Mitkä ovat tyristorit? Tyristorien toimintaperiaate ja ominaisuudet

Tyristorit ovat sähköiset sähköiset avaimet, joita ei ole täysin säädetty. Usein teknisissä kirjoissa näet vielä yhden laitteen nimen - yksitoimisen tyristorin. Toisin sanoen ohjaussignaalin vaikutuksen alaisena se käännetään yhteen tilaan - johtavaan tilaan. Jos määritetään, se sisältää ketjun. Katkaisun katkaisemiseksi on välttämätöntä luoda erityisehtoja, jotka varmistavat, että piirin eteenpäin suuntautuvan virran pudotus nollaan.

Tyristorien ominaisuudet

Tyristorikytkimet suorittavat sähköä vain eteenpäin ja suljetussa tilassa se kestää paitsi suorajännitteen myös käänteisjännitteen. Tyristorin rakenne on nelikerroksinen, kolme johtopäätöstä:

1. Anodi (osoitettu kirjaimella A).
2. Katodi (kirjain C tai K).
3. Ohjauselektrodi (Y tai G).

Thyristoreilla on koko perhe, jossa on volt-ampeeria, niitä voidaan käyttää elementin tilan arvioimiseen. Tyristorit ovat erittäin tehokkaita sähköisiä kytkimiä, ne pystyvät vaihtamaan piirejä, joissa jännite voi saavuttaa 5000 voltin, ja nykyinen voimakkuus on 5000 ampeeria (taajuus ei ylitä 1000 Hz).

Tyristorin toiminta DC-piireissä

Tavallinen tyristori kytkeytyy päälle säätämällä virtapulssi ohjausliittimeen. Lisäksi sen on oltava positiivinen (katodin suhteen). Väliaikainen prosessi kestää riippuen kuorman luonteesta (induktiivinen, aktiivinen), nykyisen pulssin ohjauspiirin amplitudin ja kasvunopeuden, puolijohdekiteen lämpötilan ja myös piirin käytettävissä olevien tyristoreiden käytettävissä oleva virta ja jännite. Piirin ominaisuudet riippuvat suoraan käytettävän puolijohde-elementin tyypistä.

Niissä piireissä, joissa tyristori sijaitsee, korkean jännitteen nousunopeuden esiintyminen ei ole hyväksyttävää. Nimellisarvo, jolla elementti kytkeytyy spontaanisti (vaikka ohjauspiirissä ei olisi signaalia). Samanaikaisesti ohjaussignaalilla tulee kuitenkin olla erittäin suuri ominaiskäyrä.

Pois päältä

Tyristoreita on kahdenlaisia:

1. Luonnollinen.
2. Pakko.

Ja nyt lisää jokaisesta lajista. Luonnollinen tapahtuu, kun tyristori toimii vaihtovirtapiirissä. Ja tämä kytkentä tapahtuu, kun virta putoaa nollaan. Mutta voit toteuttaa pakkomoodauksen monella eri tavalla. Minkälainen tyristorisäätö valitsisi, suunnitelman suunnittelijan ratkaisemiseksi, mutta kannattaa puhua jokaisesta tyypistä erikseen.

Tyypillisin keino pakko-kytkemiseen on kytkeä kondensaattori, joka oli ladattu painikkeella (avain). LC-piiri sisältyy tyristorin ohjauspiiriin. Tämä ketju sisältää myös täysin ladatun kondensaattorin. Siirtymävaiheen aikana kuormituspiirissä esiintyy nykyisiä vaihteluita.

Pakkomekanismin menetelmät

On olemassa useita muita pakotettuja kytkentätapoja. Usein käytetään piiriä, jossa käytetään kytkentäkondensaattoria, jolla on käänteinen napaisuus. Esimerkiksi tämä kondensaattori voidaan liittää piiriin jonkin aurinkosuojan avulla. Tällöin tapahtuu pääasiallinen (toimiva) tyristori. Tämä johtaa siihen, että kondensointivirta, joka suuntautuu päätiyristorin tasavirtasuuntaan, auttaa vähentämään virtapiiriä alaspäin nollaan. Tällöin tyristori sammuu. Tämä tapahtuu sillä syyllä, että tyristorilaitteella on omat ominaisuutensa, jotka ovat ominaisia vain sille.

