Kas yra tiristoriai? Tiristorių veikimo principas ir savybės

Tiristoriai yra elektroniniai raktaivaldomas ne visiškai. Dažnai techninėse knygose galite pamatyti dar vieną šio prietaiso pavadinimą - vienkartinį tiristorių. Kitaip tariant, kontroliuojamo signalo įtaka yra išverčiama į vieną būseną - vykdomąją būseną. Jei norima nurodyti, tai apima grandinę. Norėdami jį išjungti, būtina sukurti specialias sąlygas, užtikrinančias, kad į priekį srovė sumažėtų iki nulio.

Įranga tiristoriai

Tiristoriaus jungikliai atlieka elektros srovętik į priekį, o uždaroje padėtyje ji atlaiko ne tik tiesioginę, bet ir atvirkštinę įtampą. Tiristoriaus struktūra yra keturių sluoksnių, yra trys išvados:

1. Anoda (nurodyta raidė A).
2. Katodas (raidė C arba K).
3. Valdymo elektrodas (Y arba G).

Tiristoriai turi visą voltamporos šeimącharakteristikos, jos gali būti naudojamos vertinant elemento būklę. Tiristoriai yra labai galingi elektroniniai jungikliai, jie gali keisti grandines, kurių įtampa gali siekti 5000 voltų, o srovės stiprumas yra 5000 amperų (dažnis neviršija 1000 Hz).

Tiristoriaus veikimas DC grandinėse

Įprastas tiristorius įjungiamas tiekdamas srovęimpulsas prie valdymo išėjimo. Be to, jis turi būti teigiamas (atsižvelgiant į katodą). Iš pereinamųjų apkrovos išlaikomą pobūdžio (indukcinė, aktyvaus) trukmė, amplitudė ir greitis iškilimą impulso srovės į valdymo grandine, puslaidininkinių kristalų temperatūra ir taikyti įtampos ir srovės grandinės laisvų tiristoriai. Skaitiklio charakteristikos tiesiogiai priklauso nuo naudojamo puslaidininkio elemento tipo.

Sistemoje, kurioje yra tiristorius,Aukštas įtampos didėjimo greitis yra nepriimtinas. Būtent, vertė, kuria elementas įsijungia spontaniškai (net jei valdymo sistemoje nėra signalo). Tačiau tuo pačiu metu valdymo signalas turi būti labai didelis charakteristikos nuolydis.

Išjungimo būdai

Yra dviejų rūšių tiristorių komutavimas:

1. Natūralus.
2. Priverstinis.

Ir dabar daugiau apie kiekvieną rūšį. Natūralus atsiranda tada, kai tiristorius veikia kintamosios srovės grandinėje. Ir šis perjungimas atsitinka, kai srovė nukrenta iki nulio. Bet jūs galite įgyvendinti priverstinį perjungimą įvairiais būdais. Koks tiristoriaus valdymas pasirinkti, kad išspręstų schemos dizainerį, tačiau verta kalbėti apie kiekvieną tipą atskirai.

Labiausiai būdingas privalomas būdasperjungimas - kondensatorius, kuris buvo įkrautas mygtuku (raktu). LC grandinė yra įtraukta į tiristoriaus valdymo grandinę. Ši grandinė taip pat turi visiškai įkrautą kondensatorių. Trumpalaikio proceso metu apkrovos kontūre vyksta dabartiniai svyravimai.

Priverstinio perjungimo būdai

Yra keletas kitų priverstinių tipųperjungimas Dažnai naudojama grandinė, kurioje naudojamas perjungimo kondensatorius, kurio atvirkštinis poliškumas. Pavyzdžiui, šis kondensatorius gali būti prijungtas prie grandinės naudojant tam tikrą pagalbinį tiristorių. Tai išsikraus į pagrindinį (darbinį) tiristorių. Dėl to srovė, nukreipta į pagrindinį tiristorių tiesinę srovę esant kondensatoriui, padės sumažinti srovę grandinėje iki nulio. Todėl tiristorius bus išjungtas. Tai atsitinka dėl to, kad tiristoriaus įtaisas turi savybių, būdingų tik jam.

