Tiristorii sunt ce? Principiul de funcționare și caracteristicile tiristoarelor

Tiristoarele sunt chei electronice de putere care nu sunt complet controlate. Adesea, în cărțile tehnice puteți vedea încă un nume al acestui dispozitiv - un tiristor cu o singură funcționare. Cu alte cuvinte, sub influența unui semnal de control se traduce într-o stare - o stare conductivă. Dacă trebuie specificat, acesta include un lanț. Pentru a le dezactiva, este necesar să se creeze condiții speciale care să asigure o scădere a curentului înainte în circuit la zero.

Are tiristoare

Întreruptoarele tiristorice conduc curentul electric numai în direcția înainte și în stare închisă pot rezista nu numai la tensiunea directă, ci și la tensiunea inversă. Structura tiristorului este de patru straturi, există trei concluzii:

1. Anod (indicat de litera A).
2. Catod (litera C sau K).
3. Electrod de control (Y sau G).

În tiristoare au o întreagă familie de caracteristicile curent-tensiune, acestea pot fi folosite pentru a judeca starea elementului. Tiristoare - un foarte puternic chei electronice, acestea sunt în măsură să efectueze circuite de comutare, o tensiune poate ajunge la 5.000 de volți, iar amperajul - 5000 Amperi (frecvența nu este mai mare de 1000 Hz).

Funcționare cu tiristor în circuite de curent continuu

Un tiristor tipic este pornit prin aplicarea unui impuls de curent către terminalul de comandă. Mai mult, trebuie să fie pozitivă (în ceea ce privește catodul). Durata natura dependentă de sarcină tranzitorie (inductiv, activ), amplitudinea și rata de creștere a impulsului de curent în circuitul de comandă, temperatura cristalului semiconductor și tensiunea aplicată și curentul de circuit tiristoarelor disponibile. Caracteristicile circuitului depind în mod direct de tipul de element semiconductor folosit.

În circuitul în care este localizat tiristorul, apariția unei rate ridicate de creștere a tensiunii este inacceptabilă. Anume, valoarea la care elementul pornește spontan (chiar dacă nu există semnal în circuitul de comandă). Dar, în același timp, semnalul de comandă trebuie să aibă o înclinare foarte înaltă a caracteristicii.

Modalități de dezactivare

Există două tipuri de comutare a tiristorilor:

1. Natural.
2. Forțată.

Și acum mai multe despre fiecare tip. Naturale apar atunci când tiristorul funcționează într-un circuit de curent alternativ. Și această comutare se întâmplă atunci când curentul scade la zero. Dar puteți implementa comutarea forțată în mai multe moduri diferite. Ce fel de tiristor control pentru a alege, pentru a rezolva proiectantul schemei, dar merită să vorbim despre fiecare tip separat.

Cel mai caracteristic mod de comutare forțată este conectarea unui condensator care a fost preîncărcat cu un buton (cheie). Circuitul LC este inclus în circuitul de comandă al tiristorului. Acest lanț conține, de asemenea, un condensator complet încărcat. În timpul procesului tranzitoriu, fluctuațiile curente apar în circuitul de sarcină.

Metode de comutare forțată

Există mai multe tipuri de comutare forțată. Adesea se utilizează un circuit în care este utilizat un condensator de comutare având o polaritate inversă. De exemplu, acest condensator poate fi conectat la circuit printr-un tiristor auxiliar. Aceasta se va descărca la tiristorul principal (de lucru). Acest lucru va determina curentul direcționat la curentul direct al tiristorului principal la condensator va ajuta la reducerea curentului în circuit până la zero. În consecință, tiristorul se va opri. Acest lucru se întâmplă din cauza faptului că dispozitivul tiristor are caracteristici proprii, caracteristice numai pentru acesta.

Există, de asemenea, circuite în care sunt conectate lanțurile LC. Acestea sunt evacuate (și cu fluctuații). La început, curentul de descărcare se deplasează spre muncitor și, după egalizarea valorilor, tiristorul se oprește. Ulterior, curentul curge de la circuitul oscilant prin tiristor la dioda semiconductor. În același timp, atâta timp cât curentul curge, se aplică o tensiune la tiristor. Este modulo egal cu căderea de tensiune pe diodă.

Funcționare cu tiristor în circuite AC

Dacă tiristorul este inclus în circuitul de curent alternativ, pot fi efectuate următoarele operații:

1. Activați sau dezactivați circuitul electric cu sarcină activă sau rezistentă.
2. Schimbați valoarea medie și valoarea curentă a curentului care trece prin încărcare, datorită capacității de a regla temporizarea semnalului de comandă.

Tastele tiristorice au o caracteristică - conduc curentul într-o singură direcție. Prin urmare, dacă este necesar să le folosiți în circuite curent alternativ, este necesar să se aplice incluziunea contra paralelă. Valorile curente și medii actuale pot varia datorită faptului că timpul de transmisie al tiristorului este diferit. În același timp, puterea tiristorului trebuie să îndeplinească cerințele minime.

Metoda de control al fazelor

Cu o metodă de control al fazei cu comutație de tip forțat, sarcina este reglată prin modificarea unghiurilor dintre faze. Comutarea artificială se poate realiza cu ajutorul circuitelor speciale sau este necesar să se utilizeze tiristoare complet controlate (blocate). Pe baza lor, de regulă, fac încărcător pe tiristor, care vă permite să vă ajustați amperaj în funcție de nivelul de încărcare al bateriei.

