Tyristorit ovat tehoelektronisia avaimia, joita ei ohjata täysin. Usein teknisissä kirjoissa näet tälle laitteelle toisen nimen - yksitoiminen tyristori. Toisin sanoen, ohjaussignaalin vaikutuksesta se siirretään yhteen tilaan - johtavaan. Tarkemmin sanottuna se sisältää piirin. Sen sammuttamiseksi on luotava erityiset olosuhteet, jotka varmistavat, että tasavirta piirissä putoaa nollaan.
Tyristoreiden ominaisuudet
Tyristorinäppäimet johtavat sähkövirtaa vain eteenpäin, ja suljetussa tilassa se kestää paitsi eteenpäin myös vastasuuntaisen jännitteen. Tyristorin rakenne on nelikerroksinen, lähtöjä on kolme:
- Anodi (merkitty kirjaimella A).
- Katodi (kirjain C tai K).
- Ohjauselektrodi (U tai G).
Tyristoreissa on koko perhe virta-jännite-ominaisuuksia, joiden avulla voidaan arvioida elementin tilaa. Tyristorit ovat erittäin tehokkaita elektronisia avaimia, ne pystyvät kytkemään piirejä, joissa jännite voi olla 5000 volttia ja virran voimakkuus - 5000 ampeeria (kun taajuus ei ylitä 1000 Hz).
Tyristorin toiminta sisäänTasavirtapiirit
Perinteinen tyristori kytketään päälle syöttämällä ohjauslähtöön virtapulssi. Lisäksi sen on oltava positiivinen (katodin suhteen). Transienttiprosessin kesto riippuu kuorman luonteesta (induktiivinen, aktiivinen), virtapulssin ohjauspiirin amplitudista ja nousunopeudesta, puolijohdekiteen lämpötilasta sekä tyristoreihin syötetystä virrasta ja jännitteestä. saatavilla piirissä. Piirin ominaisuudet riippuvat suoraan käytetyn puolijohdeelementin tyypistä.
Piirissä, jossa tyristori sijaitsee, korkeaa jännitteen nousua ei voida hyväksyä. Nimittäin sellainen arvo, jossa elementti käynnistyy spontaanisti (vaikka ohjauspiirissä ei olisi signaalia). Mutta samalla ohjaussignaalilla on oltava erittäin suuri k altevuus.
Tapoja sammuttaa
Tyristorikytkentää voidaan erottaa kaksi tyyppiä:
- Luonnollinen.
- Pakotettu.
Ja nyt tarkemmin jokaisesta lajista. Luonnollinen tapahtuu, kun tyristori toimii vaihtovirtapiirissä. Lisäksi tämä kytkentä tapahtuu, kun virta putoaa nollaan. Mutta pakotetun vaihdon toteuttaminen voi olla useita eri tapoja. Minkä tyristoriohjauksen valita, on piirisuunnittelijan päätettävissä, mutta jokaisesta tyypistä kannattaa puhua erikseen.
Pakotetun vaihdon tyypillisin tapa on yhdistääkondensaattori, joka on esivarattu painikkeella (avaimella). LC-piiri sisältyy tyristorin ohjauspiiriin. Tämä piiri sisältää täyteen ladatun kondensaattorin. Transienttiprosessin aikana virta vaihtelee kuormituspiirissä.
Pakotetun vaihtamisen menetelmät
On olemassa useita muita pakotettuja vaihtotyyppejä. Usein käytetään piiriä, joka käyttää kytkentäkondensaattoria käänteisellä polariteetilla. Esimerkiksi tämä kondensaattori voidaan kytkeä piiriin jollain aputyristorin avulla. Tässä tapauksessa päätyristorissa (työssä) tapahtuu purkaus. Tämä johtaa siihen, että kondensaattorissa päätyristorin tasavirtaan suunnattu virta auttaa vähentämään piirin virtaa nollaan. Siksi tyristori sammuu. Tämä johtuu siitä, että tyristorilaitteella on omat ominaisuutensa, jotka ovat ominaisia vain sille.
