Η αρχή λειτουργίας ενός θυρίστορ. Τι είναι το θυρίστορ και πώς λειτουργεί

10.09.2021

Το θυρίστορ είναι ένα ηλεκτρονικό εξάρτημα κατασκευασμένο από υλικά ημιαγωγών, μπορεί να αποτελείται από τρεις ή περισσότερες συνδέσεις p-n και έχει δύο σταθερές καταστάσεις: κλειστό (χαμηλή αγωγιμότητα), ανοιχτό (υψηλή αγωγιμότητα).

Πρόκειται για ένα ξηρό σκεύασμα, το οποίο είναι για όσους μόλις ξεκινούν πλοίαρχος ηλεκτρολόγος μηχανικόςε, δεν λέει απολύτως τίποτα. Ας δούμε την αρχή λειτουργίας αυτού του ηλεκτρονικού εξαρτήματος για απλούς ανθρώπους, ας το πούμε έτσι, για ανδρείκελα, και πού μπορεί να χρησιμοποιηθεί. Ουσιαστικά, είναι το ηλεκτρονικό αντίστοιχο των διακοπτών που χρησιμοποιείτε καθημερινά.

Υπάρχουν πολλοί τύποι αυτών των στοιχείων, με διαφορετικά χαρακτηριστικά και διαφορετικές εφαρμογές. Σκεφτείτε ένα συνηθισμένο θυρίστορ μίας λειτουργίας.

Η μέθοδος χαρακτηρισμού στα διαγράμματα φαίνεται στο σχήμα 1.

Το ηλεκτρονικό στοιχείο έχει τα ακόλουθα συμπεράσματα:

θετικό τερματικό ανόδου.
αρνητικό τερματικό καθόδου.
ηλεκτρόδιο ελέγχου G.

Η αρχή λειτουργίας ενός θυρίστορ

Η κύρια εφαρμογή αυτού του τύπου στοιχείων είναι η δημιουργία με βάση τους διακόπτες ισχύος θυρίστορ για τη μεταγωγή υψηλών ρευμάτων και τη ρύθμισή τους. Η ενεργοποίηση πραγματοποιείται από ένα σήμα που μεταδίδεται στο ηλεκτρόδιο ελέγχου. Σε αυτή την περίπτωση, το στοιχείο δεν είναι πλήρως ελεγχόμενο και για να το κλείσετε είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν πρόσθετα μέτρα που θα διασφαλίσουν ότι η τάση πέφτει στο μηδέν.

Αν μιλάμε για το πώς λειτουργεί ένα θυρίστορ σε απλή γλώσσα, τότε, κατ' αναλογία με μια δίοδο, μπορεί να μεταφέρει ρεύμα μόνο προς μία κατεύθυνση, οπότε όταν το συνδέετε χρειάζεστε παρατηρήστε τη σωστή πολικότητα. Όταν εφαρμόζεται τάση στην άνοδο και την κάθοδο, αυτό το στοιχείο θα παραμείνει κλειστό μέχρι να εφαρμοστεί το αντίστοιχο ηλεκτρικό σήμα στο ηλεκτρόδιο ελέγχου. Τώρα, ανεξάρτητα από την παρουσία ή την απουσία σήματος ελέγχου, δεν θα αλλάξει την κατάστασή του και θα παραμείνει ανοιχτό.

Οροι θυρίστορ κλείσιμο:

Αφαιρέστε το σήμα από το ηλεκτρόδιο ελέγχου.
Μειώστε την τάση στην κάθοδο και την άνοδο στο μηδέν.

Για δίκτυα ACη εκπλήρωση αυτών των προϋποθέσεων δεν προκαλεί ιδιαίτερες δυσκολίες. Η ημιτονοειδής τάση, μεταβαλλόμενη από τη μία τιμή πλάτους στην άλλη, μειώνεται σε μηδενική τιμή και εάν αυτή τη στιγμή δεν υπάρχει σήμα ελέγχου, το θυρίστορ θα κλείσει.

Στην περίπτωση χρήσης θυρίστορ σε κυκλώματα DCΓια αναγκαστική εναλλαγή (κλείσιμο του θυρίστορ), χρησιμοποιούνται διάφορες μέθοδοι, η πιο συνηθισμένη είναι η χρήση πυκνωτή που έχει προφορτιστεί. Το κύκλωμα με τον πυκνωτή συνδέεται με το κύκλωμα ελέγχου θυρίστορ. Όταν ένας πυκνωτής είναι συνδεδεμένος στο κύκλωμα, θα συμβεί εκφόρτιση στο θυρίστορ, το ρεύμα εκφόρτισης του πυκνωτή θα κατευθύνεται αντίθετα από το προς τα εμπρός ρεύμα του θυρίστορ, το οποίο θα οδηγήσει σε μείωση του ρεύματος στο κύκλωμα στο μηδέν και το θυρίστορ θα κλείσει.

Μπορεί να νομίζετε ότι η χρήση θυρίστορ είναι αδικαιολόγητη, δεν είναι πιο εύκολο να χρησιμοποιήσετε έναν κανονικό διακόπτη; Ένα τεράστιο πλεονέκτημα του θυρίστορ είναι ότι σας επιτρέπει να αλλάζετε τεράστια ρεύματα στο κύκλωμα ανόδου-καθόδου χρησιμοποιώντας ένα αμελητέο σήμα ελέγχου που παρέχεται στο κύκλωμα ελέγχου. Σε αυτή την περίπτωση, δεν εμφανίζεται σπινθήρας, κάτι που είναι σημαντικό για την αξιοπιστία και την ασφάλεια ολόκληρου του κυκλώματος.

Διάγραμμα σύνδεσης

Το κύκλωμα ελέγχου μπορεί να φαίνεται διαφορετικό, αλλά στην απλούστερη περίπτωση, το κύκλωμα μεταγωγής διακόπτη θυρίστορ μοιάζει με αυτό που φαίνεται στο Σχήμα 2.

Ένας λαμπτήρας είναι προσαρτημένος στην άνοδο L, και ο διακόπτης K2 συνδέει τον θετικό ακροδέκτη της πηγής ισχύος G. B. Η κάθοδος συνδέεται με τον αρνητικό ακροδέκτη του τροφοδοτικού.

Μετά την τροφοδοσία ρεύματος από τον διακόπτη Κ2, η τάση της μπαταρίας θα εφαρμοστεί στην άνοδο και την κάθοδο, αλλά το θυρίστορ παραμένει κλειστό και το φως δεν ανάβει. Για να ανάψετε τη λάμπα, πρέπει να πατήσετε το κουμπί K1, το σήμα μέσω της αντίστασης R θα σταλεί στο ηλεκτρόδιο ελέγχου, ο διακόπτης θυρίστορ θα αλλάξει την κατάστασή του για να ανοίξει και η λυχνία θα ανάψει. Η αντίσταση περιορίζει το ρεύμα που παρέχεται στο ηλεκτρόδιο ελέγχου. Πατώντας ξανά το κουμπί K1 δεν έχει καμία επίδραση στην κατάσταση του κυκλώματος.

Για να κλείσετε το ηλεκτρονικό κλειδί, πρέπει να αποσυνδέσετε το κύκλωμα από την πηγή ρεύματος χρησιμοποιώντας το διακόπτη K2. Αυτός ο τύπος ηλεκτρονικά εξαρτήματαθα κλείσει και αν η τάση τροφοδοσίας στην άνοδο μειωθεί σε μια ορισμένη τιμή, η οποία εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά της. Έτσι μπορείτε να περιγράψετε πώς λειτουργεί ένα θυρίστορ για ανδρείκελα.