Taip pat yra jungtysLC grandinės. Jie išsikrauna (ir su svyravimais). Iš pradžių išleidimo srovė srovės link darbuotojo ir, išlyginant jų vertes, išjungiamas tiristorius. Vėliau srovė tekosi iš svyruojančios grandinės per tiristorių į puslaidininkinį diodą. Tuo pačiu metu, kol eina srovė, į tiristorą įvesta įtampa. Jis yra lygus įtampos kritimui per diodą.

Tiristoriaus veikimas kintamosios srovės grandinėse

Jei tiristorius yra įtrauktas į kintamosios srovės grandinę, galima atlikti šias operacijas:

1. Įjunkite arba išjunkite elektrinę grandinę su aktyviu varžiniu ar aktyviu krūviu.
2. Atsižvelgiant į galimybę reguliuoti valdymo signalo laiką, keiskite vidutinę ir faktinę srovės, kuri praeina per apkrovą, vertę.

Tiristoriaus raktams yra viena funkcija -jie elgiasi tik viena kryptimi. Todėl, jei reikia juos naudoti kintamosios srovės grandinėse, būtina naudoti priešingą lygiagretų įtraukimą. Dabartinės ir vidutinės srovės vertės gali skirtis priklausomai nuo to, kad signalo į tiristorius laikas yra skirtingas. Tuo pačiu metu tiristoriaus galia turi atitikti minimalius reikalavimus.

Fazės kontrolės metodas

Su fazės valdymo metodu su komutavimupriverstinis tipas, apkrova sureguliuojama keičiant kampus tarp fazių. Dirbtinis perjungimas gali būti padaryta naudojant specialias grandines, ar dar turite naudoti visiškai valdomos (rakinamos) Tiristoriai. Jų pagrindu, paprastai pagamintas prietaisas įkroviklio Tiristoriai, kuri leidžia jums reguliuoti srovės stiprumą, priklausomai nuo akumuliatoriaus įkrovimo lygį.

Impulsų pločio valdymas

Jis taip pat vadinamas jos PWM moduliacija. Tiristorių atidarymo metu taikomas valdymo signalas. Perėjimai yra atviri, ant apkrovos yra įtampos. Uždarymo metu (per visą trumpalaikį procesą) valdymo signalas nenaudojamas, todėl tiristoriai neveikia. Kai atliekamas fazės valdymas, dabartinė kreivė nėra sinusinė, pasikeičia įtampos signalo forma. Dėl to taip pat sutrinka vartotojų darbas, kuris yra jautrus aukštojo dažnio trikdžiams (atsiranda nesuderinamumas). Paprastas dizainas turi tiristoriaus reguliatorių, kuris be problemų leis pakeisti reikalingą vertę. Ir jums nereikia naudoti masyvių LATR.

Tiristoriai, užrakinami

Tiristoriai yra labai galingi elektroniniai raktai,Jie naudojami didelėms įtampoms ir srovėms perjungti. Tačiau jie turi vieną didelį trūkumą - valdymas yra neišsamus. O jei konkrečiau, tai atrodo, kad išjungti Thyristor būtina sukurti sąlygas, kuriomis srovės bus sumažintas iki nulio.

Tai yra ta funkcija, kuri reikalauja kai kuriųapribojimai tiristorių naudojimui, taip pat apsunkina jiems priklausančias grandines. Norint atsikratyti šių trūkumų, buvo sukurti specialūs tiristoriai, kurie užrakinami signalu iš vieno valdymo elektrodo. Jie vadinami dviejų operacinių arba užrakinamų tiristoriais.

Užrakintas tiristoriaus dizainas

Keturių sluoksnių r-p-p-p y tiristorių struktūraJis turi savo charakteristikas. Jie suteikia jiems skiriasi nuo įprastinių tiristoriai. Tai dabar eina į visišką kontrolės elementas. Srovės įtampos charakteristika (statinis) už priekine kryptimi yra tokia pati, kaip iš paprastų tiristorius. Čia yra tik srovė tiristoriaus galima perduoti daug daugiau vertės. Bet blokuoja aukštą atvirkštinės įtampos funkciją užrakinta tiristoriai nėra numatyta. Todėl jis turi būti prijungtas anti-lygiagrečiai su puslaidininkių diodai.

