Как работает схема включения тиристора. Какие бывают способы управления тиристорами. Для чего используются тиристоры в электронных схемах. Какие преимущества дает применение тиристоров.
Принцип работы тиристора и его основные характеристики
Тиристор представляет собой полупроводниковый прибор с тремя или более p-n-переходами, обладающий свойством переключения из закрытого состояния в открытое. Основными электродами тиристора являются анод и катод, а управляющим — электрод управления.
Ключевые особенности работы тиристора:
- В закрытом состоянии тиристор не пропускает ток
- Открывается при подаче управляющего сигнала на электрод управления
- После открытия остается в проводящем состоянии даже при снятии управляющего сигнала
- Закрывается при снижении анодного тока ниже тока удержания
Основные параметры тиристоров:
- Максимально допустимое обратное напряжение
- Максимально допустимый анодный ток
- Ток включения и удержания
- Время включения и выключения
- Управляющий ток и напряжение
Благодаря своим свойствам тиристоры широко применяются для коммутации цепей переменного и постоянного тока.
Основные схемы включения тиристоров
Существует несколько базовых схем включения тиристоров:
1. Схема с управлением постоянным током
В этой схеме на управляющий электрод подается постоянный ток через ограничительный резистор. Тиристор открывается при достижении током управления порогового значения. Недостатком является большая мощность, потребляемая цепью управления.
2. Схема с импульсным управлением
На управляющий электрод подаются короткие импульсы тока. Это позволяет снизить среднюю мощность управления. Однако возникают проблемы с помехами при включении тиристора не в начале полупериода сетевого напряжения.
3. Схема с управлением от анода
Управляющий сигнал формируется из анодного напряжения через ограничительный резистор и ключ. Простая схема, но имеет недостатки при работе с индуктивной нагрузкой.
4. Схема с синхронизацией включения
Формирование управляющего импульса синхронизировано с моментом перехода сетевого напряжения через ноль. Позволяет минимизировать помехи и потери мощности.
Особенности управления тиристорами в различных схемах
При разработке схем управления тиристорами необходимо учитывать следующие факторы:
- Выбор оптимального способа формирования управляющего сигнала
- Обеспечение надежного включения тиристора
- Минимизация потребляемой мощности цепями управления
- Снижение уровня помех при коммутации
- Учет характера нагрузки (активная, индуктивная)
- Обеспечение гальванической развязки при необходимости
Для наиболее эффективного управления рекомендуется:
- Использовать импульсное управление вместо постоянного тока
- Формировать короткие управляющие импульсы вблизи перехода сетевого напряжения через ноль
- Применять узлы синхронизации с сетевым напряжением
- Оптимизировать длительность и амплитуду управляющих импульсов
Применение тиристоров в различных электронных устройствах
Тиристоры находят широкое применение в силовой электронике благодаря способности коммутировать большие токи и напряжения. Основные области применения:
- Регуляторы мощности переменного тока
- Импульсные источники питания
- Инверторы и преобразователи частоты
- Устройства плавного пуска электродвигателей
- Контакторы и переключатели мощных нагрузок
- Системы управления освещением
- Сварочные аппараты
Преимущества использования тиристоров:
- Высокая коммутируемая мощность
- Отсутствие подвижных частей
- Высокое быстродействие
- Возможность управления маломощным сигналом
- Высокая надежность и длительный срок службы
Защита тиристоров от перенапряжений и перегрузок
Для обеспечения надежной работы тиристоров необходимо предусматривать схемы защиты от аварийных режимов:
- Защита от перенапряжений с помощью варисторов или супрессоров
- Ограничение скорости нарастания тока (di/dt) с помощью дросселей
- Ограничение скорости нарастания напряжения (dv/dt) RC-цепями
- Защита от перегрева с помощью термодатчиков и радиаторов
- Защита от короткого замыкания предохранителями
Правильно спроектированные цепи защиты позволяют существенно повысить надежность и долговечность устройств на тиристорах.
Симисторы — двунаправленные тиристоры
Симистор представляет собой разновидность тиристора, способную проводить ток в обоих направлениях. Основные особенности симисторов:
- Возможность работы в цепях переменного тока
- Управление в обоих полупериодах переменного напряжения
- Более простые схемы управления по сравнению с парой встречно-параллельных тиристоров
- Меньшие потери проводимости
Симисторы широко применяются в регуляторах мощности переменного тока, системах управления освещением, электроприводах и других устройствах.
Перспективы развития тиристорной техники
Несмотря на появление новых типов силовых полупроводниковых приборов, тиристоры продолжают активно применяться и совершенствоваться. Основные направления развития:
- Увеличение коммутируемой мощности
- Повышение быстродействия
- Улучшение управляемости
- Интеграция с цифровыми схемами управления
- Создание «интеллектуальных» силовых модулей на основе тиристоров
Тиристоры остаются одним из ключевых элементов современной силовой электроники, обеспечивая эффективное управление мощными электрическими нагрузками.
