Menetelmät ja piirit tiristorin tai triacin ohjaamiseksi

Tiristoreja käytetään laajasti puolijohdelaitteissa ja muuntajissa. Eri virtalähteet, taajuusmuuttajat, säätimet, synkronimoottoreiden virityslaitteet ja monet muut laitteet rakennettiin tyristoreihin, ja viime aikoina ne korvataan transistorimuuntajilla. Tyristorin päätehtävänä on kytkeä kuorma päälle ohjaussignaalin antamishetkellä. Tässä artikkelissa tarkastellaan kuinka ohjata tiristoria ja triakkeja.

määritelmä

Tiristori (tristori) on puolijohdepuolijohde-ohjain. Puoliohjattu - se tarkoittaa, että voit kytkeä vain tyristorin päälle, se sammuu vain, kun virta piirissä katkaistaan ​​tai jos siihen kytketään käänteinen jännite.

Hän, kuten diodi, johtaa virtaa vain yhteen suuntaan. Toisin sanoen, jotta ne sisällytettäisiin vaihtovirtapiiriin kahden puoliaallon ohjaamiseksi, tarvitaan kaksi tyristoria, jokainen, vaikkakaan ei aina. Tyristori koostuu 4 puolijohteen alueesta (p-n-p-n).

Toinen samanlainen laite on nimeltään triac - kaksisuuntainen tyristori. Sen tärkein ero on, että se voi johtaa virtaa molemmissa suunnissa. Itse asiassa se edustaa kahta tiristoria, jotka on kytketty samansuuntaisesti toisiinsa.

Tärkeimmät ominaisuudet

Kuten muillakin elektronisilla komponenteilla, myös tyristorilla on useita ominaisuuksia:

• Jännitteen pudotus suurimmalla anodivirralla (VT tai UОС).

• Eteenpäin suljettu jännite (VD (RM) tai Ucc).

• Käänteinen jännite (VR (PM) tai Urev).

• Eteenvirta (IT tai Ipr) on suurin virta avoimessa tilassa.

• Suurin sallittu eteenpäinvirta (ITSM) on suurin huippuvirta avoimessa tilassa.

• Käänteinen virta (IR) - virta tietyllä käänteisjännitteellä.

• Suora virta suljetussa tilassa tietyllä lähtöjännitteellä (ID tai ISc).

• Jatkuva laukaisimen ohjausjännite (VGT tai UU).

• Ohjausvirta (IGT).

• Suurin virran ohjauselektrodi IGM.

• Suurin sallittu tehonpoisto ohjauselektrodilla (PG tai Pу)

Toimintaperiaate

Kun jännite kohdistetaan tyristoriin, se ei johda virtaa. On kaksi tapaa kytkeä se päälle - kytke jännite anodin ja katodin väliin riittävän avaamaan, niin sen toiminta ei eroa dinistorista.

Toinen tapa on kohdistaa lyhytaikainen pulssi ohjauselektrodiin. Tiristorin avausvirta on välillä 70 - 160 mA, vaikka käytännössä tämä arvo, samoin kuin jännite, joka on syytä asettaa tyristoriin, riippuu puolijohdelaitteen erityisestä mallista ja esiintymästä ja jopa olosuhteista, joissa se toimii, kuten esimerkiksi ympäristön lämpötila ympäristössä.

Ohjausvirran lisäksi on olemassa sellainen parametri kuin pitovirta - tämä on minimianodivirta, joka pitää tiristorin avoimessa tilassa.

Tiristorin avaamisen jälkeen ohjaussignaali voidaan kytkeä pois päältä, tiristori on auki niin kauan kuin tasavirta virtaa sen läpi ja jännite kytketään. Toisin sanoen muuttuvassa piirissä tyristori on auki sen puoliaallon aikana, jonka jännite estoää treistoria eteenpäin. Kun jännite kohoaa nollaan, virta pienenee. Kun piirin virta laskee tyristorin pitovirran alapuolelle, se sulkeutuu (sammuu).

Ohjausjännitteen napaisuuden on oltava sama kuin anodin ja katodin välisen jännitteen polaarisuus, kuten yllä olevista oskillalogrammeista voidaan nähdä.

Triacin hallinta on samanlaista, vaikka siinä on joitain piirteitä. Triacin ohjaamiseksi vaihtovirtapiirissä tarvitaan kaksi säätöjännitteen pulssia - vastaavasti sini-aallon jokaiselle puoliaallolle.

Sen jälkeen kun säätöpulssi on annettu sinimuotoisen jännitteen ensimmäiseen puoliaalloon (ehdollisesti positiivinen), triacin läpi kulkeva virta virtaa toisen puoliaallon alkuun saakka, jonka jälkeen se sulkeutuu, kuten tavanomainen tyristori. Tämän jälkeen sinun on käytettävä toista säätöimpulssia avataksesi triac negatiivisella puoliaallolla. Tätä havainnollistetaan selvästi seuraavissa aaltomuodoissa.

