Kādi tiristori? Tiristoru darbības princips un raksturlielumi

Tiristori ir jaudas elektroniskās atslēgas, kas nav pilnībā kontrolētas. Bieži vien tehniskajās grāmatās var redzēt vēl vienu šīs ierīces nosaukumu - vienas operācijas tiristoru. Citiem vārdiem sakot, kontroles signāla ietekmē tas tiek tulkots vienā stāvoklī - vadošajā stāvoklī. Ja precizēt, tas ietver ķēdi. Lai to izslēgtu, ir jāizveido īpaši apstākļi, kas nodrošina ķēdes priekšējās strāvas samazināšanos līdz nullei.

Tiristoru īpašības

Tiristora slēdži elektroenerģiju veic tikai virzienā uz priekšu, un slēgtā stāvoklī tā var izturēt ne tikai tiešo spriegumu, bet arī pretējo spriegumu. Tiristora struktūra ir četrkārša, ir trīs secinājumi:

1. Anoda (apzīmēta ar burtu A).
2. Katoda (burts C vai K).
3. Vadības elektrods (Y vai G).

Tiristoriem ir visa volt-ampēra īpašību ģimene, tos var izmantot, lai novērtētu elementa stāvokli. Tiristori ir ļoti spēcīgi elektroniskie slēdži, tie spēj pārslēgt ķēdes, kurās spriegums var sasniegt 5000 voltu, un strāvas stiprums ir 5000 ampēros (frekvence nepārsniedz 1000 Hz).

Tiristora darbība DC ķēdēs

Parasto tiristoru ieslēdz, pievadot strāvas impulsu vadības terminālim. Turklāt tam jābūt pozitīvam (attiecībā uz katodu). Pārejas procesa ilgums ir atkarīgs no slodzes rakstura (induktīvs, aktīvs), strāvas impulsa kontroles ķēdes amplitūdas un ātruma pieauguma ātruma, pusvadītāja kristāla temperatūras, kā arī strāvas un sprieguma uz tiristoriem, kas ir pieejami ķēdē. Ķēdes īpašības ir tieši atkarīgas no izmantotā pusvadītāju elementa veida.

Ķēdē, kurā atrodas tiristors, augsts sprieguma pieaugums ir nepieņemams. Proti, vērtība, pie kuras elements tiek ieslēgts spontāni (pat ja kontroles ķēdē nav signāla). Bet tajā pašā laikā vadības signālam jābūt ļoti augstiem raksturlieluma slīpumam.

Izslēgšanas veidi

Ir divu veidu tiristoru komutācijas veidi:

1. Dabiski.
2. Piespiedu kārtā

Un tagad vairāk par katru veidu. Dabiski notiek tad, ja tiristors darbojas maiņstrāvas ķēdē. Un šī pārslēgšanās rodas tad, kad strāva nokrīt uz nulli. Bet jūs varat īstenot piespiedu maiņu daudzos dažādos veidos. Kāda veida tiristora vadība ir jāizvēlas, lai atrisinātu shēmas dizaineri, taču ir vērts runāt par katru veidu atsevišķi.

Vispiezīmīgākais piespiedu pārslēgšanas veids ir savienot kondensatoru, kas iepriekš tika uzlādēts ar pogu (atslēgu). LC ķēde ir iekļauta tiristora vadības ķēdē. Šajā ķēdē ir arī pilnībā uzlādēts kondensators. Pārejoša procesa laikā strāvas svārstības notiek slodzes ķēdē.

Piespiedu pārslēgšanas metodes

Ir vēl vairāk veidu piespiedu pārslēgšanās. Bieži tiek izmantota ķēde, kurā tiek izmantots maiņstrāvas kondensators ar pretēju polaritāti. Piemēram, šo kondensatoru var savienot ar ķēdi ar dažu palīgierīču palīdzību. Šajā gadījumā notiek izlāde uz galveno (darba) tiristoru. Tas novedīs pie tā, ka kondensatora strāva, kas vērsta pret galvenā tiristora strāvu, palīdzēs samazināt strāvas ķēdi līdz nullei. Līdz ar to tiristors izslēgsies. Tas notiek tādēļ, ka tiristoru ierīcei ir savas īpašības, kas raksturīgas tikai tai.

