Metode i sklopovi za kontrolu tiristora ili triaca

Tiristori se široko koriste u poluvodičkim uređajima i pretvaračima. Na tiristorima su ugrađeni različiti izvori napajanja, frekventni pretvarači, regulatori, pobudni uređaji za sinkrone motore i mnogi drugi uređaji, a nedavno ih zamjenjuju tranzistorski pretvarači. Glavni zadatak za tiristor je uključivanje opterećenja u trenutku primjene upravljačkog signala. U ovom ćemo članku pogledati kako upravljati tiristorima i trijacima.

definicija

Tiristor (trinistor) je poluvodički polu kontrolirani ključ. Polupravljano - znači da možete uključiti tiristor, on se isključuje samo kad je struja u krugu prekinuta ili ako se na nju primijeni obrnuti napon.

I on poput diode vodi struju samo u jednom smjeru. Odnosno, za uključivanje u izmjenični krug za kontrolu dva pol-vala potrebna su dva tiristora, za svaki, mada ne uvijek. Tiristor se sastoji od 4 područja poluvodiča (p-n-p-n).

Zove se još jedan sličan uređaj dvosmjerni tiristor - dvosmjerni tiristor. Njegova glavna razlika je u tome što može provoditi struju u oba smjera. U stvari on predstavlja dva tiristora spojena paralelno jedan prema drugom.

Ključne značajke

Kao i bilo koja druga elektronička komponenta, i tiristori imaju niz karakteristika:

• Pad napona pri maksimalnoj anodnoj struji (VT ili UOS).

• Naprijed zatvoreni napon (VD (RM) ili Ucc).

• Obrnuti napon (VR (PM) ili Urev).

• Napredna struja (IT ili Ipr) je maksimalna struja u otvorenom stanju.

• Najveća dopuštena prednja struja (ITSM) je maksimalna otvorena vršna struja.

• Obrnuta struja (IR) - struja kod određenog obrnutog napona.

• Izravna struja u zatvorenom stanju kod određenog napona naprijed (ID ili ISc).

• Konstantni upravljački napon okidača (VGT ili UU).

• Upravljačka struja (IGT).

• Maksimalna struja za regulaciju struje IGM.

• Najveće dozvoljeno rasipanje snage na upravljačkoj elektrodi (PG ili Pu)

Princip rada

Kada se napon primi na tiristor, on ne vodi struju. Postoje dva načina za uključivanje - primijenite napon između anode i katode dovoljno da se otvori, tada se njegov rad neće razlikovati od dinistera.

Drugi način je primijeniti kratkotrajni impuls na upravljačku elektrodu. Struja otvaranja tiristora nalazi se u rasponu od 70-160 mA, iako u praksi ta vrijednost, kao i napon koji treba primijeniti na tiristor, ovisi o konkretnom modelu i primjeru poluvodičkog uređaja, pa čak i o uvjetima u kojima djeluje, kao što je, na primjer, temperatura okoline okoliš.

Osim upravljačke struje postoji takav parametar kao i struja zadržavanja - ovo je minimalna anodna struja za održavanje tiristora u otvorenom stanju.

Nakon otvaranja tiristora, kontrolni signal se može isključiti, tiristor će biti otvoren sve dok ne prođe istosmjerna struja i ne primijeni se napon. To jest, u varijabilnom krugu, tiristor će biti otvoren za vrijeme tog pola vala čiji napon odvodi tiristor u smjeru prema naprijed. Kad napon pojuri na nulu, struja će se smanjivati. Kada struja u krugu padne ispod struje zadržavanja tiristora, ona će se zatvoriti (isključiti).

Polaritet upravljačkog napona mora se podudarati s polarnošću napona između anode i katode, kao što možete vidjeti na oscilogramima gore.

Kontrola trijaca je slična, iako ima neke značajke. Za upravljanje trijakom u izmjeničnom krugu potrebna su dva impulsa upravljačkog napona - za svaki pol-val sinusoida.

Nakon primjene kontrolnog impulsa u prvom polu-valu (uvjetno pozitivan) sinusoidnog napona, struja kroz triac teći će do početka drugog polu-vala, nakon čega će se zatvoriti, poput uobičajenog tiristora. Nakon toga, trebate primijeniti drugi kontrolni impuls da biste otvorili triac na negativnom polumalasu. To je jasno prikazano u sljedećim valnim oblicima.