Χαρακτηριστικά

Τα κύρια χαρακτηριστικά περιλαμβάνουν τα ακόλουθα:

Τα εν λόγω στοιχεία, εκτός ηλεκτρονικά κλειδιά, χρησιμοποιούνται συχνά σε ρυθμιστές ισχύος, οι οποίοι σας επιτρέπουν να αλλάξετε την ισχύ που παρέχεται στο φορτίο αλλάζοντας τις μέσες και αποτελεσματικές τιμές του εναλλασσόμενου ρεύματος. Η ποσότητα του ρεύματος ρυθμίζεται αλλάζοντας τη στιγμή κατά την οποία το σήμα ανοίγματος τροφοδοτείται στο θυρίστορ (με την αλλαγή της γωνίας ανοίγματος). Η γωνία ανοίγματος (ρύθμισης) είναι ο χρόνος από την αρχή του μισού κύκλου έως τη στιγμή που ανοίγει το θυρίστορ.

Τύποι δεδομένων ηλεκτρονικών εξαρτημάτων

Είναι αρκετά διάφορα είδηθυρίστορ, αλλά τα πιο συνηθισμένα, εκτός από αυτά που συζητήσαμε παραπάνω, είναι τα ακόλουθα:

στοιχείο δινιστόρ, η μεταγωγή του οποίου συμβαίνει όταν επιτευχθεί μια ορισμένη τιμή της τάσης που εφαρμόζεται μεταξύ της ανόδου και της καθόδου.
triac?
ένα οπτοθυρίστορ, η μεταγωγή του οποίου πραγματοποιείται από ένα φωτεινό σήμα.

Triacs

Θα ήθελα να σταθώ λεπτομερέστερα στα triacs. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, τα θυρίστορ μπορούν να μεταφέρουν ρεύμα μόνο προς μία κατεύθυνση, επομένως, όταν εγκαθίστανται σε ένα κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος, ένα τέτοιο κύκλωμα ρυθμίζει έναν μισό κύκλο της τάσης δικτύου. Για τη ρύθμιση και των δύο μισών κύκλων, είναι απαραίτητο να εγκαταστήσετε ένα άλλο θυρίστορ πίσω με πλάτη ή να χρησιμοποιήσετε ειδικά κυκλώματα χρησιμοποιώντας ισχυρές διόδους ή γέφυρες διόδου. Όλα αυτά περιπλέκουν το σχήμα, καθιστώντας το δυσκίνητο και αναξιόπιστο.

Είναι για τέτοιες περιπτώσεις που εφευρέθηκε το triac. Ας μιλήσουμε για αυτό και την αρχή λειτουργίας για τα ανδρείκελα. Η κύρια διαφορά μεταξύ των triacsΑπό τα στοιχεία που συζητήθηκαν παραπάνω έγκειται στην ικανότητα διέλευσης ρεύματος και προς τις δύο κατευθύνσεις. Ουσιαστικά, πρόκειται για δύο θυρίστορ με κοινό έλεγχο, συνδεδεμένα πλάτη με πλάτη (Εικόνα 3 Α).

Υποθετικός γραφικός προσδιορισμόςαυτό το ηλεκτρονικό εξάρτημα φαίνεται στο Σχ. 3 V. Πρέπει να σημειωθεί ότι δεν θα είναι σωστό να καλέσετε τους ακροδέκτες ισχύος άνοδος και κάθοδος, καθώς το ρεύμα μπορεί να διοχετευτεί προς οποιαδήποτε κατεύθυνση, επομένως ονομάζονται Τ1 και Τ2. Το ηλεκτρόδιο ελέγχου ονομάζεται G. Για να ανοίξει το triac, είναι απαραίτητο να εφαρμοστεί ένα σήμα ελέγχου στην αντίστοιχη έξοδο. Οι συνθήκες για τη μετάβαση ενός triac από τη μια κατάσταση στην άλλη και πίσω στα δίκτυα AC δεν διαφέρουν από τις μεθόδους ελέγχου που συζητήθηκαν παραπάνω.

Αυτός ο τύπος ηλεκτρονικών εξαρτημάτων χρησιμοποιείται σε βιομηχανικές εφαρμογές, οικιακές συσκευές και ηλεκτρικά εργαλεία για τη συνεχή ρύθμιση του ρεύματος. Αυτός είναι ο έλεγχος των ηλεκτροκινητήρων, των θερμαντικών στοιχείων, των φορτιστών.

Εν κατακλείδι, θα ήθελα να πω ότι τόσο τα θυρίστορ όσο και τα τριακ, ενώ αλλάζουν σημαντικά ρεύματα, έχουν πολύ μέτρια μεγέθη, ενώ απελευθερώνεται σημαντική θερμική ισχύς στο σώμα τους. Με απλά λόγια, ζεσταίνονται πολύ, οπότε για να προστατεύσουν τα στοιχεία από υπερθέρμανση και θερμική διάσπαση, χρησιμοποιούν μια ψύκτρα, η οποία στην απλούστερη περίπτωση είναι ένα καλοριφέρ αλουμινίου.

Διάφοροι όροι και σύμβολα χρησιμοποιούνται συχνά σε διαγράμματα και τεχνική τεκμηρίωση, αλλά δεν γνωρίζουν όλοι οι αρχάριοι ηλεκτρολόγοι τη σημασία τους. Προτείνουμε να συζητήσουμε ποια είναι τα θυρίστορ ισχύος για συγκόλληση, οι αρχές λειτουργίας τους, τα χαρακτηριστικά και οι σημάνσεις αυτών των συσκευών.

Τι είναι το θυρίστορ και οι τύποι τους

Πολλοί έχουν δει θυρίστορ στη γιρλάντα "Running Fire" αυτό είναι το απλούστερο παράδειγμα της συσκευής που περιγράφεται και του τρόπου λειτουργίας της. Ένας ανορθωτής πυριτίου ή θυρίστορ είναι πολύ παρόμοιος με ένα τρανζίστορ. Πρόκειται για μια πολυστρωματική συσκευή ημιαγωγών, το κύριο υλικό της οποίας είναι το πυρίτιο, πιο συχνά σε πλαστικό περίβλημα. Λόγω του γεγονότος ότι η αρχή λειτουργίας του είναι πολύ παρόμοια με μια δίοδο ανόρθωσης (συσκευές ανορθωτή εναλλασσόμενου ρεύματος ή διστέρες), η ονομασία στα διαγράμματα είναι συχνά η ίδια - αυτό θεωρείται ανάλογο ενός ανορθωτή.

Φωτογραφία – Διάγραμμα γιρλάντας που τρέχει

Υπάρχουν:

Θυρίστορ απενεργοποίησης ABB (GTO),
τυπικό SEMIKRON,
ισχυρή χιονοστιβάδα τύπου TL-171,
οπτικοί συζεύκτες (π.χ. μονάδα TO 142-12.5-600 ή MTOTO 80),
συμμετρικό TS-106-10,
MTT χαμηλής συχνότητας,
triac BTA 16-600B ή VT για πλυντήρια ρούχων,
συχνότητα TBC,
ξένο TPS 08,
ΤΥΝ 208.

Αλλά ταυτόχρονα, τα τρανζίστορ τύπου IGBT ή IGCT χρησιμοποιούνται για συσκευές υψηλής τάσης (φούρνοι, εργαλειομηχανές και άλλοι βιομηχανικοί αυτοματισμοί).

