Схема управления симистором через транзистор: принцип работы, структура и система маркировки

Устройство тиристора

Фиксация стабильного состояния устройства возможна благодаря наличию ряда особенностей во внутреннем устройстве устройства. Следующая диаграмма показывает это:

По такой конструкции становится очевидным, что тиристор представлен в виде 2-х простых электронных транзисторов, не похожих по структуре, но соединенных между собой. Кроме того, следующие три звена играют ключевую роль в составе полупроводникового электрического устройства:

• Катод;
• Анод;
• Контрольный электрод.

В связи с тем, что тиристор имеет четыре последовательно включенных диода, его переходный слой имеет следующий вид: (п) — (п) — (п) — (п). Этот факт объясняет несущую способность I, которая течет только в одном направлении: от плюса к минусу.

Говоря и описывая внешний вид тиристоров, надо сказать, что они выполнены с разными корпусами, поэтому вариант с простым отводом тепла исключен, однако из-за наличия массивного металлического корпуса они способны выдерживать большие токи.

Принцип работы тиристора

По принципу работы, как мы уже говорили ранее, устройство следует сравнивать с электронным переключателем, потому что оба способны пропускать ток только в одном направлении (на катод от анода). В то же время отметим, что это будет возможно только в стабильной «открытой» позиции.

Перейдем непосредственно к рассмотрению механизма действия тиристора. Исходное состояние устройства — «закрыто». Признак или сигнал начала перехода к «открытому» процессу можно рассматривать как появление напряжения между положительным электродом и управляющим выходом. Вы можете отменить действие, используя следующие методы:

1. снизить давление;
2. уменьшить степень тока.

В зданиях с непостоянным током применяется второй вариант. Но это можно объяснить тем, что переменный ток в электрической сети возникает в синусоидальной форме, где его значение стремится к нулю и очень часто обнуляется. Говоря о конструкциях с постоянным током, часто используется первый вариант.

Раскрытое и замкнутое положение

Итак, как мы поняли, принцип работы нашего устройства другой. В зданиях с постоянным напряжением после кратковременного подъема производится переход из начального состояния в «открытое». Поэтому рассматриваются два возможных варианта:

• «Открытое» положение может сохраняться даже после потери контроля напряжения на выходе анода. Это может стать возможным, если «U», применяемое к выводу управления анодом, больше, чем «U» разблокировки. Прохождение электрического тока через устройство в принципе заканчивается только прерыванием электрической цепи или отключением источника питания (оба эти процесса должны быть кратковременными). Потому что электрический ток (когда эта цепь восстановлена) перестает течь. Чтобы снова запустить ток, необходимо повторно подать напряжение.
• Устройство перейдет в положение «закрыто» сразу после уменьшения значений напряжения.

Следовательно, в системах, где ток = постоянный, есть несколько способов заставить наш прибор работать:

• Сохраняя состояние «открытым;
• Полностью противоположно первому варианту.

Стоит отметить, что чаще всего используется первый способ. Условия работы тиристора в структурах, где напряжение не равно константе, различны. Там возврат в исходное положение происходит автоматически, то есть за счет уменьшения силы тока. В том случае, если напряжения на плюсе и минусе, подводите их почаще, на выходе получится так, что произойдет образование тока P определенной частоты. Так настраиваются системы импульсного питания организма, способного формализовать синусоиду в P.

Основные параметры тиристора

Настала очередь разобраться в основных параметрах тиристора. Конечно, о них важно говорить и их нужно понимать.

Начнем с пробивного постоянного управляющего напряжения «Vy» — это минимальное постоянное напряжение на управляющем электроде. «Vy» вызывает переход тиристора из состояния «закрыто» в состояние «открыто». Следовательно, именно наличие постоянного напряжения отпускания объясняет размыкание устройства и наличие постоянного или переменного тока в электрической цепи.

Второй важный параметр — это значение обратного напряжения «V arr max». Именно этот элемент демонстрирует такое значение напряжения, что Well и последний — «I cf» — среднее значение тока. «I cf» указывает, какой ток может протекать через полупроводниковый прибор.

