Što su tiristori? Načelo rada i svojstva tiristora

Tiristori su električni elektronički ključevi koji nisu potpuno kontrolirani. Često u tehničkim knjigama možete vidjeti još jedan naziv ovog uređaja - tiristor s jednim operacijama. Drugim riječima, pod utjecajem kontrolnog signala prevodi se u jednu državu - vodljivu državu. Ako se odredi, uključuje lanac. Da biste ga isključili, potrebno je stvoriti posebne uvjete koji osiguravaju pad napona napajanja u krugu na nulu.

Značajke tiristora

Tiristorski prekidači izvode struju samo u smjeru naprijed, au zatvorenom stanju mogu izdržati ne samo izravni napon, već i obrnuti napon. Struktura tiristora je četveroslojna, postoje tri zaključka:

1. Anoda (označena slovom A).
2. Katoda (slovo C ili K).
3. Kontrolna elektroda (Y ili G).

Tiristori imaju čitavu obitelj volt-ampere karakteristike, mogu se koristiti za prosudbu stanja elementa. Tiristori su vrlo snažni elektronski prekidači, sposobni su prebacivati sklopove u kojima napon može dosegnuti 5000 volti, a trenutna snaga je 5000 ampera (frekvencija ne prelazi 1000 Hz).

Operacija tiristora u DC krugovima

Konvencionalni tiristor se uključuje na primjenu strujnog impulsa na upravljački terminal. Štoviše, mora biti pozitivan (s obzirom na katodu). Trajanje prolaznog procesa ovisi o prirodi opterećenja (induktivno, aktivno), amplitudi i brzini povećanja u upravljačkom krugu trenutnog impulsa, temperaturi kristala poluvodiča, kao i primijenjene struje i napona na tiristore koji su dostupni u krugu. Karakteristike kruga zavise izravno o vrsti upotrijebljenog poluvodičkog elementa.

U krugu u kojem se nalazi tiristor, pojava visoke brzine povećanja napona je neprihvatljiva. Naime, vrijednost pri kojoj se element spontano uključuje (čak i ako nema signala u upravljačkom krugu). No, istodobno, kontrolni signal treba imati vrlo visok nagib karakteristika.

Načine za isključivanje

Postoje dvije vrste komutacije tiristora:

1. Prirodno.
2. Prisilno.

I sada više o svakoj vrsti. Prirodni se događa kada tiristor radi u izmjeničnom strujnom krugu. A ovo se prebacuje kada struja padne na nulu. No, možete izvršiti prisilno prebacivanje na mnogo različitih načina. Kakva vrsta kontrole tiristora izabrati, za rješavanje sheme dizajner, ali vrijedi razgovarati o svakoj vrsti odvojeno.

Najkarakterističniji način prisilne prebacivanja je povezivanje kondenzatora koji je prethodno napunjen gumbom (ključem). LC krug je uključen u upravljački krug tiristora. Ovaj lanac također sadrži potpuno napunjen kondenzator. Tijekom prolaznog procesa, strujne fluktuacije se javljaju u krugu opterećenja.

Načini prisilnog prebacivanja

Postoji još nekoliko vrsta prisilnog prebacivanja. Često se koristi sklop u kojem se koristi prekidni kondenzator koji ima obrnuti polaritet. Na primjer, ovaj kondenzator može biti spojen na krug pomoću nekog pomoćnog tiristora. U tom slučaju dolazi do pražnjenja glavnog (radnog) tiristora. To će dovesti do činjenice da struja kondenzatora, usmjerena na izravnu struju glavnog tiristora, pomoći će smanjiti struju u krugu do nula. Posljedično, tiristor će se ugasiti. To se događa zbog toga što tiristorski uređaj ima svoje karakteristike, karakteristične samo za nju.

Tu su i sklopovi u kojima su spojeni LC lanci. Oni se ispuštaju (i s fluktuacijama). Na samom početku struja pražnjenja struji prema radniku, a nakon izjednačavanja njihovih vrijednosti tiristor se isključuje. Nakon toga, struja teče od oscilirajućeg kruga kroz tiristor do poluvodičke diode. Istodobno, sve dok struja teče, napon se primjenjuje na tiristor. To je modul jednak padu napona preko diode.

Tiristorski rad u AC krugovima

Ako je tiristorski dio uključen u AC strujni krug, mogu se provesti sljedeće operacije:

1. Omogućite ili onemogućite električni krug s aktivnim otporom ili aktivnim opterećenjem.
2. Promijenite prosječnu i stvarnu vrijednost struje koja prolazi kroz opterećenje zahvaljujući mogućnosti prilagodbe vremena kontrolnog signala.

Tiristorski ključevi imaju jednu značajku - one vode u samo jednom smjeru. Prema tome, ako je potrebno koristiti u izmjeničnim strujnim krugovima, potrebno je primijeniti kontra-paralelno uključivanje. Stvarne i prosječne vrijednosti struje mogu varirati zbog činjenice da je vrijeme signala na tiristore različito. Istovremeno, snaga tiristora mora zadovoljavati minimalne zahtjeve.

Metoda kontrole faze

S postupkom faznog upravljanja s prisilnim komutacijama, opterećenje se podešava promjenom kutova između faza. Umjetna komutacija može se obaviti uz pomoć posebnih krugova, ili je potrebno koristiti potpuno kontrolirane (zaključane) tiristore. Na temelju njih, u pravilu, punjač se temelji na tiristoru, koji vam omogućuje podešavanje struje ovisno o razini punjenja baterije.