Φωτογραφία – Thyristor

Αλλά, σε αντίθεση με μια δίοδο, η οποία είναι ένα τρανζίστορ δύο επιπέδων (PN) (PNP, NPN), ένα θυρίστορ αποτελείται από τέσσερα στρώματα (PNPN) και αυτή η συσκευή ημιαγωγών περιέχει τρεις συνδέσεις p-n. Σε αυτή την περίπτωση, οι ανορθωτές διόδου γίνονται λιγότερο αποδοτικοί. Αυτό αποδεικνύεται καλά από το κύκλωμα ελέγχου θυρίστορ, καθώς και από οποιοδήποτε βιβλίο αναφοράς ηλεκτρολόγων (για παράδειγμα, στη βιβλιοθήκη μπορείτε να διαβάσετε ένα βιβλίο του συγγραφέα Zamyatin δωρεάν).

Το θυρίστορ είναι ένας μετατροπέας εναλλασσόμενου ρεύματος μονής κατεύθυνσης, που σημαίνει ότι μεταφέρει ρεύμα μόνο προς μία κατεύθυνση, αλλά σε αντίθεση με μια δίοδο, η συσκευή μπορεί να λειτουργήσει ως διακόπτης ανοιχτού κυκλώματος ή ως δίοδος ανόρθωσης DC. Με άλλα λόγια, τα θυρίστορ ημιαγωγών μπορούν να λειτουργήσουν μόνο σε λειτουργία μεταγωγής και δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως συσκευές ενίσχυσης. Το κλειδί στο θυρίστορ δεν μπορεί να μετακινηθεί από μόνο του στην κλειστή θέση.

Ο ελεγχόμενος ανορθωτής πυριτίου είναι ένας από τους πολλούς ισχύος συσκευές ημιαγωγώνμαζί με triac, διόδους AC και τρανζίστορ unjuunction, τα οποία μπορούν να αλλάξουν από τη μια λειτουργία στην άλλη πολύ γρήγορα. Ένα τέτοιο θυρίστορ ονομάζεται υψηλής ταχύτητας. Φυσικά, εδώ παίζει μεγάλο ρόλο η κατηγορία της συσκευής.

Εφαρμογή θυρίστορ

Ο σκοπός των θυρίστορ μπορεί να είναι πολύ διαφορετικός, για παράδειγμα, ένας σπιτικός μετατροπέας συγκόλλησης που βασίζεται σε θυρίστορ είναι πολύ δημοφιλής, άλογο αξιωματικούγια αυτοκίνητο (θυρίστορ στο τροφοδοτικό) ακόμα και γεννήτρια. Λόγω του γεγονότος ότι η ίδια η συσκευή μπορεί να περάσει τόσο φορτία χαμηλής όσο και υψηλής συχνότητας, μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για μετασχηματιστή για μηχανές συγκόλλησης (η γέφυρα τους χρησιμοποιεί ακριβώς αυτά τα μέρη). Για να ελέγξετε τη λειτουργία του εξαρτήματος σε αυτήν την περίπτωση, χρειάζεται ένας ρυθμιστής τάσης στο θυρίστορ.

Φωτογραφία - χρησιμοποιώντας Thyristor αντί για LATR

Μην ξεχνάτε το θυρίστορ ανάφλεξης για μοτοσυκλέτες.

Περιγραφή σχεδιασμού και αρχή λειτουργίας

Το θυρίστορ αποτελείται από τρία μέρη: "Anode", "Cathode" και "Input", που αποτελείται από τρία p-n διασταυρώσεις, το οποίο μπορεί να αλλάξει από τις θέσεις ON και OFF σε πολύ υψηλή ταχύτητα. Ταυτόχρονα, όμως, μπορεί επίσης να αλλάξει από τη θέση «ON» για διαφορετικές χρονικές περιόδους, δηλαδή σε αρκετούς μισούς κύκλους, προκειμένου να παραδώσει μια ορισμένη ποσότητα ενέργειας στο φορτίο. Η λειτουργία ενός θυρίστορ μπορεί να εξηγηθεί καλύτερα υποθέτοντας ότι θα αποτελείται από δύο τρανζίστορ συνδεδεμένα μεταξύ τους, σαν ένα ζεύγος συμπληρωματικών αναγεννητικών διακοπτών.

Τα απλούστερα μικροκυκλώματα παρουσιάζουν δύο τρανζίστορ, τα οποία συνδυάζονται με τέτοιο τρόπο ώστε το ρεύμα συλλέκτη, μετά την εντολή "Έναρξη", ρέει στα κανάλια τρανζίστορ NPN TR 2 απευθείας στο τρανζίστορ PNP TR 1. Αυτή τη στιγμή, το ρεύμα από το TR 1 ρέει στα κανάλια στις βάσεις του TR 2. Αυτά τα δύο διασυνδεδεμένα τρανζίστορ είναι διατεταγμένα έτσι ώστε ο εκπομπός βάσης να λαμβάνει ρεύμα από τον συλλέκτη-εκπομπό του άλλου τρανζίστορ. Αυτό απαιτεί παράλληλη τοποθέτηση.

Φωτογραφία – Thyristor KU221IM

Παρά όλα τα μέτρα ασφαλείας, το θυρίστορ μπορεί να μετακινηθεί ακούσια από τη μια θέση στην άλλη. Αυτό συμβαίνει λόγω ενός απότομου άλματος στο ρεύμα, τις αλλαγές θερμοκρασίας και άλλους διάφορους παράγοντες. Επομένως, προτού αγοράσετε ένα θυρίστορ KU202N, T122 25, T 160, T 10 10, πρέπει όχι μόνο να το ελέγξετε με έναν ελεγκτή (δακτύλιο), αλλά και να εξοικειωθείτε με τις παραμέτρους λειτουργίας.

Τυπικά χαρακτηριστικά ρεύματος-τάσης θυρίστορ

Για να ξεκινήσετε να συζητάτε αυτό το περίπλοκο θέμα, δείτε το διάγραμμα των χαρακτηριστικών τάσης ρεύματος ενός θυρίστορ:

Φωτογραφία - χαρακτηριστικά του χαρακτηριστικού ρεύματος-τάσης θυρίστορ

Το τμήμα μεταξύ 0 και (Vо,IL) αντιστοιχεί πλήρως στο άμεσο κλείδωμα της συσκευής.
Στο τμήμα Vvo, το θυρίστορ βρίσκεται στη θέση «ON».
Το τμήμα μεταξύ των ζωνών (Vvo, IL) και (Vн,In) είναι η θέση μετάβασης στην κατάσταση ενεργοποίησης του θυρίστορ. Σε αυτήν την περιοχή εμφανίζεται το λεγόμενο φαινόμενο dinistor.
Με τη σειρά τους, τα σημεία (Vн,In) δείχνουν στο γράφημα το άμεσο άνοιγμα της συσκευής.
Τα σημεία 0 και Vbr είναι το τμήμα όπου το θυρίστορ είναι απενεργοποιημένο.
Αυτό ακολουθείται από το τμήμα Vbr - υποδεικνύει τη λειτουργία αντίστροφης ανάλυσης.

Φυσικά, τα σύγχρονα εξαρτήματα ραδιοφώνου υψηλής συχνότητας σε ένα κύκλωμα μπορούν να επηρεάσουν τα χαρακτηριστικά ρεύματος-τάσης με ασήμαντο τρόπο (ψύκτες, αντιστάσεις, ρελέ). Επίσης, συμμετρικά φωτοθυρίστορ, δίοδοι zener SMD, οπτοθυρίστορ, τρίοδοι, οπτοζεύκτες, οπτοηλεκτρονικές και άλλες μονάδες μπορεί να έχουν διαφορετικά χαρακτηριστικά ρεύματος-τάσης.