Регулятор для индуктивной нагрузки

Любой, кто попытается управлять индуктивной нагрузкой (например, трансформатором на сварочном аппарате) с помощью вышеуказанных схем, будет разочарован. Устройства не будут работать, а симисторы могут не работать. Это связано с фазовым сдвигом, из-за которого во время короткого импульса полупроводниковый переключатель не успевает перейти в «открытый» режим.

Есть два варианта решения проблемы:

1. Подача на управляющий электрод серии однотипных импульсов.
2. Подайте постоянный сигнал на электрод затвора, пока не произойдет переход через нуль.

Первый вариант — самый оптимальный. Вот диаграмма, на которой используется это решение.

Схема регулятора мощности на индуктивную нагрузку

Как видно из следующего рисунка, на котором представлены осциллограммы основных сигналов регулятора мощности, для размыкания симистора используется пакет импульсов.

Осциллограммы входного (A), управляющего (B) и выходного (C) сигнала регулятора мощности

Это устройство позволяет использовать полупроводниковые переключатели для управления индуктивными нагрузками.

Читайте также: Расшифровка сопротивлений по цветным полоскам: как выглядит резистор на 200 Ом

Новый тип стабилизаторов напряжения

Симисторные и тиристорные стабилизаторы напряжения сегодня постепенно вытесняют с рынка новый тип устройств — инверторные стабилизаторы напряжения. Разработанные для 2020 года, устройства получили самые высокие технические характеристики, в том числе:

• более высокая точность стабилизации (2%);
• чистый выход синусоидальной волны;
• расширенный диапазон входного сетевого напряжения (90-310 В);
• непрерывное регулирование сетевого напряжения;
• мгновенная скорость отклика;
• универсальное применение.

Характеристики тиристоров

Выбор тиристоров по их техническим и механическим свойствам определяется зависимостью напряжений в электрической цепи от требуемого электрического тока. Рассмотрим основные механические характеристики тиристоров:

• Максимальное значение допустимого тока (это значение показывает максимально возможное значение, оно показывает максимально возможное значение устройства в «открытом» положении);
• Максимальное значение допустимого тока диода;
• Постоянное напряжение;
• Напротивные индикаторы напряжения;
• Напряжения отключения;
• Наименьшая величина тока на контрольном электрическом проводе;
• Максимально допустимая мощность.

Технические свойства тиристора

А теперь перейдем к техническим свойствам:

1. Величина максимального обратного напряжения может достигать 100 Вольт в «открытом» состоянии;
2. Значение напряжения в «закрытом» положении — 100 Вольт;
3. Импульс открытого положения достигает 30 Ампер, а повторяющегося — до 10;
4. Среднее значение напряжения 1,00-1,50 вольт;
5. Среднее значение тока не установлено;
6. Временной интервал включения и выключения устройства очень разный: 10 микросекунд и 100.

Применение электронных переключателей

Характеристики устройств позволяют использовать их в различных областях электротехники. Такой элемент, как тиристор, нужен там, где возникает необходимость управления мощной нагрузкой. Поэтому основным назначением устройства считается переключение нагрузки малыми токами.

Например, устройства можно использовать в гирлянде с ходовыми огнями, генераторах импульсного тока, правильных устройствах. Они используются в схемах для преобразования постоянного тока в токи промышленного значения, а также могут изменять частоту сигнала. Они используются для управления асинхронным двигателем в системе индукционного нагрева. Источники питания более высокой частоты созданы на тиристорах для автономного потребления различных устройств.

Преобразователи на основе этого элемента по технико-экономическим показателям многократно превосходят проекты, выполненные на ионных устройствах. Их стоимость и вес ниже, а скорость отклика во много раз выше.

Использование тиристоров позволяет автоматизировать многие процессы, например, оптотиристор используется для управления открытием экрана в кинотеатре, а мощность паяльников или источников света плавно регулируется с помощью симистора. А также с их помощью можно сделать датчики, регистрирующие появление света, тока или напряжения.

Важной особенностью элементов является то, что через них проходит сигнал высокой и низкой частоты. Поэтому, собрав из этих устройств мостовую схему, можно сконструировать «трансформатор», например, для сварочного аппарата.

Виды тиристоров

Существует несколько изображений тиристоров, которые можно классифицировать по следующим методикам:

• по режиму управления;
• по электропроводности;
• по порядку работы;
• из формы управления.