Polaritet upravljačkog napona mora odgovarati polaritetu primijenjenog napona između anode i katode. Zbog toga nastaju problemi pri kontroli triaka pomoću digitalnih logičkih sklopova ili s izlaza mikrokontrolera. Ali to se lako rješava instaliranjem pokretača triac, o čemu ćemo govoriti kasnije.

Uobičajeni tiristorski ili trojasni upravljački krugovi

Najčešći krug je trijačni ili tiristorski regulator.

Ovdje se tiristor otvara nakon što na kondenzatoru postoji dovoljna količina da ga otvori. Trenutak otvaranja podešava se pomoću potenciometra ili promjenjivog otpornika. Što je veći njegov otpor, sporije se napuni kondenzator. Otpornik R2 ograničava struju kroz upravljačku elektrodu.

Ova shema regulira oba perioda, to jest, imate potpunu kontrolu snage od gotovo 0% do gotovo 100%. To je postignuto postavljanjem regulatora u diodnom mostuTako se regulira jedan od pola valova.

U nastavku je prikazan pojednostavljeni krug, ovdje je regulirana samo polovica razdoblja, drugi pola vala prolazi bez promjene kroz diodu VD1. Princip rada je sličan.

Triac kontroler bez diodnog mosta omogućuje vam upravljanje dva pola vala.

Po principu rada gotovo je sličan prethodnim, ali oba su polu-vala već regulirana uz pomoć trijaca. Razlike su u tome što se ovdje upravljački impuls koristi dvosmjernim DB3 dinistorom, nakon što se kondenzator napuni do željenog napona, obično 28-36 V. Brzina punjenja također se regulira promjenjivim otpornikom ili potenciometrom. Ova shema se u većini provodi prigušivači kućanstva.

Pitam se:

Takvi krugovi za upravljanje naponom nazivaju se SIFU - sustav za kontrolu faze impulsa.

Na slici iznad prikazana je mogućnost upravljanja triacom pomoću mikrokontrolera, koristeći primjer popularna Arduino platforma, Triački pogon sastoji se od optosimistora i LED-a. Budući da je optosimistor ugrađen u izlazni krug pokretača, napon potrebne polarnosti uvijek se primjenjuje na upravljačku elektrodu, ali ovdje postoje neke nijanse.

Činjenica je da je za podešavanje napona uz pomoć trijaca ili tiristora potrebno primijeniti kontrolni signal u određenom trenutku, tako da fazni prekid dođe do željene vrijednosti. Ako nasumično snimite upravljačke impulse, krug će sigurno raditi, ali prilagodbe neće raditi, tako da trebate odrediti kada pola vala prođe kroz nulu.

Budući da za nas polaritet polu-vala trenutno nije važan, dovoljno je da jednostavno pratimo trenutak prijelaza kroz nulu. Takav se čvor u krugu naziva nulto detektor ili nulto detektor, a u engleskim se izvorima naziva „nultokrizijski prekidački krug“ ili ZCD. Varijanta takvog kruga s nultim detektom križanja na tranzistorskom optoelektoru je sljedeća:

Postoji mnogo optičkih pokretača za upravljanje triacsima, tipični su MOC304x, MOC305x, MOC306X linija, proizveli Motorola i drugi. Štoviše, ti pokretači pružaju galvansku izolaciju, koja će zaštititi vaš mikrokontroler u slučaju kvara poluvodičkog ključa, što je sasvim moguće i vjerojatno. To će također povećati sigurnost rada s upravljačkim krugovima potpunom podjelom kruga na "napajanje" i "operativni".

zaključak

Rekli smo osnovne podatke o tiristorima i trijacima, kao i njihovom upravljanju u krugovima sa "promjenom".Vrijedi napomenuti da nismo bavili temom tiristora koji se mogu zaključati, ako ste zainteresirani za ovo pitanje - napišite komentare i mi ćemo ih detaljnije razmotriti. Također, nisu uzeti u obzir nijanse upotrebe i upravljanja tiristora u induktivnim strujnim krugovima. Bolje je koristiti tranzistore za kontrolu "konstante", jer u tom slučaju vi odlučujete kada će se ključ otvoriti i kada će se zatvoriti, pridržavajući se kontrolnog signala ...