Methoden en circuits voor het regelen van een thyristor of triac

Thyristors worden veel gebruikt in halfgeleiderapparaten en converters. Verschillende krachtbronnen, frequentie-omvormers, regelaars, excitatie-apparaten voor synchrone motoren en vele andere apparaten werden gebouwd op thyristors, en recent zijn ze vervangen door transistor-converters. De hoofdtaak voor de thyristor is om de belasting in te schakelen op het moment dat het regelsignaal wordt toegepast. In dit artikel zullen we kijken hoe u thyristors en triacs kunt beheersen.

definitie

Thyristor (trinistor) is een halfgeleider halfgestuurde sleutel. Semi-gestuurd - betekent dat u de thyristor alleen kunt inschakelen, deze wordt alleen uitgeschakeld als de stroom in het circuit wordt onderbroken of als er een omgekeerde spanning op wordt toegepast.

Hij geleidt, net als een diode, slechts in één richting. Dat wil zeggen dat voor opname in het wisselstroomcircuit om twee halfgolven te regelen, twee thyristoren nodig zijn voor elk, hoewel niet altijd. De thyristor bestaat uit 4 gebieden van de halfgeleider (p-n-p-n).

Een ander soortgelijk apparaat wordt genoemd triac - bidirectionele thyristor. Het belangrijkste verschil is dat het stroom in beide richtingen kan geleiden. In feite vertegenwoordigt het twee thyristors die parallel aan elkaar zijn verbonden.

Belangrijkste kenmerken

Net als elke andere elektronische component hebben thyristors een aantal kenmerken:

• Spanningsval bij maximale anodestroom (VT of UОС).

• Voorwaartse gesloten spanning (VD (RM) of Ucc).

• Omgekeerde spanning (VR (PM) of Urev).

• Voorwaartse stroom (IT of Ipr) is de maximale stroom in de open toestand.

• Maximaal toelaatbare voorwaartse stroom (ITSM) is de maximale open piekstroom.

• Omgekeerde stroom (IR) - stroom bij een bepaalde omgekeerde spanning.

• Gelijkstroom in gesloten toestand met een bepaalde voorwaartse spanning (ID of ISc).

• Constante triggerbesturingsspanning (VGT of UU).

• Besturingsstroom (IGT).

• Maximale stroomstuurelektrode IGM.

• Maximaal toelaatbare vermogensdissipatie op de stuurelektrode (PG of Pу)

Werkingsprincipe

Wanneer spanning op de thyristor wordt aangelegd, geleidt deze geen stroom. Er zijn twee manieren om het in te schakelen - breng voldoende spanning aan tussen de anode en de kathode om te openen, dan zal de werking ervan niet verschillen van de dinistor.

Een andere manier is om een ​​kortetermijnpuls aan te brengen op de stuurelektrode. De openingsstroom van de thyristor ligt in het bereik van 70-160 mA, hoewel in de praktijk deze waarde, evenals de spanning die moet worden aangelegd op de thyristor, afhankelijk is van het specifieke model en exemplaar van het halfgeleiderapparaat en zelfs van de omstandigheden waarin deze werkt, zoals bijvoorbeeld omgevingstemperatuur milieu.

Naast de stuurstroom is er een parameter als de houdstroom - dit is de minimale anodestroom om de thyristor in de open toestand te houden.

Na het openen van de thyristor kan het stuursignaal worden uitgeschakeld, de thyristor blijft open zolang er gelijkstroom door stroomt en er spanning wordt aangelegd. Dat wil zeggen, in een variabel circuit zal de thyristor open zijn tijdens die halve golf, waarvan de spanning de thyristor in voorwaartse richting voorspant. Wanneer de spanning naar nul stijgt, neemt de stroom af. Wanneer de stroom in het circuit onder de houdstroom van de thyristor zakt, wordt deze gesloten (uitgeschakeld).

De polariteit van de stuurspanning moet samenvallen met de polariteit van de spanning tussen de anode en de kathode, zoals u kunt zien in de oscillogrammen hierboven.

De besturing van de triac is vergelijkbaar, hoewel deze enkele functies heeft. Om een ​​triac in een AC-circuit te regelen, zijn twee pulsen van stuurspanning nodig - voor elke halve golf van een sinusgolf, respectievelijk.

Na het toepassen van een stuurpuls in de eerste halve golf (voorwaardelijk positief) van een sinusvormige spanning, zal de stroom door de triac stromen tot het begin van de tweede halve golf, waarna deze zal sluiten, zoals een conventionele thyristor. Hierna moet u nog een controlepuls toepassen om de triac op de negatieve halve golf te openen. Dit wordt duidelijk geïllustreerd in de volgende golfvormen.