Итак, начнем с классификации тиристоров по режимам управления. Надо сказать, что у полупроводникового прибора есть два выходных тракта, которые отличаются своими выводами.

Если один открывается при подаче напряжения на анодный блок, то другой — на катод. Однако есть одно наблюдение: подается не только напряжение, но и импульс. Если импульс подключен к управляющему выходу и катоду, устройство будет называться «Тиристор с катодным управлением». В противном случае — анодным.

По электропроводности

Перейдем к другой классификации устройства. Как было сказано выше, (одиночные) тиристоры проводят ток только в одном направлении, то есть обратного провода нет (это первый тип электропроводности). Однако следует оговориться, потому что мы знаем, что наше устройство работает, подавая напряжение как ключ (переключатель), и если мы будем использовать двойной элемент, то есть симметричный тиристор, устройство сможет проводить ток в двух направлениях заодно (это обратная электропроводность — 2 на глаз).

По режиму работы

Наконец, перейдем к рассмотрению последнего типа классификации. Выделяют три основных из них, которые часто используются в современных и более совершенных полупроводниковых элементах:

также можно говорить о следующих подвидах тиристоров: блокирующий и неблокирующий (в первом случае: «+» подключается к отрицательно заряженному электроду, а «-» — к положительно заряженному; во втором case — обратное положение вещей); Быстродействующий (способный переходить из «закрытого» состояния в «открытое» за короткое время без потери эффективности); Электрический импульс (с минимальными потерями выполняют переходный процесс фаз).

Маркировка радиодетали

По системе ГОСТ 10862-72 для обозначения тиристора используется буквенно-цифровой код, состоящий из четырех знаков. Первый элемент кода указывает на тип материала, из которого изготовлено устройство. Например, G — германий, K — кремний, A — арсенид галлия. Вторая обозначает принадлежность устройства: H-динистор, U-симистор. Третий элемент характеризует функциональность, емкость и номер партии.

Так, числа от 101 до 199 обозначают маломощные диодные и неблокируемые тиристоры, а диапазон от 401 до 499 — блокируемые тиристоры средней мощности. Последняя буква указывает на тип устройства.

Но после 1989 г была принята новая система обозначений. Поэтому тиристоры, выпускаемые с начала 1989 г., уже имели маркировку по ГОСТ 20859.1.89. Это обозначение основано на многозначном коде, состоящем из следующих элементов:

1. Сначала идет буква, обозначающая тип устройства. Например, ТО — оптотиристор, ТЗ — запираемый тиристор и так далее.
2. На втором — буква, определяющая тип схемы, в которой может работать тиристор (H — высокочастотный, B — высокоскоростной, I — импульсный).
3. Третья цифра указывает на серийный номер.
4. Четвертый признак характеризует габариты корпуса устройства.
5. Пятое — дизайн.
6. Шестой — допустимый ток.
7. Седьмой — полярность. Следовательно, буква X означает, что катод подключен к корпусу.
8. Восьмое: класс устройства, соответствующий разности потенциалов импульса для замкнутого состояния.
9. Последующие числа образуют комбинацию параметров классификации.

На схемах и в литературе тиристор обозначается латинскими буквами VS. Графически он изображен в виде диода, то есть равностороннего треугольника с вертикальной полосой на вершине. Через центр основания и вверху проходит линия, символизирующая электрическую цепь. Но в отличие от диода у тиристора есть дополнительная прямая линия с обратной стороны треугольника, указывающая на управляющий электрод (Y).

Использование микросхемы К1182 ПМ1

Для построения тиристорных и симисторных регуляторов выпускается специальная микросхема К1182 ПМ1. На микросхеме микросхемы реализована практически полная схема фазового регулятора мощности.

Два тиристора подключены параллельно и навстречу друг другу. Их управляющие входы подключены через развязывающие диоды к выходу блока управления. Встроенный диодный мост генерирует напряжение питания для блока управления.

На клеммы AC1 и AC2 подается напряжение 220 В. Конденсаторы подключаются к клеммам UST1 + и UST2 +, которые формируют задержку срабатывания тиристора. К клеммам C + и C- подключается элемент управления — переменный резистор или RC-цепочка.