Ir arī ķēdes, kurās ir savienotas LC ķēdes. Tās izlādējas (un ar svārstībām). Pašā sākumā izlādes strāva virzās uz darba ņēmēju, un pēc tam, kad izlīdzinās to vērtības, tiristors izslēdzas. Pēc tam strāva plūst no oscilējošās ķēdes caur tiristoru līdz pusvadītāju diodei. Tajā pašā laikā, kamēr strāvas plūsmu, tiristoram tiek uzlādēts spriegums. Tas ir vienāds ar sprieguma kritumu diodei.

Tiristora darbība maiņstrāvas ķēdēs

Ja tiiristors ir iekļauts maiņstrāvas ķēdē, var veikt šādas darbības:

1. Elektriskās ķēdes aktivizēšana vai atslēgšana ar aktīvo pretestību vai aktīvo slodzi.
2. Mainiet vidējo un faktisko pašreizējo vērtību, kas iet caur slodzi, pateicoties spējai pielāgot vadības signāla laiku.

Tiristora taustiņiem ir viena iezīme - tās strādā tikai vienā virzienā. Līdz ar to, ja ir nepieciešams tos izmantot maiņstrāvas ķēdēs, ir nepieciešams piemērot pretparallelo iekļaušanu. Faktiskās un vidējās strāvas vērtības var mainīties, jo signāls uz tiristoriem ir atšķirīgs. Tajā pašā laikā tiristora jaudai jāatbilst minimālajām prasībām.

Fāzes kontroles metode

Izmantojot fāzu vadības metodi ar piespiedu tipa pārslēgšanu, slodze tiek noregulēta, mainot leņķus starp fāzēm. Mākslīgu komutāciju var veikt ar speciālu ķēžu palīdzību, vai arī ir nepieciešams pilnībā kontrolēt (bloķēti) tiristori. Pamatojoties uz to, parasti lādētājs tiek veidots uz tiristoru, kas ļauj regulēt strāvu atkarībā no akumulatora uzlādes līmeņa.

Impulsa platuma vadība

To sauc arī par tās PWM modulāciju. Tiristoru atvēršanas laikā tiek izmantots vadības signāls. Pārejas ir atvērtas, un slodzei ir kāds spriegums. Slēgšanas laikā (visa pārejas procesa laikā) vadības signāls netiek ievadīts, tādēļ tīrristori neveic strāvu. Veicot fāzes vadību, strāvas līkne nav sinusoidāla, mainās sprieguma signāls. Līdz ar to ir arī patērētāju darbības traucējumi, kas ir jutīgi pret augstfrekvences traucējumiem (pastāv nesavietojamība). Vienkāršs dizains regulē tiristoru, kas bez problēmām ļaus mainīt nepieciešamo vērtību. Un jums nav nepieciešams izmantot masveida LATR.

Tiristori, slēdzami

Tiristori ir ļoti spēcīgi elektroniskie slēdži, ko izmanto augsta sprieguma un strāvas pārslēgšanai. Bet viņiem ir viens milzīgs trūkums - vadība ir nepilnīga. Un precīzāk, tas izpaužas kā fakts, ka, lai izslēgtu tiristoru, ir nepieciešams radīt apstākļus, saskaņā ar kuriem priekšējā strāva samazināsies līdz nullei.

Šī funkcija nosaka dažus tiristoru izmantošanas ierobežojumus, kā arī sarežģī ķēdes, kas balstās uz tiem. Lai atbrīvotos no šiem trūkumiem, ir izstrādāti speciāli tiristoru modeļi, kurus aizslēdz ar signālu no viena kontroldegvielas elekta. Tos sauc par divriteņu vai aizslēdzamiem tiristoriem.

Slēgts tiristora dizains

P-p-p-p y tiristoru četrpakāpju struktūrai ir savas īpatnības. Tie padara tos atšķirīgus no tradicionālajiem tiristoriem. Tagad ir par elementa pilnīgu vadāmību. Volta ampēras raksturlielums (statisks) virzienā uz priekšu ir tāds pats kā vienkāršajiem tiristoriem. Tas ir tikai tiešās strāvas tiristors, kas var nodot daudz vērtības. Taču nav funkciju, lai bloķētu lielu mainīgo spriegumu bloķētajiem tiristoriem. Tāpēc ir nepieciešams savienot to counter paralēli ar pusvadītāju diode.