On myös järjestelmiä, joissa LC-ketjut yhdistetään. Ne purkautuvat (ja vaihteluilla). Heti alussa purkausvirta kulkee työntekijää kohti ja niiden arvojen tasaamisen jälkeen tyristori sammuu. Tämän jälkeen värähtelevästä ketjusta virta kulkee tyristorin läpi puolijohdediodille. Tässä tapauksessa virran kulkiessa tyristoriin syötetään tietty jännite. Se on yhtä suuri kuin jännitehäviö diodin yli.
Tyristorin toiminta vaihtovirtapiireissä
Jos tyristori on mukana vaihtovirtapiirissä, on mahdollista suorittaa tällainentoiminnot:
- Käynnistä tai sammuta sähköpiiri aktiivisella resistiivisellä tai resistiivisellä kuormalla.
- Muuta kuorman läpi kulkevan virran keskimääräistä ja tehollista arvoa ohjaussignaalin hetken säätämiskyvyn ansiosta.
Tyristorinäppäimissä on yksi ominaisuus - ne johtavat virtaa vain yhteen suuntaan. Siksi, jos sinun on käytettävä niitä AC-piireissä, sinun on käytettävä back-to-back-liitäntää. Teholliset ja keskimääräiset virran arvot voivat muuttua johtuen siitä, että signaalin syöttö tyristoreille on erilainen. Tässä tapauksessa tyristorin tehon on täytettävä vähimmäisvaatimukset.
Vaiheohjausmenetelmä
Pakotetun vaiheen ohjausmenetelmässä kuormitusta säädetään muuttamalla vaiheiden välisiä kulmia. Keinotekoinen kytkentä voidaan suorittaa erityisillä piireillä tai on tarpeen käyttää täysin ohjattuja (lukittavia) tyristoreita. Niiden perusteella valmistetaan pääsääntöisesti tyristorilaturi, jonka avulla voit säätää virran voimakkuutta akun varaustason mukaan.
Pulssin leveyden säätö
He kutsuvat sitä myös PWM-modulaatioksi. Tyristorien avautumisen aikana annetaan ohjaussignaali. Liitokset ovat auki ja kuormassa on jonkin verran jännitettä. Sulkemisen aikana (koko transienttiprosessin ajan) ohjaussignaalia ei syötetä, joten tyristorit eivät johda virtaa. Toteutettaessavaiheohjauksen virtakäyrä ei ole sinimuotoinen, syöttöjännitteen a altomuodossa on muutos. Näin ollen myös korkeataajuisille häiriöille herkkien kuluttajien työhön on rikottu (yhteensopimattomuus ilmenee). Tyristorisäätimellä on yksinkertainen rakenne, jonka avulla voit muuttaa vaadittua arvoa ilman ongelmia. Eikä sinun tarvitse käyttää v altavia LATR-korjauksia.
Tyristorit lukittavat
Tyristorit ovat erittäin tehokkaita elektronisia kytkimiä, joita käytetään kytkemään suuria jännitteitä ja virtoja. Mutta heillä on yksi v altava haittapuoli - hallinta on epätäydellinen. Tarkemmin sanottuna tämä ilmenee siinä, että tyristorin sammuttamiseksi on luotava olosuhteet, joissa tasavirta laskee nollaan.
Tämä ominaisuus asettaa rajoituksia tyristorien käytölle ja monimutkaistaa myös niihin perustuvia piirejä. Tällaisten puutteiden poistamiseksi kehitettiin erityisiä tyristoreja, jotka lukitaan signaalilla yhtä ohjauselektrodia pitkin. Niitä kutsutaan kaksitoimisiksi tai lukittaviksi tyristoreiksi.
Lukittava tyristorimalli
Tyristoreiden nelikerroksisella p-p-p-p -rakenteella on omat ominaisuutensa. Niiden ansiosta ne eroavat perinteisistä tyristoreista. Nyt puhumme elementin täydellisestä ohjattavuudesta. Virta-jännite-ominaisuus (staattinen) eteenpäin suunnassa on sama kuin yksinkertaisilla tyristoreilla. Se on vain tasavirtatyristori, joka voi siirtää paljon suuremman arvon. MuttaLukittavien tyristorien suurten käänteisjännitteiden estotoimintoa ei tarjota. Siksi se on kytkettävä peräkkäin puolijohdediodilla.
