Tyrystory to klucze energoelektroniczne, które nie są w pełni kontrolowane. Często w książkach technicznych można zobaczyć inną nazwę tego urządzenia - tyrystor jednooperacyjny. Innymi słowy, pod wpływem sygnału sterującego zostaje przeniesiony do jednego stanu - przewodzenia. Dokładniej, zawiera obwód. Aby go wyłączyć, konieczne jest stworzenie specjalnych warunków, które zapewnią, że prąd stały w obwodzie spadnie do zera.
Cechy tyrystorów
Klucze tyrystorowe przewodzą prąd elektryczny tylko w kierunku do przodu, aw stanie zamkniętym mogą wytrzymać napięcie nie tylko do przodu, ale także do tyłu. Budowa tyrystora jest czterowarstwowa, są trzy wyjścia:
- Anoda (oznaczona literą A).
- Katoda (litera C lub K).
- Elektroda kontrolna (U lub G).
Tyrystory mają całą rodzinę charakterystyk prądowo-napięciowych, można ich używać do oceny stanu elementu. Tyrystory są bardzo potężnymi kluczami elektronicznymi, są w stanie przełączać obwody, w których napięcie może osiągnąć 5000 woltów, a natężenie prądu - 5000 amperów (podczas gdy częstotliwość nie przekracza 1000 Hz).
Praca tyrystorowa wObwody prądu stałego
Tyrystor konwencjonalny jest włączany przez przyłożenie impulsu prądowego do wyjścia sterującego. Ponadto musi być dodatnia (w odniesieniu do katody). Czas trwania procesu przejściowego zależy od charakteru obciążenia (indukcyjne, aktywne), amplitudy i szybkości narastania obwodu sterującego impulsami prądowymi, temperatury kryształu półprzewodnikowego oraz przyłożonego prądu i napięcia do tyrystorów dostępny w obwodzie. Charakterystyka obwodu zależy bezpośrednio od rodzaju użytego elementu półprzewodnikowego.
W obwodzie, w którym znajduje się tyrystor, niedopuszczalne jest występowanie dużej szybkości narastania napięcia. Mianowicie taka wartość, przy której element samoistnie się włącza (nawet jeśli nie ma sygnału w obwodzie sterującym). Ale jednocześnie sygnał sterujący musi mieć bardzo wysokie nachylenie.
Sposoby wyłączenia
Można rozróżnić dwa rodzaje przełączania tyrystorowego:
- Naturalne.
- Wymuszone.
A teraz bardziej szczegółowo o każdym gatunku. Naturalny występuje, gdy tyrystor pracuje w obwodzie prądu przemiennego. Co więcej, to przełączanie następuje, gdy prąd spada do zera. Jednak wdrożenie wymuszonego przełączania może mieć wiele różnych sposobów. Wybór sterowania tyrystorowego zależy od projektanta obwodu, ale warto o każdym typie mówić osobno.
Najbardziej charakterystycznym sposobem wymuszonego przełączania jest połączeniekondensator, który został wstępnie naładowany za pomocą przycisku (klucza). Obwód LC jest włączony w obwód sterowania tyrystora. Ten obwód zawiera w pełni naładowany kondensator. Podczas procesu przejściowego prąd zmienia się w obwodzie obciążenia.
Metody wymuszonego przełączania
Istnieje kilka innych rodzajów przełączania wymuszonego. Często używany jest obwód, który wykorzystuje kondensator przełączający o odwrotnej polaryzacji. Na przykład ten kondensator można podłączyć do obwodu za pomocą jakiegoś pomocniczego tyrystora. W takim przypadku na głównym (pracującym) tyrystorze nastąpi wyładowanie. Doprowadzi to do tego, że na kondensatorze prąd skierowany w kierunku prądu stałego głównego tyrystora pomoże zmniejszyć prąd w obwodzie do zera. Dlatego tyrystor się wyłączy. Dzieje się tak dlatego, że urządzenie tyrystorowe ma swoje własne cechy charakterystyczne tylko dla niego.