Φωτογραφία - χαρακτηριστικό ρεύμα-τάση θυρίστορ

Επιπλέον, εφιστούμε την προσοχή σας στο γεγονός ότι σε αυτήν την περίπτωση, η προστασία της συσκευής πραγματοποιείται στην είσοδο φορτίου.

Έλεγχος Thyristor

Πριν αγοράσετε μια συσκευή, πρέπει να ξέρετε πώς να δοκιμάσετε ένα θυρίστορ με ένα πολύμετρο. Συνδέω μέτροΜπορείτε να πάτε μόνο στον λεγόμενο δοκιμαστή. Το διάγραμμα με το οποίο μπορεί να συναρμολογηθεί μια τέτοια συσκευή παρουσιάζεται παρακάτω:

Φωτογραφία – ελεγκτής θυρίστορ

Σύμφωνα με την περιγραφή, είναι απαραίτητο να εφαρμοστεί μια θετική τάση στην άνοδο και μια αρνητική τάση στην κάθοδο. Είναι πολύ σημαντικό να χρησιμοποιήσετε μια τιμή που ταιριάζει με την ανάλυση του θυρίστορ. Το σχέδιο δείχνει αντιστάσεις με ονομαστική τάση 9 έως 12 βολτ, που σημαίνει ότι η τάση του ελεγκτή είναι ελαφρώς υψηλότερη από το θυρίστορ. Αφού συναρμολογήσετε τη συσκευή, μπορείτε να αρχίσετε να ελέγχετε τον ανορθωτή. Πρέπει να πατήσετε το κουμπί που στέλνει σήματα παλμού για να το ενεργοποιήσετε.

Η δοκιμή του θυρίστορ είναι πολύ απλή, ένα κουμπί στέλνει για λίγο ένα σήμα ανοίγματος (θετικό σε σχέση με την κάθοδο) στο ηλεκτρόδιο ελέγχου. Μετά από αυτό, εάν ανάψουν τα φώτα πορείας στο θυρίστορ, η συσκευή θεωρείται ότι δεν λειτουργεί, αλλά οι ισχυρές συσκευές δεν αντιδρούν πάντα αμέσως μετά την άφιξη του φορτίου.

Φωτογραφικό κύκλωμα ελεγκτή για θυρίστορ

Εκτός από τον έλεγχο της συσκευής, συνιστάται επίσης η χρήση ειδικών ελεγκτών ή μονάδας ελέγχου για θυρίστορ και triacs OWEN BOOST ή άλλες μάρκες λειτουργεί περίπου όπως ένας ρυθμιστής ισχύος σε ένα θυρίστορ. Η κύρια διαφορά είναι ένα ευρύτερο φάσμα τάσεων.

Βίντεο: αρχή λειτουργίας ενός θυρίστορ

Προδιαγραφές

Ας εξετάσουμε τις τεχνικές παραμέτρους του θυρίστορ της σειράς KU 202e. Αυτή η σειρά παρουσιάζει οικιακές συσκευές χαμηλής κατανάλωσης, η κύρια χρήση των οποίων περιορίζεται σε οικιακές συσκευές: χρησιμοποιείται για τη λειτουργία ηλεκτρικών κλιβάνων, θερμαντήρων κ.λπ.

Το παρακάτω σχέδιο δείχνει το pinout και τα κύρια μέρη του θυρίστορ.

Φωτογραφία – ku 202

Ρυθμίστε την αντίστροφη τάση ενεργοποίησης (μέγ.) 100 V
Κλειστή τάση 100 V
Παλμός σε ανοιχτή θέση – 30 A
Επαναλαμβανόμενος παλμός σε ανοιχτή θέση 10 Α
Μέσης τάσης<=1,5 В
Τάση μη ξεκλειδώματος >=0,2 V
Ρυθμίστε το ρεύμα σε ανοιχτή θέση<=4 мА
Αντίστροφο ρεύμα<=4 мА
Ρεύμα ξεκλειδώματος σταθερού τύπου<=200 мА
Ρυθμίστε σταθερή τάση<=7 В
Στην ώρα τους<=10 мкс
Ώρα διακοπής λειτουργίας<=100 мкс

Η συσκευή ενεργοποιείται μέσα σε μικροδευτερόλεπτα. Εάν πρέπει να αντικαταστήσετε την περιγραφόμενη συσκευή, τότε συμβουλευτείτε έναν σύμβουλο πωλήσεων σε ένα κατάστημα ηλεκτρικών ειδών - θα μπορεί να επιλέξει ένα ανάλογο σύμφωνα με το διάγραμμα.

Φωτογραφία – θυρίστορ Ku202n

Η τιμή ενός θυρίστορ εξαρτάται από τη μάρκα και τα χαρακτηριστικά του. Συνιστούμε να αγοράσετε οικιακές συσκευές - είναι πιο ανθεκτικές και προσιτές. Σε αυθόρμητες αγορές μπορείτε να αγοράσετε έναν υψηλής ποιότητας, ισχυρό μετατροπέα για έως και εκατό ρούβλια.

Η μέθοδος χαρακτηρισμού στα διαγράμματα φαίνεται στο σχήμα 1.

Το ηλεκτρονικό στοιχείο έχει τα ακόλουθα συμπεράσματα:

θετικό τερματικό ανόδου.
αρνητικό τερματικό καθόδου.
ηλεκτρόδιο ελέγχου G.

Η αρχή λειτουργίας ενός θυρίστορ

Εάν μιλάμε για το πώς λειτουργεί ένα θυρίστορ με απλούς όρους, τότε, κατ' αναλογία με μια δίοδο, μπορεί να μεταφέρει ρεύμα μόνο προς μία κατεύθυνση, οπότε όταν το συνδέετε χρειάζεστε παρατηρήστε τη σωστή πολικότητα. Όταν εφαρμόζεται τάση στην άνοδο και την κάθοδο, αυτό το στοιχείο θα παραμείνει κλειστό μέχρι να εφαρμοστεί το αντίστοιχο ηλεκτρικό σήμα στο ηλεκτρόδιο ελέγχου. Τώρα, ανεξάρτητα από την παρουσία ή την απουσία σήματος ελέγχου, δεν θα αλλάξει την κατάστασή του και θα παραμείνει ανοιχτό.

Οροι θυρίστορ κλείσιμο:

Αφαιρέστε το σήμα από το ηλεκτρόδιο ελέγχου.
Μειώστε την τάση στην κάθοδο και την άνοδο στο μηδέν.

Για δίκτυα AC, η τήρηση αυτών των προϋποθέσεων δεν δημιουργεί ιδιαίτερες δυσκολίες. Η ημιτονοειδής τάση, μεταβαλλόμενη από τη μία τιμή πλάτους στην άλλη, μειώνεται σε μηδενική τιμή και εάν αυτή τη στιγμή δεν υπάρχει σήμα ελέγχου, το θυρίστορ θα κλείσει.

