Tiristoare și triace
„Documentație“ - informații tehnice privind utilizarea componentelor electronice. caracteristici de construcție a diferitelor radio și circuite electronice. precum și documentația cu privire la modul de a lucra cu ingineria software și documente de reglementare (GOST).
Cuprins
Tiristori - un dispozitiv de comutare semiconductoare, care transmite curentul într-o singură direcție. Acest radioelement adesea comparat cu dioda controlată și numit redresoare controlate cu semiconductoare (Silicon Controlled Rectifier, SCR).
Tiristorului are trei terminale, dintre care unul - electrodul de comandă poate fi spus la „trigger“ - utilizat pentru tiristor transferul ascuțit la starea PORNIT.
Thyristor redresor combină comutatorul rotativ și amplificator. este adesea folosit ca regulator, mai ales atunci când circuitul este alimentat cu tensiune alternativ. Următoarele paragrafe dezvăluie patru proprietăți de bază ale tiristorului:
- tiristoare ca diodă conduce într-o singură direcție, manifestându-se ca un redresor;
- tiristorului este transferată de la oprit când un semnal este aplicat la electrodul de comandă și, prin urmare, ca un comutator are două stări stabile. Cu toate acestea, pentru revenirea tiristorului la OFF (deschis) de stat trebuie să îndeplinească condiții speciale;
- un curent de control necesar pentru tiristor de transfer de la stat închis la mult mai mici (mai multe miliamperi) deschise, la un curent de funcționare a mai multor Amperi și chiar câteva zeci de Amperi. În consecință, curentul tiristor are proprietățile amplificatorului;
- o curentul mediu prin sarcină conectată în serie cu tiristor, poate fi controlată cu precizie în funcție de durata semnalului la electrodul de comandă. Tiristori cu un regulator de putere.
Structura tiristorului
Se numește dispozitiv semiconductor cu trei electrozi controlate tiristoare format din patru straturi alternative de siliciu p-tip și n. un dispozitiv semiconductor structură cu patru straturi prezentat în Fig. 1.
zona P-margine, structura care face legătura între polul pozitiv al sursei de alimentare, denumit în mod obișnuit anod, iar zona de margine n, care este conectat la polul negativ al acestei surse, - un catod.
Fig.1. Structura și desemnarea tiristorului
Proprietățile tiristorului în stare închisă
În conformitate cu structura tiristorului poate distinge joncțiune cu trei electroni găuri și înlocuiți tiristor circuit echivalent așa cum este prezentat în Fig. 2.
Acest circuit echivalent face posibilă înțelegerea comportamentului electrodului de comandă tiristoare deconectat.
Dacă anodul este relativ pozitiv la catod, dioda D2 este închisă, ceea ce conduce la închiderea tiristorului, în acest caz, deplasată în direcția înainte. În alte diode polaritate D1 și D2 este invers părtinitoare și tiristorul este de asemenea închis.
Fig.2. Prezentarea tiristorului trei diode
descuiere Principiu prin intermediul unui electrod de control
O reprezentare echivalentă a structurii p-n-p-n în forma a două tranzistoare prezentat în Fig. 3.
Introducerea unui tiristor sub forma a două tranzistoare de tip diferit de conductivitate conduce la un circuit echivalent prezentat în Fig. 1.4. Aceasta explică în mod clar fenomenul de eliberare a tiristorului.
Definim IGT curent prin electrodul de control tiristor părtinitoare în direcția în față (VAK tensiune pozitivă), așa cum este prezentat în Fig. 4.
Deoarece curentul IGT devine curentul de bază al tranzistorului n-p-n, curentul de colector al acestui tranzistor este egală cu xIGT B1. în care B1 - factor de amplificare de curent a tranzistorului T1.
Acest curent este, de asemenea, curentul de bază al tranzistorului p-n-p, ceea ce duce la deszăvorâre sale. Colectorul de curent al tranzistorului T2 este de xIGT B1 xB2 și însumate cu actualul IGT. care acceptă tranzistorul T1 este într-o stare deschisă. Prin urmare, în cazul în care actualul control al IGT este suficient de mare, cele două tranzistori intra în modul de saturație.
Circuit de feedback intern menține conductivitatea tiristor chiar și în cazul dispariției curentului inițial al electrodului de comandă IGT, în care curentul de anod (1A) este suficient de mare.