Istnieją również schematy, w których połączone są łańcuchy LC. Są rozładowywane (i wahaniami). Na samym początku prąd wyładowania płynie w kierunku pracownika, a po wyrównaniu ich wartości tyrystor zostaje wyłączony. Następnie z łańcucha oscylacyjnego prąd przepływa przez tyrystor do diody półprzewodnikowej. W tym przypadku, podczas przepływu prądu, do tyrystora przykładane jest określone napięcie. Jest modulo równy spadkowi napięcia na diodzie.
Praca tyrystora w obwodach prądu przemiennego
Jeżeli tyrystor jest włączony w obwód prądu przemiennego, możliwe jest wykonanie takiegooperacje:
- Włącz lub wyłącz obwód elektryczny z obciążeniem aktywnym rezystancyjnym lub rezystancyjnym.
- Zmień średnią i efektywną wartość prądu przepływającego przez obciążenie, dzięki możliwości dostosowania momentu sygnału sterującego.
Klucze tyrystorowe mają jedną cechę - przewodzą prąd tylko w jednym kierunku. Dlatego, jeśli potrzebujesz ich użyć w obwodach prądu przemiennego, musisz użyć połączenia tył do tyłu. Efektywne i średnie wartości prądu mogą ulec zmianie ze względu na inny moment podania sygnału do tyrystorów. W takim przypadku moc tyrystora musi spełniać minimalne wymagania.
Metoda kontroli faz
W metodzie sterowania fazowego typu wymuszonego obciążenie jest regulowane przez zmianę kątów między fazami. Sztuczne przełączanie można przeprowadzić za pomocą specjalnych obwodów lub konieczne jest zastosowanie w pełni sterowanych (blokowanych) tyrystorów. Na ich podstawie z reguły wykonywana jest ładowarka tyrystorowa, która pozwala na regulację natężenia prądu w zależności od poziomu naładowania akumulatora.
Kontrola szerokości impulsu
Nazywają to również modulacją PWM. Podczas otwierania tyrystorów podawany jest sygnał sterujący. Złącza są otwarte, a na obciążeniu występuje pewne napięcie. Podczas zamykania (w całym procesie przejściowym) nie jest podawany sygnał sterujący, dlatego tyrystory nie przewodzą prądu. Podczas wdrażaniakrzywa prądu sterowania fazowego nie jest sinusoidalna, następuje zmiana przebiegu napięcia zasilającego. W konsekwencji dochodzi również do naruszenia pracy konsumentów wrażliwych na zakłócenia o wysokiej częstotliwości (pojawia się niezgodność). Regulator tyrystorowy ma prostą konstrukcję, która pozwoli bez problemu zmienić wymaganą wartość. I nie musisz używać ogromnych LATRów.
Tyrystory z blokadą
Tyrystory to bardzo wydajne przełączniki elektroniczne używane do przełączania wysokich napięć i prądów. Ale mają jedną ogromną wadę - zarządzanie jest niekompletne. Dokładniej objawia się to tym, że aby wyłączyć tyrystor, konieczne jest stworzenie warunków, w których prąd stały spadnie do zera.
To właśnie ta cecha nakłada pewne ograniczenia na użycie tyrystorów, a także komplikuje oparte na nich obwody. Aby pozbyć się takich niedociągnięć, opracowano specjalne konstrukcje tyrystorów, które są blokowane sygnałem wzdłuż jednej elektrody sterującej. Nazywane są tyrystorami podwójnego działania lub blokowanymi.
Tyrystor z blokadą
Czterowarstwowa struktura p-p-p-p tyrystorów ma swoje własne cechy. Odróżniają je od konwencjonalnych tyrystorów. Teraz mówimy o pełnej sterowalności elementu. Charakterystyka prądowo-napięciowa (statyczna) w kierunku do przodu jest taka sama jak w przypadku prostych tyrystorów. To tylko tyrystor prądu stałego może przekazywać znacznie większą wartość. Alefunkcja blokowania dużych napięć wstecznych dla blokowanych tyrystorów nie jest zapewniona. Dlatego konieczne jest połączenie go tyłem do siebie za pomocą diody półprzewodnikowej.
