Tiristori su ključevi za napajanje koji nisu potpuno kontrolirani. Često u tehničkim knjigama možete vidjeti drugo ime za ovaj uređaj - tiristor s jednom operacijom. Drugim riječima, pod utjecajem kontrolnog signala prelazi se u jedno stanje - vođenje. Točnije, uključuje krug. Da biste ga isključili, potrebno je stvoriti posebne uvjete koji osiguravaju da istosmjerna struja u krugu padne na nulu.
Značajke tiristora
Tiristorski ključevi provode električnu struju samo u smjeru naprijed, au zatvorenom stanju mogu izdržati ne samo naprijed, već i obrnuti napon. Struktura tiristora je četveroslojna, postoje tri izlaza:
- Anoda (označena slovom A).
- Katoda (slovo C ili K).
- Kontrolna elektroda (U ili G).
Tiristori imaju čitavu familiju strujno-naponskih karakteristika, mogu se koristiti za procjenu stanja elementa. Tiristori su vrlo moćni elektronički ključevi, sposobni su za prebacivanje krugova u kojima napon može doseći 5000 volti, a jačina struje - 5000 ampera (dok frekvencija ne prelazi 1000 Hz).
Rad tiristora uDC krugovi
Konvencionalni tiristor se uključuje primjenom strujnog impulsa na upravljački izlaz. Štoviše, mora biti pozitivan (u odnosu na katodu). Trajanje prijelaznog procesa ovisi o prirodi opterećenja (induktivno, aktivno), amplitudi i brzini porasta strujnog pulsnog upravljačkog kruga, temperaturi poluvodičkog kristala, kao i primijenjenoj struji i naponu na tiristorima. dostupno u krugu. Karakteristike kruga izravno ovise o vrsti korištenog poluvodičkog elementa.
U krugu u kojem se nalazi tiristor, pojava velike brzine porasta napona je neprihvatljiva. Naime, takva vrijednost pri kojoj se element spontano uključuje (čak i ako nema signala u upravljačkom krugu). Ali u isto vrijeme, kontrolni signal mora imati vrlo visok nagib.
Načini isključivanja
Mogu se razlikovati dvije vrste tiristorskog prebacivanja:
- Prirodno.
- Prisilno.
A sada detaljnije o svakoj vrsti. Prirodno se javlja kada tiristor radi u krugu izmjenične struje. Štoviše, ovo se prebacivanje događa kada struja padne na nulu. Ali za provedbu prisilnog prebacivanja može biti veliki broj različitih načina. Koju tiristorsku kontrolu odabrati ovisi o dizajneru strujnog kruga, ali vrijedi razgovarati o svakoj vrsti zasebno.
Najkarakterističniji način prisilnog prebacivanja je povezivanjekondenzator koji je prethodno napunjen pomoću tipke (tipke). LC krug je uključen u tiristorski upravljački krug. Ovaj krug sadrži potpuno napunjen kondenzator. Tijekom prijelaznog procesa, struja fluktuira u krugu opterećenja.
Metode prisilnog prebacivanja
Postoji nekoliko drugih vrsta prisilnog prebacivanja. Često se koristi sklop koji koristi sklopni kondenzator s obrnutim polaritetom. Na primjer, ovaj kondenzator se može spojiti na krug pomoću neke vrste pomoćnog tiristora. U tom slučaju će se pojaviti pražnjenje na glavnom (radnom) tiristoru. To će dovesti do činjenice da će na kondenzatoru struja usmjerena prema istosmjernoj struji glavnog tiristora pomoći da se struja u krugu smanji na nulu. Stoga će se tiristor isključiti. To se događa iz razloga što tiristorski uređaj ima svoje karakteristike koje su karakteristične samo za njega.
Postoje i sheme u kojima su LC lanci povezani. Oni se ispuštaju (i s fluktuacijama). Na samom početku struja pražnjenja teče prema radniku, a nakon izjednačavanja njihovih vrijednosti, tiristor se isključuje. Nakon toga iz oscilatornog lanca struja teče kroz tiristor u poluvodičku diodu. U tom slučaju, dok struja teče, na tiristor se primjenjuje određeni napon. Modul je jednak padu napona na diodi.
Tiristorski rad u AC krugovima
Ako je tiristor uključen u AC krug, moguće je izvesti takveoperacije:
- Uključite ili isključite električni krug s aktivno-otpornim ili otpornim opterećenjem.
- Promijenite prosječnu i efektivnu vrijednost struje koja prolazi kroz opterećenje, zahvaljujući mogućnosti podešavanja trenutka kontrolnog signala.
Tiristorski ključevi imaju jednu značajku - provode struju samo u jednom smjeru. Stoga, ako ih trebate koristiti u AC krugovima, morate koristiti back-to-back vezu. Efektivna i prosječna strujna vrijednost mogu se promijeniti zbog činjenice da je trenutak primjene signala na tiristore različit. U ovom slučaju, snaga tiristora mora zadovoljiti minimalne zahtjeve.
Način kontrole faze
U metodi prisilne faze kontrole, opterećenje se podešava promjenom kutova između faza. Umjetno prebacivanje može se izvesti pomoću posebnih sklopova, ili je potrebno koristiti potpuno kontrolirane (zaključajuće) tiristore. Na njihovoj osnovi se u pravilu izrađuje tiristorski punjač koji vam omogućuje podešavanje jačine struje ovisno o razini napunjenosti baterije.
