Схема тиристора: управление симистором и схемы включения тиристора

Как работает схема управления симистором. Какие существуют схемы включения тиристора. Как происходит включение тиристора. В чем особенности однокнопочных схем управления тиристором.

Принцип работы тиристора и его основные характеристики

Тиристор — это полупроводниковый прибор с тремя выводами, который может находиться в двух устойчивых состояниях:

• Закрытое состояние с высоким сопротивлением
• Открытое состояние с низким сопротивлением

Основные характеристики тиристора:

• Для включения достаточно короткого управляющего импульса на управляющий электрод
• После включения тиристор остается открытым даже при снятии управляющего сигнала
• Для выключения необходимо уменьшить ток через тиристор ниже тока удержания

Такие свойства делают тиристор удобным ключевым элементом для коммутации нагрузок в силовой электронике.

Простейшая схема включения тиристора

Рассмотрим простейшую схему включения тиристора:

• Анод тиристора подключен к положительному полюсу источника питания через нагрузку
• Катод соединен с отрицательным полюсом
• На управляющий электрод подается положительный импульс через резистор

При подаче управляющего импульса тиристор открывается и через нагрузку начинает протекать ток. Для выключения необходимо разорвать анодную цепь или уменьшить ток ниже тока удержания.

Схемы управления тиристором с помощью одной кнопки

Существуют схемы, позволяющие управлять включением и выключением тиристора с помощью всего одной кнопки. Принцип их работы основан на использовании конденсатора в цепи управления:

• При длительном нажатии кнопки конденсатор заряжается
• После отпускания кнопки конденсатор разряжается на управляющий электрод, открывая тиристор
• Для выключения используется короткое нажатие кнопки, при котором конденсатор не успевает зарядиться

Такие схемы позволяют реализовать удобное управление тиристорным ключом с минимумом элементов.

Фазовое управление тиристорами в цепях переменного тока

В цепях переменного тока часто используется фазовое управление тиристорами для регулирования мощности в нагрузке. Принцип работы:

• Управляющий импульс подается с некоторой задержкой относительно перехода сетевого напряжения через ноль
• Изменяя эту задержку (угол открытия), можно регулировать среднее напряжение на нагрузке
• Тиристор автоматически закрывается в конце каждого полупериода

Для формирования управляющих импульсов с регулируемой задержкой используются специальные фазосдвигающие устройства.

Схемы управления симистором

Симистор представляет собой разновидность тиристора, способную проводить ток в обоих направлениях. Схемы управления симистором имеют некоторые особенности:

• Для открытия в оба полупериода требуются управляющие импульсы разной полярности
• Часто используется диодный мост в цепи управления для формирования однополярных импульсов
• Возможно управление только в одном направлении, тогда симистор работает как обычный тиристор

Симисторы удобны для регулирования мощности в нагрузках переменного тока, так как заменяют собой два встречно-параллельных тиристора.

Многоканальные тиристорные коммутаторы

На основе тиристоров можно построить многоканальные электронные коммутаторы для переключения нескольких нагрузок. Основные схемотехнические решения:

• Использование отдельного тиристора для каждого канала
• Применение общего конденсатора в цепи управления для сброса ранее открытых каналов
• Кнопочное управление с фиксацией или без фиксации
• Возможность светодиодной индикации активного канала

Такие коммутаторы находят применение в различной радиоаппаратуре, системах управления и автоматики.

Защита тиристоров от перенапряжений и помех

При работе тиристоров в реальных схемах необходимо принимать меры для их защиты:

• Установка снабберных RC-цепей параллельно тиристору для ограничения скорости нарастания напряжения
• Применение варисторов или супрессоров для защиты от импульсных перенапряжений
• Фильтрация помех в цепи управления с помощью конденсаторов
• Гальваническая развязка цепей управления от силовой части

Правильно спроектированная схема защиты позволяет повысить надежность работы тиристорного устройства в сложных условиях эксплуатации.

Области применения тиристорных коммутаторов

Благодаря своим свойствам, тиристорные коммутаторы находят широкое применение в различных областях:

• Регуляторы мощности в бытовой технике (диммеры, терморегуляторы)
• Системы плавного пуска электродвигателей
• Источники бесперебойного питания
• Сварочные аппараты
• Зарядные устройства для аккумуляторов
• Системы управления освещением

Простота схемотехники и высокая надежность делают тиристорные коммутаторы оптимальным выбором для многих применений в силовой электронике.

Схема транзисторного эквивалента тиристора без ложных срабатываний и повышенной устойчивостью к импульсным помехам.

Тиристор – это полупроводниковый силовой электронный ключ.
Тиристор имеет три вывода, один из которых управляющий, а два других образуют путь для протекания тока. Под воздействием управляющего сигнала он скачкообразно переводится в проводящее состояние (открывается), замыкая нагрузочную цепь, после чего остаётся открытым и после снятия управляющего сигнала.
Для того чтобы тиристор выключился, необходимо создать специальные условия, а именно — обеспечить падение прямого тока в цепи нагрузки до нулевого значения. Переход в закрытое состояние происходит и тогда, когда напряжение питания на аноде уменьшается до определённого минимума (примерно 0,7 вольта).

В области коммутации мегаваттных мощностей тиристор по-прежнему не имеет конкурентов — ему там самое оно. А вот маломощные тиристоры практически ушли со сцены, уступив место полевым и биполярным транзисторам.

Простейший эквивалент тиристора состоит из двух транзисторов с разными типами проводимостей Рис.1(а) и представляет собой защёлку, переходящую в проводящее состояние при подаче на затвор управляющего тока.
Казалось бы всё хорошо и просто, однако подобным устройствам (да и самим тиристорам, кстати, тоже) присущ весьма неприятный недостаток — включение тиристора (или эквивалента) при возникновении импульсной помехи в цепи нагрузки даже при нулевом токе затвора.

Хорошая статья, посвящённая мерам повышения устойчивости транзисторных эквивалентов к подобным импульсным помехам, была опубликована Словенским инженером Marian-ом Stofka, а с её полным переводом можно ознакомиться на страницах журнала РАДИОЛОЦМАН, декабрь 2013, или на странице https://www.rlocman.ru/shem/schematics.html?di=152269.

Не в обиду авторам, приведу основные выдержки из данного материала.

«Тиристор представляет собой четырехслойное полупроводниковое устройство, транзисторный эквивалент которого можно представить схемой, изображенной на Рисунке 1а.

Рис. 1    Упрощенный транзисторный эквивалент тиристора (а).
              Схема с хорошо контролируемыми и вычисляемыми токами затвора и удержания (б).
              Усовершенствованная схема надежно защищает от нежелательного включения при
              скачке анодного напряжения (в).

Устройство остается в выключенном состоянии до тех пор, пока через управляющий электрод 1 (далее называемый «затвор») не будет пропущен положительный импульс тока. После этого четырехслойная структура между анодом и катодом включается, и ток управляющего электрода становится больше не нужным. Для включения тиристора здесь может с равным успехом использоваться и база Q2, однако в монолитных тиристорах обычно используется только один управляющий электрод возле катодной области.

Более реалистичная транзисторная модель, показанная на Рисунке 1б, содержит резисторы между переходами база-эмиттер обоих транзисторов. В результате исключается возможность нежелательного включения токами утечек Q1 и Q2, и ток затвора имеет определенное значение, равное:

Одним из общих ограничений тиристоров является скорость нарастания анодного напряжения, которая, в случае превышения определенного порога, становится причиной включения тиристора даже при нулевом токе затвора. Такое напряжение возникает на стороне коммутируемой индуктивной нагрузки в то время, когда ток анода, стремясь к нулю, падает ниже уровня удержания. При этом накопленная в индуктивности энергия стремится резко поднять напряжение на аноде. Напряжение с большой крутизной нарастания возникает также при коммутации резистивных нагрузок комбинацией из двух (как минимум) тиристоров, соединенных подобно аналоговому мультиплексору, когда включение одного из тиристоров вызывает резкое повышение анодного напряжения на другом тиристоре.

Для схемы на Рисунке 1б критическим значением скорости нарастания коммутируемого напряжения будет:
   (1)
где
V_BE0 ≈ 0.7 В — типичное напряжение, при котором открывается кремниевый транзистор,
C_CB01 и C_CB02 – емкости коллектор-база транзисторов Q1 и Q2.

В связи с тем, что емкости этих конденсаторов уменьшаются с ростом напряжения коллектор-эмиттер, в уравнении (1) следует использовать максимальные значения емкостей. Для транзисторов, использованных в схеме на Рисунке 2, емкости можно оценить величиной C

CB01 + C_CB02B1 = R_B2 = 6.8 кОм это дает S_Vcrit ≈ 5 В/мкс, что значительно меньше типичной для монолитных тиристоров скорости, достигающей S_Vcrit ≈ 100 В/мкс. Ситуацию могло бы исправить снижение сопротивлений резисторов R_B1 и R_B2, однако за это пришлось бы заплатить потерей чувствительности затвора. (Изображенная на Рисунке 1б схема может быть сделана настолько чувствительной, что для ее включения будет достаточно тока порядка 100 мкА – одной десятой от тока управления, типичного для маломощных монолитных тиристоров).

Рис.2    После добавления двух керамических конденсаторов емкостью 1 нФ схема перестает реагировать на скачки ∆V анодного напряжения с уровнями до 10 В.

Однако есть способ, показанный на Рисунке 1в, который позволяет увеличить критическую скорость нарастания напряжения, сохранив низкий отпирающий ток затвора. Если параллельно переходам база-эмиттер NPN и PNP транзисторов включить по конденсатору C, критическую скорость нарастания, теоретически, можно сделать бесконечной. Величина емкости C равна:

   (2)
Для простоты здесь принято, что нарастание анодного напряжения во время скачка на величину ∆V происходит по линейному закону. Практический предел определяется максимально допустимым током базы используемых транзисторов:
   (3)
Допустив, что IBmax = 200 мА, из уравнения (3) мы получим вполне правдоподобное значение S_Vcrit ≈ 100 кВ/мкс.

В результате экспериментов для схемы на Рисунке 2 был выбран PNP транзистор 2N4036, отличающийся самым уверенным и надежным переключением. Его максимальный базовый ток равен 500 мА, а максимальный ток коллектора – 1 А. При скачкообразных изменениях напряжения на аноде изображенного на Рисунке 2 дискретного тиристора (∆V = 9 В за 30 нс, или 300 В/мкс) не произошло ни одного включения.»

Внимательно посмотрев на схему легко заметить, что во включённом состоянии приведённого эквивалента тиристора, ток нагрузки протекает не только через коллекторно-эмиттерную цепь верхнего полупроводника, но и через переход база-эмиттер нижнего, поэтому при выборе транзистора Q1 следует послеживать за таким его параметром, как максимально допустимый ток базы.
И поскольку не каждый производитель нас радует публикацией данного параметра, исходить следует из того, что максимальный ток базы, как правило, находится в диапазоне 0,2-0,5 от значения величины предельного тока коллектора.

 

Тиристорные коммутаторы нагрузки (10 схем)

Для включения и отключения нагрузки (ламп накаливания, обмоток реле, электродвигателей и т.п.) зачастую используют тиристоры. Особенность этого вида полупроводниковых приборов и основное их отличие от транзисторов заключается в том, что они обладают двумя устойчивыми состояниями, без каких-либо промежуточных.

Это состояние «включено», когда сопротивление полупроводникового прибора минимально, и состояние «выключено», когда сопротивление тиристора максимально. В идеале эти сопротивления приближаются к нулю или бесконечности.

Для включения тиристора на его управляющий электрод достаточно хотя бы кратковременно подать управляющее напряжение. Отключить тиристор (запереть) можно кратковременным выключением питания тиристора, сменой полярности питающего напряжения либо уменьшением тока в нагрузке ниже тока удержания тиристора.

Обычно включают и отключают тиристорные коммутаторы двумя кнопками. Значительно меньшее распространение получили однокнопочные схемы управления тиристорами.

Здесь подробно рассмотрены методы однокнопочного управления тиристорными коммутаторами. Принцип работы тиристорных однокнопочных управляющих устройств основан на динамических зарядно-разрядных процессах в цепи управления тиристора [EW 4/01-299].

Схема однокнопочного управления тиристором

На рисунке 1 показана одна из простейших схем однокнопочного управления тиристорным коммутатором. В схеме (здесь и далее) используют кнопки без фиксации положения. В исходном состоянии нормально замкнутые контакты кнопки шунтируют цепь управления тиристором.

Сопротивление тиристора максимально, ток через нагрузку не протекает. Диаграммы основных процессов, протекающих в схеме на рис. 1, рассмотрены на рис. 2.

Для включения тиристора (ON) нажимают на кнопку SB1. При этом нагрузка оказывается подключенной к источнику питания через контакты кнопки SB1, а конденсатор С1 заряжается через резистор R1 от источника питания.

Скорость заряда конденсатора определяется постоянной времени цепи R1C1 (см. диаграмму). После того как кнопку отпустят, конденсатор С1 разряжается на управляющий электрод тиристора. Если напряжение на нем равно или превышает напряжение включения тиристора, тиристор отпирается.

Рис. 1. Принципиальная схема управления тиристором с помощью одной кнопки.

Рис. 2. Диаграммы основных процессов, протекающих в схеме с тиристором.

Отключить нагрузку (OFF) можно кратковременным нажатием на кнопку SB1. При этом конденсатор С1 не успевает зарядиться. Поскольку контакты кнопки шунтируют электроды тиристора (анод — катод), это равноценно отключению источника питания тиристора. В результате нагрузка будет отключена.

Следовательно, для включения нагрузки необходимо с большей продолжительностью нажать на управляющую кнопку, для отключения — еще раз кратковременно нажать ту же кнопку.

Простые силовые ключи на тиристорах

На рис. 3 и 4 показаны варианты схемной идеи, представленной на рис. 1. На рис. 3 использована цепочка последовательно соединенных диодов VD1 и VD2 для ограничения максимального напряжения заряда конденсатора.

Рис. 3. Вариант схемы управления тиристором одной кнопкой.

Это позволило заметно снизить рабочее напряжение (до 1,5…3 В) и емкость конденсатора С1. В следующей схеме (рис. 4) резистор R1 включен последовательно с нагрузкой, что позволяет создать двухполюсный коммутатор нагрузки. Сопротивление нагрузки должно быть намного ниже, чем сопротивление R1.