Myös piirejä, joissa LC-ketjut on kytketty. Ne puretaan (ja vaihteluilla). Alkuvaiheessa purkausvirta virtaa työntekijää kohti ja arvojen tasoittamisen jälkeen tyristori sammuu. Sen jälkeen virta virtaa värähtelypiiristä tyristorin kautta puolijohdediodiin. Samaan aikaan, niin kauan kuin virta virtaa, jännite syötetään tyristoriin. Se modulo on yhtä suuri kuin jännitehäviö diodin yli.

Tyristorin toiminta AC-piireissä

Jos tyristori sisältyy AC-piiriin, voidaan suorittaa seuraavat toimet:

1. Aktivoi tai poista käytöstä virtapiiri aktiivisella resistiivisellä tai aktiivisella kuormituksella.
2. Muuta kuorman kulkevan virran keskiarvoa ja todellista arvoa säätösignaalin ajoituksen säätämisen ansiosta.

Tyristorilla on yksi ominaisuus - ne johtavat vain yhdellä suunnalla. Näin ollen, jos niitä on tarpeen käyttää vaihtovirtapiireissä, on välttämätöntä soveltaa rinnakkaisvalmisteita. Todelliset ja keskimääräiset virta-arvot voivat vaihdella sen vuoksi, että signaalin ajoittaminen tyristoreihin on erilainen. Samanaikaisesti tyristorin tehon on täytettävä vähimmäisvaatimukset.

Vaiheensäätömenetelmä

Kun vaiheohjausmenetelmä on pakotettu kytkentä, kuormaa säädetään säätämällä vaiheiden välisiä kulmia. Keinotekoinen kommutointi voidaan tehdä erityispiirien avulla tai on käytettävä täysin säädettyjä (lukittuja) tyristoreita. Niiden pohjalta tyristorille rakennetaan yleensä laturi, jonka avulla voit säätää virtaa akun lataustason mukaan.

Pulssileveyden säätö

Sitä kutsutaan myös PWM-modulaatioksi. Tyristorien avaamisen aikana käytetään ohjaussignaalia. Siirtymät ovat auki, ja kuormalla on jonkin verran jännitettä. Sulkemisen aikana (koko transienttiprosessin aikana) ei anneta ohjaussignaalia, joten tyristorit eivät suorita virtaa. Kun vaiheohjaus suoritetaan, nykyinen käyrä ei ole sinimuotoista, jänniteaaltomuoto muuttuu. Näin ollen kuluttajat ovat häiriöitä, jotka ovat herkkiä suurtaajuuksisille häiriöille (yhteensopimattomuus ilmenee). Yksinkertaisella rakenteella on tyristorin säätölaite, joka ongelmitta ansiosta muuttaa tarvittavaa arvoa. Ja sinun ei tarvitse käyttää massiivisia LATR: iä.

Tyristorit, lukittava

Tyristorit ovat erittäin tehokkaita elektronisia kytkimiä, joita käytetään korkeiden jännitteiden ja virtausten kytkemiseen. Mutta niillä on yksi suuri haitta - hallinta on puutteellista. Tarkemmin sanottuna tämä ilmenee se, että tyristorin sammuttamiseksi on välttämätöntä luoda olosuhteet, joissa eteenpäin suuntautuvan virta pienenee nollaan.

Tämä ominaisuus asettaa joitain rajoituksia tyristorien käyttöön ja myös vaikeuttaa niitä perustuvia piirejä. Näiden haittojen poistamiseksi on kehitetty erityisiä tyristorimalleja, jotka on lukittu yhden ohjauselektrodin signaalin avulla. Niitä kutsutaan kaksitoimiksi tai lukittaviksi, tyristoreiksi.

Lukittu tyristorisuunnittelu

P-p-p-yyhtistoreiden nelikerroksisella rakenteella on omat erityispiirteensä. Ne tekevät niistä eroja tavanomaisista tyristoreista. Nyt on kyse elementin täydellisestä hallittavuudesta. Volt-ampeerinen ominaisuus (staattinen) eteenpäin suunnassa on sama kuin yksinkertaisilla tyristoreilla. Se on vain suora virta tyristori voi kulkea paljon enemmän arvoa. Mutta ei ole olemassa toimintoja, jotka estävät suuria käänteisjännitteitä lukitulle tyristoreille. Siksi on tarpeen liittää se puolijohdediodin vastapainona .