Ниже представлены схемы, рекомендованные производителем для подключения маломощных нагрузок непосредственно к микросхеме.

При необходимости подключения мощных нагрузок используются внешние тиристоры или симисторы.

Вариант с двумя тиристорами.

Вариант с симистором.

Микросхема выпускается в трех типах упаковки:

• 16-контактный DIP блока питания (12 + 4);
• 8-контактный DIP-8;
• 8-контактный планарный SO-8.

Собрать симисторный регулятор мощности своими руками сможет любой радиолюбитель.

Полное тепловое сопротивление

Все расчеты по расчету теплового сопротивления имеет смысл проводить для уже установившегося режима длительностью более 1 с. Для импульсных токов или длительных переходных процессов менее 1 с эффект рассеивания тепла снижается. Температура просто рассеивается в объеме устройства с очень небольшим тепловыделением. В таких условиях нагрев спая зависит от полного теплового сопротивления «спай — корпус устройства» Zth j — mb. Следовательно, Zth j — mb уменьшается с уменьшением длительности импульса тока из-за меньшего нагрева кристалла. Когда длительность увеличивается до 1 с, Zth j — mb увеличивается до значения, соответствующего установившемуся состоянию Rth j — mb. В документации приведена характеристика Zth j — mb для двунаправленного и однонаправленного электрического тока с импульсами до 10 с.

Регулятор тиристора

Важным элементом тиристорной системы является регулятор мощности. Именно его схему мы и рассмотрим:

Эта конструкция выглядит достаточно простой. Наш диммер (на схеме выше) питается и работает благодаря наличию в сети переменного тока, напряжение которого составляет 220 вольт.

Перейдем к составу, регулятор мощности в данном случае предусматривает:

1. Полупроводниковый диод «ВД1”;
2. Переменное сопротивление «r1;
3. Постоянное сопротивление «r2;
4. Емкость с низкой проводимостью «c1”;
5. Коммутационное устройство Тиристор «vs1”.

Все рекомендуемые значения для номинальной схемы показаны на рисунке. Кроме того, следует сказать, что в роли «ВД1» (диода) можно использовать элемент «КД-209» или «КУ-103В», мощность которых более 2 Вт, а напряжение не менее 50 вольт.

Как узнать Ватт? Используйте ваттметр.

Эта структура управляет только одним полупериодом сетевого процесса. В том случае, если отсюда исключить 4 элемента, помимо полупроводникового диода он сможет пропускать только половину волны с переменным током, а нагрузку, например, на приборы паяльника или лампы накаливания придет только около пятидесяти процентов всей производственной силы.

Способности тиристора

Тиристор способен перепрыгивать обычные, проще говоря, дополнительные блоки полупериода, которые отсекаются элементом «vd1». При изменении положения переменного резистора «r1», работа КПД электрической системы также изменится (вверх или вниз, в зависимости от напряжения).

Трубка управления выходом устройства подключена к электроположительному выходу на конденсаторе. В том случае, если происходит повышение напряжения на конденсаторе, то есть его величина достигает определенного уровня, то оно начинает превышать половину периода.

Переменный резистор сможет определять скорость зарядки устройства. Следовательно, чем раньше заряд достигнет максимального значения, тем быстрее откроется тиристор и может начаться половина цикла в полярной части.

Стоит упомянуть пассивный электронный компонент, который не принимает часть отрицательной полуволны, однако это не опасно, поскольку конденсатор имеет полярное свойство, позволяющее регулировать напряжение на элементе.

Итак, наша структура показывает следующее: диммер способен изменять значение мощности в диапазоне от 50 до 100 процентов (что является абсолютной нормой для «среднего сварщика”).