Рис. 4. Схема электронного ключа на тиристоре с последовательным подключением нагрузки.

Тиристорный коммутатор с двумя кнопками

Тиристорное устройство управления нагрузкой (рис. 5) может быть использовано для включения и выключения нагрузки любой из нескольких последовательно включенных кнопок, работающих на разрыв цепи. Принцип действия тиристорного коммутатора заключается в следующем.

 

При включении устройства напряжение, подаваемое на управляющий электрод тиристора, недостаточно для его включения. Тиристор, и, соответственно, нагрузка отключены. При нажатии на любую из кнопок SB1 — SBn (и удержании ее нажатой) конденсатор С1 заряжается через резистор R1 от источника питания. Цепь управления тиристора и сам тиристор при этом отключены.

Рис. 5. Схема простого тиристорного коммутатора нагрузки с двумя кнопками.

После отпускания кнопки и восстановления цепи питания тиристора накопленная конденсатором С1 энергия оказывается приложенной к управляющему электроду тиристора. В результате разряда конденсатора через управляющий электрод тиристор включается, подсоединяя тем самым нагрузку к цепи питания.

Для отключения тиристора (и нагрузки) кратковременно нажимают на любую из кнопок SB1 — SBn. При этом конденсатор С1 не успевает зарядиться. В то же время цепь питания тиристора размыкается, тиристор запирается.

Величина резистора R2 зависит от напряжения питания устройства: при напряжении 15 В его сопротивление — 10 кОм при 9 В — 3,3 кОм при 5 6-1,2 кОм.

Схема с эквивалентом тиристора на транзисторах

При использовании вместо тиристора его транзисторного аналога (рис. 6) величина этого резистора меняется, соответственно, от 240 кОм (15 В) до 16 кОм (9 В) и до 4,7 кОм (5 В).

Рис. 6. Схема электронного коммутатора нагрузки с транзисторным эквивалентом тиристора.

Аналог многокнопочного переключателя на тиристорах

Тиристорное устройство, позволяющее создать аналог многокнопочного переключателя с зависимой фиксацией положения и использующее для управления кнопочные элементы, работающие без фиксации, показано на рис. 7. В схеме может быть использовано несколько тиристоров, однако, для упрощения схемы, на рисунке показано лишь два канала. Другие каналы коммутации могут быть подключены аналогично предыдущим. 

Рис. 7. Принципиальная схема аналога многокнопочного переключателя с использованием тиристоров.

В исходном состоянии тиристоры заперты. При нажатии на кнопку управления, например, кнопку SB1, конденсатор С1 относительно большой емкости оказывается подключенным к источнику питания через диоды VD1 — VDm и сопротивления нагрузки всех каналов.

В результате заряда конденсатора возникает импульс тока, приводящий к кратковременному замыканию анодов всех тиристоров через соответствующие диоды VD1 — VDm на общую шину.

Любой из тиристоров, если он был включен, отключается. В то же время конденсатор накапливает энергию. После отпускания кнопки конденсатор разряжается на управляющий электрод тиристора, отпирая его.

Для включения любого другого канала нажимают соответствующую кнопку. Происходит отключение (сброс) ранее задействованной нагрузки и включение новой нагрузки. В схеме предусмотрена кнопка SB0 общего отключения всех нагрузок.

Многокнопочный переключатель с транзисторным аналогом тиристоров

Вариант схемы, выполненный на транзисторных аналогах тиристоров и диодно-емкостных зарядных цепочках с использованием малогабаритных конденсаторов, показан на рис. 8, 9.

Рис. 8. Схема эквивалентной замены тиристора транзисторами.

В схеме предусмотрена светодиодная индикация включенного канала. В этой связи максимальный ток нагрузки каждого из каналов ограничен значением 20 мА.

Рис. 9. Схема многокнопочного переключателя с транзисторным аналогом тиристоров.

Устройства, аналогичные представленным на рис. 7 — 9, а также на рис. 10 — 12, можно использовать для систем выбора программ радио- и телеприемников.

Недостатком схемных решений (рис. 7 — 9) является то, что в момент нажатия на любую из кнопок все нагрузки оказываются хотя бы на мгновение подключенными к источнику питания.

Схемы многопозиционных переключателей

На рис. 10 и 11 показан тиристорный коммутатор разрывного типа с неограниченным количеством последовательно включенных элементов.

При нажатии на одну из кнопок управления цепь питания аналогов тиристоров размыкается по постоянному току. Конденсатор С1 оказывается включенным последовательно с аналогом тиристора.

Рис. 10. Схема базового элемента для самодельного многопозиционного коммутатора нагрузки.

Рис. 11. Принципиальная схема самодельного многопозиционного коммутатора нагрузки.

Одновременно управляющее напряжение (нулевого уровня) через задействованную кнопку и резистор R2 (рис. 10) подается на управляющий электрод аналога тиристора.

Поскольку в первые мгновения при нажатии кнопки последовательно с аналогом тиристора оказывается включенным полностью разряженный конденсатор, такое включение равносильно короткому замыканию в цепи питания соответствующего тиристора. Следовательно, тиристор отпирается, включая тем самым соответствующую нагрузку.

При нажатии на любую другую кнопку ранее задействованный канал отключается, и включается другой канал. При длительном (порядка 2 сек) нажатии на любую из кнопок конденсатор С1 заряжается, что равнозначно размыканию цепи и приводит к запиранию всех тиристоров.

Схема усовершенствованного электронного переключателя

Рис. 12. Принципиальная схема тиристорного коммутатора для множества нагрузок.

В ряду тиристорных коммутаторов наиболее совершенной представляется схема, показанная на рис. 12. При нажатии кнопки управления возникает бросок тока, эквивалентный короткому замыканию.

Происходит отключение ранее задействованных тиристоров и включение тиристора, соответствующего нажатой кнопке. В схеме предусмотрена светодиодная индикация задействованного канала, а также кнопка общего сброса.

Вместо конденсаторов большой емкости могут быть использованы диодно-конденсаторные цепочки (рис. 12). Принцип действия схемы сохраняется. В качестве нагрузки можно использовать низковольтные реле, например, РМК 11105 сопротивлением 350 Ом на рабочее напряжение 5 В.

Резистор R1 ограничивает ток короткого замыкания и ток максимального потребления величиной 10… 12 мА. Количество каналов коммутации не ограничено.

Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год.

Схемы управления тиристорами. Фазосдвигающее устройство

На рис. 1 показаны простейшие экономичные схемы управления тиристорами. Наиболее простой метод включения тиристора представлен на рис. 1, а, где в качестве необходимого для включения управляющего тока используется часть тока, проходящего через тиристор. В разомкнутом состоянии контакта К тиристор не может открыться, так как на управляющий электрод не подается положительный потенциал. 

При замыкании контакта К в положительный полупериод анодного напряжения через резисторы R1 и R2 и диод Д протекает ток управления. Сила этого тока зависит от мгновенного значения анодного напряжения, которое увеличивается от нуля до максимального значения. Ток управления достигнет необходимого для включения тиристора значения при определенном угле а. Если уменьшить сопротивление реостата R2, угол управления а станет меньше, так как ток управления достигнет необходимого значения при меньшем анодном напряжении. 

При полностью введенном реостате R угол управления а достигнет максимального значения, которое не может превысить 90°, так как максимальное анодное напряжение обеспечивает максимальный ток управления. Приведенная схема может работать на постоянном токе. 

Тиристор может открыться при подаче на анод положительного полюса напряжения. Реостатом R2 устанавливается ток управления необходимой силы. Однако для закрывания тиристора необходимо шунтировать перемычкой или прервать цепь анодного тока.

Схема, приведенная на рис. 1, б, работает аналогично предыдущей через резистор нагрузки Rн ток проходит в оба полупериода питающего напряжения. Для включения тиристоров необходимо замкнуть контакт К. В положительный полупериод ток управления пройдет по цепи через резистор R1, диоды Д2 и Д4; при этом откроется тиристор Т2. Тиристор Т2 закроется при анодном напряжении, равном нулю, когда ток через тиристор упадет до нуля. 

В отрицательный полупериод ток управления пройдет по цепи через резистор R2, диоды ДЗ и Д1 и откроется тиристор Т1. Реостатами R1 и R2 можно изменять действующее значение переменного напряжения на резисторе нагрузки Rн.

Недостатком предыдущих схем управления можно считать узкий диапазон регулирования угла а (от 0 до 90°). Введением в схему регулирования неактивных элементов (емкостей и индуктивностей) можно расширить диапазон изменения угла а. В схеме, представленной на рис. 1, в, комбинация RС цепи и диода позволяет получить угол управления в интервале 0 — 180°. 

Во время положительного полупериода анодного напряжения конденсатор С заряжается; когда напряжение на нем, приложенное между управляющим электродом и катодом тиристора Т, достигнет необходимого значения, тиристор откроется. Временем заряда конденсатора С определяется угол а. Это время можно изменять, меняя сопротивление реостата R2: чем больше сопротивление реостата R2, тем больше угол а и меньше среднее напряжение на резисторе R_н. 

При переходе питающего напряжения через нуль тиристор закрывается. В отрицательный полупериод конденсатор С перезаряжается через диод Д2 до амплитуды отрицательного напряжения. В следующий положительный полупериод происходит перезаряд конденсатора и тиристор открывается.

Рис. 1. Простейшие схемы управления тиристорами

На рис. 1, г, д показаны схемы управления с насыщающимися дросселями, работающими в релейном режиме. В каждый положительный полупериод питающего напряжения по рабочей обмотке дросселя протекает пульсирующий ток. Индуктивное сопротивление рабочей обмотки зависит от магнитного состояния сердечника дросселя. В отсутствие сигнала на обмотке постоянного тока с указанной полярностью сердечник дросселя насыщается, индуктивное сопротивление рабочей обмотки уменьшается до нуля и входная цепь тиристора шунтируется. Таким образом, в отсутствие сигнала управления тиристор не может быть открыт. При подаче сигнала на обмотку управления (см. рис. 1, г) дроссель переводится в ненасыщенное состояние, так как обмотки включены встречно.

Переход дросселя из одного состояния в другое происходит практически мгновенно, что объясняется прямой петлей гистерезиса сердечника дросселя. 

В ненасыщенном состоянии индуктивное сопротивление рабочей обмотки увеличивается до максимального значения и ток во время положительного полупериода через резисторы R1 и R2 и диод Д поступает к управляющему электроду тиристора и включает его. Пока есть сигнал на управляющей обмотке, тиристор открывается в каждый положительный полупериод. Конденсат С предотвращает ложное срабатывание тиристора при переходных процессах в цепи переменного тока, шунтируя тиристор в момент всплеска напряжения.

В схеме, приведенной на рис. 1, д, рабочая обмотка дросселя Др включена последовательно в цепь управления тиристора. При наличии сигнала сердечник дросселя насыщен, так как обмотки управления и рабочая обмотка действуют согласно. Заряженный конденсатор С разряжается на входную цепь тиристора, и он открывается. В отрицательный полупериод тиристор закрыт, конденсатор заряжен. В положительный полупериод конденсатор снова заряжается и открывает тиристор. В отсутствие сигнала на обмотке управления сердечник дросселя не насыщен, в положительный полупериод конденсатор заряжается. Резистор R2 ограничивает напряжение входной цепи тиристора до значения, при котором тиристор не может открыться. Схемы на рис. 1, г, д могут использоваться как ключевые без регулирования выпрямленного напряжения.

В схеме управления (рис. 1, е) используется маломощный динистор Д, который включается при определенном напряжении между анодом и катодом. В положительный полупериод конденсатор С заряжается, причем время заряда можно регулировать реостатом R2. Когда напряжение на конденсаторе достигнет уровня включения динистора Д, конденсатор разрядится на первичную обмотку трансформатора Т_р, на вторичной обмотке возникает импульс, и тиристор Т откроется. В отрицательный полупериод тиристор закрыт, конденсатор С перезаряжается. В следующий положительный полупериод конденсатор снова перезаряжается и открывает тиристор.

Приведенные простейшие схемы не лишены недостатков, связанных с зависимостью параметров от изменения температуры, небольшой скоростью нарастания тока управления и т. п. Для управления в преобразовательных устройствах применяются более сложные специальные схемы.

Фазосдвигающее устройство (ФСУ)

Это устройство является главным функциональным звеном любой системы управления, так как тиристорные схемы построены по принципу фазового управления. В зависимости от способа получения сдвига управляющих импульсов различают системы управления, построенные по «горизонтальному» и «вертикальному» принципам.

При «горизонтальном» принципе управления сдвиг входного сигнала обычно синусоиды напряжения входной сети для выпрямителей, осуществляется во времени по оси абсцисс (по горизонтали), а затем из сдвинутой синусоиды формируются прямоугольные импульсы. Простейшая схема с горизонтальным управлением показана на рис. 2. Входной сигнал подается на первичную обмотку трансформатора Т_р. 

Это же напряжение является анодным для тиристора. Вторичная обмотка трансформатора разделена на два ппеча. На концах вторичной обмотки ае возникает переменное напряжение, которое представляет собой сумму напряжений между точками аd и dе. Эти напряжения могут быть изображены соответствующими векторами. Вторичное напряжение ае представляет собой геометрическую сумму падений напряжения на емкости С (вектор аb) и на резисторе R (вектор bе). 

Выходное напряжение представлено вектором db. При изменении сопротивления резистора R изменяются активное падение напряжения (вектор bе), ток во вторичной цепи и, следовательно, емкостное падение напряжения. Векторы емкостного аb и активного bе падений напряжения должны оставаться перпендикулярными и их сумма (вектор ае) — неизменной. 

Из векторной диаграммы видно, что при изменении сопротивления резистора R вектор db поворачивается и, следовательно, выходное напряжение Uвых сдвигается по фазе относительно входного напряжения Uвх.

Рис. 2. Сдвиг управляющего сигнала по «горизонтальному» принципу

При «вертикальном» принципе управления постоянное напряжение управления сравнивается с опорным переменным напряжением.

При этом постоянное напряжение управляющего сигнала U_с, которое регулируется с поста управления или автоматически устанавливается при изменении регулируемых параметров (напряжения генератора), сравнивается с эталонным переменным напряжением U_э, имеющим неизменную амплитуду. В момент равенства этих напряжений формируется импульс для открывания тиристора.