Управление тиристорами и симисторами
Самый простой способ управления тиристорами — это подача на управляющий электрод прибора постоянного тока с величиной, необходимой для его включения (рис. 1). Ключ SA1 на рис. 1 и на последующих рисунках — это любой элемент, обеспечивающий замыкание цепи: транзистор, выходной каскад микросхемы, оптрон и др. Этот способ прост и удобен, но обладает существенным недостатком — требуется довольно большая мощность управляющего сигнала. В табл. 1 приведены наиболее важные параметры для обеспечения надежного управления некоторыми самыми распространенными тиристорами (три первых позиции занимают тринисторы, остальные — симисторы). При комнатной температуре для гарантированного включения перечисленных тиристоров требуется ток управляющего электрода Iу вкл равный 70-160 мА. Следовательно, при напряжении питания, типовом для собранных на микросхемах узлов управления (10-15 В), требуется постоянная мощность 0,7-2,4 Вт.
Отметим, что полярность управляющего напряжения для тринисторов положительная относительно катода, а для симисторов — или отрицательная для обоих полупериодов, или совпадающая с полярностью напряжения на аноде.
Реальные величины тока управляющего электрода, достаточного для включения тиристора, обычно меньше цифр, приведенных в табл. 1, поэтому нередко идут на его снижение относительно гарантированных значений: для тринисторов — до 7-40 мА, для симисторов — до 50-60 мА. Такое снижение часто приводит к ненадежной работе устройств, и необходимости предварительной проверки или же подбора тиристоров. Уменьшение управляющего тока также может приводить к возникновению помех радиоприему, поскольку включение тиристоров при малых токах управляющего электрода происходит при относительно большом напряжении на аноде — несколько десятков вольт, что приводит к броскам тока через нагрузку и, следовательно, к мощным помехам.
Недостатком управления тиристорами постоянным током является гальваническая связь источника управляющего сигнала и сети.
Если в схеме с симистором (рис. 1, б) при соответствующем включении сетевых проводов источник управляющего сигнала можно соединить с нулевым проводом, то при использовании тринистора (рис 1, а) такая возможность возникает лишь при исключении выпрямительного моста VD1-VD4. Последнее приводит к однополупериодной подаче напряжения на нагрузку и двукратному уменьшению поступаемой в нее мощности.
В настоящее время в связи с большой потребляемой мощностью запуск тиристоров постоянным током при бестрансформаторном питании пусковых узлов (с гасящим резистором или конденсатором) практически не используется.
Одним из вариантов снижения потребляемой узлом управления мощности является использование вместо постоянного тока непрерывной последовательности импульсов с относительно большой скважностью. Поскольку время включения типовых тринисторов составляет 10 мкс и менее, можно подавать на их управляющий электрод импульсы такой же длительности со скважностью, например, 5-10-20, что соответствует частоте 20-10-5 кГц.
Однако при таком способе управления выявляются некоторые новые недостатки. Во-первых, теперь тиристор включается не в самом начале полупериода сетевого напряжения, а в произвольные моменты времени, отстоящие от начала полупериода на время, не превышающее периода запускающих импульсов, т. е. 50-100-200 мкс. За это время напряжение сети может возрасти примерно до 5-10-20 В. Это приводит к возникновению помех радиоприему и к некоторому уменьшению выходного напряжения, впрочем, малозаметному.
Существует еще одна проблема. Если при включении в начале полупериода во время действия запускающего импульса ток через тиристор не достигнет тока удержания (Iуд, табл. 1), тиристор после окончания импульса выключится. Следующий импульс вновь включит тиристор, и он не выключится лишь в том случае, если к моменту окончания импульса ток через него будет больше тока удержания. Таким образом, ток через нагрузку сначала будет иметь вид нескольких коротких импульсов и лишь потом — синусоидальную форму.
Если же нагрузка имеет активноиндуктивный характер (например, электродвигатель), ток через нее за время действия короткого включающего импульса может не успеть достичь величины тока удержания, даже когда мгновенное напряжение в сети максимально. Тиристор после окончания каждого импульса будет выключаться. Этот недостаток ограничивает снизу длительность запускающих импульсов и может свести на нет уменьшение потребляемой мощности.
Применение импульсного запуска облегчает гальваническую развязку между узлом управления и сетью, ибо ее может обеспечить даже небольшой трансформатор с коэффициентом трансформации, близким к 1:1. Его обычно наматывают на ферритовом кольце диаметром 16-20 мм с тщательно выполненной изоляцией между обмотками. Следует предостеречь от применения малогабаритных импульсных трансформаторов промышленного изготовления. Как правило, они имеют низкое напряжение изоляции (около 50-100 В) и могут служить причиной поражения электрическим током, если при использовании прибора будет считаться, что цепь управления изолирована от сети.
Снижение требуемой при импульсном управлении мощности и возможность введения гальванической развязки позволяют применить в узлах управления тиристорами бестрансформаторное питание.