Виды регуляторов мощности

Теперь предлагаю рассмотреть все типы регуляторов мощности, их несколько, но небольшие знания о них точно никому не помешают:

• Диммер. Тот же инструмент, который обсуждали на нашем предприятии. Чаще всего его используют как элемент управления силовой нагрузкой, при этом он включен в цепь последовательно. Если мы говорим о статистике, то диммер используется для коррекции яркости света в различных типах ламп;
• Автоматический регулятор мощности. Представляет собой электронную структуру, позволяющую изменять показания входной мощности (это связано с сохранением процесса ввода устройства в работу в течение полупериода с переменным током);
• Мощность регулятора «Симосторная». Аналог автоматического регулятора, применяемый также в электрических цепях с переменным током (используется для мгновенного изменения различных параметров цепи);
• Электронный автоматический регулятор мощности. Это система, предназначенная для регулирования мощности хода и процесса управления скоростью электродвигателей;
• Диммер мощности «Arc». Это элемент, конструкция которого обеспечивает постоянную поддержку при определенной температуре горения дуги.

Классификация и различия

Выпускаемые тиристоры отличаются не только внешним видом и характеристиками, но и типом проводимости, а также количеством жил. Их довольно много, но при этом их можно классифицировать по следующим критериям:

1. Способ контроля. Они делятся на устройства, управление которыми осуществляется подачей импульса напряжения на анод-катод (динистор) или тока на управляющий выход (тринистор). В свою очередь, последние можно разделить на управляемые анодом или катодом. А есть еще один тип устройств с квантовым управлением света (оптотиристоры).
2. Тип обратной проводимости. Есть три типа: токопроводящие, непроводящие, симметричные (симисторные) — токопроводящие в обоих направлениях.
3. Высокая скорость работы. Есть как сверхбыстрые, так и обычные устройства.

Существенных отличий динистора от тринистора нет. Но если в первом разблокировка происходит при достижении определенного значения напряжения, то во втором это напряжение может быть совсем незначительным, и переключение происходит за счет подачи импульса определенного значения на дополнительный электрод.

Переключение состояний классических тиристоров происходит за счет уменьшения значения тока или, в случае динистора, за счет изменения полярности. Тип блока отличается тем, что через дополнительный выход необходимо будет пропускать ток обратной полярности. Поэтому, пропуская через такой тиристор переменный ток, его работа будет соответствовать импульсному режиму.

Схема переключения симистора

На приведенной выше схеме показана простая схема переключения триггерного симистора постоянного тока. Когда переключатель SW1 разомкнут, ток не течет на затвор симистора, поэтому лампа не горит. Когда SW1 замкнут, ток затвора подается на симистор от батареи VG через резистор R, и симистор становится полностью проводящим, действуя как замкнутый переключатель, и лампа потребляет полную мощность от синусоидального источника питания.

Поскольку батарея подает положительный ток затвора на симистор всякий раз, когда SW1 замкнут, симистор всегда находится в режиме g + и ΙΙΙ +, независимо от полярности вывода MT 2 .

Очевидно, проблема с этой простой схемой переключения симистора состоит в том, что нам потребуется дополнительный положительный или отрицательный источник питания затвора, чтобы симистор мог проводить. Но мы также можем запустить симистор, используя фактическое напряжение питания переменного тока в качестве напряжения управления затвором. Рассмотрим схему ниже.

На схеме показан симистор, используемый в качестве простого статического переключателя питания переменного тока, обеспечивающего функцию ВКЛ-ВЫКЛ, аналогичную предыдущей цепи постоянного тока. Когда SW1 разомкнут, симистор действует как разомкнутый переключатель, и лампа пропускает ток до нуля. Когда SW1 замкнут, симистор отключается от «ВКЛ» через токоограничивающий резистор R и самоблокируется вскоре после начала каждого полупериода, передавая таким образом полную мощность на ламповую нагрузку.

Поскольку источником питания является переменный ток синусоидальной формы, симистор автоматически отключается в конце каждого полупериода переменного тока в качестве мгновенного напряжения питания, а затем ток нагрузки на мгновение падает до нуля, но повторно подключается с использованием противоположной половины тиристора в следующем полупериод, пока переключатель остается замкнутым. Этот тип управления переключением обычно называют полнополупериодным, поскольку контролируются обе половины синусоидальной волны.

Поскольку симистор на самом деле представляет собой два SCR, соединенных вместе, мы можем продолжить эту схему переключения симистора, изменив способ активации затвора, как показано ниже.