На рис. 3, а представлена схема генератора импульсов для управления тиристором возбудителя синхронного генератора в схеме ГЭУ дизель-электрохода. 

Рис. 3. Принципиальная схема генератора импульсов и диаграмма напряжений

Данная ГЭУ имеет единую электростанцию, состоящую из трех дизель-генераторов, от которой питается ГЭД и через трансформаторы — потребители собственных нужд, поэтому назначение тиристорного возбудителя сводится к поддержанию постоянства напряжения на шинах или к его изменению при необходимости.

Управляющее напряжение Uс вырабатывается регулятором напряжения. Эталонное напряжение U_э имеет синусоидальную форму и неизменную амплитуду U_м.

Напряжение сигнала может изменяться в пределах от — U_м до + U_м. Сложение переменного U_э и постоянного U_с напряжений происходит на резисторах R1 и R2, которыми можно регулировать входное напряжение транзистора Т₁. При отсутствии сигнала управления U_с = 0 (напряжение генератора в норме) синусоида эталонного напряжения Uэ изменяется относительно оси t и проходит через нуль при угле а = 90° (рис. 3, б). Если считать, что положительное значение U_э соответствует плюсу на базе транзистора Т₁, то транзистор откроется при переходе кривой Uэ через нуль. 

Пока транзистор Т₁ закрыт, отрицательным потенциалом его коллектора поддерживается открытое состояние транзистора Т2, и конденсатор С разряжен через диоды ДЗ, Д2 и открытый коллекторный переход транзистора Т₂. В момент открывания транзистора Т1 потенциал базы транзистора Т2 становится положительным, и последний закрывается. 

При переходе транзистора Т₂ из открытого состояния в закрытое потенциал его коллектора изменяется с положительного на отрицательный, что приводит к заряду конденсатора С. 

Зарядный ток проходит через диоды Д5 и Д4 и является током базы транзистора Т_з, открывающего последний. В открытом состоянии транзистора ТЗ на резисторе R9 возникает напряжение, которое прикладывается между управляющим электродом и катодом тиристора возбудителя. Время существования импульса на выходе равно времени заряда конденсатора, которое зависит от емкости конденсатора и силы тока заряда. 

Если напряжение на тиристоре U_т сдвинуто относительно эталонного на 90°, как изображено на диаграмме, то передний фронт импульса возникнет при угле а = 90° и тиристор будет открыт в течение половины положительного полупериода, что соответствует номинальному возбуждению генератора. Тиристор будет закрыт весь отрицательный полупериод напряжения U_т и часть положительного. В начале положительного полупериода напряжения U_э транзистор Т₁ закроется, а Т₂ откроется, конденсатор С разрядится и будет готов для нового импульса.

При уменьшении напряжения генератора возникает напряжение (сигнал), приложенное минусом к базе Т₁ (на диаграмме — U_с). При сложении напряжений на входе транзистора Т₁ синусоида напряжения U_э будет изменяться относительно оси и угол открывания тиристора уменьшится до значения а₁, а среднее значение выпрямленного напряжения и возбуждение генератора увеличатся. При увеличении напряжения генератора выше нормы возникает напряжение, приложенное плюсом к базе Т₂ (на диаграмме +U_с). Теперь синусоида U_э будет изменяться относительно оси t₂ и угол включения увеличится до значения а₂. 

Среднее выпрямленное напряжение и возбуждение генератора уменьшатся.

По вертикальному принципу построена схема управления тиристором, приведенная на рис. 4, где используется импульсный трансформатор Т_рИ, работающий совместно с транзистором Т₁ в режиме блокинг-генератора. Входное напряжение транзистора создается суммой постоянного напряжения сигнала и переменного эталонного напряжения U_э с неизменной амплитудой.

Транзистор Т₁ открывается при возникновении на базе отрицательного потенциала, когда кривая U_э переходит через нуль в зону отрицательных значений (см. рис. 3, б), По мере открывания транзистора нарастает ток в цепи коллектора, проходящий через первичную обмотку импульсного трансформатора; при этом в базовой обмотке трансформатора наводится э. д. с., которая прикладывается плюсом к эмиттеру и осуществляет положительную обратную связь, что способствует дальнейшему открыванию транзистора. Ток в первичной обмотке трансформатора нарастает лавинообразно, и в выходной обмотке Т_рИ возникает э.д.с., которая через диод Д2 и резистор R1 создает импульс управления тиристором: тиристор открывается.

Рис. 4. Формирователь импульсов с блокинг-генератором

В насыщенном состоянии транзистора ток коллектора достигает максимального значения и перестает изменяться, импульс исчезает. Э.д.с. в базовой обмотке равна нулю, положительная обратная связь не работает, и ток коллектора начинает уменьшаться. Уменьшение тока коллектора наводит в базовой обмотке э.д.с. другого направления, которая осуществляет отрицательную обратную связь и способствует закрыванию транзистора. Одновременно в выходной обмотке наводится э. д. с. другого направления, которая создает ток в разрядном контуре через диод Д1. 

В коллекторной обмотке импульсного трансформатора спад тока наводит э.д.с. самоиндукции, которая, поддерживая направление тока, препятствует запиранию транзистора, так как прикладывается плюсом к эмиттеру. Эта э.д.с. создает шунтирующую цепь через стабилитрон С_т. После закрывания транзистора, если на базе снова возникнет отрицательный потенциал, процесс повторяется и выдается следующий импульс.

Таким образом, импульсы подаются в течение всего отрицательного полупериода входного напряжения транзистора. Тиристор может быть открыт первым импульсом, и последующие импульсы его открытого состояния не меняют. Сдвиг по фазе момента подачи импульсов зависит от значения и полярности постоянного напряжения сигнала U_с, которое вырабатывается регулятором напряжения генератора или ГЭД.

⇓ДОБАВИТЬ В ЗАКЛАДКИ⇓

⇒ВНИМАНИЕ⇐

• Материал на блоге⇒ Весь материал предоставляется исключительно в ознакомительных целях! При распространении материала используйте пожалуйста ссылку на наш блог!
• Ошибки⇒ Если вы обнаружили ошибки в статье, то сообщите нам через контакты или в комментариях к статье. Мы будем очень признательны!
• Файлообменники⇒ Если Вам не удалось скачать материал по причине нерабочих ссылок или отсутствующих файлов на файлообменниках, то сообщите нам через контакты или в комментариях к статье.
• Правообладателям⇒ Администрация блога отрицательно относится к нарушению авторских прав на www.electroengineer.ru. Поэтому, если Вы являетесь правообладателем исключительных прав на любой материал, предоставленный на ресурсе, то сообщите нам через контакты и мы моментально примем все действия для удаления Вашего материала.

⇓ОБСУДИТЬ СТАТЬЮ⇓

принцип работы, схемы и т.д.

Триодный тиристор — специальный электронный прибор, который имеет три p-n перехода. Материал N-типа на одной стороне триодного тиристора является катодом, а материал P-типа на другой его стороне — анодом.

Схема триодного тиристора

Обратите внимание на основы электричества и на приборы электроники.

Принцип действия триодного тиристора

Когда на катод триодного тиристора подается отрицательный потенциал, а на его анод положительный, то переходы J1 и J3 имеют прямое смещение, а переход J2 — обратное. Поскольку переход J2 имеет обратное смещение, то он ведет себя как разомкнутая цепь до тех пор, пока не появится достаточно большой подаваемый потенциал, способный преодолеть сопротивление его обедненной области.

Напряжение, подаваемое на триодный тиристор

Когда на триодный тиристор впервые подается какой-то потенциал, то очень малый ток протекает через этот прибор, так как J2 имеет обратное смещение и действует в основном как разомкнутая цепь. Когда подаваемый потенциал вырастает до значения, при котором сопротивление обедненной области J2 оказывается преодоленным, то триодный тиристор становится очень хорошим проводником и ток, идущий через него, начинает очень быстро нарастать. Потенциал, при котором триодный тиристор становится очень хорошим проводником, называется напряжением включения тиристора. Эффект подобного напряжения включения тиристоров четко виден на графике на рисунке ниже, отражающем характерную кривую триодного тиристора. Вертикальная линия отображает значения тока, протекающего через прибор, а горизонтальная линия — значения подаваемого напряжения.

Характерная кривая триодного тиристора

Как видно из графика, линия тока, протекающая через прибор, направлена почти вертикально вверх, когда достигается напряжение включения тиристора. Для того, чтобы предотвратить повреждение триодного тиристора в результате появления столь большого тока, этот прибор должен иметь либо какую-то нагрузку, либо подаваемый потенциал должен быть уменьшен.

Потенциал, который необходим для того, чтобы триодный тиристор стал хорошим проводником, может быть очень небольшим по сравнению с напряжением включения тиристора. Величина тока, протекающего через триодный тиристор в то время, когда подаваемый потенциал минимален, называется удерживающим током триодного тиристора. Триодный тиристор будет оставаться хорошим проводником до тех пор, пока ток, протекающий через него, не сравняется или не станет выше необходимого удерживающего тока. Величина напряжения, при котором происходит включение тиристора при прямом смещении, а триодный тиристор становится хорошим проводником, если контролировать, подавая положительный потенциал на материал p-типа обратно смещенного перехода (J2).

Этот материал P-типа называется затвором. Потенциал, подаваемый на затвор, называется потенциалом затвора. Когда на затвор подается положительный потенциал, то обратное смещение p-n перехода будет преодолено. А так как значение напряжения включения триодного тиристора в этом случае уменьшится, то сам прибор станет хорошим проводником при более низком напряжении, подаваемом с источника питания.

УСТРОЙСТВО ТИРИСТОРА

     Тиристор – это полупроводниковый прибор со структурой типа p-n-p-n. Основным отличаем тиристора от диода является возможность управления пропускной способностью. Если диод пропускает только в одном направлении, то тиристор может пропускать напряжение, как в прямом направлении, так и в обратном. Когда тиристор находится в открытом состоянии, он ведет себя как обычный диод. Если изменить полярность подаваемого тока, то тиристор будет работать в обратном направлении. 

     Тиристоры применяются, как правило, для управления подачей на какой-либо прибор напряжения, осуществляется это следующим образом: скажем, нам дана схема, состоящая из генератора, тиристора и резистора. Для того чтобы отпереть тиристор и подать напряжение на резистор необходимо подать управляющий ток, который как правило имеет форму управляющего импульса. Он должен протекать лишь до тех пор, пока тиристор не переключится в проводящее состояние и механизм внутреннего усиления не сможет поддерживать его в этом состоянии. 

     Для того чтобы запереть тиристор необходимо подать управляющий ток другой полярности при этом который должен быть равен тому току который был подан для того чтобы его отпереть. Современные тиристоры имеют куда более сложную конструкцию в отличие от приведенного мною в качестве примера тиристора. Данный тиристор имеет всего 3 входа один, из которых предназначен для подачи управляющего импульса (тока). Преимущество тиристора перед транзистором является возможность переключения тока, тем самым увеличивая свою универсальность.

     Форум по радиодеталям

   Форум по обсуждению материала УСТРОЙСТВО ТИРИСТОРА

ИК ДАТЧИК ПРИБЛИЖЕНИЯ Инфракрасный датчик приближения объектов к транспортным средствам — схема для самостоятельной сборки на базе E18-D80NK.

Тиристоры и симисторы — RadioRadar

Тиристор

---

   Тиристор — это переключающий полупроводниковый прибор, пропускающий ток в одном направлении. Этот радиоэлемент часто сравнивают с управляемым диодом и называют полупроводниковым управляемым вентилем (Silicon Controlled Rectifier, SCR).

Тиристор имеет три вывода, один из которых — управляющий электрод, можно сказать, «спусковой крючок» — используется для резкого перевода тиристора во включенное состояние.

   Тиристор совмещает в себе функции выпрямителя, выключателя и усилителя. Часто он используется как регулятор, главным образом, когда схема питается переменным напряжением. Нижеследующие пункты раскрывают четыре основных свойства тиристора:

• тиристор, как и диод, проводит в одном направлении, проявляя себя как выпрямитель;
• тиристор переводится из выключенного состояния во включенное при подаче сигнала на управляющий электрод и, следовательно, как выключатель имеет два устойчивых состояния. Тем не менее для возврата тиристора в выключенное (разомкнутое) состояние необходимо выполнить специальные условия;
• управляющий ток, необходимый для перевода тиристора из закрытого состояния в открытое, значительно меньше (несколько миллиампер) при рабочем токе в несколько ампер и даже в несколько десятков ампер. Следовательно, тиристор обладает свойствами усилителя тока;
• oсредний ток через нагрузку, включенную последовательно с тиристором, можно точно регулировать в зависимости от длительности сигнала на управляющем электроде. Тиристор при этом является регулятором мощности.

Структура тиристора

---

   Тиристором называется управляемый трехэлектродный полупроводниковый прибор, состоящий из чередующихся четырех кремниевых слоев типа р и n. Полупроводниковый прибор с четырехслойной структурой представлен на рис. 1.

   Крайнюю область р-структуры, к которой подключается положительный полюс источника питания, принято называть анодом, а крайнюю область n, к которой подключается отрицательный полюс этого источника, — катодом.

Рис.1. Структура и обозначение тиристора

Свойства тиристора в закрытом состоянии

---

   В соответствии со структурой тиристора можно выделить три электронно-дырочных перехода и заменить тиристор эквивалентной схемой, как показано на рис. 2.

   Эта эквивалентная схема позволяет понять поведение тиристора с отключенным управляющим электродом.

   Если анод положителен по отношению к катоду, то диод D2 закрыт, что приводит к закрытию тиристора, смещенного в этом случае в прямом направлении. При другой полярности диоды D1 и D2 смещены в обратном направлении, и тиристор также закрыт.

Рис.2. Представление тиристора тремя диодами

Принцип отпирания с помощью управляющего электрода

---

   Эквивалентное представление структуры р-n-p-n в виде двух транзисторов показано на рис. 3.

   Представление тиристора в виде двух транзисторов разного типа проводимости приводит к эквивалентной схеме, представленной на рис. 1.4. Она наглядно объясняет явление отпирания тиристора.

   Зададим ток I_GT через управляющий электрод тиристора, смещенного в прямом направлении (напряжение V_AK положительное), как показано на рис. 4.

   Так как ток I_GT становится базовым током транзистора n-p-n, то ток коллектора этого транзистора равен B₁xI_GT, где B₁ — коэффициент усиления по току транзистора Т1.