Tipic circuitul tiristor de declanșare este prezentat în Fig. 5
Figura 3. Divizarea în două tranzistor tiristoare
Figura 4. Prezentarea tiristorului ca un circuit totem-pole
Figura 5. tiristor de declanșare tipic
Dezactivați tiristor
Tiristorul intră într-o stare închisă, atunci când se aplică un electrod de control al tiristorului nu este deschis nici un semnal, și curent de operare scade la o anumită valoare numită curent de menținere (curent hipostatic).
Oprirea tiristorului va fi, în special, în cazul în care a fost un circuit de sarcină este deschis (Fig. 6a) sau tensiunea aplicată la circuitul exterior, polaritatea schimbat (acest lucru se întâmplă la sfârșitul fiecărui jumătate ciclu a tensiunii de alimentare alternativ).
Figura 6. Moduri de a opri tiristor
Când tiristorului este operat la un curent constant, deconectare poate fi efectuată printr-un comutator mecanic.
Inclus în serie cu sarcina, această tastă este folosită pentru a opri circuitul de operare.
Principalii electrozi conectați în paralel cu tiristor (Fig. 6b) comutatorul shunts curentul de anod, și în care comutatoarele tiristoare în stare închisă. Unele tiristoare reînchis după apăsarea tastei de deschidere. Acest lucru se datorează faptului că parazitare capacitate este încărcat p-n tranziție a tiristorului, cauzând interferențe cu cheia de deschidere.
De aceea, preferă să plaseze cheia între poarta și catodul tiristorului (fig. 1.6V), care asigură reducerea corectă în afara de curentul de susținere. Simultan invers joncțiunea părtinitoare p-n, D2 dioda corespunzătoare a circuitului echivalent al tiristor trei diode (Fig. 2).
Fig. 6a-e reprezintă diferitele circuite de pe tiristoare, printre care a menționat anterior. Altele, de obicei, folosite atunci când doriți să opriți tiristorului cu un circuit suplimentar. În aceste cazuri, un comutator mecanic poate fi înlocuit cu un tiristor auxiliar sau tranzistor, așa cum se arată în Fig. 7.
Figura 7. circuite clasice tiristoare oprit prin circuite suplimentare
Simicmop - un dispozitiv semiconductor, care este utilizat pe scară largă în sistemele de hrănire o tensiune alternativă. Simplist poate fi tratat ca un comutator gestionat. Când este închis, acționează ca un comutator deschis. Pe de altă parte, furnizarea curentului de comandă la electrodul de control Simes Torus conduce la o tranziție la o stare efectuarea. În acest moment, triacul este ca un comutator închis.
In absenta curentului de antrenare în timpul oricărei triac jumătate de ciclu a tensiunii de alimentare alternativ este inevitabil transferat din starea de conducție în starea închisă.
Mai multe de lucru în modul de releu într-un termostat sau un comutator fotosensibil, dezvoltat și un sistem de regulament utilizat pe scară largă, care funcționează pe principiul controlului de fază a tensiunii de sarcină, sau cu alte cuvinte, ajustări netede.
Structura triac
Triac poate fi reprezentată prin două tiristoare incluse în antiparalel. El conduce curent în ambele direcții. Structura dispozitivului semiconductor prezentat în Fig. 8. triac are trei electrozi: unul de control și două pentru curentul principal de funcționare de transmisie.
Figura 8. Structura triac
Funcționarea triac
Triac se deschide când electrodul de comandă se extinde prin curentul de declanșare sau tensiunea între electrozii A1 și A2 sa depășește o anumită valoare maximă (de fapt, este de multe ori duce la declanșarea nedorită a triacului, care apar la amplitudinea maximă tensiune de alimentare).
Triac comută în starea închisă, după o schimbare de polaritate între bornele A1 și A2 sale, sau în cazul în care valoarea curentă de operare este mai mică decât reținerea ly curent.
deblocarea triac
Mod de alimentare AC triac de stat schimbare cauzată de o schimbare de polaritate de tensiune pe electrozi de lucru A1 și A2. Prin urmare, în funcție de polaritatea curentului de acționare poate defini patru opțiuni de control triac așa cum se arată în Fig. 9.