Στην περίπτωση χρήσης θυρίστορ σε κυκλώματα συνεχούς ρεύματος, χρησιμοποιούνται διάφορες μέθοδοι για αναγκαστική εναλλαγή (κλείσιμο του θυρίστορ), η πιο συνηθισμένη είναι η χρήση πυκνωτή που έχει προφορτιστεί. Το κύκλωμα με τον πυκνωτή συνδέεται με το κύκλωμα ελέγχου θυρίστορ. Όταν ένας πυκνωτής είναι συνδεδεμένος στο κύκλωμα, θα συμβεί εκφόρτιση στο θυρίστορ, το ρεύμα εκφόρτισης του πυκνωτή θα κατευθύνεται αντίθετα από το προς τα εμπρός ρεύμα του θυρίστορ, το οποίο θα οδηγήσει σε μείωση του ρεύματος στο κύκλωμα στο μηδέν και το θυρίστορ θα κλείσει.

Διάγραμμα σύνδεσης

Για να κλείσετε το ηλεκτρονικό κλειδί, πρέπει να αποσυνδέσετε το κύκλωμα από την πηγή ρεύματος χρησιμοποιώντας το διακόπτη K2. Αυτός ο τύπος ηλεκτρονικού εξαρτήματος θα σβήσει εάν η τάση τροφοδοσίας στην άνοδο πέσει σε μια συγκεκριμένη τιμή, η οποία εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά της. Έτσι μπορείτε να περιγράψετε πώς λειτουργεί ένα θυρίστορ για ανδρείκελα.

Χαρακτηριστικά

Τα κύρια χαρακτηριστικά περιλαμβάνουν τα ακόλουθα:

Τα υπό εξέταση στοιχεία, εκτός από τα ηλεκτρονικά κλειδιά, χρησιμοποιούνται συχνά σε ρυθμιστές ισχύος, οι οποίοι καθιστούν δυνατή την αλλαγή της ισχύος που παρέχεται στο φορτίο αλλάζοντας τις μέσες και αποτελεσματικές τιμές του εναλλασσόμενου ρεύματος. Η ποσότητα του ρεύματος ρυθμίζεται αλλάζοντας τη στιγμή κατά την οποία το σήμα ανοίγματος τροφοδοτείται στο θυρίστορ (με την αλλαγή της γωνίας ανοίγματος). Η γωνία ανοίγματος (ρύθμισης) είναι ο χρόνος από την αρχή του μισού κύκλου έως τη στιγμή που ανοίγει το θυρίστορ.

Τύποι δεδομένων ηλεκτρονικών εξαρτημάτων

Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τύποι θυρίστορ, αλλά οι πιο συνηθισμένοι, εκτός από αυτούς που συζητήσαμε παραπάνω, είναι οι εξής:

στοιχείο δινιστόρ, η μεταγωγή του οποίου συμβαίνει όταν επιτευχθεί μια ορισμένη τιμή της τάσης που εφαρμόζεται μεταξύ της ανόδου και της καθόδου.
triac?
ένα οπτοθυρίστορ, η μεταγωγή του οποίου πραγματοποιείται από ένα φωτεινό σήμα.

Triacs

Το γραφικό σύμβολο για αυτό το ηλεκτρονικό εξάρτημα φαίνεται στην Εικ. 3 V. Πρέπει να σημειωθεί ότι δεν θα είναι σωστό να καλέσετε τους ακροδέκτες ισχύος άνοδος και κάθοδος, καθώς το ρεύμα μπορεί να διοχετευτεί προς οποιαδήποτε κατεύθυνση, επομένως ονομάζονται Τ1 και Τ2. Το ηλεκτρόδιο ελέγχου ονομάζεται G. Για να ανοίξει το triac, είναι απαραίτητο να εφαρμοστεί ένα σήμα ελέγχου στην αντίστοιχη έξοδο. Οι συνθήκες για τη μετάβαση ενός triac από τη μια κατάσταση στην άλλη και πίσω στα δίκτυα AC δεν διαφέρουν από τις μεθόδους ελέγχου που συζητήθηκαν παραπάνω.

Τα θυρίστορ είναι ηλεκτρονικές συσκευές στερεάς κατάστασης με υψηλές ταχύτητες μεταγωγής. Αυτές οι συσκευές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο όλων των ειδών ηλεκτρονικών εξαρτημάτων χαμηλής κατανάλωσης. Ωστόσο, μαζί με τα ηλεκτρονικά χαμηλής κατανάλωσης, ο εξοπλισμός ισχύος ελέγχεται με επιτυχία χρησιμοποιώντας θυρίστορ. Ας εξετάσουμε τα κλασικά κυκλώματα για τη σύνδεση ενός θυρίστορ για τον έλεγχο αρκετά υψηλών φορτίων, για παράδειγμα, ηλεκτρικούς λαμπτήρες, ηλεκτρικούς κινητήρες, ηλεκτρικούς θερμαντήρες κ.λπ.

Η μετάβαση του ημιαγωγού σε ανοιχτή κατάσταση είναι δυνατή με την εφαρμογή ενός μικρού παλμού ρεύματος εισόδου στο ηλεκτρόδιο ελέγχου U.

Όταν το θυρίστορ διέρχεται ρεύμα φορτίου προς τα εμπρός, το ηλεκτρόδιο της ανόδου Α είναι θετικό σε σχέση με το ηλεκτρόδιο καθόδου Κ, από την άποψη της αναγεννητικής σύσφιξης.

Τυπικά, ο παλμός ενεργοποίησης για το ηλεκτρόδιο Υ πρέπει να έχει διάρκεια αρκετών μικροδευτερόλεπτων. Ωστόσο, όσο μεγαλύτερος είναι ο παλμός, τόσο πιο γρήγορα συμβαίνει η εσωτερική κατάρρευση της χιονοστιβάδας. Ο χρόνος ανοίγματος της μετάβασης αυξάνεται επίσης. Αλλά το μέγιστο ρεύμα πύλης δεν πρέπει να ξεπεραστεί.

Σχέδιο 1: KN1, KN2 - κουμπιά χωρίς στερέωση. L1 - φορτίο με τη μορφή λαμπτήρα πυρακτώσεως 100 W. R1, R2 - σταθερές αντιστάσεις 470 Ohm και 1 kOhm

Αυτό το απλό κύκλωμα ενεργοποίησης/απενεργοποίησης χρησιμοποιείται για τον έλεγχο μιας λάμπας πυρακτώσεως. Εν τω μεταξύ, το κύκλωμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως διακόπτης για έναν ηλεκτρικό κινητήρα, έναν θερμαντήρα ή οποιοδήποτε άλλο φορτίο σχεδιασμένο να τροφοδοτείται από σταθερή τάση.

Εδώ το θυρίστορ έχει μια κατάσταση μετάβασης με πόλωση προς τα εμπρός και τίθεται σε λειτουργία βραχυκυκλώματος από το κανονικά ανοιχτό κουμπί KH1.

Αυτό το κουμπί συνδέει το ηλεκτρόδιο ελέγχου U με την πηγή ισχύος μέσω της αντίστασης R1. Εάν η τιμή του R1 ρυθμιστεί πολύ υψηλή σε σχέση με την τάση τροφοδοσίας, η συσκευή δεν θα λειτουργήσει.

Αρκεί να πατήσετε το κουμπί KH1, το θυρίστορ μεταβαίνει στην κατάσταση άμεσου αγωγού και παραμένει σε αυτήν την κατάσταση ανεξάρτητα από την περαιτέρω θέση του κουμπιού KH1. Σε αυτήν την περίπτωση, η τρέχουσα συνιστώσα του φορτίου δείχνει μεγαλύτερη τιμή από το ρεύμα σύσφιξης του θυρίστορ.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της χρήσης θυρίστορ

Ένα από τα κύρια πλεονεκτήματα της χρήσης αυτών των ημιαγωγών ως διακόπτη είναι το πολύ υψηλό κέρδος ρεύματος. Το θυρίστορ είναι μια συσκευή που στην πραγματικότητα ελέγχεται από το ρεύμα.