Третий широко распространенный способ управления тиристорами — подача на управляющий электрод сигнала с его анода через ключ и ограничительный резистор (рис. 2). В таком узле ток через ключ протекает в течение нескольких микросекунд, пока включается тиристор, если напряжение на аноде достаточно велико. В качестве ключей используют малощумящие электромагнитные реле, высоковольтные биполярные транзисторы, фотодинистры или фотосимисторы (схемы на рис. 2 соответственно). Способ прост и удобен, некритичен к наличию у нагрузки индуктивной составляющей, но имеет недостаток, на который нередко не обращают внимания.
Недостаток связан с противоречивостью требований к ограничительному резистору R1. С одной стороны, его сопротивление должно быть как можно меньше, чтобы включение тиристора происходило как можно ближе к началу полупериода сетевого напряжения.
С другой стороны, при первом открывании ключа, если оно не синхронизировано с моментом прохождения сетевого напряжения через нуль, напряжение на резисторе R1 может достигать амплитудного напряжения сети, т. е. составлять 310-350 В. Импульс тока через этот резистор не должен превышать допустимых значений для ключа и управляющего перехода тиристора. В табл. 2 приведены некоторые параметры наиболее часто применяемых отечественных фототиристоров (приборы серий АОУ103/3ОУ103 и АОУ115 — фотодинисторы, АОУ — фотосимисторы). Исходя из значений максимально допустимого импульсного тока управления (табл. 1) и максимального импульсного тока через ключ (табл. 2), можно для каждой конкретной пары приборов определить минимально допустимое сопротивление ограничительного резистора. Например, для пары КУ208Г (Iу, вкл макс = 1 А) и АОУ160А (Iмакс, имп = 2 А) можно выбрать R1 = 330 Ом. Если ток управляющего электрода, при котором происходит включение симистора, соответствует его максимальному значению 160 мА, симистор будет включаться при напряжении на аноде равном 0,16ћ330 = 53 В.
Как и в случае с подачей управляющих импульсов относительно большой скважности, это приводит к возникновению помех и к некоторому уменьшению выходного напряжения. Поскольку реальная чувствительность тиристоров по управляющему электроду обычно лучше, задержка открывания тиристора относительно начала полупериода меньше рассчитанной выше предельной величины.
Сопротивление ограничивающего резистора R1 может быть уменьшено на величину сопротивления нагрузки, поскольку в момент включения они включены последовательно. Более того, если нагрузка имеет гарантированно индуктивно-резистивный характер, можно еще более уменьшить сопротивление указанного резистора. Однако если нагрузкой являются лампы накаливания, надо помнить, что их холодное сопротивление примерно в десять раз меньше рабочего.
Следует также иметь ввиду, что включающий ток симисторов имеет разную величину для положительной и отрицательной полуволн сетевого напряжения. Поэтому в выходном напряжении мо жет появиться небольшая постоянная составляющая.
Из фотодинисторов серии АОУ103/3ОУ103 для управления тиристорами в сети 220 В по максимально допустимому напряжению подходят только 3ОУ103Г, однако неоднократно проверено, что и АОУ103Б и АОУ103В годятся для работы в этом режиме.
Различие между приборами с индексами Б и В заключается в том, что подача напряжения обратной полярности на АОУ103Б не допускается. Аналогично и различие между АОУ115Г и АОУ115Д: приборы с индексом Д допускают подачу обратного напряжения с индексом Г — нет.
Существенного сокращения потребляемой цепями управления мощности можно добиться, если включать ток управляющего электрода в момент включения тиристора. Два варианта схем узлов управления, обеспечивающих такой режим, приведены на рис. 3.
Включение тринистора в схеме на рис. 3, а происходит в момент замыкания контактов ключа SA1. После включения тринистора элемент DD1.1 выключается, и ток управляющего электрода прекращается, что существенно экономит потребление по цепи управления. Если напряжение на тринисторе в момент включения SA1 будет меньше порога переключения DD1.
1, тринистор не включится, пока напряжение на нем не достигнет этого порога, т. е. не станет несколько более половины напряжения питания микросхемы. Регулировать пороговое напряжение можно подбором сопротивления нижнего плеча делителя резистора R6. Резистор R2 обеспечивает низкий логический уровень на входе 1 элемента DD1.1 при закрывании тринистора VS1 и диодного моста VD2.
Для аналогичного включения симистора необходим узел двуполярного управления элементом совпадения DD1.1 (рис. 3, б). Этот узел собран на транзисторах VT1, VT2 и резисторах R2-R4. Транзистор VT1 включен по схеме с общей базой, и напряжение на его коллекторе становится по модулю меньше порога переключения элемента DD1.1, когда напряжение на аноде симистора VS1 положительно относительно катода и превышает его примерно на 7 В. Аналогично транзистор VT2 входит в насыщение, когда отрица тельное напряжение на аноде становится по модулю больше -6 В.
Такой узел выделения момента прохождения напряжения через нуль широко применяется в различных разработках.
