Тиристор схема: Схема управления симистором. Включение тиристора схема включения тиристора

Содержание

Тиристор

радиоликбез

Вы уже знакомы, из школьной программы и из публикаций в нашем журнале (в разделе “радиошкола”), с двумя видами полупроводниковых приборов, — “двухслойными “ (диодами) и “трехслойными” (транзисторами). Но есть еще один тип, — “тиристоры”, полупроводниковые приборы, имеющие четырехслойную структуру, состоящую из четырех чередующихся слоев “Р” и “N”. Причем тиристоры бывают диодные — с двумя выводами, и триодные — с тремя выводами.

Структура диодного тиристора показана на рисунке 1. Его можно представить как два транзистора разной структуры, “наложенных” друг на друга со сдвигом в один слой (рисунок 2). Это действительно так, и аналог тиристора можно сделать из двух разноструктурных транзисторов, как показано на рисунке 3. Условное обозначение диодного тиристора показано на рисунке 4.

В чем же особенность тиристора ? Дело в том, что тиристор имеет способность открываться тогда, когда прямое напряжение на нем превысит некоторую величину, характерную для конкретного тиристора. А затем этот тиристор останется открытым до тех пор, пока ток через него не упадет ниже некоторого значения. При этом величина напряжения на нем уже роли играть не будет.

Вольт-амперная характиристика тиристора показана на рисунке 6. Таким образом, тиристор можно представить как диод, проводящие свойства которого включаются подачей на него некоторого напряжения Uвкл. И сохраняются до тех пор, пока ток через него не менее тока удержания Iуд. Если ток будет ниже 1уд, тиристор выключится и на него нужно будет снова подать напряжение включения.

Если последовательно с диодным тиристором включить лампочку, и подать на них напряжение, то лампочка будет включаться только тогда, когда напряжение превысит значение Uвкл.

В радиолюбительской практике чаще используются триодные тиристоры, — тиристоры, имеющие еще и третий вывод, управляющий электрод (У.Э.). Управляющий электрод подключается к внутренней Р-области структуры тиристора (рисунок 7, 8). При этом тиристор приобретает очень ценное свойство, — подачей некоторого положитель-ного напряжения на этот управляющий электрод можно значительно снижать напряжение включения. И тиристор будет открываться значительно раньше. Условное обозначение триодного тиристора показано на рисунке 9.

Возьмем для эксперементов наиболее распространенный триодный тиристор КУ202. Тиристор имеет большой металлический корпус как у мощного диода, но у него три вывода (рисунок 11), два вывода — катод и управляющий электрод можно паять, а анод выведен на корпус, так что провод к нему нужно крепить при помощи гайки.

Соберите несложную схему, показанную на рисунке 10. VS1 — тиристор КУ202, R1 — резистор сопротивлением 500-1000 Ом (0,5-1кОм), лампа Н1 — лампа накаливания на 12В, например от задних фонарей автомобиля, или сигнальная.К свободному выводу R1 припаяйте небольшой кусок гибкого монтажного провода, и свободный его конец зачистите.

Теперь от источника питания подайте на эту схему напряжение (9…15В, не более). Лампа гореть не будет.

Свободным оголенным концом монтажного провода, идущего от R1 прикоснитесь к точке “Б” (к плюсу источника питания). Лампа загорится. И будет гореть даже после отключения провода от точки “Б”. Тиристор включился и теперь ничто (кроме отключения питания) не может его выключить, никакие изменения на его управляющем электроде.

Если отсоединить один из проводов от источника питания, и подсоединить его снова. Лампа погаснет и гореть не будет. Что бы её включить нужно снова подать положительное напряжение на управляющий электрод тиристора.

Тиристоры часто используются в цветомузыкальных установках и в автоматах, переключающих лампочки. При этом они не только включают лампочки, но и выключают их. Но мы знаем что включенный тиристор можно выключить только разорвав цепь питания или понизив ток через него, практически до нуля. Как же работают эти устройства ?

Дело в том, что все эти автоматы управляют переменным сетевым напряжением, поступающим на лампы через простой диодный выпрямитель. В результате через тиристор протекает пульсирующий ток, значение которого постоянно изменяется от максимальной величины до нуля. И тиристор выключается тогда, когда ток в сети проходит через нуль. Таким образом подав положительное напряжение на управляющий электрод тиристора мы включаем лампу, а сняв это напряжение выключаем, но это возможно только при питании лампы пульсирующим током. При постоянном токе такого не получится.

Принципиальная схема простой “мигалки”, работающей от сети переменного тока показана на рисунке 12. Мигалка может управлять одной елочной гирляндой. Гирлянда обозначена как одна лампа Н1, на самом деле это гирлянда. Но можно подключить и одну слабую лампочку на 220В (не более чем на 25Вт., иначе тиристор нагреется). Сопротивление R1 от 2-х до 3-х кОм, R2 — от 3-к до 6-ти кОм. R1 на 2 Вт, R2 не менее чем на 1 Вт. С1 на емкость от 220 до 1000 мкФ, и напряжение не менее 63 V. VD1 любой выпрямительный.


Тиристор в цепи постоянного тока схема

Тиристоры нашли широкое применение в полупроводниковых устройствах и преобразователях. Различные источники питания, частотные преобразователи, регуляторы, возбудительные устройства для синхронных двигателей и много других устройств строились на тиристорах, а в последнее время их вытесняют преобразователи на транзисторах. Основной задачей для тиристора является включение нагрузки в момент подачи управляющего сигнала. В этой статье мы рассмотрим, как управлять тиристорами и симисторами.

Определение

Тиристор (тринистор) – это полупроводниковый полууправляемый ключ. Полууправляемый – значит, что вы можете только включать тиристор, отключается он только при прерывании тока в цепи или если приложить к нему обратное напряжение.

Он, подобно диоду, проводит ток только в одном направлении. То есть для включения в цепь переменного тока для управления двумя полуволнами нужно два тиристора, для каждой по одному, хотя не всегда. Тиристор состоит из 4 областей полупроводника (p-n-p-n).

Другой подобный прибор называется симистор – двунаправленный тиристор. Его основным отличием является то, что ток он может проводить в обе стороны. Фактически он представляет собой два тиристора соединённых параллельно навстречу друг другу.

Основные характеристики

Как и любых других электронных компонентов у тиристоров есть ряд характеристик:

Падение напряжения при максимальном токе анода (VT или Uос).

Прямое напряжение в закрытом состоянии (VD(RM) или Uзс).

Обратное напряжение (VR(PM) или Uобр).

Прямой ток (IT или Iпр) – это максимальный ток в открытом состоянии.

Максимально допустимый прямой ток (ITSM) — это максимальный пиковый ток в открытом состоянии.

Обратный ток (IR) — ток при определенном обратном напряжении.

Постоянный ток в закрытом состоянии при определенном прямом напряжении (ID или Iзс).

Постоянное отпирающее напряжение управления (VGT или UУ).

Ток управления (IGT).

Максимальный ток управления электрода IGM.

Максимально допустимая рассеиваемая мощность на управляющем электроде (PG или Pу)

Принцип работы

Когда на тиристор подают напряжение он не проводит ток. Есть два способа включит его – подать напряжение между анодом и катодом достаточное для открытия, тогда его работа ничем не будет отличаться от динистора.

Другой способ – это подать кратковременный импульс на управляющий электрод. Ток открытия тиристора лежит в пределах 70-160 мА, хотя на практике эта величина, как и напряжение которое нужно приложить к тиристору зависит от конкретной модели и экземпляра полупроводникового прибора и даже от условий, в которых он работает, таких, например, как температура окружающей среды.

Кроме управляющего тока, есть такой параметр как ток удержания – это минимальный ток анода для удержания тиристора в открытом состоянии.

После открытия тиристора управляющий сигнал можно отключать, тиристор будет открыт до тех пор, пока через него протекает прямой ток и подано напряжение. То есть в цепи переменного тиристор будет открыт в течении той полуволны напряжение которой смещает тиристор в прямом направлении. Когда напряжение устремится к нулю, снизится и ток. Когда ток в цепи упадет ниже величины тока удержания тиристора – он закроется (выключится).

Полярность управляющего напряжения должна совпадать с полярностью напряжения между анодом и катодом, что вы наблюдаете на осциллограммах выше.

Управление симистором аналогично хоть и имеет некоторые особенности. Для управления симистором в цепи переменного тока нужно два импульса управляющего напряжения – на каждую полуволну синусоиды соответственно.

После подачи управляющего импульса в первой полуволне (условно положительной) синусоидального напряжения ток через симистор будет протекать до начала второй полуволны, после чего он закроется, как и обычный тиристор. После этого нужно подать еще один управляющий импульс для открытия симистора на отрицательной полуволне. Это наглядно проиллюстрировано на следующих осциллограммах.

Полярность управляющего напряжения должна соответствовать полярности приложенного напряжения между анодом и катодом. Из-за этого возникают проблемы при управлении симисторами с помощью цифровых логических схем или от выходов микроконтроллера. Но это легко решается путем установки симисторного драйвера, о чем мы поговорим позже.

Распространенные схемы управления тиристорами или симисторами

Самой распространенной схемой является симисторный или тиристорный регулятор.

Здесь тиристор открывается после того как на конденсаторе будет достаточная величина для его открытия. Момент открытия регулируется с помощью потенциометра или переменного резистора. Чем больше его сопротивление – тем медленнее заряжается конденсатор. Резистор R2 ограничивает ток через управляющий электрод.

Эта схема регулирует оба полупериода, то есть вы получаете полную регулировку мощности почти от 0% и почти до 100%. Это удалось достичь, установив регулятор в диодном мосте, таким образом регулируется одна из полуволн.

Упрощенная схема изображена ниже, здесь регулируется лишь половина периода, вторая полуволна проходит без изменения через диод VD1. Принцип работы аналогичен.

Симисторный регулятор без диодного моста позволяет управлять двумя полуволнами.

По принципу действия почти аналогична предыдущим, но построена на симисторе с её помощью регулируются уже обе полуволны. Отличия заключаются в том, что здесь импульс управления подаётся с помощью двунаправленного динистора DB3, после того как конденсатор зарядится до нужного напряжения, обычно это 28-36 Вольт. Скорость зарядки также регулируется переменным резистором или потенциометром. Такая схема реализована в большинстве бытовых диммеров.