Fiecare cadran corespunde o modalitate de a deschide triac. Toate metodele sunt prezentate pe scurt în Tabelul. 1.
Figura 9. Patru variante posibile ale controlului triac
Tabelul 1. Reprezentarea simplificată deschidere moduri triac
De exemplu, dacă între electrozi de lucru triac aplicat tensiune VA1-A2> 0 și tensiunea pe electrodul de comandă este relativ negativă la anod A1, offset corespunde triac cadranul II și simplifica notația + -.
Pentru fiecare cadran definit de declanșare curent I (IGT), dispozitivul intrauterin curent de menținere (Ir) și Ivykl vârfuri de curent (IL).
Declanșare curent trebuie să fie menținută atât timp cât curentul de funcționare nu depășește două până la trei ori mai mare decât magnitudinea curent de menținere Ir. Acest curent minim de declanșare este curentul de triac ardere IL.
Apoi, prin eliminarea curentului prin electrodul de comandă, triac rămâne într-o stare de conducție, atâta timp cât curentul anodic va depăși curent de menținere Ir.
folosind constrângeri
Triac impune o serie de restricții în utilizare, în special cu sarcini inductive. Constrângerile Rata îngrijorare tensiune schimbare (dV / dt) între anozii triac și rata de schimbare di / dt curent de operare.
Într-adevăr, în timpul tranziției de la starea închisă a triac în realizarea circuitului de curent considerabil extern poate fi indusă. În același timp, nu se produce căderea instantanee de tensiune la bornele triac. Prin urmare, să fie simultan tensiunea prezentă și actuală, dezvoltarea puterii instantanee, care poate ajunge la valori semnificative. Energia disipată într-un spațiu mic, va provoca o creștere bruscă a temperaturii joncțiunilor pn. Dacă o temperatură critică este depășită, se va triacului distrugerea cauzată de rată excesivă a curentului creștere di / dt.
Rata excesivă de creștere a tensiunii aplicate între bornele A1 și A2 a triac un îngropat, poate provoca deschiderea sa în absența unui semnal pe electrodul de comandă. Acest fenomen este cauzat de capacitatea internă a triac. Curentul de încărcare a containerului poate fi suficientă pentru arderea triac.
Cu toate acestea, acest lucru nu este principala cauză a întârzierilor în deschidere. Valoarea maximă a dV de comutare / dt triac este de obicei foarte mică, și schimbarea foarte rapidă în tensiune pe constatările triac în momentul de blocare poate duce imediat la o nouă includere. Astfel, triacul se aprinde din nou, în timp ce ar trebui să se închidă.
Figura 10. Triac cu un RC-lanț de protecție
Cu triac sarcini inductive sau de protecție împotriva supratensiuni externe pentru a limita influența dV / dt și suprasarcina de curent este de dorit să se folosească de protecție RC-lanț (Fig. 10).
Calcularea valorilor R și C depinde de mai mulți parametri, printre care - valoarea curentului în valoarea inductivității de sarcină și sarcina de rezistență nominală, caracteristicile tensiunii de funcționare ale triac.
Combinația acestor parametri sunt dificil de descrierea precisă, astfel încât acestea de multe ori să ia în considerare valori empirice. Transformarea rezistență 100-150 ohmi și condensator de 100 nF dă rezultate satisfăcătoare. Cu toate acestea, rețineți că valoarea rezistenței ar trebui să fie mult mai mică (sau același ordin de mărime) decât valoarea de încărcare maximă, fiind suficient de mare pentru a limita curentul de descărcare al condensatorului, în scopul de a satisface maxim di / dt la momentul deblocării.
RC îmbunătățește suplimentar-lanț a comuta o stare efectuarea de a controla o sarcină inductivă triac. Într-adevăr, curentul de descărcare a condensatorului elimină efectul de curent inductiv întârziere, păstrând curentul de funcționare este mai mare minimă care deține valoarea curentă dispozitivul intrauterin (Ir).
Figura 11. triac de protecție folosind varistor
protecție suplimentară, merită o atenție, se poate realiza prin varistor conectat la bornele sarcinii inductive. Un alt varistor conectat în paralel cu tensiunea de alimentare, întârzie propagarea interferență pe sursa de alimentare. triac Protection este de asemenea prevăzut cu un varistor conectat în paralel la bornele A1 și A2 (Fig. 11).