Slēgtā tiristora raksturīga iezīme ir ievērojams tiešo spriegumu kritums. Lai veiktu braucienu, vadības terminālam jāpielieto jaudīgs strāvas impulss (negatīvs attiecība 1: 5 līdz patstrāva vērtībai). Bet tikai impulsa ilgumam vajadzētu būt pēc iespējas mazam - 10 ... 100 μs. Slēgtajiem tiristoriem ir mazāka ierobežojošā sprieguma un strāvas vērtība nekā parastajiem tiristoriem. Atšķirība ir apmēram 25-30%.

Tiristoru veidi

Iepriekš mēs uzskatījām, ka tas ir bloķēts, bet joprojām ir daudz veidu pusvadītāju tiristori, kurus arī vērts pieminēt. Dažādos dizainos (lādētāji, slēdži, strāvas padeves regulētāji) izmanto dažus tiristoru tipus. Kaut kur tiek prasīts kontrolēt, nodrošinot gaismas plūsmu, līdz ar to tiek izmantots optiostyristor. Tā īpatnība ir tāda, ka kontroles ķēdē tiek izmantots pusvadītāju kristāls, kas ir jutīgs pret gaismu. Tiristoru parametri ir atšķirīgi, tiem visiem ir savi raksturlielumi, kas raksturīgi tikai tiem. Tādēļ ir nepieciešams vismaz vispārīgi iedomāties, kādi šie pusvadītāji pastāv un kur tos var pielietot. Tātad, šeit ir visu sarakstu un katra tipa galvenās iezīmes:

1. Diode-tiristors. Šī elementa ekvivalents ir tiristors, kuram pievienots pretparallelis pusvadītāju diode.
2. Dinistors (diode tiristors). Ja noteiktā sprieguma līmenis ir pārsniegts, tas var nonākt kopējā vadītspējas stāvoklī.
3. Triac (simetrisks tiristors). Tās ekvivalents ir divi tiristori, kas ir savienoti pretējā virzienā.
4. Ātrdarbīgs tiristoru invertoram ir liels komutācijas ātrums (5 ... 50 μs).
5. Tiristori ar FET kontroli . Bieži vien ir iespējams apmierināt dizainus, pamatojoties uz MOSFET.
6. Optiskie tiristori, ko kontrolē gaismas plūsmas.

Īstenošanas elementu aizsardzība

Tiristori ir ierīces, kas izšķiroši ietekmē strāvas un tiešā sprieguma pieaugumu. Viņiem, kā arī pusvadītāju diodēm ir raksturīga tāda parādība kā apgriezto attīrīšanas strāvas plūsma, kas ļoti strauji un strauji samazinās līdz nulles vērtībai, kas pastiprina pārsprieguma varbūtību. Šis pārspriegums ir saistīts ar faktu, ka pašreizējais visos ķēdes elementos, kuriem ir induktivitāte (pat ļoti mazi induktori, kas raksturīgi montāžai - vadi, dēļu ceļi) pēkšņi izzūd. Lai ieviestu aizsardzību, ir jāizmanto dažādas shēmas, kuras dinamiskajos darbības režīmos var tikt aizsargātas no augsta sprieguma un strāvas.

Parasti sprieguma avota induktīvā pretestība, kas nonāk strāvas tiristora ķēdē, ir tāda vērtība, ka tā ir vairāk nekā pietiekama, lai papildus neiekļautu papildu induktivitāti ķēdē. Šī iemesla dēļ praksē tiek bieži izmantota pārslēgšanās ceļu veidošanas ķēde, kas ievērojami samazina pārsprieguma ātrumu un pārslēgšanas līmeni ķēdē, kad tiristors ir atvienots. Šim nolūkam visbiežāk tiek izmantotas kapacitatīvās pretestības ķēdes. Tās ir savienotas paralēli tiristoram. Šādu ķēžu ķēžu modifikācijas ir diezgan daudzas, kā arī to aprēķināšanas metodes, parametri tiristoru darbībai dažādos režīmos un apstākļos. Bet slēgtā tiristora maiņas ceļa izveidošanas ķēde būs tāda pati kā tranzistoriem.