   Этот ток одновременно является базовым током транзистора р-n-р, что приводит к его отпиранию. Ток коллектора транзистора Т2 составляет величину B₁xB₂xI_GT и суммируется с током I_GT, что поддерживает транзистор Т1 в открытом состоянии. Поэтому, если управляющий ток I_GT достаточно велик, оба транзистора переходят в режим насыщения.

   Цепь внутренней обратной связи сохраняет проводимость тиристора даже в случае исчезновения первоначального тока управляющего электрода IGT, при этом ток анода (1А ) остается достаточно высоким.

   Типовая схема запуска тиристора приведена на рис. 5

.

Рис.3. Разбиение тиристора на два транзистора

Рис.4. Представление тиристора в виде двухтранзисторной схемы

Рис.5. Типичная схема запуска тиристора

Отключение тиристора

---

   Тиристор перейдет в закрытое состояние, если к управляющему электроду открытого тиристора не приложен никакой сигнал, а его рабочий ток спадет до некоторого значения, называемого током удержания (гипостатическим током).

   Отключение тиристора произойдет, в частности, если была разомкнута цепь нагрузки (рис. 6а) или напряжение, приложенное к внешней цепи, поменяло полярность (это случается в конце каждого полупериода переменного напряжения питания).

Рис.6. Способы отключения тиристора

   Когда тиристор работает при постоянном токе, отключение может быть произведено с помощью механического выключателя.

   Включенный последовательно с нагрузкой этот ключ используется для отключения рабочей цепи.

   Включенный параллельно основным электродам тиристора (рис. 6б) ключ шунтирует анодный ток, и тиристор при этом переходит в закрытое состояние. Некоторые тиристоры повторно включаются после размыкания ключа. Это объясняется тем, что при размыкании ключа заряжается паразитная емкость р-n перехода тиристора, вызывая помехи.

   Поэтому предпочитают размещать ключ между управляющим электродом и катодом тиристора (рис. 1.6в), что гарантирует правильное отключение посредством отсечения удерживающего тока. Одновременно смещается в обратном направлении переход р-n, соответствующий диоду D2 из схемы замещения тиристора тремя диодами (рис. 2).

   На рис. 6а-д представлены различные варианты схем отключения тиристора, среди них и ранее упоминавшиеся. Другие, как правило, применяются, когда требуется отключать тиристор с помощью дополнительной цепи. В этих случаях механический выключатель можно заменить вспомогательным тиристором или ключевым транзистором, как показано на рис. 7.

Рис.7. Классические схемы отключения тиристора с помощью дополнительной цепи

Симистор

---

   Симиcmop — полупроводниковый прибор, который широко используется в системах, питающихся переменным напряжением. Упрощенно он может рассматриваться как управляемый выключатель. В закрытом состоянии он ведет себя как разомкнутый выключатель. Напротив, подача управляющего тока на управляющий электрод симис-тора ведет к переходу его в проводящее состояние. В это время симистор подобен замкнутому выключателю.

   При отсутствии управляющего тока симистор во время любого полупериода переменного напряжения питания неизбежно переходит из состояния проводимости в закрытое состояние.

   Кроме работы в релейном режиме в термостате или светочувствительном выключателе, разработаны и широко используются системы регулирования, функционирующие по принципу фазового управления напряжением нагрузки, или, другими словами, плавные регуляторы.

Структура симистора

---

   Симистор можно представить двумя тиристорами, включенными встречно-параллельно. Он пропускает ток в обоих направлениях. Структура этого полупроводникового прибора показана на рис. 8. Симистор имеет три электрода: один управляющий и два основных для пропускания рабочего тока.

Рис.8. Структура симистора

Функционирование симистора

---

   Симистор открывается, если через управляющий электрод проходит отпирающий ток или если напряжение между его электродами А1 и А2 превышает некоторую максимальную величину (на самом деле это часто приводит к несанкционированным срабатываниям симистора, происходящим при максимуме амплитуды напряжения питания).

   Симистор переходит в закрытое состояние после изменения полярности между его выводами А1 и А2 или если значение рабочего тока меньше тока удержания I_у.

Отпирание симистора

---

   В режиме переменного питания смена состояний симистора вызывается изменением полярности напряжения на рабочих электродах А1 и А2. Поэтому в зависимости от полярности управляющего тока можно определить четыре варианта управления симистором, как показано на рис. 9.

   Каждый квадрант соответствует одному способу открывания симистора. Все способы кратко описаны в табл. 1.

Рис.9. Четыре возможных варианта управления симистором

Таблица 1. Упрощенное представление способов открывания симистора

Квадрант	VA2-A1	VG-A1	IGT	Обозначение
I	>0	>0	Слабый	+ +
II	>0		Средний	+ —
III			Средний	— —
IV		>0	Высокий	— +

   Например, если между рабочими электродами симистора прикладывают напряжение V_A1-A2>0 и напряжение на управляющем электроде отрицательно по отношению к аноду А1, то смещение симистора соответствует квадранту II и упрощенному обозначению + -.

   Для каждого квадранта определены отпирающий ток I от (I_GT), удерживающий ток I_уд(I_н) и ток включения I_выкл(I_L).

   Отпирающий ток должен сохраняться до тех пор, пока рабочий ток не превысит в два-три раза величину удерживающего тока I_н. Этот минимальный отпирающий ток и является током включения симистора I_L.

   Затем, если убрать ток через управляющий электрод, симистор останется в проводящем состоянии до тех пор, пока анодный ток будет превышать ток удержания I_н.

Ограничения при использовании

---

   Симистор накладывает ряд ограничений при использовании, в частности при индуктивной нагрузке. Ограничения касаются скорости изменения напряжения (dV/dt) между анодами симистора и скорости изменения рабочего тока di/dt.

   Действительно, во время перехода симистора из закрытого состояния в проводящее внешней цепью может быть вызван значительный ток. В то же время мгновенного падения напряжения на выводах симистора не происходит. Следовательно, одновременно будут присутствовать напряжение и ток, развивающие мгновенную мощность, которая может достигнуть значительных величин. Энергия, рассеянная в малом пространстве, вызовет резкое повышение температуры р-п переходов. Если критическая температура будет превышена, то произойдет разрушение симистора, вызванное чрезмерной скоростью нарастания тока di/dt.

   Ограничения также распространяются на изменение напряжения двух категорий: на dV/dt применительно к закрытому симистору и на dV/dt при открытом симисторе (последнее также называется скоростью переключения).

   Чрезмерная скорость нарастания напряжения, приложенного между выводами А1 и А2 зарытого симистора, может вызвать его открытие при отсутствии сигнала на управляющем электроде. Это явление вызывается внутренней емкостью симистора. Ток заряда этой емкости может быть достаточным для отпирания симистора.

   Однако не это является основной причиной несвоевременного открытия. Максимальная величина dV/dt при переключении симистора, как правило, очень мала, и слишком быстрое изменение напряжения на выводах симистора в момент его запирания может тотчас же повлечь за собой новое включение. Таким образом, симистор заново отпирается, в то время как должен закрыться.

Рис.10. Симистор с защитной RC-цепочкой

   При индуктивной нагрузке симистора или при защите от внешних перенапряжений для ограничения влияния dV/dt и тока перегрузки желательно использовать защитную RC-цепочку (рис. 10).

   Расчет значений R и С зависит от нескольких параметров, среди которых — величина тока в нагрузке, значения индуктивности и номинального сопротивления нагрузки, рабочего напряжения, характеристик симистора.

   Совокупность этих параметров с трудом поддается точному описанию, поэтому часто принимают во внимание эмпирические значения. Включение сопротивления 100-150 Ом и конденсатора 100 нФ дает удовлетворительные результаты. Однако отметим, что значение сопротивления должно быть гораздо меньше (или одного порядка), чем величина полной нагрузки, являясь достаточно высоким для того, чтобы ограничить ток разряда конденсатора с целью соблюдения максимального значения di/dt в момент отпирания.

   RC-цепочка дополнительно улучшает включение в проводящее состояние симистора, управляющего индуктивной нагрузкой. Действительно, ток разряда конденсатора устраняет влияние задержки индуктивного тока, поддерживая рабочий ток выше минимального значения удерживающего тока I_уд(I_н).

Рис.11. Защита симистора с помощью варистора

   Дополнительная защита, заслуживающая внимания, может быть обеспечена с помощью варистора, подключенного к выводам индуктивной нагрузки. Другой варистор, включенный параллельно питающему напряжению, задержит помехи, распространяющиеся по сети питания. Защита симистора также обеспечивается при подключении варистора параллельно его выводам А1 и А2 (рис. 11).

Источник

1. Кадино Э. Цветомузыкальные установки.-М.: ДМК Пресс, 2000.

Тиристоры Электрическая Схема — tokzamer.ru

У мощных приборов оно достигает сотен ампер. Если в обоих направлениях или обрыв, или небольшое сопротивление — элемент поврежден.


Для борьбы с перегревом тиристора используется активная или пассивная система охлаждения. Причем оба состояния устойчивые, то есть переход происходит только при определенных условиях.

В некоторый момент в результате перезарядки конденсатора С2 высокий уровень на выводе 8 элемента DD1.
Зарядное устройство на тиристорах

Существует масса способов достижения полноволнового управления тиристорами.

Тиристор — краткий обзор полупроводника Включение полупроводника в открытое состояние возможно путём подачи импульса пускового тока небольшой величины на управляющий электрод У.

Поэтому я и решил представить эту схему.

Для сетей переменного тока выполнение этих условий не вызывает особых трудностей. Когда тиристор пропускает ток нагрузки в прямом направлении, электрод анода A является положительным по отношению к электроду катода K, с точки зрения регенеративной фиксации.

Практические примеры для повторения Наибольшей популярностью среди радиолюбителей пользуются схемы, предназначенные для управления яркостью светильника и изменения мощности паяльника. Тиристорный регулятор напряжения своими руками Нельзя сказать о том, что данная схема не обеспечит гальваническую развязку от источника питания, поэтому есть определённая опасность поражения электрическими разрядами тока.

Бюджетные сварочные полуавтоматы#4 подключение тиристора и конденсаторов

Применение тиристора

Виды и устройство. Контроллер нагрева паяльника Управление мощностью паяльника не только положительно сказывается на сроке его службы, предотвращая жало и внутренние его элементы от перегревания, но и позволяет выпаивать радиоэлементы, критичные к температуре устройства.

Таким образом, напряжение будет полноценно регулироваться на коллекторном двигателе, который оборудован специальным щелочным узлом. В принципе, можно было бы просто заменить полупроводник мощным механическим выключателем.

А это может произойти только в отрицательном полупериоде сетевого напряжения, поступающего на вывод 13 элемента DD1.

Фото — тиристор кун Цена тиристора зависит от его марки и характеристик.

Эта кнопка соединяет управляющий электрод У с источником питания через резистор R1. В этом месте находится ферритовый фильтр высокочастотных помех.

Они могли легко увидеть, что число оборотов в таких изделиях зависит, главным образом, от общей глубины нажатия на кнопку-курок в устройстве. Управляемый электрод.

Фиксация состояния удержания остаётся стабильной при положительном полупериоде и автоматически сбрасывается, когда положительный полупериод заканчивается.
Тиристорный модуль SKKT92-12E

Читайте дополнительно: Прокладка кабельных линий в земле снип

Виды современных устройств

Эта кнопка соединяет управляющий электрод У с источником питания через резистор R1.

Рассеиваемая мощность. Регулировать яркость свечения светильников, в которых установлены энергосберегающие или светодиодные лампочками, не получится, так как в таких лампочках вмонтированы электронные схемы, и регулятор просто будет нарушать их нормальную работу. На чертеже ниже представлена цоколевка и основные детали тиристора.

Распространенные отечественные тиристоры выглядят следующим образом.

Если регулируемое устройство будет расположено на стационарном уровне, то имеет определённой смысл осуществить его подключение через выключатель с особым регулятором уровня яркости света. Вот так можно описать, как работает тиристор для чайников. Прибор, содержащий один управляющий электрод, называют триодным тиристором или тринистором [1] иногда просто тиристором, хотя это не совсем правильно. Тиристорная схема регулятора не излучающая помехи Главное отличие схемы представляемого регулятора мощности паяльника от выше представленных, это полное отсутствие радиопомех в электрическую сеть, так как все переходные процессы происходят во время, когда напряжение в питающей сети равно нулю.

У VT1 он должен быть Управляемый электрод.

R 2 — это резистор, который обладает особым показателем переменного тока около 30 кОм. Реостат — довольно универсальное приспособление. В общем много привычных устройств построены на тиристорах. Вот только напряжение должно быть достаточным для того, чтобы засветить лампочку.

Для большей мощности необходим более мощный симистор, например, ТС Это хорошо демонстрирует схема управления тиристорами, а также любой справочник электриков например, в библиотеке можно бесплатно почитать книгу автора Замятин. Тиристор — краткий обзор полупроводника Включение полупроводника в открытое состояние возможно путём подачи импульса пускового тока небольшой величины на управляющий электрод У. Предлагаемая ниже схема позволит снизить мощность любого нагревательного электроприбора.

Симметричный тринистор называется также симистором или триаком от англ. Если при помощи такого прибора, как тиристор со временем подключать нагрузку в строго определённое время, то показатель действующего напряжения будет довольно низким, так как половина от напряжения действующее значение, которое и воспроизводит нагрузку будет намного меньше, чем световое. Само переключение происходит очень быстро, хоть и не мгновенно. Важное отличие симисторных схем от тиристорных состоит в том, что нет необходимости в выпрямительном устройстве. Вторую часть полупериода тиристор начнёт проводить ток и на выходе регулятора будет возникать особое входное напряжение.
Простой регулятор напряжения на тиристоре

Принцип действия тиристора

Так что в схемах постоянного тока есть два варианта использования тиристора — с удержанием открытого состояния и без.

Покопавшись нашел импортные симисторы BTA К основным параметрам, характеризующим регуляторы электрической энергии, относят: плавность регулировки; рабочую и пиковую подводимую мощность; диапазон входного рабочего сигнала; КПД. Можно подумать, что применение тиристоров неоправданно, не проще ли использовать обычный ключ?

Значение тока, который может протекать через анод-катод. У мощных приборов оно достигает сотен ампер. Он позволяет коммутировать ток 25 А.