Lukitun tyristorin ominaispiirre on suorien jännitteiden merkittävä lasku. Matkan tekemiseksi on välttämätöntä käyttää voimakasta virtapulssi (negatiivinen suhteessa 1: 5 suoraa virta-arvoa) ohjauspäätteeseen. Mutta vain pulssin kesto olisi mahdollisimman pieni - 10 ... 100 μs. Lukitut tyristoreilla on rajallinen jännite ja virta kuin tavanomaisilla. Ero on noin 25-30%.

Tyristorien tyypit

Edellä pidämme lukittuna, mutta silti on monenlaisia puolijohdepyristoreja, joita kannattaa myös mainita. Erilaisissa malleissa (laturit, kytkimet, tehonsäätimet) käytetään tietyt tyyppiset tyristorit. Jossain määrin vaaditaan, että ohjaus suoritetaan toimittamalla valovirta, jolloin käytetään optiostyristoria. Sen erityispiirre on se, että ohjauspiirissä käytetään valoa herkälle puolijohdekidettä. Tyristorien parametrit ovat erilaiset, kaikilla on omat ominaisuutensa, jotka ovat ominaisia vain niille. Siksi on välttämätöntä ainakin yleisesti kuvitella, millaisia näitä puolijohteita on olemassa ja missä niitä voidaan soveltaa. Joten tässä on koko luettelo ja kunkin tyypin pääominaisuudet:

1. Diodi-tyristori. Tämän elementin ekvivalentti on tyristori, jolle on kytketty vasta-yhdensuuntainen puolijohdediodi.
2. Dinistor (diodityristori). Se voi siirtyä täydellisen johtokyvyn tilaan, jos tietty jännitetaso ylittyy.
3. Triac (symmetrinen tyristori). Sen vastaava on kaksi tyristoria kytketty vastakkaiseen suuntaan.
4. Tyristor-invertterin nopea nopeus poikkeaa suuresta kommutointiprosentista (5 ... 50 μs).
5. Tyristorit, joilla on FET- säätö . Usein on mahdollista noudattaa MOSFET-pohjaisia malleja.
6. Optiset tyristorit, joita ohjaavat valovirrat.

Toteutetaan elementti suoja

Tyristorit ovat laitteita, jotka ovat kriittisiä suoraa virtaa ja suoraa jännitteen nousua varten. Niille, samoin kuin puolijohdediodeille, on ilmeinen ilmiö kuin käänteisen palautumisvirran virtaus, joka nopeasti ja voimakkaasti laskee nolla-arvoon pahentamalla ylijännitteen todennäköisyyttä. Tämä ylijännite on seurausta siitä, että nykyinen kaikissa virtapiireissä, joilla on induktanssi (jopa hyvin pienet induktorit, jotka ovat tyypillisiä kiinnitysjohtojen, johtojen reitit), äkisti lakkaa olemasta. Suojauksen toteuttamiseksi on välttämätöntä käyttää erilaisia piirejä, jotka dynaamisissa toimintatavoissa voidaan suojata suurilta jännitteiltä ja virroilta.

Tyypillisesti toimivan tyristorin piiriin menevän jännitelähteen induktiivinen resistanssi on sellainen arvo, että on enemmän kuin riittää, että piiriin ei sisälly vielä muuta induktanssia. Tästä syystä käytännössä käytetään usein vaihtokytkentäketjua, mikä vähentää merkittävästi piirin ylijännitteen nopeutta ja tasoa, kun tyristori irrotetaan. Kapasitiivisia resistiivisiä ketjuja käytetään eniten näihin tarkoituksiin. Ne on kytketty rinnakkain tyristorin kanssa. Tällaisia piirejä on vähän muunneltavissa, samoin kuin niiden laskentamenetelmät, parametrit, jotka koskevat tyristoreiden toimintaa eri tiloissa ja olosuhteissa. Mutta lukitun tyristorin kytkentäpolun muodostamisketju on sama kuin transistoreille.