Такие схемы регулировки напряжения называется СИФУ – система импульсного фазового управления.

На рисунке выше изображен вариант управления симистором с помощью микроконтроллера, на примере популярной платформы Arduino. Симисторный драйвер состоит из оптосимистора и светодиода. Так как в выходной цепи драйвера установлен оптосимистор на управляющий электрод всегда подаётся напряжение нужной полярности, но здесь есть некоторые нюансы.

Дело в том, что для регулировки напряжения с помощью симистора или тиристора нужно подавать управляющий сигнал в определенный момент времени, так чтобы срез фазы происходил до нужной величины. Если наугад стрелять управляющими импульсами – схема работать конечно будет, но регулировок добиться не выйдет, поэтому нужно определять момент перехода полуволны через ноль.

Так как для нас не имеет значения полярность полуволны в настоящий момент времени – достаточно просто отслеживать момент перехода через ноль. Такой узел в схеме называют детектор нуля или нуль-детектор, а в англоязычных источниках «zero crossing detector circuit» или ZCD. Вариант такой схемы с детектором перехода через ноль на транзисторной оптопаре выглядит следующим образом:

Оптодрайверов для управления симисторами есть множество, типовые – это линейка MOC304x, MOC305x, MOC306X, произведенные компанией Motorola и другими. Более того – эти драйверы обеспечивают гальваническую развязку, что убережет ваш микроконтроллер в случае пробоя полупроводникового ключа, что вполне возможно и вероятно. Также это повысит безопасность работы с цепями управления, полностью разделив цепь на «силовую» и «оперативную».

Заключение

Мы рассказали базовые сведения о тиристорах и симисторах, а также управлении ими в цепях с «переменкой». Стоит отметить, что мы не затрагивали тему запираемых тиристоров, если вас интересует этот вопрос – пишите комментарии и мы рассмотрим их подробнее. Также не были рассмотрены нюансы использования и управления тиристорами в силовых индуктивных цепях. Для управления «постоянкой» лучше использовать транзисторы, поскольку в этом случае вы решаете, когда ключ откроется, а когда он закроется, повинуясь управляющему сигналу…

Тиристоры нашли широкое применение в полупроводниковых устройствах и преобразователях. Различные источники питания, частотные преобразователи, регуляторы, возбудительные устройства для синхронных двигателей и много других устройств строились на тиристорах, а в последнее время их вытесняют преобразователи на транзисторах. Основной задачей для тиристора является включение нагрузки в момент подачи управляющего сигнала. В этой статье мы рассмотрим, как управлять тиристорами и симисторами.

Определение

Тиристор (тринистор) – это полупроводниковый полууправляемый ключ. Полууправляемый – значит, что вы можете только включать тиристор, отключается он только при прерывании тока в цепи или если приложить к нему обратное напряжение.

Он, подобно диоду, проводит ток только в одном направлении. То есть для включения в цепь переменного тока для управления двумя полуволнами нужно два тиристора, для каждой по одному, хотя не всегда. Тиристор состоит из 4 областей полупроводника (p-n-p-n).

Другой подобный прибор называется симистор – двунаправленный тиристор. Его основным отличием является то, что ток он может проводить в обе стороны. Фактически он представляет собой два тиристора соединённых параллельно навстречу друг другу.

Основные характеристики

Как и любых других электронных компонентов у тиристоров есть ряд характеристик:

Падение напряжения при максимальном токе анода (VT или Uос).

Прямое напряжение в закрытом состоянии (VD(RM) или Uзс).

Обратное напряжение (VR(PM) или Uобр).

Прямой ток (IT или Iпр) – это максимальный ток в открытом состоянии.

Максимально допустимый прямой ток (ITSM) — это максимальный пиковый ток в открытом состоянии.

Обратный ток (IR) — ток при определенном обратном напряжении.

Постоянный ток в закрытом состоянии при определенном прямом напряжении (ID или Iзс).

Постоянное отпирающее напряжение управления (VGT или UУ).

Ток управления (IGT).

Максимальный ток управления электрода IGM.

Максимально допустимая рассеиваемая мощность на управляющем электроде (PG или Pу)

Принцип работы

Когда на тиристор подают напряжение он не проводит ток. Есть два способа включит его – подать напряжение между анодом и катодом достаточное для открытия, тогда его работа ничем не будет отличаться от динистора.

Другой способ – это подать кратковременный импульс на управляющий электрод. Ток открытия тиристора лежит в пределах 70-160 мА, хотя на практике эта величина, как и напряжение которое нужно приложить к тиристору зависит от конкретной модели и экземпляра полупроводникового прибора и даже от условий, в которых он работает, таких, например, как температура окружающей среды.

Кроме управляющего тока, есть такой параметр как ток удержания – это минимальный ток анода для удержания тиристора в открытом состоянии.

После открытия тиристора управляющий сигнал можно отключать, тиристор будет открыт до тех пор, пока через него протекает прямой ток и подано напряжение. То есть в цепи переменного тиристор будет открыт в течении той полуволны напряжение которой смещает тиристор в прямом направлении. Когда напряжение устремится к нулю, снизится и ток. Когда ток в цепи упадет ниже величины тока удержания тиристора – он закроется (выключится).

Полярность управляющего напряжения должна совпадать с полярностью напряжения между анодом и катодом, что вы наблюдаете на осциллограммах выше.

Управление симистором аналогично хоть и имеет некоторые особенности. Для управления симистором в цепи переменного тока нужно два импульса управляющего напряжения – на каждую полуволну синусоиды соответственно.

После подачи управляющего импульса в первой полуволне (условно положительной) синусоидального напряжения ток через симистор будет протекать до начала второй полуволны, после чего он закроется, как и обычный тиристор. После этого нужно подать еще один управляющий импульс для открытия симистора на отрицательной полуволне. Это наглядно проиллюстрировано на следующих осциллограммах.

Полярность управляющего напряжения должна соответствовать полярности приложенного напряжения между анодом и катодом. Из-за этого возникают проблемы при управлении симисторами с помощью цифровых логических схем или от выходов микроконтроллера. Но это легко решается путем установки симисторного драйвера, о чем мы поговорим позже.

Распространенные схемы управления тиристорами или симисторами

Самой распространенной схемой является симисторный или тиристорный регулятор.

Здесь тиристор открывается после того как на конденсаторе будет достаточная величина для его открытия. Момент открытия регулируется с помощью потенциометра или переменного резистора. Чем больше его сопротивление – тем медленнее заряжается конденсатор. Резистор R2 ограничивает ток через управляющий электрод.

Эта схема регулирует оба полупериода, то есть вы получаете полную регулировку мощности почти от 0% и почти до 100%. Это удалось достичь, установив регулятор в диодном мосте, таким образом регулируется одна из полуволн.

Упрощенная схема изображена ниже, здесь регулируется лишь половина периода, вторая полуволна проходит без изменения через диод VD1. Принцип работы аналогичен.

Симисторный регулятор без диодного моста позволяет управлять двумя полуволнами.

По принципу действия почти аналогична предыдущим, но построена на симисторе с её помощью регулируются уже обе полуволны. Отличия заключаются в том, что здесь импульс управления подаётся с помощью двунаправленного динистора DB3, после того как конденсатор зарядится до нужного напряжения, обычно это 28-36 Вольт. Скорость зарядки также регулируется переменным резистором или потенциометром. Такая схема реализована в большинстве бытовых диммеров.

Такие схемы регулировки напряжения называется СИФУ – система импульсного фазового управления.

На рисунке выше изображен вариант управления симистором с помощью микроконтроллера, на примере популярной платформы Arduino. Симисторный драйвер состоит из оптосимистора и светодиода. Так как в выходной цепи драйвера установлен оптосимистор на управляющий электрод всегда подаётся напряжение нужной полярности, но здесь есть некоторые нюансы.

Дело в том, что для регулировки напряжения с помощью симистора или тиристора нужно подавать управляющий сигнал в определенный момент времени, так чтобы срез фазы происходил до нужной величины. Если наугад стрелять управляющими импульсами – схема работать конечно будет, но регулировок добиться не выйдет, поэтому нужно определять момент перехода полуволны через ноль.

Так как для нас не имеет значения полярность полуволны в настоящий момент времени – достаточно просто отслеживать момент перехода через ноль. Такой узел в схеме называют детектор нуля или нуль-детектор, а в англоязычных источниках «zero crossing detector circuit» или ZCD. Вариант такой схемы с детектором перехода через ноль на транзисторной оптопаре выглядит следующим образом:

Оптодрайверов для управления симисторами есть множество, типовые – это линейка MOC304x, MOC305x, MOC306X, произведенные компанией Motorola и другими. Более того – эти драйверы обеспечивают гальваническую развязку, что убережет ваш микроконтроллер в случае пробоя полупроводникового ключа, что вполне возможно и вероятно. Также это повысит безопасность работы с цепями управления, полностью разделив цепь на «силовую» и «оперативную».

Заключение

Мы рассказали базовые сведения о тиристорах и симисторах, а также управлении ими в цепях с «переменкой». Стоит отметить, что мы не затрагивали тему запираемых тиристоров, если вас интересует этот вопрос – пишите комментарии и мы рассмотрим их подробнее. Также не были рассмотрены нюансы использования и управления тиристорами в силовых индуктивных цепях. Для управления «постоянкой» лучше использовать транзисторы, поскольку в этом случае вы решаете, когда ключ откроется, а когда он закроется, повинуясь управляющему сигналу…

Как было отмечено выше, в схеме выпрямителя тиристор автоматически закрывается при поступлении отрицательной полуволны синусоиды (смене полярности напряжения анод-катод). Если же тиристор применяется в цепях постоянного тока, смены полярности не происходит, и для закрывания тиристора приходится применять специальные схемы запирания, в которых формируется или встречный ток, или встречное напряжение. Схемы запирания тиристора представлены на рис. 15.6.

а) б)

Рис. 15.6. Схемы запирания тиристоров в цепях постоянного тока:

а – схема встречного напряжения; б – схема встречного тока

Каждая схема содержит коммутирующий конденсатор С, который предварительно заряжается от дополнительного источника питания. В момент времени, когда нужно закрыть тиристор, замыкается ключ К, в качестве которого может быть использован дополнительный тиристор или транзистор.

