TRAIC похожа на тиристорную. При подаче напряжения оно не будет проводить, пока напряжение не превысит предельное напряжение пробоя V BO или не будет подан стробирующий импульс.

Поскольку мы знаем, что TRAIC может работать для обеих полярностей приложенного напряжения и может запускаться обеими полярностями напряжения затвора для любого направления. Таким образом, TRAIC может работать в 4 режимах.

По отношению к клемме MT2 берутся следующие напряжения, такие как напряжение MT1 по отношению к MT2 и напряжение затвора по отношению к MT2.

Режим 1: MT1=+ve, Gate=+ve

В этом режиме приложенное напряжение на MT1 положительно по отношению к MT2.При подаче положительного импульса затвора TRAIC сработает на прямой проводимости , и ток будет течь от MT1 к MT2.

Режим 2: MT1= +ve, Gate= -ve

В этом режиме приложенное напряжение одинаково, т.е. MT1 положителен по отношению к MT2. Но импульс затвора отрицательный. Поскольку вентиль связан с областью N симистора, он активирует его в прямой проводимости , в то время как направление тока останется прежним.

Режим 3: MT1= -ve, Gate= +ve

В этом режиме полярность подаваемого напряжения меняется местами, т.е.е. MT1 отрицателен по отношению к MT2. Но импульс затвора положительный. Импульс затвора запускает TRAIC в обратной проводимости от MT2 к MT1.

Режим 4: MT1= -ve, Gate= -ve

В этом режиме как приложенное напряжение, так и напряжение затвора являются отрицательными. Отрицательный стробирующий импульс переводит TRAIC в режим обратной проводимости

Режим 1 и режим 2 представляют работу в квадранте 1 st , где ток и напряжение положительны, а режим 3 и режим 4 представляют работу в квадранте 3 rd , где и напряжение, и ток отрицательны.

Хотя стробирующий импульс может запускать TRAIC в любом направлении, лучше всего использовать положительный стробирующий импульс для работы в квадранте 1 st и отрицательный стробирующий импульс для работы в квадранте 3 rd из-за их повышенной чувствительности. Режимы 2 и 3 требуют большего тока затвора, чем режимы 1 и 4, для срабатывания TRIAC.

V-I Характеристика TRIAC

Следующая характеристическая кривая показывает зависимость между приложенным напряжением и током, протекающим через TRIAC.Он работает только в квадрантах 1 , и 3 , . Его работа такая же, как у SCR, но он также может работать в квадранте 3 rd .

Ток I увеличивается, когда напряжение V превышает напряжение отключения V BO или при подаче стробирующего импульса. Как только устройство переходит в состояние ВКЛ, напряжение снижается до напряжения ВКЛ, а ток превышается. Он останется во включенном состоянии, пока ток не упадет ниже тока удержания I H .

TRAIC представляет собой комбинацию двух тиристоров в одном корпусе, поэтому он также имеет те же электрические характеристики, что и отдельные тиристоры в каждом направлении, такие как напряжение пробоя, напряжение срабатывания, ток удержания.

Преимущества и недостатки TRIAC

Преимущества

Ниже приведены преимущества TRIAC:

  • Может проводить и регулировать обе половины сигнала переменного тока.
  • Он компактен и требует радиатора меньшего размера, чем два SCR.
  • Для защиты требуется только один предохранитель.
  • Для запуска TRAIC можно использовать как положительный, так и отрицательный стробирующий импульс.
  • Не требуется параллельный диод для защиты от обратного хода, как в SCR.

Недостатки

  • Его переключение несимметрично для обеих половин переменного тока.
  • Асимметричное переключение создает в системе гармоники, вызывающие многочисленные проблемы.
  • Его номинальная мощность ниже, чем у SCR.
  • Менее надежен, чем SCR.
  • Имеет более низкую скорость переключения.
  • Требует осторожности при срабатывании, так как может срабатывать в любом направлении.
  • Его рейтинг dv/dt ниже, чем SCR.