Užrakinamas tiristoriaus charakteristika -tai yra reikšmingas tiesioginių įtampų sumažėjimas. Norint atjungti, padavimo turėtų būti išvesti į galingą dabartinės impulso kontrolės (neigiami, santykiu 1: 5 iki tiesioginio dabartinė vertė). Tačiau tik pulso trukmė turėtų būti kuo mažesnė - 10 ... 100 μs. Užrakinti tiristoriai turi mažesnę ribinės įtampos ir srovės vertę nei įprastai. Skirtumas yra apie 25-30%.

Tyistorių tipai

Virš mūsų manėme, kad užrakintas, bet yrayra daug daugiau tipų puslaidininkių tiristorių, kurie taip pat verta paminėti. Įvairiose konstrukcijose (įkrovikliai, jungikliai, maitinimo valdikliai) naudojami tam tikrų tipų tiristoriai. Kai kur reikalaujama, kad valdymas būtų atliekamas tiekiant šviesos srautą, taigi naudojamas optiothyristorius. Jo ypatumas priklauso nuo to, kad valdymo pulte yra naudojamas puslaidininkio kristalas, jautrus šviesai. Tiristorių parametrai yra skirtingi, visi turi savybes, būdingas tik jiems. Todėl bent bendrais bruožais būtina įsivaizduoti, kokie yra šie puslaidininkiai ir kur jie gali būti taikomi. Taigi, čia yra visas sąrašas ir pagrindiniai kiekvieno tipo ypatumai:

1. Diodinis tiristorius. Šio elemento ekvivalentas yra tiristorius, prie jo prijungtas lygiagrečiai lygiagretusis puslaidininkinis diodas.
2. Dinistorius (diodinis tiristorius). Jei viršijamas tam tikras įtampos lygis, jis gali pereiti į bendrą laidumo būseną.
3. Triac (simetrinis tiristorius). Jo ekvivalentas yra du tiristoriai, sujungti priešinga kryptimi.
4. Greitojo tiristoriaus inverteris skiriasi nuo greito komutavimo greičio (5 ... 50 μs).
5. Tiristoriai su FET valdymu. Dažnai galima rasti dizaino, pagrįsto MOSFET.
6. Optiniai tiristoriai, kuriuos valdo šviesos srautai.

Įgyvendinimo elementų apsauga

Tiristoriai yra labai svarbūs prietaisainuolatinės srovės ir įtampos padidėjimo greitis. Jiems, kaip ir puslaidininkiniams diodams, būdingas toks reiškinys kaip atvirkštinio atsistatymo srovių srautas, kuris labai greitai ir ryškiai nukrenta iki nulio, o tai padidina viršįtampio tikimybę. Šis pernelyg didelės įtampos pasekmė yra tai, kad srovė visuose grandinės elementuose, kuriuose yra induktyvumas (net ir labai mažos induktyvumo ritės, būdingos montavimui - vielos, lentos takeliai) staiga nustoja egzistuoti. Siekiant įgyvendinti apsaugą, būtina naudoti įvairias grandines, kurios dinamiškose veikimo sąlygose gali būti apsaugotos nuo didelių įtampų ir srovių.

Kaip taisyklė, šaltinio indukcinis atsparumasįtampa, kuri patenka į veikiančio tiristoriaus kontūrą, turi tokią vertę, kad yra daugiau nei pakankama, kad vėliau nebūtų įtraukta papildoma induktyvumo grandinė. Dėl šios priežasties dažnai naudojama perjungimo takelio formavimo grandinė, o tai labai sumažina grandinės greitį ir viršįtampio lygį, kai tiristoras yra atjungtas. Šioms reikmėms dažniausiai naudojamos talpos-atsparios grandinės. Jie yra sujungti su tiristoriumi. Šių grandinių grandinės modifikavimo būdai yra labai įvairūs, taip pat jų skaičiavimo metodai, tiristorių veikimo įvairiose režimuose ir sąlygose parametrai. Tačiau užrakto tiristoriaus perjungimo takelio formavimo grandinė bus tokia pati kaip ir tranzistorių.