На схеме встречного напряжения конденсатор разряжается на тиристор, в результате чего к тиристору прикладывается встречное напряжение. Закрываются переходы П1 и П3, рассасываются заряды в переходе П2, и тиристор закрывается. Главное условие – запасённого в конденсаторе С заряда должно хватить, чтобы поддерживать достаточное по величине встречное напряжение на время завершения переходного процесса закрывания тиристора (см. раздел 14.2). Преимущество схемы – простое исполнение. Недостаток – в момент коммутации происходит бросок напряжения в нагрузке на величину напряжения заряженного конденсатора С.

На схеме встречного тока конденсатор разряжается на трансформатор тока, включённый в анодную цепь тиристора. На вторичной обмотке трансформатора формируется ток, направленный встречно току анодной цепи тиристора. В результате ток становится меньше тока удержания, рассасываются заряды в переходе П2, и тиристор закрывается. Главное условие – запасённого в конденсаторе С заряда должно хватить, чтобы поддерживать достаточный по величине встречный ток на время завершения переходного процесса закрывания тиристора. Преимущество схемы – в момент коммутации не происходит броска напряжения в нагрузке. Недостаток – применение трансформатора тока (трудность технологического исполнения и большая стоимость изделия).

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: При сдаче лабораторной работы, студент делает вид, что все знает; преподаватель делает вид, что верит ему. 9529 – | 7348 – или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Тиристоры | Символы, элементы, фигуры Visio

Диодный тиристор, запираемый в обратном направлении.

Диодный тиристор, проводящий в обратном направлении.

Симметричный диодный тиристор; диодный переключатель.

Триодный тиристор.

Триодный тиристор, запираемый в обратном направлении, с n-управляющим электродом (управление по аноду).

Триодный тиристор, запираемый в обратном направлении, с p-управляющим электродом (управление по катоду).

Тетродный тиристор, запираемый в обратном направлении.

Триодный тиристор выключаемый.

Выключаемый триодный тиристор с управлением по аноду.

Выключаемый триодный тиристор с управлением по катоду.

Симметричный триодный тиристор.

Триодный тиристор, проводящий в обратном направлении.

Триодный тиристор, проводящий в обратном направлении, с n-управляющим электродом (управление по аноду).

Триодный тиристор, проводящий в обратном направлении, с p-управляющим электродом (управление по катоду.

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. В этой главе достаточно подробно рассмотрены методы однокнопочно-го управления тиристорными коммутаторами. Принцип работы тиристорных однокнопочных управляющих устройств основан на динамических зарядно-разрядных процессах в цепи управления тиристора [EW 4/01-299].

На рис. 17.1 показана одна из простейших схем однокно-почного 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. 17.1, рассмотрены на рис. 17.2.

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. 17.1

 

Рис. 17.2

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.

Рис. 17.3

 

Рис. 17.4

На рис. 17.3 и 17.4 показаны варианты схемной идеи, представленной на рис. 17.1. На рис. 17.3 использована цепочка последовательно соединенных диодов VD1 и VD2 для ограничения максимального напряжения заряда конденсатора. Это позволило заметно снизить рабочее напряжение (до 1,5…3 В) и емкость конденсатора С1. В следующей схеме (рис. 17.4) резистор R1 включен последовательно с нагрузкой, что позволяет создать двухполюсный коммутатор нагрузки. Сопротивление нагрузки должно быть намного ниже, чем сопротивление R1.

Тиристорное устройство управления нагрузкой (рис. 17.5) может быть использовано для включения и выключения нагрузки любой из нескольких последовательно включенных кнопок, работающих на разрыв цепи. Принцип действия тири-сторного 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. 17.5

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.

При использовании вместо тиристора его транзисторного аналога (рис. 17.6) величина этого резистора меняется, соответственно, от 240 кОм (15 В) до 16 кОм (9 В) и до 4,7 кОм (5 В).

Тиристорное устройство, позволяющее создать аналог многокнопочного переключателя с зависимой фиксацией положения и использующее для управления кнопочные элементы, работающие без фиксации, показано на рис. 17.7. 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. 17.6

 

Рис. 17.7

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.

Рис. 17.8

 

Рис. 17.9

Вариант схемы, выполненный на транзисторных аналогах тиристоров и диодно-емкостных зарядных цепочках с использованием малогабаритных конденсаторов, показан на рис. 17.8, 17.9. В схеме предусмотрена светодиодная индикация включенного канала. В этой связи максимальный ток нагрузки каждого из каналов ограничен значением 20 мА.

Устройства, аналогичные представленным на рис. 17.7 — 17.9, а также на рис. 17.10 — 17.12, можно использовать для систем выбора программ радио- и телеприемников. Недостатком схемных решений (рис. 17.7 — 17.9) является то, что в момент нажатия на любую из кнопок все нагрузки оказываются хотя бы на мгновение подключенными к источнику питания.

Рис. 17.10

 

Рис. 17.11

На рис. 17.10 и 17.11 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. Одновременно управляющее напряжение (нулевого уровня) через задействованную кнопку и резистор R2 (рис. 17.10) 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.

Рис. 17.12

В ряду тиристорных коммутаторов наиболее совершенной представляется схема, показанная на рис. 17.12. 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. 17.12). 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

Схема прибора проверки тиристоров и симисторов » Паятель.Ру


Прибор предназначен для проверки работоспособности тиристоров и симисторов, он может приблизительно определить ток открывания управляющего электрода, а также способность открываться тиристоров, и для симисторов способность открываться при различных полярностях коммутируемого и управляющего напряжений. А так же на наличие пробоя.


Принципиальная схема устройства показана на рисунке. Для его работы требуется источник двуполярного напряжения ±12…17В, можно не стабилизированный. Контрольным устройством, регистрирующим открывание тиристора (симистора) служит автомобильная лампа накаливания Н1 (12V / 4W / 0,3 А) от передних габаритных огней машин серии «ВАЗ-08-099», «Москвич-2141».

Переключатель S1 служит для выбора полярности коммутируемого тока, а переключатель S2 для выбора полярности управляющего тока. Кнопка S3 — размыкающая, при нажатии на неё ток через испытуемый тиристор (симистор) прекращается и он переходит в закрытое состояние. Кнопка SK1 служит для подачи управляющего тока на управляющий электрод.

При помощи переключателя S4 можно ориентировочно определить ток отпирания, — постепенно переключать его от минимального тока к максимальному, пока не загорится пампа, на каком положении S4 это произошло, такой и будет ток отпирания управляющего электрода.

Для точного определения тока отпирания необходим мультиметр, переключенный на предел «200mA», мультиметр подключают к клеммам «mА», затем переводят S4 в положение «mА», и нажав кнопку SK1 перемещают движок переменного резистора R12 от положения максимального сопротивления к минимальному, наблюдая за лампой Н1 и показаниями мультиметра. Ток при котором лампа зажглась и есть отпирающий ток управляющего электрода.

На транзисторах VT1 и VT2 выполнены параметрические стабилизаторы управляющего тока. Испытуемые тиристоры и симисторы подключаются к клеммам Х1-Х3 при помощи проводов с наконечниками типа «Крокодил».

Параметрические стабилизаторы можно заменить интегральными типа 7808 (вместо VT1-VD1-R1) и 7908 (вместо VT2-VD2-R2).

Переключатели S1 и S2 — микротумблеры, S3 — П2К с удаленным фиксатором (используются размыкающие контакты), SK1 — П2К с удаленным фиксатором (используются замыкающие контакты). S4 — круговой приборный переключатель на восемь положений (1Н8П). Вместо автомобильной лампы можно использовать любую другую лампочку на 12-14В и ток 0,2-1 А.

Неуправляемый тиристор — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Неуправляемый тиристор

Cтраница 1

Неуправляемые тиристоры называются диодными, или динисторами, а управляемые — триодными или три-нисторами.  [1]

Неуправляемый тиристор ТНг открывается и пропускает ток включения тиристора ГД только тогда, когда напряжение в цепи питания превышает минимально допустимое. Другой неуправляемый тиристор 7 Я2 открывается и выключает тиристор ТД, когда на нагрузочном сопротивлении появляется напряжение, превышающее ( из-за перегрузки током) допустимое.  [3]

Рассмотренный здесь неуправляемый тиристор имеет существенный недостаток: его открывания и закрывания возможны лишь при значительных изменениях внешних напряжения и тока. Это приводит к тому, что ток, протекающий через тиристор ( электронный и дырочный), будет значительно больше тока цепи управления. Закрывание тиристора ос ществляется импульсами тока управления обратной полярности.  [4]

Различают управляемые и неуправляемые тиристоры.  [5]

Структурная схема неуправляемого тиристора приведена на рис. 6.21, а. Остаточная толщина слоя пг исходного монокристалла равна примерно 120 — 140 мк.  [6]

На рис. 2 представлены зависимости емкости неуправляемых тиристоров Д227 от величины прямого тока и типовая характеристика для диффузионных р-п диодов. На рис. 3 представлены зависимости емкости указанных тиристоров от частоты измерительного генератора при различных токах через тиристор.  [7]

На рис. 4 схематически представлена структура неуправляемого тиристора. Эмиттерные переходы j и / 3 — сплавные, а центральный ( коллекторный) переход / 2 получен методом диффузии.  [9]

Так как ни одна из баз неуправляемого тиристора не имеет внешнего вывода ( через который могли бы поступать носители в базу извне), а закон зарядной нейтральности ( выражающийся в одинаковом числе зарядов обоих знаков в любом полупроводниковом объеме при отсутствии в нем электрического поля) должен всегда соблюдаться, то заряды разных знаков в каждой из баз, и создаваемые ими токи должны быть одинаковы.  [10]

Рассматривается схема тиристорно-транзисторных мультивибраторов ( ТТМ) с управляемыми и неуправляемыми тиристорами. Приводятся три принципа построения схем, различающихся способом выключения тиристора. Соответственно рассматриваются: ТТМ, использующие неустойчивый режим тиристора; ТТМ, использующие тиристорный релаксатор с индуктивностью и ТТМ с обратной связью между транзисторным каскадом и тиристором. По сравнению с мультивибраторами, выполненными исключительно на тиристорах или транзисторах, приводимые схемы обладают рядом качественных преимуществ. Основными из них являются значительная скважность; широкая и плавная регулировка длительности импульса и в некоторых схемах длительности паузы; хорошая температурная стабильность длительности импульса при использовании делителя напряжения или тринисторов со стабилитронами; отсутствие влияния нагрузки на параметры генерации; равенство амплитуды выходных импульсов напряжению источника питания. Анализ схем проводится с учетом применения отечественных маломощных тиристоров.  [11]