Η αντίσταση καθόδου R2 περιλαμβάνεται συνήθως για τη μείωση της ευαισθησίας του ηλεκτροδίου Υ και την αύξηση των δυνατοτήτων αναλογίας τάσης-ρεύματος, γεγονός που αποτρέπει την εσφαλμένη λειτουργία της συσκευής.

Όταν το θυρίστορ ασφαλίζει και παραμένει στην κατάσταση "on", αυτή η κατάσταση μπορεί να επαναφερθεί μόνο με διακοπή της παροχής ρεύματος ή μείωση του ρεύματος ανόδου στην χαμηλότερη τιμή συγκράτησης.

Επομένως, είναι λογικό να χρησιμοποιήσετε το κανονικά κλειστό κουμπί KH2 για να ανοίξετε το κύκλωμα, μειώνοντας το ρεύμα που ρέει μέσω του θυρίστορ στο μηδέν, με αποτέλεσμα η συσκευή να μεταβεί στην κατάσταση "off".

Ωστόσο, το σύστημα έχει επίσης ένα μειονέκτημα. Ο μηχανικός κανονικά κλειστός διακόπτης KH2 πρέπει να είναι αρκετά ισχυρός ώστε να ταιριάζει με την ισχύ ολόκληρου του κυκλώματος.

Κατ 'αρχήν, θα μπορούσε κανείς απλώς να αντικαταστήσει τον ημιαγωγό με έναν μηχανικό διακόπτη υψηλής ισχύος. Ένας τρόπος για να ξεπεραστεί το πρόβλημα τροφοδοσίας είναι η σύνδεση ενός μεταγωγέα παράλληλα με το θυρίστορ.

Σχέδιο 2: KN1, KN2 - κουμπιά χωρίς στερέωση. L1 - λαμπτήρας πυρακτώσεως 100 W; R1, R2 - σταθερές αντιστάσεις 470 Ohm και 1 kOhm

Βελτίωση του κυκλώματος - η ενεργοποίηση ενός κανονικά ανοιχτού διακόπτη χαμηλής ισχύος παράλληλα με τη μετάβαση A-K δίνει το ακόλουθο αποτέλεσμα:

η ενεργοποίηση του KH2 δημιουργεί ένα «βραχυκύκλωμα» μεταξύ των ηλεκτροδίων Α και Κ,
Το ρεύμα σύσφιξης μειώνεται σε μια ελάχιστη τιμή,
Η συσκευή μπαίνει σε κατάσταση "off".

Θυρίστορ σε κύκλωμα AC

Όταν συνδέεται σε μια πηγή AC, το θυρίστορ λειτουργεί ελαφρώς διαφορετικά. Αυτό οφείλεται στην περιοδική αλλαγή της πολικότητας της εναλλασσόμενης τάσης.

Επομένως, η εφαρμογή σε κυκλώματα με τροφοδοσία εναλλασσόμενου ρεύματος θα έχει ως αποτέλεσμα αυτόματα η διασταύρωση να βρίσκεται σε κατάσταση αντίστροφης πόλωσης. Δηλαδή, κατά τη διάρκεια του μισού κάθε κύκλου η συσκευή θα είναι σε κατάσταση "off".

Για την παραλλαγή με εναλλασσόμενη τάση, το κύκλωμα σκανδάλης θυρίστορ είναι παρόμοιο με το κύκλωμα με παροχή σταθερής τάσης. Η διαφορά είναι ασήμαντη - η απουσία πρόσθετου διακόπτη KH2 και η προσθήκη διόδου D1.

Χάρη στη δίοδο D1, αποτρέπεται η αντίστροφη πόλωση σε σχέση με το ηλεκτρόδιο ελέγχου U.

Κατά τη διάρκεια του θετικού μισού κύκλου της ημιτονοειδούς κυματομορφής, η συσκευή πολώνεται προς τα εμπρός, αλλά όταν ο διακόπτης KN1 είναι απενεργοποιημένος, τροφοδοτείται μηδενικό ρεύμα πύλης στο θυρίστορ και η συσκευή παραμένει «κλειστή».

Στον αρνητικό μισό κύκλο, η συσκευή λαμβάνει αντίστροφη πόλωση και θα παραμείνει επίσης "off", ανεξάρτητα από την κατάσταση του διακόπτη KH1.

Σχέδιο 3: KN1 - διακόπτης μανδάλωσης. D1 - οποιαδήποτε δίοδος για υψηλή τάση. R1, R2 - σταθερές αντιστάσεις 180 Ohm και 1 kOhm, L1 - λαμπτήρας πυρακτώσεως 100 W

Εάν ο διακόπτης KH1 είναι κλειστός, στην αρχή κάθε θετικού μισού κύκλου ο ημιαγωγός θα παραμένει τελείως «κλειστός».

Αλλά ως αποτέλεσμα της επίτευξης επαρκούς θετικής τάσης ενεργοποίησης (αυξάνοντας το ρεύμα ελέγχου) στο ηλεκτρόδιο Y, το θυρίστορ θα μεταβεί στην κατάσταση "on".

Η ασφάλιση κατάστασης αναμονής παραμένει σταθερή κατά τη διάρκεια του θετικού μισού κύκλου και επαναρυθμίζεται αυτόματα όταν τελειώσει ο θετικός μισός κύκλος. Προφανώς, επειδή εδώ το ρεύμα ανόδου πέφτει κάτω από την τρέχουσα τιμή.

Κατά τον επόμενο αρνητικό μισό κύκλο, η συσκευή θα είναι εντελώς «απενεργοποιημένη» μέχρι τον επόμενο θετικό μισό κύκλο. Στη συνέχεια η διαδικασία επαναλαμβάνεται ξανά.

Αποδεικνύεται ότι το φορτίο έχει μόνο τη μισή διαθέσιμη ισχύ από το τροφοδοτικό. Το θυρίστορ ενεργεί ως και άγει εναλλασσόμενο ρεύμα μόνο κατά τη διάρκεια θετικών μισών κύκλων, όταν η διασταύρωση είναι πολωμένη προς τα εμπρός.

Έλεγχος μισού κύματος

Ο έλεγχος φάσης θυρίστορ είναι η πιο κοινή μορφή ελέγχου ισχύος AC.

Ένα παράδειγμα βασικού κυκλώματος ελέγχου φάσης φαίνεται παρακάτω. Εδώ η τάση πύλης θυρίστορ παράγεται από το κύκλωμα R1C1 μέσω της διόδου σκανδάλης D1.

Κατά τη διάρκεια του θετικού μισού κύκλου, όταν η διασταύρωση είναι πολωμένη προς τα εμπρός, ο πυκνωτής C1 φορτίζεται μέσω της αντίστασης R1 από την τάση τροφοδοσίας του κυκλώματος.

Το ηλεκτρόδιο ελέγχου Y ενεργοποιείται μόνο όταν η στάθμη τάσης στο σημείο «x» προκαλεί τη λειτουργία της διόδου D1. Ο πυκνωτής C1 εκφορτίζεται στο ηλεκτρόδιο ελέγχου U, θέτοντας τη συσκευή στην κατάσταση "on".