При всей кажущейся привлекательности узлы, выполненные по схемам, приведенным на рис. 3, и им аналогичные, обладают существенным недостатком: если по какойлибо причине тиристор не включится, ток через его управляющий электрод будет идти неопределенно долго. Поэтому необходимо предпринимать специальные меры по ограничению длительности импульса или рассчитывать источник питания на полный ток, т. е. на такую же мощность, как и для узлов по схеме на рис. 1.
Наиболее экономичные схемы управления используют формирование одиночного включающего импульса вблизи перехода сетевого напряжения через нуль. Две несложных схемы таких формирователей приведены на рис. 4, а временные диаграммы их работы — на рис. 5 (а и б соответственно). Недостатком, впрочем совершенно несущественным в большинстве случаев, является то, что первое включение происходит не в самом начале полупериода сетевого напряжения, а в самом конце того, во время которого был замкнут ключ SA1.
Двойная длительность включающего импульса 2Т0 определяется порогом переключения элемента ИЛИ НЕ с учетом делителя R2R3 (рис.
4, а) или порогом формирователя на VT1, VT2 (рис. 4, б), и рассчитывается по формуле
Скорость изменения сетевого напряжения при переходе через нуль
и при Uпор = 50 В двойная длительность составит 2Т0 = 1 мс. Скважность импульсов равна 10, и средний потребляемый ток в 10 раз меньше амплитудного значения, необходимого для надежного включения тиристора.
Минимальная длительность включающего импульса определяется тем, что он должен оканчиваться не ранее, чем ток через нагрузки достигнет тока удержания тиристора. Например, если нагрузка имеет мощность 200 Вт (Rн = 2202/200 = 242 Ом), а ток удержания симистора КУ208 — 150 мА, то этот ток достигается при мгновенном напряжении в сети 242×0, 15 = 36 В, т. е. при скорости нарастания 100 В/мс окончание импульса запуска должно быть не ранее, чем через 360 мкс от момента перехода напряжения через нуль. Снизить потребляемую мощность еще примерно в десять раз можно за счет подачи на третий вход элементов ИЛИ — НЕ схем на рис.
4 непрерывной последовательности импульсов (показано штриховыми линиями), как это было упомянуто в начале статьи применительно к узлам по схемам на рис. 1. При этом проявляются те же недостатки, что и при непрерывной подаче импульсов на управляющий электрод.
Для уменьшения потерь мощности можно сформированный в узлах по схемам на рис. 4 импульс, продифференцировать его, и продифференцированный задний фронт использовать как запускающий для тиристора (рис. 6). Параметры этого запускающего импульса Ти следует выбирать так. Он должен начинаться как можно раньше после прохождения сетевого напряжения через нуль, чтобы бросок тока через нагрузку в момент включения в начале каждого полупериода был бы минимальным и минимальными были бы помехи и потери мощности. Здесь ширина импульса, формируемого в момент прохождения напряжения сети через нуль, ограничена снизу только временем перезаряда дифференцирующей цепи C1R7 и может быть достаточно малой, но конечной. Оканчиваться импульс должен, как и для предыдущего варианта, не ранее, чем когда ток через нагрузку достигнет тока удержания тиристора.
Схема узла, формирующего импульс включения тиристора точно в момент перехода сетевого напряжения через нуль, приведена на рис. 7, а, а временная диаграмма его работы — на рис. 7, б.
Цепь из резисторов R1-R3 и элемента DD1.1 формирует короткие импульсы (60-100 мкс) в момент перехода сетевого напряжения через нуль. Эти импульсы заряжают конденсатор С1 до напряжения питания. Конденсатор относительно медленно разряжается через резистор R4, и на выходе DD1.2 формируется импульс отрицательной полярности с длительностью, определяемой постоянной времени цепочки R4C1. При указанных на схеме номиналах длительность импульса составляет примерно 400 мкс. Схема узла управления симистором с близкими параметрами приведена на рис. 8.
При работе узлов по схемам на рис. 7 и 8 подача на управляющий электрод импульса включения спрямляет выходную характеристику тиристора в момент прохождения сетевого напряжения через нуль и при правильно выбранной длительности импульса удерживает тиристор во включенном состоянии до момента достижения тока удержания даже при наличии небольшой индуктивной составляющей нагрузки.
Источник питания таких узлов может быть собран по бестрансформаторной схеме с гасящим резистором или, что еще лучше, конденсатором. Помех радиоприему такое включение тиристоров не создает и может быть рекомендовано для всех случаев управления нагрузками с малой индуктивной составляющей.
Если же нагрузка имеет выраженный индуктивный характер, можно рекомендовать схемы управления, приведенные на рис. 2. Для уменьшения помех радиоприему необходимо включение в сетевые провода помехоподавляющих фильтров, а если провода от регулятора до нагрузки имеют заметную длину, то и в эти провода тоже.
Выше были рассмотрены варианты управления тиристорами при их использовании в качестве ключей. При фазоимпульсном управлении мощностью нагрузок можно использовать описанные выше схемотехнические решения по формированию импульсов в моменты перехода сетевого напряжения через нуль для запуска времязадающего узла запуска тиристора. Отметим, что такой узел должен давать стабильную задержку включения тиристора, не зависящую от напряжения сети и температуры, а длительность формируемого импульса должна обеспечить достижение тока удержания независимо от момента включения нагрузки в пределах полупериода.