Модифицированная цепь переключения симистора

Как и выше, если SW1 открыт в положении A, ток затвора отсутствует и лампа выключена. Когда переключатель находится в положении B, ток затвора течет каждые полупериод, как и раньше, и лампа получает полную мощность, когда симистор работает в режимах + и ΙΙΙ–.

Однако на этот раз, когда переключатель подключен к положению C, диод будет препятствовать включению затвора при отрицательном значении MT2, поскольку диод имеет обратное смещение. Поэтому симистор работает только в положительных полупериодах, работая только в режиме I +, а лампа горит на половину мощности. Затем, в зависимости от положения переключателя, нагрузка либо выключается на половину мощности, либо включается полностью .

Применение тиристоров

Итак, как вы узнали ранее, основное назначение тиристоров — это их способность управлять мощностью нагрузки.

Кроме того, они обладают рядом других преимуществ, а именно: они являются «выпрямителями», имеют два номинально стабильных положения, служат усилителями тока. Именно благодаря качественным характеристикам, упомянутым выше, полупроводниковый прибор нашел широкое распространение.

Тиристор используется в качестве переключателя / переключателя в электрических коммутационных устройствах, так как он может замыкать и размыкать электрическую цепь.

Он также активно используется в качестве преобразователя (поскольку тиристор способен генерировать постоянный ток в переменный) в солнечных батареях, источниках бесперебойного питания и других отраслях, связанных с электроснабжением.

Также следует сказать о возможностях тиристора в электронном зажигании, ведь устройство используется в двигателях внутреннего сгорания, распределителях и аккумуляторах для запуска.

Если говорить о повседневной жизни, то мы должны помнить, что полупроводниковый прибор используется в сварке или машиностроении, как и сам инвертор.

Полупроводниковая структура симистора

Конструкция симистора состоит из пластины, состоящей из чередующихся слоев с электропроводностью пенисного типа от контактов электродов основного и управляющего воздействия. Всего полупроводниковая структура содержит пять слоев p- и n-типа. Область между слоями называется pn переходом, который имеет нелинейную ВАХ с небольшим сопротивлением в обратном направлении, где меньше слой n, больше слой p и высокое значение сопротивления в противоположном направлении. Пробой pn перехода происходит при напряжении в несколько тысяч вольт.

При повороте симистора вперед срабатывает правая половина конструкции. Левая часть конструкции отключена, это считается током с очень большим сопротивлением. Характеристики динамического и статического плоского симистора при прямом действии при приеме положительного управляющего сигнала соответствуют аналогичным характеристикам тиристора, работающего вперед.

Согласно этой схеме на СЭС подается напряжение со знаком плюс по отношению к СЭ, причем pn-переходы j2 и j4 подключаются в прямом направлении, а pn-переходы j1 и j3 подключаются в противоположном направлении. По этой причине структуру можно рассматривать как тиристорную структуру, включенную в обратном направлении, которая не участвует в работе по пропусканию тока. В этом случае действие устройства определяется с помощью левой стороны структуры и представляет собой обратно ориентированную структуру p — n — p — n с дополнительным пятым слоем n0, примыкающим к слою p1.

Обозначение

А1 — запираемый тиристор с катодным управлением, А2 — запираемый тиристор с анодным управлением, А3 — динистор, А4 — запираемый симистор, А5 — неблокируемый тиристор с катодным управлением, А6 — неблокируемый тиристор с анодным управлением, А7 — симметричный динистор (диодный симистор), A1 — симистор незамкнутый.

Описание конструкции и принцип действия

Тиристор состоит из трех частей: «Анода», «Катода» и «Входа», состоящих из трех pn-переходов, которые можно переключать из положений «ВКЛ» и «ВЫКЛ» на очень высокой скорости. Но в то же время его также можно переключать из положения «ВКЛ» с разной длительностью во времени, то есть в течение нескольких полупериодов, чтобы подавать определенное количество энергии на нагрузку. Работу тиристора можно лучше объяснить, если предположить, что он будет состоять из двух транзисторов, соединенных вместе как пара дополнительных регенеративных ключей.

В простейших микросхемах показаны два транзистора, которые объединены таким образом, что ток коллектора после команды Пуск идет по каналам NPN-транзистора TR 2 непосредственно на PNP-транзистор TR 1. В этот момент ток с TR 1 поступает каналы в базах TR 2. Эти два взаимосвязанных транзистора расположены так, что база-эмиттер принимает ток от коллектора-эмиттера другого транзистора. Это требует параллельного размещения.