Charakterystyczną cechą blokowanego tyrystora jest znaczny spadek napięcia przewodzenia. Aby dokonać wyłączenia, na wyjście sterujące należy podać silny impuls prądowy (ujemny, w stosunku 1:5 do wartości prądu stałego). Ale tylko czas trwania impulsu powinien być jak najkrótszy - 10 … 100 μs. Tyrystory z blokadą mają niższe napięcie i prąd graniczny niż konwencjonalne. Różnica wynosi około 25-30%.
Rodzaje tyrystorów
Tyrystory z blokadą zostały omówione powyżej, ale istnieje wiele innych typów tyrystorów półprzewodnikowych, o których również warto wspomnieć. W szerokiej gamie konstrukcji (ładowarek, przełączników, regulatorów mocy) stosowane są określone typy tyrystorów. Gdzieś wymagane jest, aby sterowanie odbywało się poprzez dostarczenie strumienia światła, co oznacza zastosowanie tyrystora optycznego. Jego osobliwość polega na tym, że obwód sterujący wykorzystuje kryształ półprzewodnikowy, który jest wrażliwy na światło. Parametry tyrystorów są różne, wszystkie mają swoją charakterystykę, charakterystyczną tylko dla nich. Dlatego konieczne jest, przynajmniej ogólnie, zrozumienie, jakie rodzaje tych półprzewodników istnieją i gdzie można je stosować. Oto cała lista i główne cechy każdego typu:
- Tyrystor diodowy. Odpowiednikiem tego pierwiastka jest tyrystor, z którym jest połączony antyrównolegledioda półprzewodnikowa.
- Dinistor (tyrystor diodowy). Może stać się w pełni przewodzący, jeśli zostanie przekroczony określony poziom napięcia.
- Triak (symetryczny tyrystor). Jego odpowiednikiem są dwa tyrystory połączone antyrównolegle.
- Tyrystor inwerterowy o dużej prędkości charakteryzuje się dużą prędkością przełączania (5…50 µs).
- Tyrystory sterowane przez tranzystor polowy. Często można znaleźć projekty oparte na tranzystorach MOSFET.
- Tyrystory optyczne sterowane strumieniem światła.
Zastosuj ochronę elementów
Tyrystory to urządzenia, które mają krytyczne znaczenie dla szybkości narastania prądu przewodzenia i napięcia przewodzenia. Podobnie jak diody półprzewodnikowe, charakteryzują się takim zjawiskiem, jak przepływ wstecznych prądów powrotnych, które bardzo szybko i gwałtownie spadają do zera, zwiększając w ten sposób prawdopodobieństwo przepięcia. To przepięcie jest konsekwencją tego, że prąd nagle zatrzymuje się we wszystkich elementach obwodu, które mają indukcyjność (nawet bardzo niskie indukcyjności typowe dla instalacji - przewody, tory płytek). Aby wdrożyć ochronę, konieczne jest zastosowanie różnych schematów, które pozwalają chronić się przed wysokimi napięciami i prądami w dynamicznych trybach pracy.
Z reguły rezystancja indukcyjna źródła napięcia wchodzącego w obwód pracującego tyrystora ma taką wartość, że jest więcej niż wystarczająca, aby nie uwzględniać dodatkowychindukcyjność. Z tego powodu w praktyce częściej stosuje się łańcuch formowania torów przełączania, co znacznie zmniejsza prędkość i poziom przepięcia w obwodzie, gdy tyrystor jest wyłączony. W tym celu najczęściej stosuje się obwody pojemnościowo-rezystancyjne. Są one połączone równolegle z tyrystorem. Istnieje wiele rodzajów modyfikacji obwodów takich obwodów, a także metody ich obliczania, parametry działania tyrystorów w różnych trybach i warunkach. Ale obwód do tworzenia trajektorii przełączania blokowanego tyrystora będzie taki sam jak w przypadku tranzystorów.