Типовая схема включения тиристора
Мощные помехи, возникающие в сетях переменного напряжения, способны повреждать электронные устройства. Для защиты электроники чаще всего используют варисторы, TVS-диоды, газовые разрядники и защитные тиристоры. Они сочетают высокую стабильность и достаточно большой пиковый ток. Защита от помех, возникающих в сетях переменного напряжения — одна из важнейших задач, стоящих перед разработчиками электронных устройств. Если эту задачу не решить на этапе разработки, то срок эксплуатации незащищенного электронного устройства может оказаться весьма коротким.
Поиск данных по Вашему запросу:
Схемы, справочники, даташиты:
Прайс-листы, цены:
Обсуждения, статьи, мануалы:
Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.
Содержание:
- Защита тиристоров
- Тиристоры.
Виды и устройство. Работа и применение. Особенности
- Последовательное включение тиристоров. Схема включения тиристора
- Тиристоры. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности
- Симисторы: принцип работы, проверка и включение, схемы
- Тиристоры и симисторы
- Последовательное включение тиристоров. Схема включения тиристора
- Как управлять тиристором
Виды и устройство. Работа и применение. ОсобенностиПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Схемы на тиристорах
Защита тиристоров
Электрика и электрооборудование, электротехника и электроника — информация! Тиристоры — это разновидность полупроводниковых приборов.
Они предназначены для регулирования и коммутации больших токов. Тиристор позволяет коммутировать электрическую цепь при подаче на него управляющего сигнала.
Это делает его похожим на транзистор. Как правило, тиристор имеет три вывода, один из которых управляющий, а два других образуют путь для протекания тока.
Как мы знаем, транзистор открывается пропорционально величине управляющего тока. Чем он больше, тем больше открывается транзистор, и наоборот. А у тиристора все устроено иначе. Он открывается полностью, скачкообразно. И что самое интересное, не закрывается даже при отсутствии управляющего сигнала. К аноду тиристора подключается лампочка или светодиод, а к ней подсоединяется плюсовой вывод источника питания через выключатель К2. Катод тиристора подключен к минусу питания.
После включения цепи на тиристор подается напряжение, однако светодиод не горит. Если нажать на кнопку К1, ток через резистор поступит на управляющий электрод, и светодиод начал светиться. Резистор ограничивает ток управляющего вывода.
Минимальный ток срабатывания данного рассматриваемого тиристора составляет 1 мА, а максимально допустимый ток 15 мА. С учетом этого в нашей схеме подобран резистор сопротивлением 1 кОм.
Если снова нажать на кнопку К1, то это не повлияет на тиристор, и ничего не произойдет. Чтобы перевести тиристор в закрытое состояние, нужно отключить питание выключателем К2. Если же снова подать питание, то тиристор вернется в исходное состояние. Этот полупроводниковый прибор, по сути, представляет собой электронный ключ с фиксацией. Переход в закрытое состояние происходит и тогда, когда напряжение питания на аноде уменьшается до определенного минимума, примерно 0,7 вольта.
Фиксация включенного состояния происходит благодаря особенности внутреннего устройства тиристора. Примерная схема выглядит таким образом:. Обычно он представляется в виде двух транзисторов разной структуры, связанных между собой. Опытным путем можно проверить, как работают транзисторы, подключенные по такой схеме. Однако, имеются отличия в вольтамперной характеристике.
И еще нужно учитывать, что приборы изначально спроектированы так, чтобы выдерживать большие токи и напряжения. На корпусе большинства таких приборов имеется металлический отвод, на который можно закрепить радиатор для рассеивания тепловой энергии. Тиристоры выполняются в различных корпусах. Маломощные приборы не имеют теплового отвода. Распространенные отечественные тиристоры выглядят следующим образом.
Они имеют массивный металлический корпус и выдерживают большие токи. Время перехода тиристора из закрытого состояния в открытое при поступлении сигнала. Используя симисторы, нужно знать, что они действуют условно симметрично. Основная часть симисторов открывается, когда на электрод управления поступает положительное напряжение по сравнению с катодом, а на аноде может быть любая полярность. Но если на анод приходит отрицательное напряжение, а на электрод управления положительное, то симисторы не открываются, и могут выйти из строя.
При действии тиристора в режиме ключа наибольшая мощность коммутируемой нагрузки определяется напряжением на тиристоре в открытом виде при наибольшем токе и наибольшей рассеиваемой мощности.
Действующая величина тока на нагрузку не должна быть выше наибольшей рассеиваемой мощности, разделенной на напряжение в открытом виде. На основе тиристора можно сделать простую сигнализацию, которая будет реагировать на свет, издавая звук с помощью пьезоизлучателя. На управляющий вывод тиристора подается ток через фоторезистор и подстроечный резистор.