Η διάρκεια του θετικού μισού του κύκλου, όταν ανοίγει η αγωγιμότητα, ελέγχεται από τη σταθερά χρόνου της αλυσίδας R1C1, που καθορίζεται από τη μεταβλητή αντίσταση R1.

Σχήμα 4: KN1 - διακόπτης μανδάλωσης. R1 - μεταβλητή αντίσταση 1 kOhm; C1 - πυκνωτής 0,1 μF; D1 - οποιαδήποτε δίοδος για υψηλή τάση. L1 - λαμπτήρας πυρακτώσεως 100 W; P - ημιτονοειδής αγωγιμότητα

Η αύξηση της τιμής του R1 προκαλεί καθυστέρηση στην τάση ενεργοποίησης που εφαρμόζεται στο ηλεκτρόδιο ελέγχου του θυρίστορ, το οποίο με τη σειρά του προκαλεί καθυστέρηση στο χρόνο αγωγής της συσκευής.

Ως αποτέλεσμα, η αναλογία του μισού κύκλου που διεξάγει η συσκευή μπορεί να ρυθμιστεί μεταξύ 0 -180º. Αυτό σημαίνει ότι η μισή ισχύς που καταναλώνεται από το φορτίο (λάμπα) μπορεί να ρυθμιστεί.

Υπάρχουν πολλοί τρόποι για να επιτευχθεί έλεγχος πλήρους κύματος των θυρίστορ. Για παράδειγμα, μπορείτε να συμπεριλάβετε έναν ημιαγωγό σε ένα κύκλωμα ανορθωτή γέφυρας διόδου. Αυτή η μέθοδος μετατρέπει εύκολα το εναλλασσόμενο εξάρτημα σε ρεύμα θυρίστορ μίας κατεύθυνσης.

Ωστόσο, μια πιο κοινή μέθοδος είναι η χρήση δύο θυρίστορ που συνδέονται αντίστροφα παράλληλα.

Η πιο πρακτική προσέγγιση φαίνεται να είναι η χρήση ενός triac. Αυτός ο ημιαγωγός επιτρέπει τη μετάβαση και προς τις δύο κατευθύνσεις, καθιστώντας τα triac πιο κατάλληλα για κυκλώματα μεταγωγής AC.

Πλήρης τεχνική διάταξη του θυρίστορ

Περιεχόμενο:

Η ανακάλυψη των ιδιοτήτων των μεταπτώσεων ημιαγωγών μπορεί δικαίως να ονομαστεί μία από τις σημαντικότερες στον εικοστό αιώνα. Ως αποτέλεσμα, εμφανίστηκαν οι πρώτες συσκευές ημιαγωγών - δίοδοι και τρανζίστορ. Καθώς και τα σχήματα στα οποία χρησιμοποιούνται. Ένα τέτοιο κύκλωμα είναι η σύνδεση δύο διπολικών τρανζίστορ αντίθετων τύπων - p-n-pντο n-p-n. Αυτό το κύκλωμα φαίνεται παρακάτω στην εικόνα (β). Επεξηγεί τι είναι ένα θυρίστορ και την αρχή της λειτουργίας του. Περιέχει θετικά σχόλια. Ως αποτέλεσμα, κάθε τρανζίστορ αυξάνει τις ιδιότητες ενίσχυσης του άλλου τρανζίστορ.

Ισοδύναμο τρανζίστορ

Σε αυτή την περίπτωση, οποιαδήποτε αλλαγή στην αγωγιμότητα των τρανζίστορ προς οποιαδήποτε κατεύθυνση αυξάνεται σαν χιονοστιβάδα και καταλήγει σε μία από τις οριακές καταστάσεις. Είναι είτε κλειδωμένα είτε ξεκλείδωτα. Αυτή η επίδραση ονομάζεται ενεργοποίηση. Και με την ανάπτυξη της μικροηλεκτρονικής, και τα δύο τρανζίστορ συνδυάστηκαν το 1958 στο ίδιο υπόστρωμα, γενικεύοντας τις μεταβάσεις με το ίδιο όνομα. Το αποτέλεσμα ήταν μια νέα συσκευή ημιαγωγών που ονομάζεται θυρίστορ. Η αρχή της λειτουργίας ενός θυρίστορ βασίζεται στην αλληλεπίδραση δύο τρανζίστορ. Ως αποτέλεσμα του συνδυασμού μεταβάσεων, έχει τον ίδιο αριθμό ακίδων με το τρανζίστορ (a).

Στο διάγραμμα, το ηλεκτρόδιο ελέγχου είναι η βάση της δομής του τρανζίστορ n-p-n. Είναι το ρεύμα βάσης του τρανζίστορ που αλλάζει την αγωγιμότητα μεταξύ του συλλέκτη και του πομπού του. Αλλά ο έλεγχος μπορεί επίσης να πραγματοποιηθεί στη βάση p-n-pτρανζίστορ. Αυτή είναι η συσκευή ενός θυρίστορ. Η επιλογή του ηλεκτροδίου ελέγχου καθορίζεται από τα χαρακτηριστικά του, συμπεριλαμβανομένων των εργασιών που εκτελούνται. Για παράδειγμα, μερικά από αυτά δεν χρησιμοποιούν καθόλου σήματα ελέγχου. Επομένως, γιατί να χρησιμοποιείτε ηλεκτρόδια ελέγχου...

Dinistor

Αυτές είναι εργασίες όπου χρησιμοποιούνται ποικιλίες θυρίστορ δύο ηλεκτροδίων - δινιστόρ. Περιέχουν αντιστάσεις συνδεδεμένες με τον πομπό και τη βάση κάθε τρανζίστορ. Περαιτέρω στο διάγραμμα αυτά είναι τα R1 και R3. Για κάθε ηλεκτρονική συσκευή υπάρχουν περιορισμοί στην ποσότητα της εφαρμοζόμενης τάσης. Επομένως, μέχρι μια ορισμένη τιμή, οι αναφερόμενες αντιστάσεις διατηρούν καθένα από τα τρανζίστορ σε κλειδωμένη κατάσταση. Αλλά με περαιτέρω αύξηση της τάσης, τα ρεύματα διαρροής εμφανίζονται μέσω των συνδέσεων συλλέκτη-εκπομπού.

Λαμβάνονται από θετική ανάδραση και και τα δύο τρανζίστορ, δηλαδή το dinistor, είναι ξεκλειδωμένα. Για όσους θέλουν να πειραματιστούν, φαίνεται παρακάτω μια εικόνα με διάγραμμα και τιμές στοιχείων. Μπορείτε να το συναρμολογήσετε και να ελέγξετε τις ιδιότητες λειτουργίας του. Ας δώσουμε προσοχή στην αντίσταση R2, η οποία διαφέρει στην επιλογή της επιθυμητής τιμής. Συμπληρώνει το φαινόμενο διαρροής και συνεπώς την τάση σκανδάλης. Κατά συνέπεια, ένα δινιστόρ είναι ένα θυρίστορ, η αρχή λειτουργίας του οποίου καθορίζεται από το μέγεθος της τάσης τροφοδοσίας. Αν είναι σχετικά μεγάλο, θα ανάψει. Φυσικά, είναι επίσης ενδιαφέρον να μάθετε πώς να το απενεργοποιήσετε.