Применение TRIAC

TRIAC

используется для регулирования мощности переменного тока от низкой до средней. Из-за их асимметричного переключения DIAC используется последовательно с выводом затвора для обеспечения симметричного запуска. Доступна комбинация DIAC и TRIAC в одном корпусе, известном как QUADRAC .

Они используются для управления скоростью двигателей, вентиляторов и регуляторов освещенности, а также для регулирования температуры.

Похожие сообщения:

Спецификации и рекомендации TRIAC

Спецификации и рекомендации TRIAC (поведение при включении)

 
Введение

Вики определяет TRIAC как электронный компонент, приблизительно эквивалентный двум управляемым кремнием выпрямителям (SCR/тиристорам), соединенным в обратном параллельном режиме (параллельно, но с обратной полярностью) и с их затворами, соединенными вместе.Это приводит к двунаправленному электронному переключателю, который может проводить ток в любом направлении, когда он срабатывает (включается) и, таким образом, не имеет никакой полярности. Он может запускаться как положительным, так и отрицательным напряжением, приложенным к электроду затвора. После срабатывания устройство продолжает работать до тех пор, пока ток через него не упадет ниже определенного порогового значения, тока удержания, например, в конце полупериода переменного тока (AC) от сети. Это делает TRIAC очень удобным переключателем для цепей переменного тока, позволяя управлять очень большими потоками мощности с управляющими токами в миллиамперной шкале.Кроме того, применение триггерного импульса в контролируемой точке цикла переменного тока позволяет контролировать процентную долю тока, протекающего через симистор к нагрузке (управление фазой).

ОБЗОР

DfR был запрошен заказчиком для определения критических параметров симисторных частей и определения запасов, необходимых для обеспечения успешной работы их модульной системы управления. Используемый в настоящее время симистор относится к типу чувствительных затворов.

Включение цепи управления

  • Включение (защелка) при подаче пускового напряжения на затвор и поддержка выхода тока и напряжения клапанной станции для подачи питания на определенное количество и тип соленоидных нагрузок
    • Ток запуска стробирования (в зависимости от квадранта)
    • Потенциально другие второстепенные

Цепь управления отключением

  • Оставайтесь в выключенном состоянии, если вы не подаете напряжение запуска на затвор, даже при воздействии чрезмерного dV/dt, шума от основного источника питания переменного тока или обратной ЭДС после отключения индуктивной соленоидной нагрузки
    • Ток запуска стробирования
    • Напряжение пробоя
    • Минимальный ток удержания
    • Максимум dV/dt
Срок действия 10 лет
    • Достаточно быстрое отключение при снятии пускового напряжения, чтобы предотвратить повреждение цепи в условиях перегрузки по току для станции
      • Минимальный ток удержания
      • Оставаться в рабочем состоянии в случае воздействия указанного перенапряжения на проводе клапана
        • Напряжение пробоя
        • Импульсный ток
        • Способность рассеивать мощность и обеспечивать длительную фиксацию без ухудшения характеристик детали
          • Действующее значение тока в открытом состоянии
          • Температура перехода
МОДЕЛИРОВАНИЕ СПЕЦИЙ

Модель схемы SPICE между симистором и драйвером была смоделирована для определения влияния соленоидов и параметров симистора.Схема модели представлена ​​на рисунке 1.

 

Поведение симистора было указано с помощью директивы SPICE, которая учитывает:

  • Ток удержания
  • Критическое значение срабатывания dV/dt
  • Ток запуска ворот
  • Напряжение срабатывания затвора
  • Напряжение во включенном состоянии
  • Ток в открытом состоянии
  • Время включения

Это было изменено для исследования критических свойств симистора. Модель SPICE достаточно хорошо предсказывает поведение реальной схемы, как показано в сравнении между измеренным падением напряжения на симисторе и моделируемым падением, показанным на рисунке 2.

Загрузка симистора по мере увеличения числа соленоидов

Моделирование SPICE для подключенных от 1 до 3 соленоидов показано на рис. 3–рис. 5. Как показано на рисунках, ток увеличивается пропорционально количеству подключенных симисторов. Предполагается, что соленоиды имеют индуктивность 0,100 Гн и сопротивление 40 Ом.