Свет, попадая на фоторезистор, уменьшает его сопротивление. И на управляющий вывод тиристора начинает поступать отпирающий ток, достаточный для его открывания. После этого включается пищалка. Подстроечный резистор предназначен для того, чтобы настроить чувствительность устройства, то есть, порог срабатывания при облучении светом. Самое интересное, что даже при отсутствии света тиристор продолжает оставаться в открытом состоянии, и сигнализирование не прекращается.
Если напротив светочувствительного элемента установить световой луч так, чтобы он светил немного ниже окошечка, то получится простейший датчик дыма. Дым, попадая между источником и приемником света, будет рассеивать свет, что вызовет запуск сигнализации.
Для этого устройства обязательно нужен корпус, для того, чтобы на приемник света не поступал свет от солнца или искусственных источников света.
Открыть тиристор можно и другим способом. Для этого достаточно кратковременно подать небольшое напряжение между управляющим выводом и катодом. Теперь рассмотрим использование тиристора по прямому назначению. Рассмотрим схему простого тиристорного регулятора мощности, который будет работать от сети переменного тока напряжением вольт.
Схема простая и содержит всего пять деталей. Их рекомендованные номинальные значения показаны на схеме. Резисторы желательно использовать мощностью не менее 2 ватт, конденсатор электролитический на напряжение не менее 50 вольт. Эта схема регулирует лишь один полупериод сетевого напряжения. Если представить, что мы из схемы убрали все элементы, кроме диода, то он будет пропускать только полуволну переменного тока, и на нагрузку, к примеру, на паяльник или лампу накаливания поступит лишь половина мощности.
Тиристор позволяет пропускать дополнительные, условно говоря, кусочки полупериода, срезанного диодом. При изменении положения переменного резистора R1 напряжение на выходе будет меняться. К положительному выводу конденсатора включен управляющий вывод тиристора. Когда напряжение на конденсаторе возрастает до напряжения включения тиристора, он открывается и пропускает определенную часть положительного полупериода.
Переменный резистор будет определять скорость зарядки конденсатора. А чем быстрее он зарядится, тем раньше откроется тиристор, и успеет до смены полярности пропустить часть положительного полупериода.
На конденсатор отрицательная полуволна не поступает, и напряжение на нем одной полярности, поэтому не страшно, что он имеет полярность.
Для паяльника это в самый раз подходит. Тиристор пропускает ток в одном направлении от анода к катоду. Но существуют разновидности, которые пропускают ток в обоих направлениях.
Они называются симметричные тиристоры или симисторы.
Они используются для управления нагрузкой в цепях переменного тока. Существует большое количество схем регуляторов мощности на их основе. Информационно-познавательный сайт.
Публикация материалов сайта возможна только после разрешения администратора и при указании полной активной ссылки на источник. Ру Электрика и электрооборудование, электротехника и электроника — информация!
Принцип действия Рассмотрим работу тиристора по следующей простой схеме.
Тиристоры. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности
Тиристор Симистор 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:.
Рис. 4. Стабильность напряжения включения для различных защитных . Типовая схема защиты на базе тиристоров SIDACtor. Типовая.
Последовательное включение тиристоров. Схема включения тиристора
Такие перенапряжения являются следствием резкого прекращения тока в индуктивных элементах схемы, включая малые индуктивности монтажа. В большинстве случаев внутреннее индуктивное сопротивление источников напряжения, входящих в цепь включенного тиристора, оказывается достаточным, чтобы не вводить дополнительную индуктивность LS. Поэтому на практике чаще возникает необходимость в ЦФТП, снижающих уровень и скорость перенапряжений при выключении рис. Для этой цели обычно используют RC-цепи, подключаемые параллельно тиристору. Существуют различные схемотехнические модификации RC-цепей и методики расчета их параметров для разных условий использования тиристоров.
Для запираемых тиристоров применяются цепи формирования траектории переключения, аналогичных по схемотехнике ЦФТП транзисторов. Вольт-амперная характеристика тиристора при различных токах управления прибора изображена на рис. Обратная ветвь характеристики соответствует обратной полярности анодного напряжения , указанного на рисунке. При разомкнутой цепи управления или отсутствии тока управления обратная ветвь характеристики тиристора аналогична обратной ветви полупроводникового диода того же класса. В рабочем диапазоне напряжений от нуля до повторяющегося импульсного обратного напряжения , составляющего несколько сотен вольт, через прибор протекает очень маленький, порядка долей миллиампера, обратный ток.
Тиристоры. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности
Электрика и электрооборудование, электротехника и электроника — информация! Тиристоры — это разновидность полупроводниковых приборов. Они предназначены для регулирования и коммутации больших токов. Тиристор позволяет коммутировать электрическую цепь при подаче на него управляющего сигнала.
В различных электронных устройствах в цепях переменного тока в качестве силовых ключей широко применяют тринисторы и симисторы.