Температурное влияние на U30, также как и в неуправляемом тиристоре на Un ( см. рис. 6.23, в и 6.24, в), ослабляется при шунтировании одного из эмитгерных переходов.  [13]

Осцилограммы напряжения ( рис. 6.26, а) и тока ( рис. 6.26, б), снятые у низковольтного неуправляемого тиристора ( тип Д-227), при разных значениях напряжения питания ( указанных в подписи к рисункам) подтверждают не только закономерность по этапам переходного процесса, но и длительность этих этапов. Числовые обозначения кривых токов соответствуют однозначной нумерации на осциллограммах напряжения.  [14]

Страницы:      1    2

Схемы тиристорных прерывателей

Современный этап развития силовых тиристорных регуляторов характеризуется большим разнообразием схем тиристорных прерывателей, в том числе постоянного тока. Однако при всем их разнообразии они обладают характерными общими особенностями, вытекающими в основном из характеристик самих тиристоров. В основе тиристорного прерывателя лежит тот или иной способ снижения тока, протекающего через выключаемый тиристор, до значения ниже тока удержания тиристоров. В схемах регуляторов тяговых двигателей постоянного тока наиболее распространен емкостный способ коммутации тиристоров, при котором предварительно заряженный конденсатор подключается параллельно выключаемому тиристору плюсом к катоду (рис. 111). В результате ток /т, протекавший через выключаемый тиристор, в момент времени t0 коммутируется из тиристора в конденсатор.

В первый момент времени при t = t0 подключение конденсатора С с указанной на рис. 111 полярностью обусловливает появление на тиристоре обратного напряжения UT, которое сохраняется на нем до тех пор, пока конденсатор не разрядится током ic=iT до нуля.

В период времени, пока на тиристоре обратное напряжение, прямой ток через него не протекает и тиристор восстанавливает свои запирающие свойства. Время, в течение которого к тиристору приложено обратное напряжение, называют схемным временем выключения тиристора <сх, т. е. временем, которое предоставляется схемой тиристору для восстановления его запирающих свойств. Для нормальной работы тиристоров, очевидно,

Те tcx-

Схемное время в простейшем случае зависит от заряда конденсатора q-UC и тока, протекавшего через тиристор,

*сх = — = — • (П6)

f т f X

Если коммутирующий конденсатор перезаряжается до напряжения, равного начальному значению (но противоположного знака), то полное время его перезаряда

Рис, Ш. Схема (а) и осциллограммы (б) при емкостной параллельной коммутации

Таким образом, при емкостной коммутации схемное время выключения тиристора всегда прямо пропорционально напряжению и емкости коммутирующего конденсатора и обратно пропорционально току выключаемого тиристора.

Рассмотрим схему тиристорного прерывателя с предварительным перезарядом коммутирующего конденсатора (рис. II2, а). Схема управления тиристорами обеспечивает сначала включение вспомогательного тиристора Т2. Тогда коммутирующий конденсатор Си будет заряжен по цепи: « + » ип, Ск, Т2, М, «-» (Уп полярностью, указанной на рис. 112, а. После заряда конденсатора до напряжения источника питания Ип ток заряда прекращается и тиристор Т2 выключается, а ток нагрузки ід замыкается по цепи нулевого диода Д0. При включении тиристора Т1 через него будет протекать сумма двух токов: ток нагрузки гд и ток перезаряда конденсатора іСк- Причем ток ід будет протекать до цепи: « + » Нш Т1, М, «-»Пш а ток перезаряда конденсатора іск по цепи: Сю 77, а, Д1, Ск— Ток нагрузки ід будет нарастать, так как к нагрузке, содержащей в общем случае э. д. с., индуктивное и активное сопротивления, приложено постоянное напряжение иа. Ток перезаряда конденсатора іск будет изменяться по синусоидальному закону, обусловленному наличием в цепи его конденсатора Ск и перезарядной катушки индуктивности Ь.о = 7’о/2, так как изменению направления тока в колебательном контуре будет препятствовать блокирующий диод Д1. Таким образом, при включении тиристора 77 коммутирующий конденсатор перезаряжается только один раз — на противоположную полярность.

Из сказанного следует, что тиристор 77 нагружается суммой токов г’д+г’ек и минимальное время включенного состояния тиристора 77 определяется временем перезаряда конденсатора Ск

Теперь, чтобы выключить тиристор ті, достаточно подать управляющий импульс на вход тиристора Т2. После включения тиристора Т2 (при напряжение конденсатора Ск приложено к тиристору Т1 в обратном направлении, а ток нагрузки іж начнет протекать по цепи: «+» и и, Ск, Т2, М, «-» иа. Эта цепь существует на интервале времени і32, в течение которого коммутирующий

(118)

конденсатор перезаряжается практически постоянным током до напряжения источника питания 0п первоначальной полярности.

Из рис. 112, б видно, что в процессе указанного перезаряда конденсатора существует интервал времени tCli, в течение которого к тиристору 71 приложено обратное напряжение. Это время предоставляется тиристору 77 для восстановления его запирающих свойств в прямом направлении, оно заканчивается в момент прохождения напряжения конденсатора через нуль.

При ?=/3 напряжение питания С/п будет уравновешиваться напряжением перезаряженного конденсатора и ток через тиристор 72 становится равным нулю, а ток нагрузки под действием э. д. с. самоиндукции индуктивности нагрузки будет протекать, замыкаясь через нулевой диод До.

Начиная с момента времени ?=7з, напряжение на нагрузке практически равно нулю, пока снова не включится тиристор 77 через период регулирования 7.

Следует подчеркнуть, что на интервале времени %-Ь (в процессе выключения тиристора 71) тяговый двигатель продолжает получать энергию от источника питания и к нему приложено напряжение (см. осциллограмму С/д0 на рис. 112, б). Минимальное время процесса перезаряда конденсатора Ск током нагрузки ограничивается временем восстановления тиристора 71. Чем меньше время восстановления тиристора, тем меньше можно получить интервал времени 4-и.

Время импульса напряжения на нагрузке в схеме с предварительным перезарядом конденсатора складывается из времени включенного состояния главного тиристора 71 и вспомогательного тиристора 72

Рис. 112. Схема тиристорного прерывателя с предварительным перезарядом Ск (а) и осциллограммы (б)

Рис. 113. Схема тиристорного Прерывателя с дополнительным разрядным контуром (а) и осциллограммы (б)

Таким образом, минимальное время импульса напряжения на нагрузке в схеме с предварительным перезарядом конденсатора ограничено параметрами колебательного контура Ь, Ск и временем восстановления главного тиристора тв

Указанные ограничения являются определенным недостатком рассмотренной схемы, так как для обычно требуемого диапазона регулирования напряжения на тяговом двигателе необходимо снижать частоту регулирования до 30-50 Гц, что увеличивает массу, размеры и стоимость сглаживающих устройств.

Другим недостатком схемы рис. 112, а является существенная зависимость коэффициента заполнения % от напряжения питающей сети и тока нагрузки.

В связи с отмеченными недостатками практическое применение данной схемы часто сопровождается теми или иными схемными дополнениями, направленными на ликвидацию или уменьшение указанных недостатков.

Примером может служить схема, показанная на рис. 113, а, принцип действия которой во многом аналогичен схеме рис. 112, а. Напряжение к двигателю подводится при включении главного тиристора 77. При включении вспомогательного тиристора Т2 происходит предварительный перезаряд коммутирующего конденсатора по цепи: Ск, Ы, Т2, после окончания которого конденсатор будет иметь полярность, противоположную указанной на схеме (рис. 113, а). По окончании процесса предварительного перезаряда конденсатора, когда его напряжение достигнет максимального значения, а ток г’ск пройдет через нуль (см. осциллограммы рис. 113, б), к обоим тиристорам 77 и Т2 будет приложено обратное напряжение, равное напряжению конденсатора Ск, по цепи: Сю Д1, Д2, Ь2, Ы, и тиристоры выключаются. Причем в этом случае через коммутирующий конденсатор будет протекать сумма токов: ток нагрузки гд и ток колебательного контура, образованного конденсатором Ск и катушками индуктивности Ы, Ь2.

Таким образом, в этой схеме даже при токе нагрузки, равном нулю, произойдет перезаряд конденсатора на исходную полярность по колебательному контуру, образованному дополнительными разрядными элементами Ь2, Д2. Параметры разрядной индуктивности выбирают так, чтобы при максимальном токе нагрузки энергия коммутирующего конденсатора, отдаваемая в разрядный контур, составляла сравнительно небольшую часть (10-20%) максимальной его энергии. Тогда при снижении тока нагрузки часть энергии конденсатора, отдаваемая в разрядную цепь, будет увеличиваться и при токе нагрузки гц=0 вся энергия конденсатора будет проходить через разрядную цепь. Таким образом, разрядная цепь Ь2, Д2 стабилизирует время перезаряда коммутирующего конденсатора при выключении главного тиристора. Это время даже при /д=0 не может быть больше, чем /р=я У СК1 + Ь2). Напомним, что в схеме рис. 112, а это время при гд=0 согласно формуле (117) равно оо.

Включение катушки индуктивности ЬЗ в цепь нулевого диода До в схеме рис. 113, а позволяет повысить нагрузочную способность тиристорного регулятора, так как конденсатор Ск получает дополнительную энергию из питающей сети пропорционально току нагрузки. Благодаря наличию катушки индуктивности ЬЗ при выключении тиристоров 77 и Т2, когда конденсатор Ск перезарядится до напряжения ?/п, ток нагрузки не может сразу замкнуться по цепи нулевого диода Д0. Этому будет препятствовать э. д. с. самоиндукции в катушке индуктивности ІЗ. Время, в течение которого ток в катушке ІЗ будет нарастать до тока нагрузки, будет соответствовать времени дополнительного заряда конденсатора Ск. При этом дополнительное напряжение конденсатора Д7/Ск будет пропорционально току нагрузки іл

Наконец, изменение схемы включения главного тиристора и элементов коммутирующего узла по сравнению со схемой рис. 112, а позволяет начинать работу ТИР, включая главный и вспомогательный тиристоры в любой последовательности и даже одновременно, коммутирующие свойства тиристорного регулятора при этом не нарушаются. Это стало возможным благодаря заряду конденсатора независимо от включения тиристоров, так как он заряжается сразу после подключения схемы к источнику питания по цепи: «+»

Ск, Д1, М, «-» ип, а также вследствие другого включения контура предварительного перезаряда вспомогательным тиристором Т2. При этом главный тиристор не нагружается током предварительного перезаряда, что также следует считать положительным свойством данной схемы.