Kontrola širine pulsa

Također se naziva i njegova PWM modulacija. Tijekom otvaranja tiristora primjenjuje se upravljački signal. Prijelazi su otvoreni i postoji opterećenje na teretu. Tijekom zatvaranja (tijekom cijelog prolaznog procesa), nema upravljačkog signala, stoga tiristori ne vode struju. Kada se provodi fazna kontrola, trenutna krivulja nije sinusna, mijenja se napon valnog oblika. Posljedično, postoji i neispravnost potrošača, koji su osjetljivi na visoke frekvencije (dolazi do nespojivosti). Jednostavan dizajn ima regulator na tiristoru, koji će bez problema omogućiti promjenu nužne vrijednosti. A ne morate koristiti masivne LATR-ove.

Tiristori, zaključani

Tiristori su vrlo snažni elektronički prekidači koji se koriste za prebacivanje visokih napona i struja. Ali oni imaju jedan ogroman nedostatak - upravljanje je nepotpuno. Točnije, to se očituje činjenicom da za isključivanje tiristora potrebno je stvoriti uvjete pod kojima će struja naprijed smanjiti na nulu.

To je ta značajka koja nameće neka ograničenja u korištenju tiristora, a također komplicira krugove koji se temelje na njima. Kako bi se dobili osloboditi od tih nedostataka, razvijeni su posebni tiristorski dizajn koji su zaključani signalom jedne kontrolne elektrode. Nazvane su dvosmjernim ili zaključanim tiristorima.

Zaključani dizajn tiristora

Četverostruka struktura p-p-p-p y tiristora ima svoje osobitosti. Oni ih razlikuju od konvencionalnih tiristora. Sad je o potpunoj kontrolibilnosti elementa. Volt-ampere karakteristična (statička) u smjeru naprijed je ista kao i za jednostavne tiristore. To je tekući strujni tiristor koji može proći mnogo više u vrijednosti. Ali nema funkcija za blokiranje velikih reverznih napona za zaključane tiristore. Stoga je potrebno spojiti je paralelno s poluvodičkom diodom.

Karakteristična značajka zaključanog tiristora je značajan pad izravnih napona. Da biste napravili put, potrebno je primijeniti snažan impuls struje (negativan, u omjeru 1: 5 do istosmjerne struje) na upravljački terminal. Ali samo trajanje impulsa treba biti što je moguće manje - 10 ... 100 μs. Zaključani tiristori imaju nižu vrijednost ograničavajućeg napona i struje od konvencionalnih. Razlika je oko 25-30%.

Vrste tiristora

Iznad smo smatrali zaključanim, ali još uvijek postoje mnoge vrste poluvodičkih tiristora, koje su također vrijedne spomena. U različitim izvedbama (punjači, sklopke, regulatori snage) koriste se određeni tipovi tiristora. Negdje se traži da se kontrola provodi pomoću strujanja svjetlosti, stoga se koristi optiostiristor. Njegova osobitost leži u činjenici da se u upravljačkom krugu koristi kristalni kristal poluvodiča osjetljiv na svjetlost. Parametri tiristora su različiti, svi imaju svoje osobine, karakteristični samo za njih. Stoga je potrebno barem općenito zamisliti koje vrste tih poluvodiča postoje i gdje ih se može primijeniti. Dakle, ovdje je čitav popis i glavne značajke svake vrste:

1. Diode-tiristora. Ekvivalent ovog elementa je tiristor, na koji je povezana kontraverzalna poluvodička dioda.
2. Dinistor (diodni tiristor). Može ući u stanje ukupne provodljivosti ako se prekorači određena razina napona.
3. Triac (simetrični tiristor). Njegov ekvivalent su dva tiristora, uključena paralelno.
4. Velika brzina tiristorskog pretvarača razlikuje veliku brzinu komutacije (5 ... 50 μs).
5. Tiristori s FET kontrolom . Često je moguće zadovoljiti dizajne na temelju MOSFET-a.
6. Optički tiristori, koji se kontroliraju svjetlosnim tokovima.

Provedbena zaštita elemenata

Tiristori su uređaji koji su ključni za brzine izravnog strujanja i porasta napona. Za njih, kao i za poluvodičke diode, takav fenomen kao i struja reverznih struja povratka je karakterističan, što vrlo brzo i oštro pada na nulu, otežavajući vjerojatnost prenapona. Ovakva prenapona je posljedica činjenice da se struja u svim kruznim elementima koji imaju induktivnost (čak i vrlo mali induktori karakteristični za montažne žice, staze ploče) naglo prestaju postojati. Da bi se zaštitila zaštita, potrebno je koristiti različite krugove, koji u dinamičnim načinima rada mogu biti zaštićeni od visokih napona i struja.

Tipično, induktivna otpornost izvora napona koji ulazi u krug pogonskog tiristora ima takvu vrijednost da je više nego dovoljno da dalje ne uključuje dodatnu induktivnost u krugu. Zbog toga se u praksi često koristi lanac oblikovanja preklopnog puta, što znatno smanjuje brzinu i razinu prenapona u krugu kada je tiristorski odspojen. Najčešće se upotrebljavaju kapacitivni otporni lanci u te svrhe. Spojeni su paralelno s tiristrom. Postoji nekoliko vrsta modifikacija kruga takvih krugova, kao i metode njihova izračuna, parametara za rad tiristora u različitim oblicima i uvjetima. No, lanac oblikovanja preklopnog puta zaključanog tiristora bit će isti kao i kod tranzistora.