Controlul lățimii impulsurilor

Se mai numește și modularea PWM. În timpul deschiderii tiristoarelor, se aplică un semnal de control. Transitions sunt deschise și există o anumită tensiune pe sarcină. În timpul închiderii (în timpul întregului proces tranzitoriu), nu se aplică nici un semnal de control, deci tiristoarele nu conduc curent. Când se efectuează controlul de fază, curba curentă nu este sinusoidală, se modifică forma semnalului de tensiune de alimentare. În consecință, există și o perturbare a activității consumatorilor, care sunt sensibile la interferențele de înaltă frecvență (are loc incompatibilitatea). Designul simplu are un regulator pe tiristor, care fără probleme va permite schimbarea valorii necesare. Și nu este nevoie să folosiți LATR-uri masive.

Tiristoare, blocabile

Tiristoarele sunt comutatoare electronice foarte puternice utilizate pentru comutarea tensiunilor și curenților mari. Dar au un dezavantaj uriaș - managementul este incomplet. Și mai exact, acest lucru se manifestă prin faptul că pentru a opri tiristorul este necesar să se creeze condiții în care curentul de curent va scădea la zero.

Această caracteristică impune anumite restricții asupra utilizării tiristoarelor și, de asemenea, complică circuitele bazate pe acestea. Pentru a scăpa de aceste dezavantaje, s-au dezvoltat modele speciale de tiristor, care sunt blocate de un semnal de la un electrod de comandă. Ele sunt numite tiristoare cu două operații sau blocabile.

Design tiristor blocat

Structura pe patru straturi a tiristoarelor p-p-p-p are propriile particularități. Le dau diferențe față de tiristoarele convenționale. Acum este vorba de controlul complet al elementului. Volt-ampere caracteristică (statică) în direcția înainte este același ca și pentru tiristoare simple. Asta e doar un tiristor de curent direct care poate trece mult mai mult în valoare. Dar nu există funcții pentru blocarea tensiunilor inverse mari pentru tiristoarele blocate. Prin urmare, este necesar să-l conectați contra-paralel cu o diodă semiconductor.

O caracteristică caracteristică a unui tiristor blocabil este o scădere semnificativă a tensiunilor directe. Pentru a efectua o călătorie, este necesar să se aplice un impuls de curent puternic (negativ, în raport 1: 5 la valoarea curentului direct) către terminalul de comandă. Dar numai durata pulsului ar trebui să fie cât mai mică posibil - 10 ... 100 μs. Tiristoarele blocate au o valoare mai mică a tensiunii și curentului limită decât cele convenționale. Diferența este de aproximativ 25-30%.

Tipuri de tiristoare

Deasupra am considerat blocat, dar mai sunt încă multe tipuri de tiristoare semiconductoare, care merită de menționat. Într-o varietate de modele (încărcătoare, întrerupătoare, regulatoare de putere), se utilizează anumite tipuri de tiristoare. Undeva este necesar ca controlul să fie efectuat prin furnizarea unui flux de lumină, astfel încât este utilizat un optiotristor. Particularitatea sa constă în faptul că un cristal semiconductor sensibil la lumină este utilizat în circuitul de comandă. Parametrii tiristoarelor sunt diferiți, toate au caracteristici proprii, caracteristice numai pentru ei. Prin urmare, cel puțin în termeni generali este necesar să ne imaginăm ce tipuri de semiconductori există și unde pot fi aplicate. Deci, iată întreaga listă și principalele caracteristici ale fiecărui tip:

1. Dioda-tiristor. Echivalentul acestui element este un tiristor, la care este conectată o diodă de semiconductor contra paralel.
2. Dinistor (tiristorul diodei). Se poate trece într-o stare de conductivitate totală dacă se depășește un anumit nivel de tensiune.
3. Triac (tiristor simetric). Echivalentul său este reprezentat de două tiristoare conectate în direcția opusă.
4. Turația invertorului de mare viteză diferă viteza mare de comutare (5 ... 50 μs).
5. Tiristoare cu control efect de câmp tranzistor. Deseori este posibil să se găsească modele bazate pe MOSFET-uri.
6. Tiristoare optice, care sunt controlate de fluxuri de lumină.

Implementarea securității elementelor

Tiristoarele sunt dispozitive critice pentru ratele de curent continuu și creșterea directă a tensiunii. Pentru ei, ca și pentru diode semiconductoare, caracterizat prin fenomenul fluxului de curent invers, care este foarte rapid și scade brusc la zero, adăugând la aceasta probabilitatea de supratensiune. Această supratensiune se datorează faptului că se oprește rapid curentul în toate elementele circuitului, care au inductanță (chiar și ultra caracteristică scăzută inductanță a ansamblului - firele, carte de cale). Pentru a implementa protecția, este necesar să se utilizeze o varietate de circuite care, în moduri de operare dinamice, pot fi protejate de tensiuni și curenți mari.

De regulă, rezistență inductivă sursa de tensiune care intră în circuitul tiristorului de funcționare are o valoare care este mai mult decât suficientă pentru a nu include în continuare o inductanță suplimentară în circuit. Din acest motiv, în practică, este adesea folosit lanțul de formare a căii de comutare, ceea ce reduce în mod semnificativ viteza și nivelul supratensiunii în circuit atunci când tiristorul este deconectat. Lanțurile rezistive capacitive sunt cele mai des folosite în aceste scopuri. Ele sunt conectate în paralel cu tiristorul. Există destul de puține tipuri de modificări de circuit ale unor astfel de circuite, precum și metode pentru calculul acestora, parametrii pentru funcționarea tiristoarelor în diferite moduri și condiții. Dar lanțul de formare a căii de comutare a tiristorului blocat va fi același cu cel al tranzistorilor.