Симисторы: принцип работы, проверка и включение, схемы
Методы и устройства управления тиристорами. Крылов В настоящее время тиристоры находят широкое применение в различных устройствах автоматического контроля, сигнализации и управления. Тиристор представляет собой управляемый полупроводниковый диод, которому свойственны два устойчивых состояния: открытое, когда прямое сопротивление тиристора весьма мало и ток в его цепи зависит в основном от напряжения источника питания и сопротивления нагрузки, и закрытое, когда его прямое сопротивление велико и ток составляет единицы миллиампер. На рис. При отрицательных напряжениях тиристор ведет себя как обычный диод участок ОД. Наличие управляющего электрода позволяет открывать тиристор при анодном напряжении, меньшем Uвкл.
Тиристоры и симисторы
Тиристор можно рассматривать как электронный выключатель ключ.
Также тиристоры применяются в ключевых устройствах, например, силового электропривода. Вольт-амперная характеристика ВАХ тиристора нелинейна и показывает, что сопротивление тиристора отрицательное дифференциальное. По сравнению, например, с транзисторными ключами, управление тиристором имеет некоторые особенности. Переход тиристора из одного состояния в другое в электрической цепи происходит скачком лавинообразно и осуществляется внешним воздействием на прибор: либо напряжением током , либо светом для фототиристора. После перехода тиристора в открытое состояние он остаётся в этом состоянии даже после прекращения управляющего сигнала.
Рассмотрим работу тиристора по следующей простой схеме. После включения цепи на тиристор подается напряжение, однако светодиод не горит.
Последовательное включение тиристоров. Схема включения тиристора
В ноябре года на мировом рынке появилась новая компания по производству полупроводниковых приборов — WeEn Semiconductors. Ltd, называемая также JAC Capital, со штаб-квартирой в г.
Пекин Китай.
Как управлять тиристором
ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Урок №31. Тиристор, симистор, динистор.
Тиристор КУН принадлежит к группе триодных устройств со структурой p — n — p — n. Переходы созданы путем планарной-диффузии кремния. Тиристор предназначен для осуществления коммутации больших напряжений при помощи небольших уровней посредством дополнительного вывода. В зависимости от схемы включения он может открываться или закрываться, обеспечивая требуемые режимы работы устройства.
Схема включения тиристора приведена на рис.
Принцип действия: Силовой блок контактора выполнен по схеме с встречно-параллельным соединением тиристоров VS1 и VS2. Управление им осуществляется с помощью цепи, состоящей из резисторов R1, R2, R3 и механического контакта S. Эта цепь подключена параллельно тиристорам, поэтому при замкнутом ключе S напряжение на ее элементах, и в частности на резисторах R1 и R3, изменяется синхронно с анодным напряжением на тиристорах.
А так как эти резисторы подключены параллельно управляющим цепям тиристоров, то напряжение одной полярности одновременно нарастает и на аноде тиристора, и на его управляющем электроде. Если это напряжение является положительным, например, по отношению к тиристору VS1 и снимаемое с резистора R1 напряжение превышает значение отпирающего напряжения, тиристор VS1 включается.
Новокузнецк, Кемеровская обл. Логин: Пароль Забыли? Простое управление тиристором. Случилось это, когда искал возможность плавно регулировать через тиристор яркость ламп накаливания.
Тиристорное переключение с использованием демпфирующей цепи
Демпфирующие цепи — это цепи поглощения энергии, используемые для сглаживания скачков напряжения, вызванных индуктивностью цепи. Иногда из-за перегрузки по току, перенапряжения и перегрева компонент выходит из строя. Итак, для защиты цепи от перегрузки по току мы используем плавкие предохранители в подходящих местах, а для защиты от перегрева используем радиаторы или вентиляторы.
Демпферные цепи используются для ограничения скорости изменения напряжения или тока (di/dt или dv/dt) и перенапряжения при включении и выключении цепи. Снабберная цепь представляет собой комбинацию резисторов и конденсаторов, соединенных последовательно через переключатель, например транзистор или тиристор, для защиты, а также для повышения производительности. Цепи демпфера также используются в переключателях и реле для предотвращения искрения.
В этом проекте мы покажем вам , как демпферная цепь защищает тиристор от перенапряжения или перегрузки по току. Схема состоит из демпферной цепи на тиристоре и схемы генератора частоты с использованием микросхемы таймера 555.
Необходимый материал
- Тиристор-TYN612 (SCR)
- 555 таймер IC
- Резистор (47к-2,10к-2,1к-1,150-1)
- Конденсатор (0,01 мкФ, 0,001 мкФ, 0,1 мкФ-2)
- Диод-1N4007
- Переключатель
- Осциллограф (для подтверждения выхода)
- Питание 9 В
- Соединительные провода
Принципиальная схема
Часть 1 этой схемы представляет собой схему генератора частоты с использованием микросхемы таймера 555.
Когда таймер 555 работает в нестабильном режиме, мы получаем импульс на выходном контакте и используем калькулятор нестабильных цепей таймера 555 для получения частоты 100 кГц.
Часть 2 этой схемы используется для получения характеристики переключения тиристора со снабберной цепью.