De polariteit van de stuurspanning moet overeenkomen met de polariteit van de aangelegde spanning tussen de anode en de kathode. Hierdoor ontstaan ​​problemen bij het besturen van triacs met behulp van digitale logische circuits of van de uitgangen van een microcontroller. Maar dit kan eenvoudig worden opgelost door een triac-driver te installeren, waarover we later zullen praten.

Gemeenschappelijke thyristor of triac controlecircuits

Het meest voorkomende circuit is een triac of thyristorregelaar.

Hier opent de thyristor nadat er voldoende hoeveelheid op de condensator is om deze te openen. Het openingsmoment wordt aangepast met behulp van een potentiometer of een variabele weerstand. Hoe groter de weerstand, hoe langzamer de condensator wordt opgeladen. Weerstand R2 begrenst de stroom door de stuurelektrode.

Dit schema regelt beide halve periodes, dat wil zeggen, u krijgt volledige vermogensregeling van bijna 0% tot bijna 100%. Dit werd bereikt door de regelaar in te stellen in de diodebrugAldus wordt een van de halve golven gereguleerd.

Een vereenvoudigde schakeling wordt hieronder getoond, slechts de helft van de periode wordt hier geregeld, de tweede halve golf passeert zonder verandering door de diode VD1. Het werkingsprincipe is vergelijkbaar.

Met Triac-controller zonder diodebrug kunt u twee halve golven besturen.

Volgens het werkingsprincipe is het bijna vergelijkbaar met de vorige, maar beide halve golven worden al geregeld met behulp van de triac. Het verschil is dat hier de stuurpuls wordt geleverd met behulp van de bidirectionele DB3-dynistor, nadat de condensator is opgeladen tot de gewenste spanning, meestal 28-36 volt. De laadsnelheid wordt ook geregeld door een variabele weerstand of potentiometer. Dit schema wordt in de meeste gevallen geïmplementeerd huishoudelijke dimmers.

I wonder:

Dergelijke spanningsregelcircuits worden SIFU genoemd - een pulsfaseregelsysteem.

De afbeelding hierboven toont de optie om een ​​triac te besturen met behulp van een microcontroller, met behulp van een voorbeeld populair Arduino-platform. De triac-driver bestaat uit een optosimistor en een LED. Aangezien een optosymistor in het stuuruitgangscircuit is geïnstalleerd, wordt altijd een spanning van de vereiste polariteit op de stuurelektrode aangelegd, maar hier zijn enkele nuances.

Het feit is dat om de spanning met behulp van een triac of thyristor aan te passen, het nodig is om op een bepaald tijdstip een stuursignaal aan te brengen, zodat de fase-uitschakeling optreedt tot de gewenste waarde. Als je willekeurig stuurpulsen maakt, werkt het circuit zeker, maar aanpassingen werken niet, dus je moet bepalen wanneer de halve golf door nul gaat.

Omdat voor ons de polariteit van de halve golf op dit moment niet uitmaakt, is het voldoende om eenvoudig het moment van overgang door nul te volgen. Een dergelijk knooppunt in het circuit wordt een nul-detector of een nul-detector genoemd en in Engelse bronnen wordt het "zero crossing detector circuit" of ZCD genoemd. Een variant van een dergelijk circuit met een nuldoorgangsdetector op een transistoroptocoupler is als volgt:

Er zijn veel optische stuurprogramma's voor het regelen van triacs, de typische zijn de MOC304x-, MOC305x-, MOC306X-lijn vervaardigd door Motorola en anderen. Bovendien bieden deze stuurprogramma's galvanische isolatie, die uw microcontroller beschermt in geval van een defect van de halfgeleidersleutel, wat best mogelijk en waarschijnlijk is. Het verhoogt ook de veiligheid van het werken met stuurcircuits door het circuit volledig te verdelen in "power" en "operationeel".

conclusie

We vertelden de basisinformatie over thyristors en triacs, evenals hun beheer in circuits met een "verandering".Het is vermeldenswaard dat we het onderwerp afsluitbare thyristoren niet hebben behandeld, als u geïnteresseerd bent in dit probleem - schrijf opmerkingen en we zullen ze in meer detail bespreken. Ook werden de nuances van het gebruiken en besturen van thyristoren in stroominductieve circuits niet in overweging genomen. Om de "constante" te regelen, is het beter om transistors te gebruiken, omdat u in dit geval beslist wanneer de sleutel wordt geopend en wanneer deze sluit, het regelsignaal gehoorzamen ...