Lukittavan tyristorin ominaisuus on merkittävä laskusuuntainen jännitteen lasku. Sammutusta varten ohjauslähtöön tulee syöttää voimakas virtapulssi (negatiivinen, suhteessa 1:5 tasavirran arvoon). Mutta vain pulssin keston tulee olla mahdollisimman lyhyt - 10 … 100 μs. Lukittavilla tyristoreilla on pienempi jännite ja virtarajoitus kuin perinteisillä. Ero on noin 25-30%.
Tyristorityypit
Lukittavia tyristoreita käsiteltiin yllä, mutta on olemassa monia muita puolijohdetyristoreja, jotka ovat myös mainitsemisen arvoisia. Monissa eri malleissa (laturit, kytkimet, tehonsäätimet) käytetään tietyntyyppisiä tyristoreita. Jossain vaaditaan, että ohjaus suoritetaan syöttämällä valovirta, mikä tarkoittaa, että käytetään optotyristoria. Sen erikoisuus piilee siinä, että ohjauspiirissä käytetään valolle herkkää puolijohdekidettä. Tyristoreiden parametrit ovat erilaisia, kaikilla on omat ominaisuutensa, jotka ovat ominaisia vain niille. Siksi on välttämätöntä, ainakin yleisesti ottaen, ymmärtää, minkä tyyppisiä näitä puolijohteita on olemassa ja missä niitä voidaan käyttää. Joten tässä on koko luettelo ja kunkin tyypin pääominaisuudet:
- Diodi-tyristori. Tämän elementin vastine on tyristori, johon se on kytketty antirinnakkaisenapuolijohdediodi.
- Dinistor (diodityristori). Se voi tulla täysin johtavaksi, jos tietty jännitetaso ylittyy.
- Triac (symmetrinen tyristori). Sen vastine on kaksi tyristoria, jotka on kytketty rinnakkain.
- Nopealla invertterityristorilla on suuri kytkentänopeus (5…50 µs).
- Kenttätransistoriohjatut tyristorit. Löydät usein MOSFETeihin perustuvia malleja.
- Optiset tyristorit, joita ohjataan valovirroilla.
Toteuta elementin suojaus
Tyristorit ovat laitteita, jotka ovat kriittisiä eteenpäin suunnatun virran ja lähtöjännitteen muutosnopeuksille. Niille, kuten puolijohdediodeille, on ominaista sellainen ilmiö kuin käänteisten palautusvirtojen virtaus, joka putoaa hyvin nopeasti ja jyrkästi nollaan, mikä pahentaa ylijännitteen todennäköisyyttä. Tämä ylijännite on seurausta siitä, että virta pysähtyy äkillisesti kaikissa piirielementeissä, joissa on induktanssi (jopa asennukselle tyypilliset erittäin pienet induktanssit - johdot, levykiskot). Suojauksen toteuttamiseksi on käytettävä erilaisia järjestelmiä, joiden avulla voit suojautua korkeilta jännitteiltä ja virroilta dynaamisissa toimintatiloissa.
Pääsääntöisesti toimivan tyristorin piiriin tulevan jännitelähteen induktiivisella resistanssilla on sellainen arvo, että se on enemmän kuin tarpeeksi, jotta siihen ei sisälly ylimääräisiäinduktanssi. Tästä syystä käytännössä käytetään useammin kytkentäpolun muodostusketjua, joka vähentää merkittävästi piirin nopeutta ja ylijännitteen tasoa, kun tyristori kytketään pois päältä. Tähän tarkoitukseen käytetään yleisimmin kapasitiivis-resistiivisiä piirejä. Ne on kytketty tyristoriin rinnakkain. Tällaisten piirien piirien muunnelmia on melko vähän, samoin kuin menetelmiä niiden laskemiseksi, parametreja tyristorien toiminnalle erilaisissa tiloissa ja olosuhteissa. Mutta lukittavan tyristorin kytkentäradan muodostava piiri on sama kuin transistoreilla.