Тиристор — TYN612
Здесь, в названии Тиристор TYN612 , «6» указывает значение повторяющегося пикового напряжения в закрытом состоянии, В 6 00 В RRM 2 ‘061 RRM и VRM 90 12′ обозначает среднеквадратичное значение тока в открытом состоянии, I T (среднеквадратичное значение) составляет 12 А. Тиристор TYN612 подходит для всех режимов управления, таких как защита от перенапряжения, схема управления двигателем, схемы ограничения пускового тока, воспламенение от емкостного разряда и схемы регулирования напряжения. Диапазон тока срабатывания затвора (I GT ) составляет от 5 мА до 15 мА. Диапазон рабочих температур от -40 до 125 °C.
Узнайте больше о тиристоре здесь.
Схема контактов тиристора TYN612
Конфигурация контактов тиристора TYN612
Номер контакта.
Название контакта
Описание
1
К
Катод тиристора
2
А
Анод тиристора
3
Г
Тиристорные ворота, используемые для срабатывания
Конструкция снабберной цепи
Как мы знаем, снабберная цепь представляет собой комбинацию резистора и конденсатора. Конденсатор, используемый в демпфирующей цепи, способен предотвратить нежелательное срабатывание тиристора или тиристора dv/dt устройства.
При подаче напряжения на цепь внезапно возникает напряжение на коммутационном устройстве. Конденсатор Cs ведет себя как короткое замыкание, что приводит к нулевому напряжению на SCR. С течением времени напряжение на конденсаторе Cs медленно нарастает. Таким образом, значение dv/dt на конденсаторе С2 и тиристоре уменьшается, чем максимальное значение dv/dt устройства.
Теперь вопрос в том, что такое использование сопротивления R S ? Когда SCR включен, конденсатор разряжается через SCR и создает ток, равный Vs/R S . Поскольку сопротивление довольно НИЗКОЕ, di/dt будет иметь тенденцию быть достаточно высоким, что может привести к повреждению SCR. Так, для ограничения величины разрядного тока используется сопротивление R S .
Работа снабберной цепи
Цепь разделена на две части. Первый используется в качестве схемы генератора частоты с использованием микросхемы таймера 555, выход которой используется для питания клеммы затвора тиристора.
Вторая часть схемы используется для проверки включения тиристора или тринистора со снабберной цепью и без снабберной цепи.
Случай I: Без снабберной цепи
Когда снабберная цепь отсутствует на SCR, как показано на приведенной выше схеме, на осциллограмме возникают пики высокого напряжения. Поэтому для сглаживания скачков напряжения мы используем снабберную цепь, которая предотвращает повреждение устройства из-за перенапряжения или ложного срабатывания dv/dt.
Вариант II: со демпферной цепью
Когда демпфирующая цепь присутствует на SCR, она уменьшает или сглаживает пики напряжения, как показано на осциллограмме ниже. Таким образом, устройство не будет повреждено из-за перенапряжения, а также уменьшит значение dv/dt устройства по сравнению с максимальным значением.
Тиристорное переключение с использованием снабберной цепи 1523 просмотра
Демпферы — это цепи поглощения энергии, используемые для сглаживания скачков напряжения индуктивности цепи.
Перенапряжение и перегрев компонента иногда выходят из строя из-за перегрузки по току. Мы используем плавкие предохранители в соответствующих местах для защиты цепи от перегрузки по току, а для защиты от перегрева используем радиаторы или вентиляторы.
В этом проекте мы научим вас, как схема снаббера защищает тиристор от перенапряжения или перегрузки по току. Устройство состоит из демпферной схемы на тиристоре и генератора частоты с таймером 555 IC.
Buy from Amazon
Hardware Component
The following components are required to make Thyristor Switching Circuit
| S. No | Component | Value | Qty |
|---|---|---|---|
| 1 | Connecting wires | – | – |
| 2 | Power supply | 9v | 1 |
| 3 | Oscilloscope (for output confirmation) | – | 1 |
| 4 | Switch | – | 1 |
| 5 | 555 timer IC | 1 | |
| 6 | Diode | 1N4007 | 1 |
| 7 | Thyristor | TYN612 | 1 |
| 8 | Ceramic Capacitor | 0. 1uf,0.01uf,0.001uf | 2,1,1 |
| 9 | Resistor | 1k,10k,47k,150 | 1,2,2,1 |
TYN612 Распиновка
Подробное описание цоколевки, размеров и технических характеристик загрузите в техническом описании TYN612
2NE5950002 Для получения подробного описания выводов, размеров и технических характеристик загрузите техническое описание микросхемы NE555. Первая схема используется как схема генератора частоты, использующая микросхему таймера 555, выход которой используется для питания клеммы затвора тиристора. Второй участок схемы используется для проверки со снабберной цепью и без снабберной цепи, для переключения тиристора или тиристора.
Случай I: Без снабберной цепи Если снабберная цепь отсутствует в SCR, как показано на приведенной выше схеме, возникают скачки высокого напряжения, как вы можете видеть на осциллограмме ниже.