Kontrola širine impulsa
Nazivaju je i PWM modulacijom. Tijekom otvaranja tiristora daje se kontrolni signal. Spojevi su otvoreni i postoji određeni napon na opterećenju. Tijekom zatvaranja (tijekom cijelog prijelaznog procesa) ne primjenjuje se upravljački signal, stoga tiristori ne provode struju. Prilikom implementacijekrivulja struje regulacije faze nije sinusoidna, dolazi do promjene valnog oblika napona napajanja. Posljedično, dolazi i do kršenja rada potrošača koji su osjetljivi na visokofrekventne smetnje (pojavljuje se nekompatibilnost). Tiristorski regulator ima jednostavan dizajn, koji će vam omogućiti da bez problema promijenite potrebnu vrijednost. I ne morate koristiti ogromne LATR-ove.
Tiristori koji se mogu zaključati
Tiristori su vrlo moćni elektronički prekidači koji se koriste za prebacivanje visokih napona i struja. Ali oni imaju jedan veliki nedostatak - upravljanje je nepotpuno. Točnije, to se očituje činjenicom da je za isključivanje tiristora potrebno stvoriti uvjete pod kojima će se istosmjerna struja smanjiti na nulu.
Upravo ova značajka nameće neka ograničenja u korištenju tiristora, a također komplicira sklopove koji se temelje na njima. Kako bi se riješili takvih nedostataka, razvijeni su posebni dizajni tiristora, koji su zaključani signalom duž jedne kontrolne elektrode. Zovu se tiristori s dvostrukim djelovanjem ili zaključavanjem.
Dizajn tiristora koji se može zaključati
Četiri sloja p-p-p-p struktura tiristora ima svoje karakteristike. Oni se razlikuju od konvencionalnih tiristora. Sada govorimo o potpunoj upravljivosti elementa. Strujno-naponska karakteristika (statička) u smjeru naprijed je ista kao kod jednostavnih tiristora. To je samo jednosmjerni tiristor može proći mnogo veću vrijednost. Alifunkcija blokiranja velikih obrnutih napona za tiristore koji se mogu zaključati nije predviđena. Stoga ga je potrebno spojiti jedan uz drugi s poluvodičkom diodom.
Karakteristična karakteristika tiristora koji se može zaključati je značajan pad prednjih napona. Za isključivanje, snažan strujni impuls (negativan, u omjeru 1:5 prema vrijednosti istosmjerne struje) treba primijeniti na upravljački izlaz. Ali samo trajanje impulsa treba biti što je moguće kraće - 10 … 100 μs. Tiristori koji se mogu zaključati imaju niži granični napon i struju od konvencionalnih. Razlika je otprilike 25-30%.
Vrste tiristora
O onima koji se mogu zaključati raspravljalo se gore, ali postoji mnogo više vrsta poluvodičkih tiristora koje također vrijedi spomenuti. Različiti dizajni (punjači, prekidači, regulatori snage) koriste određene vrste tiristora. Negdje je potrebno da se upravljanje provodi dovodom svjetlosnog toka, što znači da se koristi optotiristor. Njegova posebnost leži u činjenici da upravljački krug koristi poluvodički kristal koji je osjetljiv na svjetlost. Parametri tiristora su različiti, svi imaju svoje karakteristike, karakteristične samo za njih. Stoga je potrebno, barem općenito, razumjeti koje vrste ovih poluvodiča postoje i gdje se mogu koristiti. Dakle, ovdje je cijeli popis i glavne značajke svake vrste:
- Dioda-tiristor. Ekvivalent ovog elementa je tiristor, na koji je spojen antiparalelnopoluvodička dioda.
- Dinistor (diodni tiristor). Može postati potpuno provodljiv ako se prekorači određena razina napona.
- Triak (simetrični tiristor). Njegov ekvivalent su dva tiristora spojena antiparalelno.
- Brzi inverterski tiristor ima veliku brzinu prebacivanja (5…50 µs).
- Tiristori upravljani tranzistorom polja. Često možete pronaći dizajne temeljene na MOSFET-ovima.
- Optički tiristori kontrolirani svjetlosnim tokovima.
Provedba zaštite elementa
Tiristori su uređaji koji su kritični za brzinu kretanja naprijed struje i naprijed napona. Njih, poput poluvodičkih dioda, karakterizira takav fenomen kao tok povratnih struja oporavka, koji vrlo brzo i naglo pada na nulu, čime se povećava vjerojatnost prenapona. Ovaj prenapon posljedica je činjenice da struja naglo prestaje u svim elementima strujnog kruga koji imaju induktivitet (čak i ultraniske induktivnosti tipične za instalaciju - žice, tračnice na ploči). Za implementaciju zaštite potrebno je koristiti razne sheme koje vam omogućuju da se zaštitite od visokih napona i struja u dinamičkim načinima rada.
U pravilu, induktivni otpor izvora napona koji ulazi u strujni krug radnog tiristora ima takvu vrijednost da je više nego dovoljan da se ne uključi neki dodatniinduktivnost. Zbog toga se u praksi češće koristi lanac formiranja sklopne staze, koji značajno smanjuje brzinu i razinu prenapona u krugu kada je tiristor isključen. U tu svrhu najčešće se koriste kapacitivno-otporni sklopovi. S tiristorom su spojeni paralelno. Postoji dosta vrsta modifikacija sklopova takvih sklopova, kao i metoda za njihov proračun, parametara za rad tiristora u različitim načinima i uvjetima. Ali krug za formiranje putanje prebacivanja tiristora koji se može zaključati bit će isti kao kod tranzistora.