После переключения и полной проводки , падение напряжения на участке анод- катод держится постоянным на уровне около 1 вольта, при всех значениях анодного тока от нуля до номинального значения. Он располагается как последовательно, так и параллельно подключённой нагрузке. При большой регулируемой мощности симистор VS1 необходимо установить на радиатор. Тиристоры выполняются в различных корпусах.

См. также: Подключение участка к электричеству vfnthbfk

Область использования тиристорных устройств

На правом рисунке сопротивление небольшое, так как подано прямое напряжение смещения между анодом и управляющим электродом Обратите внимание, что величина сопротивления у разных серий разная — на это не стоит обращать особого внимания. Это максимально допустимое напряжение на тиристоре в закрытом состоянии, при котором тиристор может работать без нарушения его работоспособности. Стабилитрон VD1 ограничивает напряжение питания на уровне 15 В. Схема собиралась не раз, работает без наладки и других проблем.

Главным отличием является более широкий спектр напряжений. В результате получается генератор прямоугольных импульсов. Вот только напряжение должно быть достаточным для того, чтобы засветить лампочку. Схемы на тиристорах Регулировать общую мощность паяльника можно довольно просто, если использовать для этого аналоговые или же цифровые паяльные станции. В результате на выходе 11 DD1.

Данная особенности заключена в том, что в нормальных производственных условиях на нагрузку могут воздействовать примерные показатели напряжения бытовой сети, которая будет меняться в соответствии с синусоидальным законом. Обычно правильной работы симистора удается добиться установкой транзистора VT2 с большим значением коэффициента передачи тока. Другое их название — диммеры. Полный технический расклад тиристора.

С вывода 1 микросхемы DD2. Один управляющий и два, через которые протекает ток.
Симистор (тиристор) вместо реле.

Обзор схем, типов и применений тиристоров

В промышленном масштабе первые тиристорные устройства были выпущены в 1956 году. С помощью небольшого устройства тиристоры могут управлять большими значениями напряжения и мощности. Широкий спектр применения в регуляторах освещенности, регулировании мощности и скорости электродвигателя. Раньше тиристоры использовались в качестве реверсивного тока для выключения устройства. На самом деле он требует постоянного тока, поэтому приложить его к устройству очень сложно. Но теперь, используя управляющий сигнал строба, новые устройства можно включать и выключать.Тиристоры можно использовать для полного включения и выключения. Но транзистор находится между включенным и выключенным состояниями. Таким образом, тиристор используется в качестве переключателя, и он не подходит в качестве аналогового усилителя. Пожалуйста, перейдите по ссылке для: Методы тиристорной связи в силовой электронике

Что такое тиристор?

Тиристор — это четырехслойный твердотельный полупроводниковый прибор из материала типа P и N. Всякий раз, когда затвор получает ток срабатывания, он начинает проводить, пока напряжение на тиисторном устройстве не окажется под прямым смещением.Таким образом, в этом состоянии он действует как бистабильный переключатель. Чтобы контролировать большую величину тока двух выводов, мы должны спроектировать трехпроводной тиристор, комбинируя небольшую величину тока с этим током. Этот процесс называется контрольным отведением. Если разность потенциалов между двумя выводами находится под напряжением пробоя, то для включения устройства используется двухпроводной тиристор.

Тиристор

Обозначение цепи тиристора

Обозначение схемы тиистора приведено ниже. Он имеет три вывода: анод, катод и затвор.

TRIAC Symbol

Тиристор

имеет три состояния.

• Обратный режим блокировки — В этом режиме работы диод блокирует подаваемое напряжение.
• Режим прямой блокировки — В этом режиме напряжение, приложенное в одном направлении, заставляет диод проводить. Но здесь не будет проводимости, потому что тиристор не сработал.
• Режим прямой проводимости — Сработал тиристор, и ток будет течь через устройство до тех пор, пока прямой ток не опустится ниже порогового значения, известного как «ток удержания».

Схема слоев тиристоров

Тиристор состоит из трех переходов pn , а именно J1, J2 и J3. Если анод находится под положительным потенциалом по отношению к катоду, а вывод затвора не запускается никаким напряжением, то J1 и J3 будут находиться в состоянии прямого смещения. . В то время как переход J2 будет находиться в состоянии обратного смещения. Таким образом, переход J2 будет в выключенном состоянии (проводимости не будет). Если повышение напряжения на аноде и катоде превышает V _BO (напряжение пробоя), то для J2 происходит лавинный пробой, и тиристор переходит в состояние ВКЛ (начинает проводить).

Если к клемме затвора приложено напряжение В _G (положительный потенциал), то на переходе J2 произойдет пробой, которая будет иметь низкое значение В _AK . Тиристор можно переключить в состояние ВКЛ, выбрав соответствующее значение В _G . В условиях лавинного пробоя тиристор будет работать непрерывно без учета напряжения затвора до тех пор, пока не будет достигнуто значение

.

• Снимается потенциал V _AK или
• Удерживающий ток больше, чем ток, протекающий через устройство

Здесь В _G — Импульс напряжения, который является выходным напряжением релаксационного генератора UJT.

Схема слоев тиристоров

Цепи переключения тиристоров

• Цепь тиристора постоянного тока
• Схема тиристора переменного тока

Цепь тиристора постоянного тока

При подключении к источнику постоянного тока для управления большими нагрузками постоянного тока и током мы используем тиристор. Основное преимущество тиристора в цепи постоянного тока в качестве переключателя дает высокий коэффициент усиления по току. Небольшой ток затвора может управлять большим количеством анодного тока, поэтому тиристор известен как устройство, работающее от тока.

Цепь тиристора постоянного тока

Цепь тиристора переменного тока

При подключении к источнику переменного тока тиристор действует иначе, потому что он не такой, как схема, подключенная к постоянному току. В течение половины цикла тиристор используется в качестве цепи переменного тока, вызывая его автоматическое отключение из-за состояния обратного смещения.

Схема тиристора переменного тока

Типы тиристоров

По возможностям включения и выключения тиристоры подразделяются на следующие типы:

• Тиристор с кремниевым управлением или тиристоры
• Затвор отключающий тиристоры или ГТО
• Эмиттер выключения тиристоров или ЭТО
• Тиристоры с обратной проводимостью или RCT
• Двунаправленные тиристоры или триодные тиристоры
• МОП отключающие тиристоры или МТО
• Тиристоры с двунаправленным фазовым управлением или BCT
• Тиристоры с быстрым переключением или тиристоры
• Светоактивированные кремниевые выпрямители или LASCR
• Тиристоры с управлением на полевых транзисторах или полевые транзисторы
• Интегрированные тиристоры с коммутацией затвора или IGCT

Для лучшего понимания этой концепции здесь мы объясняем некоторые типы тиристоров.

Выпрямитель с кремниевым управлением (SCR)

Кремниевый управляемый выпрямитель также известен как тиристорный выпрямитель. Это четырехслойное твердотельное устройство с контролем тока. SCR могут проводить ток только в одном направлении (однонаправленные устройства). SCR могут нормально запускаться током, который подается на клемму затвора. Чтобы узнать больше о SCR. Пожалуйста, перейдите по ссылке, чтобы узнать больше о: Учебник по основам и характеристикам SCR

Затвор выключения тиристоров (ГТО)

Одним из особых типов мощных полупроводниковых устройств является GTO (тиристор с выключенным затвором).Терминал ворот управляет включением и выключением переключателей.

GTO Symbol

Если положительный импульс приложен между выводами катода и затвора, то устройство будет включено. Выводы катода и затвора ведут себя как PN-переход, и между выводами существует небольшое напряжение относительно. Это ненадежно как SCR. Для повышения надежности мы должны поддерживать небольшой положительный ток затвора.

Если импульс отрицательного напряжения приложен между выводами затвора и катода, устройство выключится.Чтобы вызвать напряжение катода затвора, часть прямого тока украдена, что, в свою очередь, может упасть наведенный прямой ток, и GTO автоматически перейдет в состояние блокировки.

Приложения

• Электроприводы с регулируемой скоростью
• Преобразователи мощности и тяги

Применение GTO на частотно-регулируемом приводе

Существует две основные причины использования привода с регулируемой скоростью — это обмен и управление технологической энергией. И это обеспечивает более плавную работу.В этом приложении доступен высокочастотный ГТО с обратной проводимостью.

Приложение GTO

Эмиттер ВЫКЛ Тиристор

Тиристор выключения эмиттера — это один из типов тиристоров, который включается и выключается с помощью полевого МОП-транзистора. Он включает в себя как преимущества MOSFET, так и GTO. Он состоит из двух вентилей — один вентиль используется для включения, а другой вентиль с последовательным MOSFET используется для выключения.

Emitter Turn OFF Thyristor

Если на затвор 2 подано некоторое положительное напряжение, он включит полевой МОП-транзистор, который соединен последовательно с клеммой катода тиристора PNPN.МОП-транзистор, подключенный к клемме тиристорного затвора , выключится, когда мы подадим положительное напряжение на затвор 1.

Недостатком MOSFET-транзистора, соединенного последовательно с зажимом затвора, является то, что полное падение напряжения увеличивается с 0,3 В до 0,5 В и соответствующие ему потери.

Приложения

Устройство

ETO используется для ограничителя тока короткого замыкания и полупроводникового выключателя из-за его высокой способности к прерыванию тока, высокой скорости переключения, компактной конструкции и низких потерь проводимости.

Рабочие характеристики ETO в твердотельном автоматическом выключателе

По сравнению с электромеханическими распределительными устройствами твердотельные выключатели могут обеспечить преимущества в сроке службы, функциональности и скорости. Во время переходного процесса при выключении мы можем наблюдать рабочие характеристики полупроводникового переключателя ETO .

Заявка ETO

Тиристоры с обратной проводимостью или RCT

Обычный тиристор большой мощности отличается от тиристора с обратной проводимостью (RCT).RCT не может выполнить обратную блокировку из-за обратного диода. Если мы будем использовать обгонный диод или обратный диод, то это будет более выгодно для этих типов устройств. Потому что диод и SCR никогда не будут проводить, и они не могут одновременно выделять тепло.

RCT Symbol

Приложения

RCT или тиристоры с обратной проводимостью в преобразователях и преобразователях частоты, используемых в контроллере переменного тока с использованием схемы демпфера.

Применение

в контроллере переменного тока с использованием демпферов

Защита полупроводниковых элементов от перенапряжения заключается в индивидуальном размещении конденсаторов и резисторов параллельно переключателям.Таким образом, компоненты всегда защищены от перенапряжения.

RCT Application

Двунаправленные триодные тиристоры или TRIAC

TRIAC — это устройство для управления током, это трехконтактное полупроводниковое устройство . Он образован от названия «Триод для переменного тока». Тиристоры могут проводить только в одном направлении, но TRIAC может проводить в обоих направлениях. Есть два варианта переключения формы сигнала переменного тока для обеих половин: один использует TRIAC, а другой — тиристоры, подключенные взаимно.Чтобы включить одну половину цикла, мы используем один тиристор, а для работы другого цикла мы используем тиристоры с обратным подключением.

Симистор

Приложения

Используется в диммерах домашнего освещения, регуляторах малых двигателей, регуляторах скорости электрических вентиляторов, управлении небольшими бытовыми электроприборами переменного тока.

Применение в диммерах домашнего освещения

При использовании рубящих частей переменного напряжения диммер будет работать. Это позволяет лампе пропускать только части сигнала.Если dim больше, чем прерывание формы волны, также больше. В основном передаваемая мощность будет определять яркость лампы. Обычно для изготовления диммера используется TRIAC.

Применение симистора

Это все о типах тиристоров и их применениях. Мы считаем, что информация, представленная в этой статье, поможет вам лучше понять этот проект. Кроме того, с любыми вопросами относительно этой статьи или любой помощью в реализации проектов в области электротехники и электроники вы можете свободно обращаться к нам, связавшись с нами в разделе комментариев ниже.Вот вам вопрос, какие бывают тиристоры?

Фото:

1. Символ тиристора викимедиа
2. Схема слоев тиристора tumblr
Учебные пособия по электронике для тиристорных цепей постоянного тока
Модель
4. GTO thinkelectronics
5. TRIAC Электронное руководство по ремонту
6. Диммер для домашнего освещенияdigikey
7. Типы тиристорных концентраторов

Кремниевый выпрямитель (SCR) | Тиристоры

Диоды Шокли и выпрямители с кремниевым управлением (SCR)

Диоды Шокли

— любопытные устройства, но их применение весьма ограничено.Однако их полезность можно расширить, оснастив их другим средством фиксации. При этом каждое из них становится настоящим усилительным устройством (хотя бы в режиме включения / выключения), и мы называем их кремниевыми выпрямителями или тиристорами.

Переход от диода Шокли к SCR достигается одним небольшим дополнением, фактически не более чем подключением третьего провода к существующей структуре PNPN: (рисунок ниже)

Кремниевый выпрямитель (SCR)

SCR Проводимость

Если затвор SCR остается плавающим (отключенным), он ведет себя точно так же, как диод Шокли.Он может фиксироваться напряжением размыкания или превышением критической скорости нарастания напряжения между анодом и катодом, как и в случае диода Шокли. Отключение достигается за счет уменьшения тока до тех пор, пока один или оба внутренних транзистора не перейдут в режим отсечки, также как диод Шокли. Однако, поскольку вывод затвора подключается непосредственно к базе нижнего транзистора, его можно использовать в качестве альтернативного средства для фиксации тиристора. При подаче небольшого напряжения между затвором и катодом нижний транзистор будет принудительно включаться результирующим током базы, что приведет к тому, что верхний транзистор будет проводить ток, который затем подает ток на базу нижнего транзистора, так что его больше не нужно активировать. напряжением затвора.Необходимый ток затвора для инициирования фиксации, конечно, будет намного ниже, чем ток через SCR от катода к аноду, поэтому SCR действительно обеспечивает некоторое усиление.

Запуск / срабатывание

Этот метод обеспечения проводимости SCR называется запуском или срабатыванием, и это, безусловно, наиболее распространенный способ фиксации SCR на практике. Фактически, тиристоры обычно выбираются так, чтобы их напряжение переключения намного превышало максимальное напряжение, которое ожидается от источника питания, поэтому его можно включить только с помощью преднамеренного импульса напряжения, приложенного к затвору.