Ohjausjännitteen napaisuuden on vastattava anodin ja katodin välillä käytetyn jännitteen napaisuutta. Tämän vuoksi ongelmia syntyy ohjattaessa triakkeja digitaalisia logiikkapiirejä käyttämällä tai mikrokontrollerin lähdöistä. Mutta tämä ratkaistaan ​​helposti asentamalla triac-ohjain, josta puhutaan myöhemmin.

Yleiset tyristori- tai triac-ohjauspiirit

Yleisin piiri on triac- tai tiristorisäädin.

Tässä tyristori avautuu, kun kondensaattorissa on riittävä määrä sen avaamista. Avausmomentti säädetään potentiometrillä tai muuttuvalla vastuksella. Mitä suurempi on sen vastus, sitä hitaammin kondensaattori latautuu. Vastus R2 rajoittaa virtaa ohjauselektrodin läpi.

Tämä järjestelmä säätelee molempia puolijaksoja, ts. Saat täyden tehonsäädön lähes 0%: sta lähes 100%: iin. Tämä saavutettiin asettamalla säädin diodesillassaSiten yhtä puoliaallosta säädetään.

Alla on esitetty yksinkertaistettu piiri, vain puolet jaksosta säädetään täällä, toinen puoli-aalto kulkee ilman muutoksia diodin VD1 läpi. Toimintaperiaate on samanlainen.

Triac-ohjain ilman diodisiltaa antaa sinun hallita kahta puoliaalloa.

Toimintaperiaatteen mukaan se on melkein samanlainen kuin aikaisemmat, mutta molempia puoli-aaltoja säädetään jo triacin avulla. Erot ovat siinä, että tässä säätöpulssi syötetään käyttämällä kaksisuuntaista DB3-dynistoria, sen jälkeen kun kondensaattori on ladattu haluttuun jännitteeseen, yleensä 28-36 volttia. Latausnopeutta säädetään myös muuttuvalla vastuksella tai potentiometrillä. Tämä järjestelmä toteutetaan useimmissa maissa kotitalouksien himmentimet.

Ihmettelen:

Tällaisia ​​jänniteohjauspiirejä kutsutaan SIFU: ksi - pulssivaiheohjausjärjestelmäksi.

Yllä oleva kuva näyttää mahdollisuuden ohjata triakkia mikrokontrollerilla esimerkin avulla suosittu Arduino-alusta. Triac-ohjain koostuu optimistosta ja LEDistä. Koska ohjaimen lähtöpiiriin on asennettu optosymistori, ohjauselektrodiin johdetaan aina tarvittavan napaisuuden jännite, mutta tässä on joitain vivahteita.

Tosiasia on, että jännitteen säätämiseksi triacin tai tiristorin avulla on välttämätöntä käyttää ohjaussignaalia tietyssä ajankohdassa, niin että vaihekatkaisu tapahtuu haluttuun arvoon. Jos amput satunnaisesti ohjauspulsseja, piiri toimii varmasti, mutta säädöt eivät toimi, joten sinun on määritettävä, milloin puoliaalto kulkee nollan läpi.

Koska meille puoliaallon napaisuudella ei ole merkitystä tällä hetkellä, riittää seurataksesi yksinkertaisesti nollan läpi tapahtuvaa siirtymistä. Tällaista piirin solmua kutsutaan nollailmaisimeksi tai nollailmaisimeksi, ja englanninkielisissä lähteissä sitä kutsutaan ”nollan ylitysilmaisinpiiriksi” tai ZCD. Vaihtoehto tällaiselle piirille, jossa on nolla ylitysdetektori transistorin optoerottimessa, on seuraava:

Triakkien hallitsemiseksi on monia optisia ohjaimia, tyypillisiä ovat Motorolan ja muiden valmistamat MOC304x, MOC305x, MOC306X -linjat. Lisäksi nämä ohjaimet tarjoavat galvaanisen eristyksen, joka suojaa mikro-ohjaintasi puolijohdeavaimen rikkoutuessa, mikä on täysin mahdollista ja todennäköistä. Se lisää myös ohjauspiirien kanssa työskentelyn turvallisuutta jakamalla piiri kokonaan "virta" ja "toiminta".

johtopäätös

Kerroimme perustiedot tiristoreista ja triaseista sekä niiden hallinnasta piireissä, joissa on "muutos".On syytä huomata, että emme puuttuneet lukittujen tyristorien aiheeseen, jos olet kiinnostunut tästä aiheesta - kirjoita kommentit ja harkitsemme niitä yksityiskohtaisemmin. Myöskään tyristorien käytön ja ohjaamisen sävyjä induktiivisissa piireissä ei otettu huomioon. "Vakion" ohjaamiseksi on parempi käyttää transistoreita, koska tällöin päätät, milloin avain aukeaa ja milloin se sulkeutuu, noudattaen ohjaussignaalia ...