Δυσκολία απενεργοποίησης

Η απενεργοποίηση των θυρίστορ ήταν, όπως λένε, δύσκολη. Για το λόγο αυτό, για αρκετό καιρό, οι τύποι θυρίστορ περιορίζονταν μόνο στις δύο δομές που αναφέρθηκαν παραπάνω. Μέχρι τα μέσα της δεκαετίας του ενενήντα του εικοστού αιώνα, χρησιμοποιούνταν μόνο αυτοί οι δύο τύποι θυρίστορ. Το γεγονός είναι ότι η απενεργοποίηση του θυρίστορ μπορεί να συμβεί μόνο όταν ένα από τα τρανζίστορ είναι απενεργοποιημένο. Και για ορισμένο χρόνο. Καθορίζεται από το ρυθμό εξαφάνισης των χρεώσεων που αντιστοιχούν στην κλειστή μετάβαση. Ο πιο αξιόπιστος τρόπος για να «καρφώσετε» αυτά τα φορτία είναι να απενεργοποιήσετε εντελώς το ρεύμα που διαρρέει το θυρίστορ.

Οι περισσότεροι από αυτούς λειτουργούν με αυτόν τον τρόπο. Όχι σε συνεχές ρεύμα, αλλά σε ανορθωμένο ρεύμα, που αντιστοιχεί στην τάση χωρίς φιλτράρισμα. Αλλάζει από το μηδέν στην τιμή του πλάτους και στη συνέχεια μειώνεται ξανά στο μηδέν. Και ούτω καθεξής, σύμφωνα με τη συχνότητα της εναλλασσόμενης τάσης που διορθώνεται. Σε μια δεδομένη στιγμή μεταξύ μηδενικών τιμών τάσης, στέλνεται ένα σήμα στο ηλεκτρόδιο ελέγχου και το θυρίστορ ξεκλειδώνεται. Και όταν η τάση περάσει από το μηδέν, κλειδώνει ξανά.

Για να το απενεργοποιήσετε σε σταθερή τάση και ρεύμα, στο οποίο δεν υπάρχει μηδενική τιμή, χρειάζεται μια διακλάδωση που λειτουργεί για ορισμένο χρόνο. Στην απλούστερη μορφή του, είναι είτε ένα κουμπί που συνδέεται με την άνοδο και την κάθοδο, είτε συνδέεται σε σειρά. Εάν η συσκευή είναι ξεκλείδωτη, υπάρχει υπολειπόμενη τάση σε αυτήν. Με το πάτημα του κουμπιού μηδενίζεται και το ρεύμα που περνάει σταματά. Αλλά εάν το κουμπί δεν περιέχει ειδική συσκευή και οι επαφές του είναι ανοιχτές, το θυρίστορ σίγουρα θα ενεργοποιηθεί ξανά.

Αυτή η συσκευή πρέπει να είναι ένας πυκνωτής συνδεδεμένος παράλληλα με το θυρίστορ. Περιορίζει τον ρυθμό αύξησης της τάσης στη συσκευή. Αυτή η παράμετρος είναι η πιο λυπηρή όταν χρησιμοποιείτε αυτές τις συσκευές ημιαγωγών, καθώς μειώνεται η συχνότητα λειτουργίας με την οποία το θυρίστορ μπορεί να αλλάξει το φορτίο και, κατά συνέπεια, η ισχύς μεταγωγής. Αυτό το φαινόμενο συμβαίνει λόγω των χαρακτηριστικών εσωτερικών χωρητικοτήτων καθενός από τα μοντέλα αυτών των συσκευών ημιαγωγών.

Ο σχεδιασμός οποιασδήποτε συσκευής ημιαγωγών σχηματίζει αναπόφευκτα μια ομάδα πυκνωτών. Όσο πιο γρήγορα αυξάνεται η τάση, τόσο μεγαλύτερα είναι τα ρεύματα που τις φορτίζουν. Επιπλέον, εμφανίζονται σε όλα τα ηλεκτρόδια. Εάν ένα τέτοιο ρεύμα στο ηλεκτρόδιο ελέγχου υπερβεί μια ορισμένη τιμή κατωφλίου, το θυρίστορ θα ενεργοποιηθεί. Επομένως, δίνεται η παράμετρος dU/dt για όλα τα μοντέλα.

Η απενεργοποίηση του θυρίστορ, ως αποτέλεσμα της διέλευσης της τάσης τροφοδοσίας από το μηδέν, ονομάζεται φυσική. Οι υπόλοιπες επιλογές τερματισμού ονομάζονται αναγκαστική ή τεχνητή.

Ποικιλία γκάμας μοντέλων

Αυτές οι επιλογές μεταγωγής προσθέτουν πολυπλοκότητα στους διακόπτες θυρίστορ και μειώνουν την αξιοπιστία τους. Αλλά η ανάπτυξη της ποικιλίας θυρίστορ αποδείχθηκε πολύ γόνιμη.

Σήμερα, η βιομηχανική παραγωγή μεγάλου αριθμού ποικιλιών θυρίστορ έχει κατακτηθεί. Το πεδίο εφαρμογής τους δεν είναι μόνο ισχυρά κυκλώματα ισχύος (στα οποία κλειδώνονται και δίοδος-θυρίστορ, triac), αλλά και κυκλώματα ελέγχου (dinistor, optothyristor). Το θυρίστορ φαίνεται στο διάγραμμα όπως φαίνεται παρακάτω.

Μεταξύ αυτών υπάρχουν μοντέλα των οποίων οι τάσεις και τα ρεύματα λειτουργίας είναι τα υψηλότερα μεταξύ όλων των συσκευών ημιαγωγών. Δεδομένου ότι η βιομηχανική παροχή ρεύματος είναι αδιανόητη χωρίς μετασχηματιστές, ο ρόλος των θυρίστορ στην περαιτέρω ανάπτυξή του είναι θεμελιώδης. Τα μοντέλα υψηλής συχνότητας που κλειδώνουν σε μετατροπείς εξασφαλίζουν την παραγωγή εναλλασσόμενης τάσης. Επιπλέον, η τιμή του μπορεί να φτάσει τα 10 kV με συχνότητα 10 kilohertz σε ένταση ρεύματος 10 kA. Οι διαστάσεις των μετασχηματιστών μειώνονται αρκετές φορές.

Το διακόπτη θυρίστορ ενεργοποιείται και απενεργοποιείται αποκλειστικά επηρεάζοντας το ηλεκτρόδιο ελέγχου με ειδικά σήματα. Η πολικότητα αντιστοιχεί στη συγκεκριμένη δομή αυτής της ηλεκτρονικής συσκευής. Αυτή είναι μια από τις απλούστερες ποικιλίες, που αναφέρεται ως GTO. Εκτός από αυτό, χρησιμοποιούνται πιο περίπλοκα θυρίστορ απενεργοποίησης με ενσωματωμένες δομές ελέγχου. Αυτά τα μοντέλα ονομάζονται GCT και επίσης IGCT. Η χρήση τρανζίστορ φαινομένου πεδίου σε αυτές τις δομές ταξινομεί τα θυρίστορ απενεργοποίησης ως συσκευές της οικογένειας MCT.

Προσπαθήσαμε να κάνουμε την κριτική μας ενημερωτική όχι μόνο για τους καλά διαβασμένους επισκέπτες του ιστότοπού μας, αλλά και για τα ανδρείκελα. Τώρα που εξοικειωθήκαμε με τον τρόπο λειτουργίας ενός θυρίστορ, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτή τη γνώση στην πράξη. Για παράδειγμα, σε απλές επισκευές οικιακών ηλεκτρικών συσκευών. Το κύριο πράγμα είναι ότι ενώ παρασύρεστε με τη δουλειά σας, μην ξεχνάτε τις προφυλάξεις ασφαλείας!

Σχετικά άρθρα