Обратное срабатывание

Следует отметить, что тиристоры иногда могут отключаться путем прямого замыкания их выводов затвора и катода вместе или путем «обратного запуска» затвора отрицательным напряжением (относительно катода), так что нижний транзистор принудительно запускается. в отсечку. Я говорю, что это «иногда» возможно, потому что при этом весь ток коллектора верхнего транзистора шунтируется через базу нижнего транзистора. Этот ток может быть значительным, что в лучшем случае затрудняет триггерное отключение SCR.Вариант SCR, называемый тиристором с выключенным затвором, или GTO, упрощает эту задачу. Но даже с GTO ток затвора, необходимый для его выключения, может составлять до 20% от анодного (нагрузки) тока! Схематический символ GTO показан на следующем рисунке: (Рисунок ниже)

Тиристор выключения затвора (ГТО)

SCR против GTO

SCR и GTO имеют одинаковую эквивалентную схему (два транзистора, подключенных по принципу положительной обратной связи), единственные отличия заключаются в деталях конструкции, предназначенных для предоставления транзистору NPN большего β, чем PNP.Это позволяет меньшему току затвора (прямому или обратному) оказывать большую степень контроля над проводимостью от катода к аноду, при этом фиксированное состояние транзистора PNP в большей степени зависит от NPN, чем наоборот. Тиристор с выключенным затвором также известен под названием Gate-Controlled Switch, или GCS.

Проверка работоспособности тринистора с помощью омметра

Элементарный тест функции SCR или, по крайней мере, идентификация клеммы может быть выполнен с помощью омметра. Поскольку внутреннее соединение между затвором и катодом является одним PN-переходом, измеритель должен показывать непрерывность между этими выводами с помощью красного измерительного провода на затворе и черного измерительного провода на катоде следующим образом: (Рисунок ниже)

Элементарное испытание SCR

Все остальные измерения целостности, выполненные на SCR, будут показывать «разомкнут» («OL» на некоторых дисплеях цифровых мультиметров).Следует понимать, что этот тест является очень грубым и не представляет собой исчерпывающую оценку SCR. SCR может давать хорошие показания омметра и при этом оставаться неисправным. В конечном счете, единственный способ проверить SCR — это подвергнуть его току нагрузки.

Если вы используете мультиметр с функцией «проверки диодов», полученное вами показание напряжения перехода затвор-катод может соответствовать или не соответствовать ожидаемому от кремниевого PN перехода (приблизительно 0,7 В).В некоторых случаях вы увидите гораздо более низкое напряжение перехода: всего сотые доли вольта. Это связано с внутренним резистором, подключенным между затвором и катодом, встроенным в некоторые тиристоры. Этот резистор добавлен, чтобы сделать тиристор менее восприимчивым к ложному срабатыванию из-за паразитных скачков напряжения, «шума» цепи или статического электрического разряда. Другими словами, наличие резистора, подключенного к переходу затвор-катод, требует подачи сильного пускового сигнала (значительного тока) для фиксации тиристора.Эта функция часто встречается в больших SCR, а не в маленьких SCR. Помните, что SCR с внутренним резистором, подключенным между затвором и катодом, будет указывать на непрерывность в обоих направлениях между этими двумя клеммами: (рисунок ниже)

Большие тиристоры имеют резистор между катодом и затвором.

SCR чувствительного затвора

«Нормальные» тиристоры без этого внутреннего резистора иногда называют чувствительными тиристорами затвора из-за их способности срабатывать при малейшем положительном сигнале затвора.

Испытательная схема для SCR практична как диагностический инструмент для проверки подозреваемых SCR, а также является отличным помощником в понимании основных операций SCR. Источник постоянного напряжения используется для питания схемы, а два кнопочных переключателя используются для фиксации и разблокировки тиристора соответственно: (рисунок ниже)

Схема тестирования SCR

При нажатии нормально разомкнутого кнопочного переключателя затвор соединяется с анодом, пропуская ток от положительной клеммы батареи, через нагрузочный резистор, через переключатель, через PN переход катод-затвор и обратно к батарее. .Этот ток затвора должен вынудить SCR зафиксироваться, позволяя току проходить напрямую от анода к катоду без дальнейшего запуска через затвор. Когда кнопка «Вкл.» Отпущена, нагрузка должна оставаться под напряжением.

Нажатие нормально замкнутого кнопочного переключателя «Выкл.» Разрывает цепь, заставляя ток через тиристор остановиться, тем самым вынуждая его выключиться (выпадение слабого тока).

Текущий ток

Если SCR не фиксируется, проблема может быть в нагрузке, а не в SCR.Определенная минимальная величина тока нагрузки требуется, чтобы удерживать тиристор во включенном состоянии. Этот минимальный уровень тока называется током удержания. Нагрузка со слишком большим значением сопротивления может не потреблять достаточно тока, чтобы удерживать тиристор в защелкивании, когда ток затвора прекращается, что создает ложное впечатление о плохом (нефиксируемом) тиристоре в тестовой цепи. Значения тока удержания для различных тиристоров должны быть доступны у производителей. Типичные значения удерживающего тока колеблются от 1 миллиампер до 50 миллиампер или более для более крупных устройств.

Для того, чтобы тест был полностью исчерпывающим, необходимо протестировать не только запускающее действие. Предел прямого напряжения переключения SCR может быть проверен путем увеличения напряжения постоянного тока (без нажатия кнопочного переключателя) до тех пор, пока SCR не защелкнется сам по себе. Помните, что испытание на отключение может потребовать очень высокого напряжения: многие силовые тиристоры имеют номинальное напряжение отключения 600 вольт или более! Кроме того, если доступен генератор импульсного напряжения, критическая скорость нарастания напряжения для SCR может быть проверена таким же образом: подвергнуть его импульсному напряжению питания с разной скоростью вольт / время без срабатывания кнопочных переключателей и посмотреть, когда он защелкнется.

В этой простой форме тестовая схема SCR может быть достаточной в качестве схемы управления пуском / остановом для двигателя постоянного тока, лампы или другой практической нагрузки: (рисунок ниже)

Цепь управления пуском / остановом двигателя постоянного тока

Схема «Лом»

Еще одно практическое применение SCR в цепи постоянного тока — это устройство лома для защиты от перенапряжения. Схема «лом» состоит из тиристора, размещенного параллельно с выходом источника питания постоянного тока, для прямого короткого замыкания на выходе этого источника, чтобы предотвратить попадание чрезмерного напряжения на нагрузку.Повреждение SCR и источника питания предотвращается разумным размещением предохранителя или значительным последовательным сопротивлением перед SCR для ограничения тока короткого замыкания: (рисунок ниже)

Цепь лома, используемая в источнике питания постоянного тока

Некоторые устройства или схемы, измеряющие выходное напряжение, будут подключены к затвору SCR, так что при возникновении состояния перенапряжения напряжение будет приложено между затвором и катодом, запустив SCR и заставив плавкий предохранитель перегореть.Эффект будет примерно таким же, как при падении прочного стального лома прямо на выходные клеммы источника питания, отсюда и название схемы.

Большинство приложений SCR предназначены для управления мощностью переменного тока, несмотря на то, что SCR по своей природе являются устройствами постоянного тока (однонаправленными). Если требуется двунаправленный ток в цепи, можно использовать несколько тиристоров, один или несколько тиристоров обращены в каждом направлении, чтобы обрабатывать ток через оба полупериода волны переменного тока. Основная причина, по которой тиристоры вообще используются для управления мощностью переменного тока, — это уникальная реакция тиристора на переменный ток.Как мы видели, тиратронная лампа (версия SCR с электронной лампой) и DIAC, гистерезисное устройство, срабатывающее во время части полупериода переменного тока, будут фиксироваться и оставаться включенными в течение оставшейся части полупериода до тех пор, пока переменный ток ток уменьшается до нуля, так как он должен начинать следующий полупериод. Непосредственно перед точкой перехода через ноль формы сигнала тока тиристор отключится из-за недостаточного тока (это поведение также известно как естественная коммутация), и его необходимо снова запустить во время следующего цикла.В результате ток в цепи эквивалентен «нарезанной» синусоидальной волне. Для обзора, вот график реакции DIAC на напряжение переменного тока, пик которого превышает напряжение отключения DIAC: (рисунок ниже)

Двунаправленный ответ DIAC

Для DIAC этот предел напряжения отключения был фиксированной величиной. С помощью SCR мы можем точно контролировать момент фиксации устройства, запуская логический элемент в любой момент времени на осциллограмме. Подключив подходящую схему управления к затвору SCR, мы можем «разрезать» синусоидальную волну в любой точке, чтобы обеспечить пропорциональное во времени управление мощностью нагрузки.

В качестве примера возьмем схему на рисунке ниже. Здесь SCR расположен в цепи для управления мощностью нагрузки от источника переменного тока.

SCR управление питанием переменного тока

Будучи однонаправленным (односторонним) устройством, в лучшем случае мы можем подавать на нагрузку только полуволновую мощность в полупериоде переменного тока, когда полярность напряжения питания положительная вверху и отрицательная внизу. Однако для демонстрации основной концепции пропорционального времени управления эта простая схема лучше, чем одна схема управления двухполупериодной мощностью (для которой потребовалось бы два SCR).

При отсутствии срабатывания затвора и напряжении источника переменного тока значительно ниже номинального напряжения отключения тиристора, тиристор никогда не включится. Подключение затвора SCR к аноду через стандартный выпрямительный диод (для предотвращения обратного тока через затвор в случае, если SCR содержит встроенный резистор затвор-катод), позволит запускать SCR почти сразу в начале каждый положительный полупериод: (рисунок ниже)

Затвор подключен напрямую к аноду через диод; почти полная полуволна тока через нагрузку.

Задержка срабатывания триггера SCR

Мы можем задержать срабатывание SCR, однако, добавив некоторое сопротивление в схему затвора, увеличив таким образом величину падения напряжения, требуемого до того, как достаточный ток затвора запустит SCR. Другими словами, если мы усложним прохождение тока через затвор, добавив сопротивление, напряжение переменного тока должно будет достичь более высокой точки в своем цикле, прежде чем ток затвора станет достаточным для включения SCR. Результат показан на рисунке ниже.

В цепь затвора вставлено сопротивление; менее полуволны тока через нагрузку.

Поскольку полусинусоидальная волна в большей степени прерывается задержкой срабатывания тринистора, нагрузка получает меньшую среднюю мощность (мощность доставляется в течение меньшего времени в течение цикла). Сделав резистор последовательного затвора переменным, мы можем отрегулировать пропорциональную во времени мощность: (рисунок ниже)

При увеличении сопротивления повышается пороговый уровень, в результате чего на нагрузку подается меньшая мощность.Уменьшение сопротивления снижает пороговый уровень, в результате чего на нагрузку поступает больше мощности.

К сожалению, эта схема управления имеет существенное ограничение. При использовании сигнала источника переменного тока для нашего триггерного сигнала SCR мы ограничиваем управление первой половиной полупериода сигнала. Другими словами, мы не можем ждать, пока волна не достигнет пика, чтобы запустить SCR. Это означает, что мы можем уменьшить мощность только до точки, в которой SCR включается на самом пике волны: (Рисунок ниже)

Цепь при минимальной мощности

Дальнейшее повышение порога срабатывания триггера приведет к тому, что схема вообще не сработает, поскольку даже пика напряжения переменного тока не будет достаточно для срабатывания тринистора.В результате на нагрузку не подается питание.

Гениальное решение этой дилеммы управления заключается в добавлении в схему фазосдвигающего конденсатора: (рисунок ниже)

Добавление в схему фазовращающего конденсатора

Меньшая форма волны, показанная на графике, представляет собой напряжение на конденсаторе. Чтобы проиллюстрировать фазовый сдвиг, я предполагаю состояние максимального управляющего сопротивления, при котором тиристор не срабатывает вообще без тока нагрузки, за исключением того небольшого тока, который проходит через управляющий резистор и конденсатор.Это напряжение конденсатора будет сдвинуто по фазе от 0 ° до 90 °, отставая от формы сигнала переменного тока источника питания. Когда это сдвинутое по фазе напряжение достигает достаточно высокого уровня, срабатывает тиристор.

При достаточном напряжении на конденсаторе для периодического срабатывания тринистора, результирующая форма волны тока нагрузки будет выглядеть примерно так, как показано на рисунке ниже).

Сигнал со сдвигом фазы запускает SCR в проводимость.

Поскольку форма волны конденсатора все еще нарастает после того, как форма волны основной мощности переменного тока достигла своего пика, становится возможным запускать SCR на пороговом уровне за пределами этого пика, тем самым прерывая волну тока нагрузки дальше, чем это было возможно с более простой схемой.На самом деле форма волны напряжения конденсатора немного сложнее, чем то, что показано здесь, ее синусоидальная форма искажается каждый раз, когда тиристор срабатывает. Однако то, что я пытаюсь проиллюстрировать здесь, — это отложенное срабатывание триггера, полученное с помощью фазосдвигающей RC-цепи; таким образом, упрощенная, неискаженная форма сигнала хорошо служит этой цели.

Запуск SCR сложными схемами

SCR также могут запускаться или «запускаться» более сложными схемами. В то время как ранее показанная схема достаточна для простого применения, такого как управление лампой, большие промышленные системы управления двигателями часто полагаются на более сложные методы запуска.Иногда импульсные трансформаторы используются для соединения цепи запуска с затвором и катодом тринистора, чтобы обеспечить электрическую изоляцию между цепями запуска и питания.

Трансформаторная развязка триггерного сигнала обеспечивает развязку.

Когда несколько тиристоров используются для управления мощностью, их катоды часто не являются электрически общими, что затрудняет подключение одной цепи запуска ко всем тиристорам в равной степени. Примером этого является управляемый мостовой выпрямитель, показанный на рисунке ниже.

Управляемый мостовой выпрямитель

В любой схеме мостового выпрямителя выпрямительные диоды (в данном примере это выпрямительные тиристоры) должны проводить встречные пары. SCR1 и SCR3 должны запускаться одновременно, а SCR2 и SCR4 должны запускаться вместе как пара. Однако, как вы заметите, эти пары тиристоров не используют одни и те же катодные соединения, а это означает, что просто параллельное соединение их соответствующих затворов и подключение одного источника напряжения для запуска обоих не сработает: (рисунок ниже)

Эта стратегия не будет работать для запуска SCR2 и SCR4 как пары.