Известны схемы тиристорных прерывателей без предварительного перезаряда коммутирующего конденсатора. Примером таких схем может служить схема, представленная на рис. 114, а, в которой нагрузка разделена на две параллельные группы (фазы) М1, М2. Если же нагрузкой является один тяговый двигатель (например, на троллейбусе, электромобиле и т. д.), то в качестве двухфазной нагрузки используют сглаживающие фазные индуктивности (см. рис. 108).

Каждая из фазных нагрузок шунтирована своим нулевым диодом Д1, Д2 и имеет свой главный тиристор ТІ, Т2. Коммутирующий узел, состоящий из конденсатора Ск и вспомогательных тиристоров ТЗ-Тб, является общим для главных тиристоров обеих фаз. Поэтому такую схему часто называют двухфазной схемой с общим узлом коммутации. Особенностью такого коммутирующего узла является отсутствие цикла предварительного перезаряда коммутирующего конденсатора.

Минимальный коэффициент заполнения в схеме рис. 114, а соответствует режиму работы, когда поочередно включаются соответствующие пары вспомогательных тиристоров ТЗ, Т5 и Т4, Тб. Включение четной пары вспомогательных тиристоров сдвинуто относительно момента включения нечетной пары на 180° (см. рис. 114, б).

При включении тиристоров ТЗ, Т5 конденсатор Ск заряжается током нагрузки первой фазы г’ді по цепи: «+» Т/п, АН, ТЗ, Ск, Т5, «-» ип. После заряда конденсатора до напряжения Нп через тири-

(123)

Рис. 114. Схема двухфазного тиристорного прерывателя без предварительного перезаряда Ск (а) и осциллограммы (б, в)

сторы ТЗ, Т5 ток прекращается и они выключаются, а ток нагрузки ід] замыкается через нулевой диод Д1.

При включении следующей пары вспомогательных тиристоров Т4, Тб коммутирующий конденсатор будет перезаряжаться на противоположную полярность, НО уже ТОКОМ нагрузки Ід2- Этот процесс перезаряда заканчивается, когда напряжение на конденсаторе Ск достигнет напряжения питания ?/п. При этом ток через тиристоры Т4, Тб прекращается и они выключаются, а ток нагрузки ід2 продолжает протекать через М2, замыкаясь через нулевой диод Д2. Далее снова включается пара вспомогательных тиристоров ТЗ, Т5

й конденсатор С„ перезаряжается током нагрузки ілі на противоположную полярность, т. е. процесе повторяется.

В режиме периодического перезаряда коммутирующего конденсатора через нагрузки последние получают энергию из контактной сети, равную энергии, запасаемой конденсатором в каждом цикле перезаряда.

Следовательно, в момент трогания, когда э. д. с. вращения двигателя Е=0, минимальные ток нагрузки и коэффициент заполнения будут соответственно равны:

где г — активное сопротивление нагрузки одной фазы; г\=г2=г\ 1 — частота включений каждого вспомогательного тиристора;

Г=1/7\

Для увеличения коэффициента заполнения ТИР служат главные тиристоры 77, Т2, которые, как и вспомогательные тиристоры, включаются со сдвигом на 180°.

При включении тиристора 77 напряжение источника питания прикладывается к нагрузке первой фазы, в результате диод Д1 запирается, а ток в ней нарастает. Для выключения тиристора 77 необходимо включить вспомогательные тиристоры ТЗ, Т5, когда напряжение на коммутирующем конденсаторе имеет полярность «+» справа. В этом случае к главному тиристору 77 прикладывается напряжение иск в обратном направлении. Ток через тиристор 77 прекращается, а коммутирующий конденсатор перезаряжается на противоположную полярность («+» слева) током нагрузки по цепи: «+» и„, МЛ, ТЗ, Ск, Т5, «-» и и- До момента прохождения напряжения конденсатора через нуль на тиристоре Т1 имеется обратное напряжение. Этот этап перезаряда Ск обеспечивает восстановление запирающих свойств тиристора 77. Ток через вспомогательные тиристоры ТЗ, Т5 прекращает протекать после того, как конденсатор перезарядится до напряжения источника питания. Начиная с этого момента, ток нагрузки первой фазы будет снова замыкаться через диод нулевого контура Д1, а коммутирующий конденсатор Ск будет подготовлен к выключению главного тиристора второй фазы.

После включения главного тиристора Т2 напряжение Ии прикладывается к нагрузке второй фазы и процессы в ней протекают аналогично первой фазе (рис. 114, б). Для выключения тиристора Т2 включаются вспомогательные тиристоры Т4, Тб. При этом напряжение конденсатора Ск прикладывается в обратном направлении к тиристору Т2 и последний выключается, а конденсатор перезаряжается на противоположную полярность по цепи: «+» ит М2, Т4, С„, Тб, «-» Vш подготовляясь к.выключению главного тиристора первой фазы. Далее процессы повторяются.1, характеризуется тем, что в кривых напряжения на нагрузке имеются интервалы времени, когда напряжение одновременно приложено к нагрузкам обеих фаз, благодаря одновременному проводящему состоянию главных тиристоров.

Осциллограммы на элементах схемы рис. 114, а приведены для двух режимов работы — без перекрытия (см. рис. 114, б) и с перекрытием (рис. 114, в).

Таким образом в схеме рис. 114, а происходит регулирование среднего напряжения на нагрузках от 0 до 11„. При этом каждый цикл перезаряда коммутирующего конденсатора является «полезным», так как при этом выключается один из главных тиристоров Т1 или 72. Отсутствие «холостого» подготовительного цикла перезаряда конденсатора уменьшает его реактивную мощность, а также расширяет диапазон регулирования напряжения на нагрузке. Последнее достигается тем, что снижается минимальное напряжение на нагрузке вследствие исключения подготовительного цикла перезаряда конденсатора, в течение которого к нагрузке подводилась энергия от источника питания.

Схема ТИР (см. рис. 114, а) может быть также дополнена разрядными (стабилизирующими) цепями и цепями дополнительного заряда конденсатора в зависимости от тока нагрузки.

Существуют и другие способы улучшения эксплуатационных свойств тиристорных прерывателей. В частности, известны схемы, в которых напряжение на нагрузке не превышает напряжения питания; позволяющие получить минимальный коэффициент заполнения близкий к нулю при высокой частоте регулирования; с меньшим числом полупроводниковых приборов, дающие возможность вести регулирование только изменением частоты включения тиристоров и т. д.

⇐Сглаживающие устройства в системах с тиристорно-импульсным управлением | Электрооборудование трамваев и троллейбусов | Защита силовых полупроводниковых приборов в тиристорных регуляторах⇒

Выпрямитель с кремниевым управлением

SCR » Electronics Notes

Тиристорные или тиристорные схемы

используются для многих целей управления мощностью, от управления освещением до двигателей переменного тока и других коммутационных приложений.


Схема тиристора Включает:
Руководство по проектированию схемы тиристора Схема работы Схема запуска/запуска Лом перенапряжения Симисторные схемы


Тиристорный или кремниевый выпрямитель, SCR, является особенно полезным компонентом и находит множество применений в таких областях, как управление мощностью, где эти компоненты могут использоваться для переключения высоких напряжений и токов.Тиристоры взяли на себя большинство приложений переключения мощности, которые когда-то обрабатывались реле, хотя контакторы очень высокого напряжения все еще используются.

Выпрямитель с тиристорным или кремниевым управлением, конструкция SCR может быть реализована простым способом. Устройства, хотя и немного необычные, следуют тем же основным правилам схемотехники, что и другие компоненты.

Основная проблема заключается в том, чтобы убедиться, что все компоненты имеют адекватные номинальные характеристики, поскольку часто тиристорные схемы используются в приложениях большой мощности.

Тиристор, основы цепи SCR

Тиристорный или кремниевый выпрямитель работает иначе, чем стандартный биполярный транзистор или полевой транзистор.

Тиристор имеет два электрода, которые подключены к основной цепи управления. Эти два электрода называются анодом и катодом.

Третий электрод, называемый затвором, используется для управления тиристором в цепи.

Символ цепи тиристора или SCR

Примечание по тиристорной технологии:

Тиристоры или тиристоры основаны на уникальной структуре PNPN и имеют три электрода: анод, катод и затвор.Когда затвор получает ток запуска, он запускает тиристор, позволяя току течь до тех пор, пока напряжение между анодом и катодом не будет снято. Это позволяет тиристору переключать высокие напряжения и токи, хотя это только в течение половины цикла. Два могут использоваться для покрытия обеих половин цикла.

Подробнее о Тиристорная технология

Чтобы понять, как SCR работает в цепи, лучше всего посмотреть на его эквивалентную схему.Отсюда видно, что тринистор можно считать состоящим из двух соединенных между собой транзисторов.

В начальных условиях проводимость между анодом и катодом отсутствует. Однако, если на затвор подается ток, который заставляет TR2 проводить ток, SCR включится, но только в одном направлении. Эта проводимость будет поддерживаться, даже если ток затвора будет удален. Таким образом, ток затвора можно рассматривать как триггерный импульс.

Чтобы остановить проводимость, напряжение между анодом и катодом должно быть снижено до уровня ниже уровня отключения.Это происходит, когда один или оба транзистора достигают режима отсечки. В этот момент проводимость всего устройства прекратится, и ворота необходимо будет повторно запустить.

Эквивалентная схема тиристора

Как можно понять, тиристор SCR проводит ток только в одном направлении. При использовании с сигналом переменного тока его необходимо повторно запускать для каждого полупериода проводимости.

Когда тиристор SCR находится в полностью проводящем состоянии, падение напряжения на устройстве обычно составляет около 1 В для всех значений анодного тока вплоть до его номинального значения.

После этого тиристор продолжает работать, пока анодный ток остается выше тока удержания для устройства, которое обычно обозначается как IH. Ниже этого значения SCR перестает проводить ток. Поэтому в цепях постоянного тока и некоторых цепях переменного тока с высокой индуктивностью должны быть средства отключения устройства, поскольку тиристор будет продолжать проводить ток.