Для моделирования была выбрана схема с одним соленоидом, так как это наихудший случай для операций включения. Из-за повышенной индуктивности катушки длина провода между симистором и соленоидом не учитывалась.

При работе от переменного тока включение симисторов в первую очередь зависит от тока запуска затвора. Ток запуска затвора необходим для повторного смещения переходов внутри симистора каждые полпериода, когда ток нагрузки проходит через ноль. Во-вторых, если ток удержания слишком мал, а ток утечки или шум возникают в симисторе или линии, соответственно, имеет место непреднамеренное включение симистора при отсутствии сигнала запуска затвора. Время включения является проблемой только в высокочастотных цепях и не является проблемой при использовании 60 Гц.

Ток триггера затвора

Для более точного сопоставления требуемых значений тока затвора была запущена симуляция SPICE с различными токами запуска затвора. Результат которого показывает, что ток запуска затвора 16,7 мА является максимальным значением Igt, при котором включение происходит должным образом. Рисунок 6 и Рисунок 7 показывают правильное включение при 16,7 мА.

При токах срабатывания затвора выше 16,7мА наблюдается неправильное включение. На Рисунке 8 пики напряжения на симисторе каждые полпериода, а также более крупные пики, присутствующие при включении, подробно показаны на Рисунке 9.

Дальнейшее увеличение параметров тока запуска затвора тестового симистора приводит к постоянному ухудшению характеристик включения. См. Рис. 10 и Рис. 11. Скачки напряжения на симисторе указывают на прерывистую подачу питания на электромагнитные клапаны, что может привести к неправильной работе соленоидов.

При дальнейшем увеличении тока запуска затвора скачки напряжения становятся более сильными. При токе запуска 17,2 мА симистор активен только в течение половины периода (рис. 12 и рис. 13).Это функция квадрантной специфичности тока запуска затвора.

Полный отказ в работе при подаче сигнала затвора происходит, когда ток запуска затвора симистора достигает 17,3 мА, как показано на рис. 14.   

Номинальные значения тока запуска затвора симистора для определенного квадранта обычно применимы только для работы на постоянном токе, когда смещение напряжения запуска, а также смещение напряжения нагрузки известно и постоянно. Система управления представляет собой систему переменного тока с индуктивной нагрузкой.По этой причине симистор должен работать во всех квадрантах. По мере достижения порога номинального тока затвора один или, возможно, два квадранта выйдут из строя раньше других, что приведет к полуволновому режиму работы.

Шум на затворе симистора может дополнительно снизить требуемый параметр Igt на значение, равное значениям, измеренным в типичной рабочей среде.

Удержание тока

Ток удержания был найден путем установки тока запуска затвора на 15 мА. Минимальный рабочий ток удержания оказался равным 0.302 мА. При токе 0,301 мА наблюдалось частичное включение при отсутствии тока запуска затвора, как показано на рисунках 15 и 16. Шум на линии нагрузки увеличивает минимальное значение тока удержания на величину, равную шумовому току. Регулировка тока запуска до значений ниже максимума 16,7 не повлияла на достигнутое значение.

ОБСУЖДЕНИЕ/ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Характеристики включения зависят от номинального тока срабатывания затвора и минимального номинального тока удержания.В бесшумном моделировании критические значения следующие:

  • Igt:   16,7 мА (максимум)
  • Ih: 0,302 мА (минимум)

Дальнейший анализ свойств схемы и симистора в отношении надежности отключения симистора и срока службы может еще больше ограничить эти значения. Вопросы шума также следует учитывать при установлении соответствующих запасов.

Цифры

ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ

DfR означает, что были предприняты разумные усилия для обеспечения точности и надежности информации в этом отчете.Тем не менее, DfR Solutions не дает никаких явных или подразумеваемых гарантий в отношении содержания этого отчета, включая, помимо прочего, наличие любых скрытых или явных дефектов, пригодность для продажи и/или пригодность для конкретного использования.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.