Хотя показанный источник напряжения запуска будет запускать SCR4, он не будет запускать SCR2 должным образом, потому что два тиристора не имеют общего катодного соединения для опорного напряжения запуска. Однако импульсные трансформаторы, соединяющие два тиристорных затвора с общим источником пускового напряжения, будут работать: (рисунок ниже)

Трансформаторная муфта затворов позволяет срабатывать SCR2 и SCR4.

Имейте в виду, что на этой схеме показаны соединения затвора только для двух из четырех тиристоров.Импульсные трансформаторы и источники запуска для SCR1 и SCR3, а также детали самих источников импульсов для простоты опущены.

Управляемые мостовые выпрямители не ограничиваются однофазными конструкциями. В большинстве промышленных систем управления питание переменного тока доступно в трехфазной форме для максимальной эффективности, и полупроводниковые схемы управления построены для использования этого преимущества. Схема трехфазного управляемого выпрямителя, построенная на тиристорах, без показанных импульсных трансформаторов или схемы запуска, будет выглядеть, как показано на рисунке ниже.

Трехфазный мост SCR контроль нагрузки

ОБЗОР: Кремниевый выпрямитель, или SCR, по сути, представляет собой диод Шокли с добавленной дополнительной клеммой. Эта дополнительная клемма называется затвором, и она используется для запуска устройства в режим проводимости (защелкивания) путем приложения небольшого напряжения. Чтобы запустить или запустить SCR, необходимо приложить напряжение между затвором и катодом, положительное к затвору и отрицательное к катоду.

При тестировании SCR мгновенного соединения между затвором и анодом достаточно полярности, интенсивности и продолжительности для его запуска.SCR могут срабатывать при преднамеренном срабатывании вывода затвора, чрезмерном напряжении (пробое) между анодом и катодом или чрезмерной скорости нарастания напряжения между анодом и катодом. Тиристоры могут быть отключены анодным током, падающим ниже значения удерживающего тока (слабый ток выпадения) или «обратным зажиганием» затвора (подачей отрицательного напряжения на затвор). Обратное срабатывание только иногда эффективно и всегда связано с большим током затвора.

Вариант SCR, называемый тиристором с выключением затвора (GTO), специально разработан для отключения посредством обратного запуска.Даже в этом случае для обратного запуска требуется довольно большой ток: обычно 20% анодного тока. Клеммы SCR могут быть идентифицированы измерителем непрерывности: единственными двумя клеммами, показывающими какую-либо непрерывность между ними, должны быть затвор и катод. Выводы затвора и катода подключаются к PN-переходу внутри SCR, поэтому измеритель целостности цепи должен иметь диодоподобное показание между этими двумя выводами с красным (+) выводом на затворе и черным (-) выводом на катоде. Однако помните, что некоторые большие тиристоры имеют внутренний резистор, подключенный между затвором и катодом, что повлияет на любые показания непрерывности, снятые измерителем.

SCR

— настоящие выпрямители: они пропускают через них ток только в одном направлении. Это означает, что их нельзя использовать отдельно для управления двухполупериодным переменным током. Если диоды в цепи выпрямителя заменены на тиристоры, у вас есть задатки схемы управляемого выпрямителя, в соответствии с которой мощность постоянного тока на нагрузку может быть пропорциональной по времени за счет срабатывания тиристоров в разных точках формы волны переменного тока.

СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ:

Тиристор | Условные обозначения принципиальной схемы

Тиристор — это устройство, обладающее рядом необычных характеристик.Он имеет три вывода: анод, катод и затвор, отражающий термоэлектронный клапан / вакуумную трубку.

Как и следовало ожидать, затвор является управляющим выводом, в то время как основной ток протекает между анодом и катодом.

Символ схемы DIAC генерируется из двух треугольников, удерживаемых между двумя линиями, как показано.

В некотором роде это демонстрирует структуру устройства, которую можно рассматривать также как два соединения.

Два вывода устройства обычно обозначаются либо анодом 1 и анодом 2, либо основными выводами 1 и 2, т.е.е. МТ1 и МТ2.

TRIAC, если смотреть снаружи, можно рассматривать как два встречных тиристора, и это то, что указывает символ схемы.

По сути, это развитие SCR или тиристора, но в отличие от тиристора, который может проводить только в одном направлении, TRIAC является двунаправленным устройством.

GTO иногда также называют выключателем ворот. Это устройство необычно для семейства тиристоров, потому что его можно выключить, просто приложив отрицательное напряжение к затвору — нет необходимости снимать напряжение с анода и катода.

Кремниевый управляемый переключатель (SCS), как и SCR, представляет собой одностороннее четырехслойное кремниевое устройство P-N-P-N с тремя переходами с четырьмя электродами, а именно катодом C, катодным затвором Gx, анодным затвором G2 и анодом A.

Переключатель с управлением затвором разработан для легкого открывания с помощью триггера с обратным смещением.

Переключатель, управляемый затвором (GCS), замыкается положительным триггером и размыкается отрицательным триггером (или слаботочным отпусканием).

Однопереходный транзистор (сокращенно UJT), также называемый диодом с двойной базой, представляет собой двухслойное твердотельное (кремниевое) коммутирующее устройство с 3 выводами.

Устройство имеет уникальную характеристику, заключающуюся в том, что при срабатывании его эмиттерный ток увеличивается регенеративно (из-за характеристики отрицательного сопротивления) до тех пор, пока он не будет ограничен источником питания эмиттера.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

тиристоров в цепях постоянного тока

• Изучив этот раздел, вы должны уметь:
• Общие сведения о работе SCR в цепях постоянного тока:
• SCR как переключатель постоянного тока.
• SCR как предохранительное устройство лома.

Рис. 6.1.1 Управление постоянным током с помощью тиристора

Коммутация постоянного тока

Тиристоры могут использоваться для управления нагрузками переменного или постоянного тока и могут использоваться для переключения низковольтных слаботочных устройств, а также очень больших токов при напряжении сети (линии). Простой пример тиристора, управляющего нагрузкой постоянного тока, такого как небольшой двигатель постоянного тока, показан на рис. 6.1.1. Двигатель здесь подключен к источнику питания 12 В постоянного тока через тиристор BT151, но не будет работать, пока тиристор не будет работать. Это достигается путем кратковременного замыкания «пускового» переключателя, который подает импульс тока на вывод затвора тиристора. Теперь двигатель работает, поскольку тиристор включается, и его сопротивление теперь очень низкое.

Когда пусковой переключатель возвращается в нормально разомкнутое состояние, ток затвора больше не возникает, но тиристор продолжает проводить, и в цепи постоянного тока ток будет продолжать течь, а двигатель продолжает работать.Любые дальнейшие действия пускового переключателя теперь не действуют. Тиристор выключится только в том случае, если ток упадет до значения ниже порогового значения тока удержания тиристора.

Это достигается за счет короткого замыкания тиристора путем кратковременного замыкания переключателя «стоп». Ток цепи теперь протекает через выключатель остановки, а не через тиристор, который мгновенно отключается, поскольку ток SCR теперь снижается до значения, меньшего, чем значение тока удержания. Остановка двигателя также может быть достигнута путем использования нормально замкнутого переключателя, включенного последовательно с тиристором, который при нажатии также временно предотвращает протекание тока через тиристор на время, достаточное для отключения тиристора.

Хотя эта простая схема работает, как можно увидеть на видео, сопровождающем рис. 6.1.1, нетрудно представить более простые способы включения и выключения небольшого двигателя. Однако этот принцип полезен в таких ситуациях, как использование компьютера для управления двигателем постоянного тока. Небольшой ток, производимый на выходе компьютера, используется для запуска тиристора (обычно через оптоволоконное устройство для обеспечения гальванической развязки). Затем тиристор может подавать на двигатель или другое устройство любое необходимое значение тока более высокого значения.Использование тиристора с некоторыми подходящими дополнительными схемами могло бы также позволить дистанционное переключение схемы или устройства, запускаемое, например, радиосигналом.

Рис. 6.1.2 Защита лома от перенапряжения

Цепи лома SCR

Еще одна операция постоянного тока с использованием тиристоров — это схема «лом», используемая в качестве устройства защиты от перенапряжения. Схема называется ломом, так как ее действие так же тонко, как быстрый удар ломом. Такие цепи часто можно встретить, не позволяя схемам источника питания выдавать напряжение, превышающее нормальное, в условиях неисправности.

Основная идея заключается в том, что если, например, неисправность в линии источника питания постоянного тока приводит к тому, что выходное напряжение превышает заданное значение напряжения, это «перенапряжение» обнаруживается и вызывает обычно непроводящий тиристор, подключенный между выходом источника питания и земля включится очень быстро. Это может иметь различные защитные действия, простейшее из которых, как показано на рис. 6.1.2, — это сработать предохранитель и, таким образом, полностью отключить питание, что потребует внимания сервисного техника для восстановления работоспособности схемы.Это часто выбирается как самый безопасный вариант, так как причина первоначального перенапряжения должна быть исследована и устранена, прежде чем цепь снова будет работать.

На рис. 6.1.2 выход регулируемого источника постоянного тока 5 В воспринимается D1, стабилитроном 6,2 В, анод которого удерживается под напряжением, близким к 0 В, с помощью R1. Этот резистор 100 Ом гарантирует, что если линия питания 5 В поднимется выше заданного предела, через стабилитрон будет протекать достаточный ток, чтобы обеспечить достаточный ток на затворе SCR для включения SCR.Также необходимо позаботиться о том, чтобы SCR не сработал случайно из-за каких-либо быстрых скачков напряжения, возникающих на линии 5 В, например, из-за других переключающих устройств в цепи, на которую подается питание. Таким образом, C1 подключается между затвором и катодом SCR, чтобы уменьшить амплитуду любых очень коротких импульсов помех, при условии, что они не существуют достаточно долго, чтобы зарядить C1 до достаточно высокого уровня, чтобы запустить SCR.

Причина использования тиристора для перегорания предохранителя заключается в том, что предохранители срабатывают не сразу, они срабатывают, перегорая, когда чрезмерный ток протекает достаточно долго, так что плавкий элемент нагревается и плавится.Это может занять достаточно много времени, чтобы чрезмерное напряжение уже разрушило ряд полупроводниковых компонентов. Однако тиристор имеет очень быстрое время включения (около 2 мкс для BT151), так что в течение короткого времени между возникновением перенапряжения и срабатыванием предохранителя весь выходной ток источника питания будет проходить через тиристор, а не через цепь подается.

Хотя схемы, подобные показанным на рис. 6.1.2, широко используются, использование предохранителей для защиты сложных низковольтных полупроводниковых цепей может не обеспечить подходящей защиты.Однако улучшенная схема, которая может предотвратить ситуации перенапряжения без перегорания предохранителей и которая зависит только от почти мгновенного действия полупроводников, описана в нашем модуле источников питания 2.2 на последовательных регуляторах напряжения.

Как сделать простые схемы SCR

SCR или кремниевые выпрямители являются членами семейства электронных активных компонентов. Их еще называют тиристорами.

На рисунке слева показан стандартный электронный символ SCR.На нем показаны три вывода выводов детали: верхний — анод, нижний — катод, а центральное удлинение — затвор. Этот символ очень напоминает символ обычного выпрямительного диода с дополнительным выводом со стороны катода. Хотя тиристоры сильно отличаются от диодов, они также выпрямляют переменный ток в ответ на электрические триггеры постоянного тока на их входах затвора.

Как вы можете видеть на реальном изображении SCR справа, он выглядит как транзистор. Внешне они могут выглядеть в точности как транзисторы, но совершенно разные по техническим характеристикам.

Оба действуют как переключающие устройства, хотя тиристоры удобно работают с переменным током высокого напряжения, тогда как транзисторы обычно предназначены для приложений низкого напряжения постоянного тока. Ориентация выводов указывает, что первый вывод справа будет затвором, крайний левый — катодом, а центральный штифт — анодом. Выводы затвора и анода всегда работают относительно земли; катодный вывод предназначен для подключения к земле и служит общим выводом для затвора, а также анодом.Нагрузка, которая должна работать, подключается через вход переменного тока и анод SCR.

Как работают тиристоры

В отличие от транзисторов, которые могут показывать экспоненциально изменяющийся шаблон выходного тока, эквивалентный приложенному входному току переключения, тиристоры имеют определенные уровни срабатывания, ниже которых они могут работать неправильно. Однако, как только уровень запуска пересекает оптимальное значение, SCR может перейти в режим полной проводимости.

Еще одним типичным свойством, связанным с SCR, является их «защелкивающееся» поведение с нагрузками, работающими на постоянном токе, когда проводимость между анодом и катодом через защелки нагрузки или «удержание» даже после того, как триггер затвора заблокирован.Однако для нагрузок, работающих от переменного тока, вышеупомянутый недостаток или, скорее, преимущество отсутствует, и нагрузка включается или выключается точно в ответ на переключение триггеров затвора SCR.

Следующие несколько простых схем SCR основаны на вышеуказанных свойствах устройства. Давайте узнаем, как описанные функции могут быть использованы для некоторых полезных приложений.

Цепи приложений

• Система контроля безопасности SCR

Простая цепь SCR, управляемая постоянным током, может использоваться в качестве системы сигнализации с триггером касания.Схема включает в себя два транзистора и один SCR в качестве основных активных компонентов, прикосновение к входу конденсатора немедленно переключает пару транзисторов Дарлингтона, которая, в свою очередь, запускает SCR, звучащий звонок. Так как нагрузка (звонок) работает в режиме постоянного тока, фиксируется, чтобы звонить непрерывно даже после снятия триггера касания ввода. Схема «разблокируется» кратковременным нажатием кнопки S1.

Устройство можно использовать в дверных ручках в ограниченных зонах, так что сигнализация срабатывает каждый раз, когда злоумышленник касается ручки, пытаясь открыть дверь.

Список деталей

T1, T2 = BC 547B,

R1 = 1 K,

C1 = 0,1 мкФ / 400 В,

SCR1 = C 106 или эквивалент.

• Простая охранная сигнализация SCR

Другая аналогичная схема, в которой SCR используется в качестве главного элемента, может быть выполнена для совершенно аналогичной цели, при этом тип запуска отличается от предыдущего.

Здесь база транзистора переводится в неактивное состояние, помечая ее потенциалом земли, и маркированное соединение прикрепляется к одному из крепежных винтов корпуса конкретного устройства.