Схема тиристорного затвора

Во избежание перегрузки затвора, а также ложных срабатываний, в цепь затвора часто ставят резисторы.

Тиристорная схема с дополнительными резисторами затвора

При разработке схемы SCR часто включаются два резистора затвора.

На схеме включен R1 для ограничения тока затвора до приемлемого уровня. Этот резистор выбран таким образом, чтобы обеспечить достаточный ток для срабатывания тринистора, но не настолько большой, чтобы переход затвора подвергался нагрузке.

Второй резистор, R2, является катодным резистором затвора, иногда обозначаемым как RGK, включенным для предотвращения ложного срабатывания.Это эффективно снижает чувствительность ворот.

Иногда этот резистор может быть включен в сам корпус SCR, и внешний резистор может не потребоваться. Чтобы определить, что необходимо, необходимо проверить спецификацию производителя.

Дополнительные схемы и схемы:
Основы операционных усилителей Схемы операционных усилителей Цепи питания Транзисторная конструкция Транзистор Дарлингтона Транзисторные схемы схемы полевых транзисторов Символы цепи
    Вернитесь в меню проектирования схем .. .

Файл:Тиристорная схема symbol.svg — Wikimedia Commons

Разрешение
(Повторное использование этого файла)

Я, владелец авторских прав на это произведение, настоящим публикую его на условиях следующих лицензий:

Разрешается копировать, распространять и/или изменять этот документ в соответствии с условиями Лицензии на свободную документацию GNU версии 1.2 или любой более поздней версии, опубликованной Free Software Foundation; без неизменяемых разделов, без текстов на передней и задней обложках.Копия лицензии включена в раздел, озаглавленный Лицензия на бесплатную документацию GNU .http://www.gnu.org/copyleft/fdl.htmlGFDLGNU Лицензия на бесплатную документациюtruetrue

Этот файл находится под лицензией Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported.
Вы свободны:
  • для обмена – для копирования, распространения и передачи произведения
  • для ремикса – для адаптации произведения
При следующих условиях:
  • атрибуция — Вы должны указать соответствующий кредит, предоставить ссылку на лицензию и указать, были ли внесены изменения.Вы можете сделать это любым разумным способом, но никоим образом не предполагающим, что лицензиар одобряет вас или ваше использование.
  • Общий доступ — Если вы делаете ремикс, трансформируете или развиваете материал, вы должны распространять свои вклады под той же или совместимой лицензией, что и оригинал.
Этот тег лицензии был добавлен в этот файл как часть обновления лицензирования GFDL. -Поделиться 3.0truetrue

Этот файл находится под лицензией Creative Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic, 2.0 Generic и 1.0 Generic.
Вы свободны:
  • для обмена – для копирования, распространения и передачи произведения
  • для ремикса – для адаптации произведения
При следующих условиях:
  • атрибуция — Вы должны указать соответствующий кредит, предоставить ссылку на лицензию и указать, были ли внесены изменения.Вы можете сделать это любым разумным способом, но никоим образом не предполагающим, что лицензиар одобряет вас или ваше использование.
  • Общий доступ — Если вы делаете ремикс, трансформируете или развиваете материал, вы должны распространять свои материалы под той же или совместимой лицензией, что и оригинал.

https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5 СС BY-SA 2.5 Creative Commons Attribution-Share Alike 2.5 правда правда

Вы можете выбрать лицензию по вашему выбору.

Коммутация тиристора класса C. Цепь, работа и форма волны Тиристор

. Другое название этого типа коммутации — комплементарная коммутация.

Этот метод коммутации показывает высокую надежность и подходит для работы на частотах ниже 1000 Гц .

Что такое коммутация тиристора?

Коммутация тиристора определяет процесс выключения тиристора. Ранее мы обсуждали, что для включения тиристора вместе с входом питания устройству обязательно требуется импульс затвора, чтобы запустить тиристор. Это означает, что во время включения стробирующий импульс действует как переключатель, и как только устройство начинает проводить, даже при снятии стробирующего сигнала устройство продолжает проводить.

Поскольку такого переключателя для выключения тиристора, находящегося в проводящем состоянии, нет, необходима внешняя схема, помогающая выключить устройство.Различные методы, помогающие отключить тиристор, известны как методы коммутации тиристоров .

Ранее мы обсуждали методы коммутации классов A и B.

В коммутации класса А ток через тиристор достигает значения 0 за счет использования коммутирующих компонентов (L и C). Индуктор в основном противостоит изменению тока в цепи, поэтому через определенный период времени ток автоматически достигает 0. В то время как в коммутации класса B используется резонансная LC-цепь.

Цепь коммутации класса C

В этом методе коммутации используются два тиристора, один основной, а другой вспомогательный (дополнительный), это наглядно показано ниже:

Здесь основной тиристор обозначен как T 1 , а дополнительный тиристор — как T 2 . Основной тиристор последовательно соединен с нагрузкой, а вспомогательный параллельно основному тиристору.

Он получил название комплементарной коммутации по той причине, что два тиристора в цепи включаются попеременно.Это означает, что для выключения тиристора срабатывает вспомогательный тиристор, а для выключения вспомогательного тиристора срабатывает T 1 .

Мы уже обсуждали, что для принудительной коммутации используется источник постоянного тока. Итак, давайте посмотрим, как коммутационная схема класса C работает при подаче входного сигнала постоянного тока.

Работа коммутации класса C

Чтобы понять работу коммутации класса c, существует три режима работы.

Оба тиристора цепи проводят ток нагрузки, но не одновременно.Давайте разберемся с каждым режимом работы отдельно.

Режим 0 : Этот режим работы соответствует начальному состоянию схемы, когда оба тиристора выключены и поэтому напряжение на конденсаторе также равно 0.

Это означает, T 1 = выкл ; T 2 = выкл. ; В С = 0

Режим I : В этом режиме работы схема снабжена входом питания постоянного тока, и вместе с этим тиристор T 1 запускается управляющим сигналом.Благодаря этому Т 1 придет в проводящее состояние. Это приводит к двум токам, один из которых будет током нагрузки, а другой будет зарядным током конденсатора, протекающим через всю цепь.

Ток нагрузки и ток конденсатора задаются как:

При этом зарядный ток будет:

Следовательно, общий ток, протекающий через SCR T 1 , будет суммой тока нагрузки и зарядного тока.Таким образом, дается как:

Из-за протекания зарядного тока конденсатор заряжается до пика входного напряжения в соответствии с полярностью, как показано на рисунке выше.

Однако зарядный ток уменьшается до 0, когда конденсатор полностью заряжается до входа питания, и, таким образом, единственный ток, который продолжает течь через T 1 , — это ток нагрузки. Даже в момент, когда C удерживает заряд, T 1 продолжает оставаться в проводящем состоянии.Следовательно,

T 1 = на ; T 2 = выкл. ; В С = В

Теперь мы должны попытаться коммутировать T 1 , и это объясняется в следующем режиме работы.

Режим II : В этом рабочем состоянии на T 2 подается стробирующий импульс, который запускает его, что приводит к отключению T 1 . Теперь возникает вопрос, как это происходит на самом деле?

Итак, этот режим работы таков, что при подаче запускающего импульса на T 2 путь замыкается накоротко.Как только это происходит, полярность заряда, хранящегося в конденсаторе, вызывает обратное смещение тиристора T 1 .

Это условие обратного смещения приводит к отключению тиристора T 1 . Итак, когда T 2 находится в проводящем состоянии,

Ток, протекающий через R-T 2 , будет равен:

Ток нагрузки, протекающий через R L -C-T 2 , заряжает конденсатор, и его значение будет указано как:

: 2 В соответствует сумме входного напряжения и напряжения на конденсаторе.

Однако протекание тока через конденсатор снова заряжает конденсатор, но на этот раз с обратной полярностью, т. е. в противоположном случае, рассмотренному ранее.

Далее, как и в предыдущем случае, ток, протекающий через конденсатор, уменьшается до 0, когда конденсатор полностью заряжается.

Таким образом, общий ток, протекающий через тиристор T 2 ,

Таким образом, при срабатывании T 2 , т.е. дополнительного SCR, основной SCR T 1 выключится.

Следовательно, работа в режиме II обеспечивает

T 1 = выкл. ; T 2 = на ; В С1 = -В

Теперь следующий режим работы этой коммутации основан на включении основного тиристора при выключении вспомогательного.

Режим III : Чтобы выключить T 2 , T 1 запускается импульсом стробирования. Как только T 1 начинает проводить проводимость, полярность, существующая на C, смещает T 2 , из-за чего T 2 прекращает проводимость, и ток течет через T 1 , как мы обсуждали в режиме I.

Следовательно, работа в режиме III приведет к причине

T 1 = на ; T 2 = выкл. ; В С = В

Представление сигнала

Представление сигнала метода коммутации класса C приведено ниже :

Здесь Ig 1 и Ig 2 представляют импульсы запуска затвора, подаваемые на тиристоры T 1 и T 2 соответственно.V T1 и V T2 — падение напряжения на T 1 и T 2 соответственно. Ток, протекающий через T 1 и T 2 соответственно, представлен I T1 и I T2 . Кроме того, V C и I C представляют напряжение и ток на конденсаторе соответственно.

Как использовать тиристоры в качестве статического выключателя?

Автоматический выключатель представляет собой электрический выключатель, используемый в электрических цепях для подключения и отключения нагрузки при необходимости.Помимо ручного подключения и отключения нагрузки, автоматические выключатели выполняют еще одну важную роль в цепи — защищают компоненты цепи от перегрузки по току в случае неисправности или перегрузки. В таких ненормальных условиях ток в цепи быстро увеличивается, и контакты автоматического выключателя размыкаются, прерывая путь прохождения тока и, таким образом, разрывая цепь.

Большинство промышленных нагрузок имеют индуктивную природу. Проблема с обычными автоматическими выключателями заключается в том, что для отключения большого тока контакты автоматического выключателя должны физически раздвигаться друг от друга.Если нагрузка индуктивная, на контактах автоматического выключателя появляется большой всплеск напряжения (из-за L*di/dt), когда они пытаются сдвинуться, и при этом между контактами возникает дуга. Для гашения дуги необходимы вспомогательные устройства, а срок службы выключателя ограничивается эрозией контактов из-за воздействия на них высокой температуры дуги.

