Metoder och kretsar för styrning av en tyristor eller triac

Tyristorer används ofta i halvledarapparater och omvandlare. Olika kraftkällor, frekvensomvandlare, regulatorer, excitationsanordningar för synkronmotorer och många andra enheter byggdes på tyristorer, och nyligen ersattes de av transistoromvandlare. Tyristorns huvuduppgift är att sätta på lasten vid styrningssignalen. I den här artikeln kommer vi att titta på hur man kontrollerar tyrister och triacer.

definition

Thyristor (trinistor) är en halvledande nyckel. Halvstyrt - innebär att du bara kan slå på tyristorn, den stängs endast av när strömmen i kretsen avbryts eller om en backspänning appliceras på den.

Han, som en diod, leder ström i en enda riktning. Det vill säga för att inkludera i AC-kretsen för att styra två halvvågor, behövs två tyristorer för var och en, även om det inte alltid är. Tyristorn består av fyra områden i halvledaren (p-n-p-n).

En annan liknande enhet kallas triac - dubbelriktad tyristor. Huvudskillnaden är att den kan leda ström i båda riktningarna. I själva verket representerar det två tyrister som är anslutna parallellt med varandra.

Viktiga funktioner

Som alla andra elektroniska komponenter har tyristorer ett antal egenskaper:

• Spänningsfall vid maximal anodström (VT eller UОС).

• Framåt stängd spänning (VD (RM) eller Ucc).

• Reverspänning (VR (PM) eller Urev).

• Framström (IT eller Ipr) är den maximala strömmen i öppet tillstånd.

• Maksimal tillåten framström (ITSM) är den högsta öppna toppströmmen.

• Reverström (IR) - ström vid en viss backspänning.

• Likström i stängt tillstånd vid en viss framspänning (ID eller ISc).

• Konstant triggstyrspänning (VGT eller UU).

• Styrström (IGT).

• Maximal strömstyrelektrod IGM.

• Maximalt tillåtet effektavledning vid styrelektroden (PG eller Pу)

Arbetsprincip

När spänning anbringas på tyristorn leder den inte ström. Det finns två sätt att slå på den - applicera spänning mellan anoden och katoden tillräckligt för att öppna, då kommer dess funktion inte att skilja sig från dinistor.

Ett annat sätt är att applicera en kortvarig puls på styrelektroden. Tyristoröppningsströmmen ligger i intervallet 70-160 mA, även om detta värde i praktiken, liksom spänningen som måste appliceras på tyristorn, beror på den specifika modellen och instansen för halvledaranordningen och till och med på de förhållanden under vilka den arbetar, till exempel omgivningstemperatur miljö.

Förutom styrströmmen finns det en parameter som hållströmmen - detta är den minsta anodströmmen för att hålla tyristorn i öppet tillstånd.

Efter att tyristorn öppnats kan styrsignalen stängas av, tyristorn är öppen så länge likström flyter genom den och spänning ansluts. Det vill säga, i en variabel krets kommer tyristorn att vara öppen under den halvvågen, vars spänning förspänner tyristorn i framåtriktningen. När spänningen rusar till noll kommer strömmen att minska. När strömmen i kretsen sjunker under tyristorns hållström stängs den (stängs av).

Polariteten hos styrspänningen måste sammanfalla med polariteten i spänningen mellan anoden och katoden, som du kan se i oscillogrammen ovan.

Styrningen av triac är likadant, även om den har vissa funktioner. För att styra en triac i en växelströmkrets behövs två pulser av styrspänning - för varje halvvåg i sinusvågen.

Efter applicering av en kontrollpuls i den första halvvågen (villkorligt positiv) av en sinusformad spänning, kommer strömmen genom triac att rinna fram till början av den andra halvvågen, varefter den kommer att stängas, som en konventionell tyristor. Efter detta måste du tillämpa en ny kontrollimpuls för att öppna triacen på den negativa halvvågen. Detta illustreras tydligt i följande vågformer.