Если будет предпринята попытка украсть или снять блок с его места путем отсоединения проводов, он немедленно вызовет срабатывание транзистора и тиристора, включив сигнал тревоги.

Список деталей

R1, R2 = 4K7,

D1 = 1N4007,

T1 = BC 547B,

SCR1 = C106,

B1 = Зуммер 12 В постоянного тока.

• Простой проблесковый маячок лампы переменного тока с использованием SCR

На схеме показано, как компактный проблесковый маячок сетевой лампы, работающий от сети переменного тока, может быть изготовлен с помощью тиристора.Транзисторы T1 и T2 вместе с другими пассивными компонентами образуют генераторную схему регенеративного типа, причем C1 и R6 определяют частоту колебаний. P1 также в некоторой степени может использоваться для изменения периодов колебаний, однако его фактическая функция заключается в оптимизации и поддержании процесса регенерации в контуре, что в идеале достигается, когда P1 установлен примерно на среднем уровне.

Импульсы постоянного тока от эмиттера T1 подаются на затвор SCR, который реагирует переключением подключенной лампы для получения желаемых эффектов мигания.

Список деталей

R1, R2, R3 = 1 K,

R4, R6 = 4K7,

R5 = 1 M,

P1 = 47 K,

C1 = 10 мкФ / 25 В,

C2 = 470 мкФ / 25 В,

C3 = 0,22 мкФ / 400 В

D1 = 1N4007,

SCR = C 106

• Сигнализация уровня воды с использованием SCR

На схеме показан простой Конфигурация схемы SCR, включающая в себя транзистор пары Дарлингтона для определения повышения уровня воды в резервуаре и SCR, который запускается через напряжение, полученное от эмиттера вышеуказанного транзистора.

Обращаясь к диаграмме, когда вода в резервуаре достигает уровня перелива, чтобы коснуться установленных точек срабатывания, T1 срабатывает из-за утечки напряжения через его основание и положительный. Сигнал, полученный от эмиттера проводящих транзисторов, немедленно запускает SCR и подключенный зуммер постоянного тока, который сигнализирует всю область ситуации.

Список деталей

R1 = 1 K,

R2 = 1 M,

C1 = 0,1 мкФ,

SCR1 = C 106,

B1 = зуммер переменного тока.

Цепь индикатора вскрытия двери, предоставляется по запросу

Цепь, представленная ниже, была разработана мной в ответ на электронное письмо от г-на Ажана. Его сообщение:

Hello swagatam,

У меня проблема с построением схемы, которая соответствует моим требованиям ниже:

3 нормально замкнутых переключателя, прикрепленных к каждой двери (1 переключатель на 1 дверь) в моем доме, всякий раз, когда одна из дверей открывается, красный светодиод загорится и останется включенным, даже если дверь была повторно закрыта.То же самое и с двумя другими переключателями.

Причина: я хочу построить цепь, по которой я мог бы знать, какая дверь была открыта в моем доме. Чтобы не допустить проникновения злоумышленника в мой дом.

Я пытаюсь объединить эти 3 нормально замкнутых переключателя с 3 красными светодиодами с питанием от батареи 9 В. Но не удалось

Можете ли вы нарисовать мне простую диаграмму, как я могу этого добиться?

Большое спасибо

Ажан

Малайзия

О схеме

Схема встроена в дверной выключатель (нормально замкнутый, когда дверь закрыта), первоначально при отключенном питании.После выполнения подключений питание включается. SCR BT169 остается выключенным, потому что дверной переключатель заземляет положительное напряжение и препятствует его достижению затвором SCR. Светодиод также остается выключенным.

Теперь в этом положении, если кто-либо, возможно, злоумышленник открывает дверь, переключатель также открывается, пропуская напряжение затвора, которое включает SCR и светодиод.

Благодаря блокирующей способности SCR, светодиод остается включенным, независимо от положения двери, независимо от того, сколько раз она закрывалась или открывалась.

У каждой двери должна быть одна такая цепь, но питание может делиться от одной батареи.

Разработано и объяснено Swagatam

SCR Applications | Переключатель, управление питанием переменного и постоянного тока, защита от перенапряжения

В этом руководстве мы узнаем о некоторых широко известных приложениях SCR. Применения SCR включают переключение, управление мощностью в цепях переменного и постоянного тока, защиту от перенапряжения и т.д. также может переключать высокие напряжения, что позволяет использовать тиристор или тиристор в различных приложениях.

Эти приложения включают переключение, выпрямление, регулирование, защиту и т. Д. SCR используются для управления бытовыми приборами, включая освещение, контроль температуры, регулирование скорости вентилятора, нагрев и активацию сигнализации.

В промышленных приложениях тиристоры используются для управления скоростью двигателя, зарядкой аккумулятора и преобразованием мощности. Некоторые из них описаны ниже.

SCR как коммутатор

Операция переключения — одно из наиболее важных приложений SCR.SCR часто используется в качестве твердотельного реле и имеет больше преимуществ, чем электромагнитные реле или переключатели, поскольку в SCR нет движущихся частей.

На рисунке ниже показано применение SCR в качестве переключателя для включения и выключения питания, подаваемого на нагрузку. Мощность переменного тока, подаваемая на нагрузку, регулируется путем подачи на SCR чередующихся запускающих импульсов. Резисторы R1 и R2 защищают диоды D1 и D2 соответственно. Резистор R ограничивает ток затвора.

Во время положительного полупериода входа SCR1 смещен в прямом направлении, а SCR2 — в обратном.Если переключатель S замкнут, ток затвора подается на SCR1 через диод D1 и, следовательно, SCR1 включается. Следовательно, ток течет к нагрузке через тиристор 1.

Аналогично, во время отрицательного полупериода сигнала SCR2 смещен в прямом направлении, а SCR1 — в обратном. Если переключатель S замкнут, ток затвора течет к SCR2 через диод D2. Следовательно, SCR2 включен, и ток нагрузки течет через него.

Следовательно, управляя переключателем S, ток нагрузки можно регулировать в любом желаемом положении.Замечено, что этот переключатель управляет током в несколько миллиампер для управления током в несколько сотен ампер в нагрузке. Таким образом, этот метод переключения более выгоден, чем механическое или электромеханическое переключение.

В начало

Управление мощностью с использованием SCR

SCR могут управлять мощностью, передаваемой на нагрузку. Часто требуется варьировать мощность, подаваемую на нагрузку, в зависимости от требований к нагрузке, таких как регулировка скорости двигателя и светорегуляторы.

В таких условиях изменение мощности с помощью обычных регулируемых потенциометров не является надежным методом из-за большого рассеивания мощности. Для уменьшения рассеиваемой мощности в цепях большой мощности, тиристоры — лучший выбор в качестве устройств управления мощностью.

Управление мощностью переменного тока с использованием SCR

В цепях переменного тока регулирование фазы является наиболее распространенной формой управления мощностью SCR. При управлении фазой путем изменения угла срабатывания альфа на выводе затвора достигается управление мощностью.

На рисунке ниже показана полная схема управления волной переменного тока, которая иллюстрирует метод управления фазой. Учтите, что питание переменного тока подается на два встречно-параллельных тиристора. Во время положительного полупериода сигнала SCR1 проводит, в то время как в отрицательном полупериоде SCR2 проводит, когда к ним подаются соответствующие импульсы затвора.

Изменяя угол включения соответствующих тиристоров, время включения изменяется. Это приводит к варьированию мощности, потребляемой нагрузкой. На рисунке ниже SCR срабатывают при задержке импульсов (что означает увеличение угла зажигания), что приводит к снижению мощности, подаваемой на нагрузку.

Основным преимуществом фазового управления является то, что тиристоры автоматически выключаются при каждом текущем нулевом положении переменного тока. Следовательно, для выключения тиристора не требуется схема коммутации.

В начало

Управление мощностью постоянного тока с использованием SCR

В случае цепи постоянного тока мощность, подаваемая на нагрузку, изменяется путем изменения продолжительности включения и выключения SCR. Этот метод называется прерыванием или управлением ВКЛ-ВЫКЛ. На рисунке ниже показано простое двухпозиционное управление нагрузкой с помощью SCR.

Также можно переключать тиристор с определенной частотой срабатывания, чтобы ток, протекающий к нагрузке, изменялся. Примером такой схемы является схема SCR на основе ШИМ, обеспечивающая переменный выход на нагрузку.

Можно производить переменную мощность постоянного тока для нагрузки, используя схемы выпрямителя с регулировкой фазы. Средняя мощность постоянного тока, подаваемая на нагрузку, регулируется путем управления моментом включения тиристора. Некоторые из этих схем выпрямителя приведены ниже.

Полупериодный выпрямитель

На приведенной ниже схеме показана схема однофазного полуволнового выпрямителя с использованием тиристора. Диод, включенный последовательно с переменным резистором, подключен к затвору, который отвечает за запуск тринистора.

• Во время отрицательного полупериода входного сигнала переменного тока тиристор смещен в обратном направлении. Следовательно, ток через нагрузку не течет.
• Во время отрицательного полупериода входа тиристор смещен в прямом направлении. Если резистор изменяется таким образом, что к затвору прикладывается минимальный ток срабатывания, то тиристор включается.Следовательно, ток начинает течь к нагрузке.
• Если ток затвора выше, напряжение питания, при котором SCR включается, будет меньше. Угол, при котором SCR начинает проводить, называется углом зажигания. Для этой схемы выпрямителя угол открытия можно изменять только в течение положительного полупериода.
• Следовательно, изменяя угол зажигания или ток затвора (изменяя сопротивление в этой цепи), можно заставить тиристор проводить часть или полный положительный полупериод, так что средняя мощность, подаваемая на нагрузку, изменяется.

Полнопериодный выпрямитель

В двухполупериодном выпрямителе выпрямляются как положительная, так и отрицательная волна входного питания. Следовательно, по сравнению с полуволновым выпрямителем среднее значение постоянного напряжения выше, а также меньше пульсаций. На приведенном ниже рисунке показана схема двухполупериодного выпрямителя, состоящая из двух тиристоров, соединенных с центральным трансформатором с ответвлениями.

• Во время положительного полупериода входа SCR1 смещен в прямом направлении, а SCR2 — в обратном.При подаче правильного стробирующего сигнала SCR1 включается, и, следовательно, через него начинает течь ток нагрузки.

• Во время отрицательного полупериода входа SCR2 смещен в прямом направлении, а SCR1 — в обратном. При срабатывании затвора SCR2 включается, и, следовательно, ток нагрузки протекает через SCR2.

• Следовательно, изменяя ток срабатывания тринистора, изменяется средняя мощность, подаваемая на нагрузку.

Полнополупериодный мостовой выпрямитель

Вместо использования трансформатора с центральным ответвлением можно также использовать четыре тиристора в мостовой конфигурации для получения двухполупериодного выпрямления.Во время положительного полупериода входа SCR1 и SCR2 находятся в проводящем состоянии. Во время отрицательного полупериода SCR3 и SCR4 находятся в проводящем состоянии. Угол проводимости каждого тиристора регулируется путем изменения соответствующих токов затвора. Следовательно, выходное напряжение на нагрузке меняется.

Вернуться к началу

Защита от перенапряжения с помощью SCR

Благодаря быстрому переключающему действию SCR одним из распространенных приложений SCR является то, что его можно использовать в качестве защитного устройства.Цепь, используемая для защиты от перенапряжения, называется цепью лома.

На рисунке ниже показана схема лома с использованием тиристора. Эта цепь лома подключается к цепи или нагрузке, которую необходимо защитить. Эта схема состоит из тринистора, который запускается стабилитроном. Этот стабилитрон выбран таким образом, что в нормальном рабочем состоянии он действует как разомкнутый переключатель.

Итак, напряжение на резисторе равно нулю, и, следовательно, тиристор остается в выключенном состоянии.

Каждый раз, когда напряжение источника питания превышает указанные пределы, стабилитроны начинают проводить ток, и на резисторе появляется достаточное напряжение. Это переводит SCR в режим проводимости. Падение напряжения на тиристоре снижается, поскольку он находится в режиме проводимости, и, таким образом, нагрузка защищена от перенапряжения.

Вернуться к началу

Тиристор — схема макетной платы

Тиристор — схема макетной платы

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ ДЛЯ УКАЗАТЕЛЬНОЙ СТРАНИЦЫ

ТИРИСТОР — ЦЕПЬ ПОВОДА

В.Райан 2005

Игра «Стабильная рука» показана ниже. Цель состоит в том, чтобы переехать держите ручку вокруг формы проволоки, не касаясь ее. Если ручка касается провода, раздается звуковой сигнал. Это тип игры, в которой тиристорная схема. Когда ручка коснется провода, раздастся зуммер. звук до тех пор, пока не будет нажат переключатель сброса, даже если ручка отошел от провода.
Схема для этого типа игры показана ниже. Главный компонент называется тиристором. Это особый тип переключателя. Когда он активирован, его нельзя выключить, если не будет снят со всей схемы. Символ тиристора показан напротив. В нем три булавки. АНОД, КАТОД и ВОРОТА.
	1. Использование схемы Программное обеспечение для моделирования нарисуйте тиристорную схему. 2. Замкните выключатель A для подачи питания ко всей цепи. 3. Замкните выключатель B, чтобы пропустить ток. течет в затвор тиристора. Должен прозвучать зуммер. 4. Разомкнуть выключатель B — зуммер должен по-прежнему звучать, потому что тиристор нельзя отключить, пока все питание схемы отключено.
5. Построить тиристорную схему используя макетную плату и перечисленные ниже компоненты.Будьте осторожны, чтобы выровнять точно установите компоненты. Черные точки показывают расположение проводов. и компоненты.
КОМПОНЕНТЫ Три резистора 1 кОм. Один тиристор. Один зуммер на 6 вольт. Один щелчок батареи. Одна батарея на 9 вольт. Красный и черный провод.
Когда аккумулятор подключен, в цепь подается питание. Трогательно красный и черный провода на долю секунды активируют тиристор, который позволяет зуммеру звучать. Зуммер будет продолжать звучать даже правда красный и черный провода не соприкасаются.Жужжание может только будет остановлен, если аккумулятор удален.
НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, ЧТОБЫ УКАЗАТЬ ЭЛЕКТРОНИКУ, СТРАНИЦА

.