Все функции, выполняемые автоматическим выключателем, можно выполнять с помощью силовых полупроводниковых устройств, используя их в качестве управляемых переключателей.Поскольку в них нет движущихся частей, силовые полупроводниковые устройства известны как статические переключатели. И когда они реализованы как автоматический выключатель, они называются статическими автоматическими выключателями.

Статические автоматические выключатели

Управляемые силовые полупроводниковые устройства, такие как тиристор, начинают проводить ток, когда он смещен в прямом направлении и на его затвор подается напряжение. Он продолжает проводить ток, пока напряжение на нем положительное, и прекращает проводить ток, как только напряжение на нем становится отрицательным.

Схема на изображении ниже показывает, как два тиристора соединены в обратной параллельной конфигурации. Цепь питается от трансформатора, который подключается к системе распределения. Импульсы запуска затвора на тиристоры подаются схемой управления затвором через импульсные трансформаторы запуска. Это необходимо, чтобы изолировать цепь тиристора большой мощности от цепи управления затвором малой мощности.

Ток нагрузки измеряется с помощью трансформатора тока и постоянно подается обратно в схему управления затвором, которая постоянно контролирует ток нагрузки и в соответствии с этим планирует запускающие импульсы.

Импульсы затвора синхронизированы с переходом через 0 тока нагрузки. Поскольку нагрузка имеет индуктивный характер, ток отстает от напряжения на угол коэффициента мощности Ф. В положительный полупериод тока нагрузки T 1 срабатывает, а T 2 смещается в обратном направлении. T 1 проводит ток нагрузки от Ф до π+Ф.

В отрицательный полупериод тока нагрузки срабатывает T 2 , а T 1 смещается в обратном направлении. Следовательно, T 2 проводит ток нагрузки в течение этого времени.Такая синхронизированная работа двух тиристоров обеспечивает бесперебойную подачу тока на нагрузку, как показано на временной диаграмме ниже.

Предположим, что произошел сбой, и величина тока в цепи превысит предварительно выбранный уровень. С этого момента схема управления затвором будет сдерживать импульс затвора. Тиристоры не будут открываться из-за отсутствия импульса затвора и, следовательно, не будут проводить ток. Таким образом, ток короткого замыкания успешно прерывается. Тиристоры для таких конструкций следует выбирать тщательно, поскольку они должны быть в состоянии блокировать высокое напряжение, которое появляется на них при возникновении неисправности.

Скажем, неисправность возникает мгновенно, скажем, где-то между 4π+Ф и 5π+Ф. Ток нагрузки прервется только при 5π+Ф, когда T 1 перестанет проводить ток и импульс запуска затвора T 2 будет задержан. Это показывает, что максимально возможная задержка для разрыва цепи составляет один полупериод, т. е. π/ω секунд.

Может потребоваться сброс схемы управления стробирующими импульсами после устранения неисправности для возобновления нормальной работы.

В обычном автоматическом выключателе минимальное время, необходимое для отключения тока короткого замыкания, составляет около 2-3 полупериодов в зависимости от величины тока короткого замыкания.Одно из основных преимуществ статического автоматического выключателя по сравнению с обычным автоматическим выключателем заключается в том, что он работает быстрее. Конструктивные характеристики управляемых силовых полупроводниковых переключателей для таких приложений включают в себя высокое номинальное напряжение и способность выдерживать высокие пусковые токи.

Однако использование таких высококачественных силовых полупроводниковых переключателей в качестве статических автоматических выключателей не оправдано для применений, где нагрузка имеет высокое активное сопротивление, например, в бытовых осветительных/отопительных нагрузках.Принимая во внимание, что для каждой цепи нужен отдельный автоматический выключатель, а полупроводниковые устройства с высокой мощностью стоят дороже, установка статического автоматического выключателя для каждой цепи в каждом доме просто нерентабельна. Это большая часть того, почему статические автоматические выключатели не используются в жилых домах. С другой стороны, искрение и его вредные последствия более серьезны при индуктивных нагрузках, которые составляют большинство промышленных нагрузок. Статические автоматические выключатели лучше всего подходят для промышленного применения, где инженеры ищут долгосрочные решения, не требующие обслуживания.

Как защитить цепи от перенапряжения с помощью тиристоров

Опубликовано

Ник Пауэрс

Стрела Электроника

Ник Пауэрс — менеджер по маркетингу приложений в Arrow Electronics. Имея степень магистра инженерных наук, специализирующихся на системных инженерах… Подробнее

Электронные устройства рассчитаны на работу при определенных максимальных напряжениях питания. Все, что выше максимально допустимого напряжения, может привести к значительным повреждениям, включая плавление проводов, перестающие работать устройства, вздутие упаковки, физические отверстия, трещины или даже устройства, которые воспламеняются, когда цепь получает перенапряжение.

Что вызывает перенапряжение?

Напряжение, превышающее ограничения, указанные для устройства, является наиболее распространенной причиной отказа.Когда напряжение поднимается выше расчетного предела, возникает перенапряжение. Скачки напряжения, неправильное питание на входе, избыточная температура, механический удар, электростатический разряд, низкое сопротивление между контактами питания и заземления, короткое замыкание на контакте, отказ устройства и многое другое могут вызвать ситуацию перенапряжения. В зависимости от продолжительности события оно называется переходным процессом, скачком напряжения или скачком напряжения.

Предохранительные устройства, такие как плавкие предохранители, защищают электронику от повреждения избыточным током.Однако они могут быть неэффективными, когда имеют место переходные процессы и всплески высокого напряжения в источнике питания. Транзисторы также могут обеспечивать защиту и действовать одновременно как переключатели и усилители. Однако обычно они работают с небольшими электронными токами в миллиамперном диапазоне.

Рис. 1: Тиристоры — простые устройства, но они обеспечивают надежную защиту в ситуациях перенапряжения. (Источник: BBC)

Для сравнения, тиристоры

работают с электронными токами в диапазоне от нескольких сотен вольт до 10 ампер и особенно полезны там, где существуют флуктуации тока и перегрузки по току.Они используются в заводских силовых выключателях, автомобильных замках зажигания, устройствах защиты от перенапряжений, термостатах, регуляторах скорости электродвигателей и твердотельных реле, а также обычно используются в телекоммуникационном оборудовании. В ситуации перегрузки по току тиристор включается и остается в этом состоянии до сброса цепи.

См. соответствующий продукт

Двунаправленные тиристоры

Пример семейства тиристоров включает тиристорные устройства защиты от перенапряжения серии NP1800SAT3G NP компании ON Semiconductor, которые представляют собой высоковольтные двунаправленные тиристорные устройства защиты от перенапряжений (TSPD), используемые в телекоммуникационных цепях, включая центральные офисы, оборудование доступа и помещения клиентов, защищая их от условий перенапряжения. .

Будучи двунаправленными устройствами, они обладают функциональностью двух устройств в одном корпусе, что экономит место на плате. Устройства действуют как лом при перенапряжении, отводя энергию от защищаемой цепи или устройства. Использование серии NP от ON Semiconductor призвано помочь производителям соответствовать различным нормативным требованиям.

 

См. соответствующий продукт

Тиристоры Bourns TISP400h2BJR-S предназначены для ограничения перенапряжений в цифровых телекоммуникационных линиях, которые обычно вызываются системой электропитания переменного тока или помехами от грозовых разрядов, которые индуцируются или передаются на телефонную линию.Одно устройство обеспечивает двухточечную защиту обмоток трансформатора и низковольтной электроники.

Устройство защиты состоит из симметричного двунаправленного тиристора, управляемого напряжением. Во время работы перенапряжение сначала отсекается за счет ограничения пробоя до тех пор, пока напряжение не поднимется до уровня, при котором устройство перейдет в состояние низкого напряжения во включенном состоянии. Низкое напряжение во включенном состоянии вызывает безопасный отвод тока, возникающего в результате перенапряжения, через устройство. Устройство отключается, когда отводимый ток падает ниже значения тока удержания.

См. соответствующий продукт
СМТПА62
STMicroelectronics Тиристорные устройства защиты от перенапряжения Вид

 

Тиристор

STMicroelectronics SMTPA62 Trisil™ также используется для защиты телекоммуникационного оборудования.Характеристики включают двунаправленную защиту от ломика, диапазон напряжения от 62 В до 320 В, малую емкость от 12 пФ до 20 пФ при 50 В, низкий ток утечки: IR = максимум 2 мкА и ток удержания = 150 мА минимум.

Приложения в области телекоммуникаций включают аналоговые и цифровые линейные карты — xDSL, T1/E1, ISDN, терминалы (телефон, факс, модем) и оборудование центрального офиса.

Серия Trisil от STMicroelectronics предназначена для защиты оборудования от молний и переходных процессов, вызванных линиями электропередач переменного тока.Они доступны в упаковках SMA, SMB и DO-15. Тиристоры серии Trisil не подвержены старению и обеспечивают безотказный режим при коротком замыкании для лучшей защиты. Они используются для обеспечения соответствия оборудования различным стандартам, таким как UL1950, IEC950 / CSA C22.2, UL1459 и FCC, часть 68.

Другим примером является тиристорное устройство SIDAC 170 В 30 А SDP1800Q38CB с 8 выводами QFN от Littelfuse, которое обеспечивает защиту от перенапряжения для VDSL2, ADSL2 и ADSL2+ и оказывает минимальное влияние на сигналы данных.Конструкция обеспечивает емкостную нагрузочную характеристику, совместимую с приложениями с высокой пропускной способностью. Пакет для поверхностного монтажа обеспечивает пропускную способность, превышающую большинство мировых стандартов и рекомендаций по перенапряжениям при освещении.

Устройство имеет сбалансированную защиту от перенапряжения, низкий уровень искажений и вносимых потерь, а также низкий профиль.

Что такое тиристор?

Тиристоры — это твердотельные полупроводники с четырьмя чередующимися слоями материала N и P (P-N-P-N).Устройство проводит, когда затвор получает триггер тока, и продолжает проводить до тех пор, пока напряжение не меняется на противоположное. Хотя существует много типов, наиболее распространенными являются диаки (диодные переменные), симисторы (триодные переменные) и выпрямители с кремниевым управлением. Тиристоры — это просто электронные компоненты с тремя выводами — анодом, катодом и затвором.