Polariteten hos styrspänningen måste motsvara polariteten för den applicerade spänningen mellan anoden och katoden. På grund av detta uppstår problem vid styrning av triac med digitala logikkretsar eller från utgången från en mikrokontroller. Men detta löses lätt genom att installera en triac-drivrutin, som vi kommer att prata om senare.

Vanliga tyristor- eller triac-styrkretsar

Den vanligaste kretsen är en triac- eller tyristorregulator.

Här öppnar tyristorn efter att det finns en tillräcklig mängd på kondensatorn för att öppna den. Öppningsmomentet justeras med hjälp av en potentiometer eller ett variabelt motstånd. Ju större dess motstånd, desto långsammare laddar kondensatorn. Motstånd R2 begränsar strömmen genom styrelektroden.

Detta schema reglerar båda halvperioderna, det vill säga att du får full effektkontroll från nästan 0% till nästan 100%. Detta uppnåddes genom att ställa in regulatorn i diodbronSåledes regleras en av halvvågorna.

En förenklad krets visas nedan, endast hälften av perioden regleras här, den andra halvvågen passerar utan förändring genom dioden VD1. Funktionsprincipen är liknande.

Triac-styrenhet utan en diodbrygga låter dig styra två halvvågor.

Enligt driftsprincipen liknar det nästan de tidigare, men båda halvvågorna är redan reglerade med hjälp av triac. Skillnaderna är att här styrpulsen tillförs med en dubbelriktad DB3-dinistor, efter att kondensatorn laddats till den önskade spänningen, vanligtvis 28-36 volt. Laddningshastigheten regleras också av en variabel motstånd eller potentiometer. Detta system implementeras i de flesta hushållets dimmare.

Jag undrar:

Sådana spänningsstyrkretsar kallas SIFU - ett pulsfasstyrsystem.

Figuren ovan visar möjligheten att kontrollera en triac med hjälp av en mikrokontroller med hjälp av ett exempel populär Arduino-plattform. Triac-drivrutinen består av en optosimistor och en LED. Eftersom en optosymistor är installerad i förarens utgångskrets appliceras alltid en spänning med den erforderliga polariteten på styrelektroden, men det finns några nyanser här.

Faktum är att för att justera spänningen med hjälp av en triac eller tyristor är det nödvändigt att applicera en styrsignal vid en viss tidpunkt så att fasavskärningen sker till önskat värde. Om du slumpmässigt skjuter kontrollpulser kommer kretsen verkligen att fungera, men justeringarna fungerar inte, så du måste bestämma när halvvågen passerar noll.

Eftersom halvvågens polaritet inte spelar någon roll för tillfället, räcker det för att helt enkelt spåra övergången genom noll. En sådan nod i kretsen kallas en nolldetektor eller en nolldetektor, och på engelska källor kallas den "zero passage detector circuit" eller ZCD. En variant av en sådan krets med en nollkorsningsdetektor på en transistoroptokopplare är följande:

Det finns många optiska drivrutiner för att styra triac, typiska är MOC304x, MOC305x, MOC306X-linjen, tillverkad av Motorola och andra. Dessutom ger dessa drivrutiner galvanisk isolering, vilket kommer att skydda din mikrokontroller i händelse av halvledarnyckeln, vilket är mycket möjligt och troligt. Det kommer också att öka säkerheten för att arbeta med styrkretsar genom att helt dela upp kretsen i "power" och "operation".

slutsats

Vi berättade om den grundläggande informationen om tyristorer och triacer samt deras hantering i kretsar med en "förändring".Det är värt att notera att vi inte behandlade ämnet låsbara tyrister, om du är intresserad av det här problemet - skriv kommentarer så kommer vi att överväga dem mer detaljerat. Nuanserna att använda och kontrollera tyristorer i kraftinduktiva kretsar beaktades inte heller. Det är bättre att använda transistorer för att styra "konstanten", för i detta fall bestämmer du när nyckeln ska öppnas, och när den kommer att stängas, följs styrsignalen ...