Когда напряжение на резисторе возрастает, тиристор включается, и шины питания замыкаются накоротко всего на несколько миллисекунд, прежде чем перегорает предохранитель.Чем быстрее тиристор, тем быстрее время отклика. Работа затвора заключается в управлении током, протекающим между анодом и катодом. Предохранитель в 1000 раз медленнее тиристора, для сравнения, для срабатывания которого требуется всего несколько микросекунд.

Как работает тиристор в цепи?

Тиристоры являются однонаправленными, что означает, что они проводят ток только в одном направлении, когда на затвор подается ток срабатывания. Небольшой ток затвора управляет большим анодным током, а анодный ток должен быть больше, чем ток удержания, чтобы поддерживать проводимость.

Тиристоры действуют как выпрямительные диоды после включения. При срабатывании он будет защелкиваться, проводя ток даже тогда, когда ток затвора больше не подается, при условии, что ток анода выше тока фиксации. Когда ток больше не течет в затвор, устройство выключается, и ток не может течь от анода к катоду. Тиристоры не имеют движущихся частей, не образуют дуги при контакте, не реагируют на коррозию или грязь, и их можно настроить для управления средним значением переменного тока нагрузки без рассеивания большого количества энергии.

Применение тиристорной цепи

Тиристоры

обычно используются в цепях переменного тока, где прямой ток падает до нуля во время каждого цикла, поэтому всегда имеется функция отключения. Это означает, что ворота должны срабатывать в течение каждого цикла только для того, чтобы снова включить их. Однако самая важная задача тиристора заключается в синхронизации этих функций, чтобы обеспечить достаточный контроль мощности и защиту современной, иногда хрупкой электроники.

Теги статей

Неделя 5 Тиристорная цепь и цепи включения тиристоров — Тиристорная цепь Тиристоры

Тиристорная цепь

Тиристоры представляют собой быстродействующие полупроводниковые устройства, которые можно использовать для управления двигателями, нагревателями и

лампами.

Ранее мы говорили, что для того, чтобы заставить тиристор включиться, нам нужно подать небольшой

триггерный импульс тока (не непрерывный ток) на вывод G, когда тиристор

открыт. в своем прямом направлении, то есть Анод, (A) положителен по отношению к

катоду, (K), для того, чтобы произошло регенеративное запирание.

Типовой тиристор

Как правило, этот запускающий импульс должен иметь длительность всего несколько микросекунд, но чем дольше подается импульс затвора, тем быстрее происходит внутренний лавинный пробой и тем быстрее происходит включение

время тиристора, но максимальный ток затвора не должен превышаться.После срабатывания

и полной проводимости падение напряжения на тиристоре от анода к катоду становится достаточно постоянным и составляет около 1,0 В для всех значений анодного тока вплоть до его номинального значения.

Но помните, однако, что как только тиристор начинает проводить, он продолжает проводить даже при отсутствии

Сигнала затвора, пока ток анода не упадет ниже тока удержания устройства (IH) и ниже

этого значения, он автоматически выключится. ». Тогда в отличие от биполярных транзисторов и полевых транзисторов тиристоры

нельзя использовать для усиления или управляемого переключения.

Тиристоры представляют собой полупроводниковые устройства, которые специально разработаны для использования в мощных переключающих устройствах

и не имеют возможности усилителя. Тиристоры могут работать только в режиме переключения

a, действуя как открытый или закрытый переключатель. После запуска в проводимость

своей клеммой затвора тиристор всегда будет оставаться проводящим (пропускать ток). Поэтому в цепях постоянного тока

и некоторых цепях переменного тока с высокой индуктивностью ток приходится искусственно уменьшать с помощью отдельного переключателя

или схемы выключения.

Цепь тиристора постоянного тока

При подключении к источнику постоянного тока постоянного тока тиристор можно использовать в качестве переключателя постоянного тока для

управления большими постоянными токами и нагрузками. При использовании тиристора в качестве переключателя он ведет себя как

тиристорных генераторов

тиристорных генераторов

полпрог 13.03.2020 17.03.2020 (проработана и добавлена ​​математика для комплектации резистор). все еще обновляется, следите за обновлениями

Интересная и гибкая схема с небольшим количеством компонентов

Общая схема.Значения приведены для BT151. Слева — осциллограмма с 2 диодами на

Я недавно играл с этими маленькими тиристорными генераторами и пришел с некоторыми проектами. Выше приведена схема одного из вариантов семейства интересных осцилляторов.

Самый маленький тиристор, который я смог достать, это BT151, рассчитанный на 12А, 650В. По следам прицела на этой странице канал 1 подключен к аноду (показывает напряжение на крышке), а канал 2 к ворота. Все следы от схемы BT151, как показано на рисунке выше, слева.

Тиристоры

(иногда называемые кремниевыми выпрямителями — SCR) очень удобны полупроводниковые приборы. Как и BJT, они контролируются по току. Если ток идет через затвор достигает определенного порога тока срабатывания (Igt), тиристор начнет дирижировать. После срабатывания он будет продолжать проводить до тех пор, пока ток не прекратится. меньше тока удержания. Вы можете думать об этом как о транзисторе с памятью.

Хотя они в основном используются в мощной электронике, их свойства позволяют создавать некоторые интересные схемы генератора.

Так как же это работает?

В этом генераторе резистор заряжает колпачок. Напряжение на крышке также запускает SCR. Если вы правильно подберете резистор, как только напряжения на крышке будет достаточно, тиристор сработает, разряжая конденсатор примерно до 600 мВ (падение 1 PN-перехода), а затем отключается из-за недостаточного тока, позволяя резистору зарядить крышку опять таки. И цикл будет продолжаться.

Этот генератор может работать в диапазоне 10 кГц (C ~ 220 нФ) или в диапазоне 10 Гц. (С ~ 200 мкФ).

Начальная версия с потенциометром между затвором и анодом. Позже заменен с диодной каплей

Выбор правильного резистора

Частота цепи напрямую зависит от анодного резистора и конденсатор.

Если повезет, а также прицелом или цифровым мультиметром, вы сможете выбирать резисторы наугад и подсчитывать их. вы выбрали хит сладкое место.

Иногда осциллятор не работает. В основном это связано с триггером и удерживающие токи тиристора.Эмпирическое правило выбора анодного резистора:

  • Резистор должен быть достаточно мал, чтобы пропускать ток для срабатывания затвора,
  • , но и достаточно большой, чтобы не подавать ток выше ток удержания при полной зарядке конденсатора

Крышка должна быть достаточно большой, чтобы сработал тиристор. 220 нФ близко к низкий лимит. Тиристоры с небольшим сигналом, вероятно, могут колебаться на более высоких частотах.

Резистор на затворе не сильно меняет частоту.На самом деле может и не даже быть необходимым. Если оставить, то на 12кГц разница между резисторами затвора 1к и 10к менее 50Гц.

Вы можете сказать, переоценили ли вы значение сопротивления или занизили его, посмотрев на напряжения на аноде и затворе.

  • Если напряжения затвора и анода очень близки (отличаются не более чем на 200 мВ), SCR застрял. Слишком маленькое значение сопротивления удерживает ток удержания. Левый скриншот
  • Если анод значительно выше затвора, резистор слишком велик, а не допуская достаточный ток для срабатывания.Скриншот справа
  • Если вы видите, что он колеблется, он работает. Дух. Средний скриншот

Расчет правильного резистора

Расчеты для выбора анодного резистора ниже

В общем, диапазон сопротивления зависит от падения напряжения, которое вы вызываете последовательно с отношение затвора и триггера к удерживающему току. Приведенные ниже значения относятся к Semikron. силовой модуль SCR.

Поставив два условия выше, мы можем вычислить математику.я обозначил анодное напряжение как V x , так как это напряжение представляет особый интерес. Это напрямую зависит от тока, идущего от Vcc в цепь. Итак, зная, что напряжение (и анодный резистор), мы знаем точный ток. Обратите внимание, что это Модель схемы избавилась от затворного резистора.

Когда тиристор включен, V x равно 0,6 В — типичное падение PN-перехода. Мы знаем, что тогда ток должен быть меньше, чем I H , чтобы тиристор отключается в какой-то момент.Таким образом, мы знаем минимальное значение резистора.

R > (V CC -0,6 В) / I H

При выключенном тиристоре минимальный ток, необходимый для его срабатывания, составляет Я ГТ . Сообщалось, что это выше тока удержания в таблице данных. но (по крайней мере у этого блока) он оказался ниже (измерил 50мА). Если бы у меня было GT больше, чем ток удержания, то эта топология вообще не будет работать.

В выключенном состоянии V x задается напряжением срабатывания затвора и падением мы заставляем с диодом (ами).Таким образом, мы получаем максимальное значение резистора, равное

. R < (V CC -V GT -V падение ) / Я ГТ

Генератор, построенный на конденсаторе 3300 мкФ и силовом модуле SCR SKKT 27B08

Введите данные для нашего тиристора и диодов, и мы получим R в диапазоне от 27 до 48 Ом. Важным наблюдением является то, что увеличение падения напряжения (для увеличения амплитуда) уменьшает максимальное значение резистора!

В техническом описании для BT151 указан ток срабатывания от 2 мА до 15 мА.Это очень широкий диапазон, поэтому, если вы измерить свою часть, вам, возможно, придется сделать некоторые предположения (или математические расчеты из приведенного выше) на анодный резистор. Достаточно близкие значения заставят осциллятор немного прозвенеть, а затем остановятся. как на трассе выше. В зависимости от напряжения на аноде и затворе после его остановки вы можете сказать, если резистор слишком большой или слишком маленький. BT151, который я использовал, оказался быть около 12 мА Igt.

Затворные диоды

Регулируя количество диодов, вы можете настроить напряжение, до которого заряжается конденсатор, пока тиристор срабатывает.Слева направо: 1, 2 и 3 последовательно соединенных диода 1N4148.

Можно и четыре, но это расточительно… Кроме того, для этого нужен запас напряжение увеличено до >=6 В (левое изображение)

Для больших капель разумнее использовать стабилитрон. Здесь стабилитрон на 3,5 В (см. измерение амплитуды). К сожалению, этот работает только при> 6В (правое изображение)

Частота и диапазон сопротивления

Для BT151 значение емкости, как указано выше (220 нФ), и два диода, значения сопротивления для анодный резистор находится в диапазоне от 390 до 600 Ом.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.