Фото — Тиристор КУ221ИМ

Несмотря на все меры безопасности, тиристор может непреднамеренно перемещаться из одного положения в другое. Это связано с большим скачком тока, перепадами температур и другими различными факторами. Поэтому перед покупкой тиристора КУ202Н, Т122 25, Т 160, Т 10 10 необходимо не только проверить его тестером (звонком), но и ознакомиться с параметрами работы.

Типовые характеристики I — V тиристора

Чтобы начать обсуждение этой сложной темы, взгляните на диаграмму ВАХ тиристора:

Фото — характеристика тиристора I — характеристика V

1. Участок между 0 и (Vвo, IL) полностью соответствует прямой блокировке устройства;
2. В секции Vvo выполняется положение тиристора «ON;
3. Отрезок между зонами (Vbo, IL) и (Vn, In) представляет собой переходное положение во включенном состоянии тиристора. Именно в этой области возникает так называемый динисторный эффект;
4. В свою очередь, точки (Vì, Iì) указывают на прямое открытие устройства на графике;
5. Точки 0 и Vbr — гасящая часть тиристоров;
6. Далее следует сегмент Vbr, обозначающий режим обратного распространения.

Конечно, современные высокочастотные радиодетали в схеме могут влиять на характеристики текущего напряжения в незначительной форме (охладители, резисторы, реле). Кроме того, симметричные фототиристоры, стабилитроны SMD, оптотиристоры, триодные, оптоэлектронные, оптоэлектронные и другие модули могут иметь разные ВАХ.

Фото — тиристор ВАХ

Кроме того, обращаем ваше внимание на то, что в этом случае устройства защищены при входе в нагрузку.

Основные характеристики тиристоров, на которые стоит обратить внимание при покупке

• Максимально допустимый ток. Это значение характеризует максимальное значение тока открытого тиристора. Для мощных устройств это несколько сотен ампер.
• Максимально допустимый обратный ток.
• Постоянное напряжение. Этот параметр тиристора равен падению напряжения при максимально возможном токе.
• Обратное напряжение. Характеризует максимально допустимое напряжение на устройстве в замкнутом состоянии, при котором оно не теряет способность выполнять свои функции.
• Напряжение зажигания. Это наименьшее значение, при котором тиристор может работать.
• Минимальный ток затвора. Равно силе тока, достаточной для активации устройства.
• Максимально допустимая рассеиваемая мощность.

Конкретные способы тиристорного управления

• Амплитуда.

Он представляет собой подачу положительного напряжения переменной величины на Ue. Открытие тиристора происходит при напряжении, достаточном для прорыва управляющего спая выпрямительного тока (Isp.). Изменяя напряжение на UE, появляется возможность изменять время открытия тиристора.

Главный недостаток этого метода — сильное влияние температурного фактора. Кроме того, для каждого типа тиристора потребуется резистор разного типа. Этот момент не добавляет простоты использования. Кроме того, время открытия тиристора можно корректировать только до тех пор, пока длится первая половина положительного полупериода сети.

• Фаза.

Он заключается в изменении фазы Ucont (по отношению к напряжению на аноде). В этом случае используется фазовращающий мост. Основным недостатком является малая крутизна Uконт, поэтому стабилизировать момент открытия тиристора можно только на короткое время.

• Фазовый импульс.

Предназначен для преодоления недостатков фазового метода. Для этого на Ue подается импульс напряжения с крутым фронтом. Этот подход в настоящее время является наиболее распространенным.

Проверка тиристора на исправность

Устройство можно проверить несколькими способами, в одном из которых используется специальный самодельный тестер, собранный по следующей схеме:

Такая схема рассчитана на работу при напряжении 9-12 В. Для других значений питающего напряжения значения R1-R3 пересчитываются.

Шаги проверки:

• К аноду подключается положительный полюс, к катоду подводится «-».
• Сигнал на открытие устройства отправляется на управляющий электрод с помощью кнопки SA.
• Если светодиод загорается до нажатия кнопки SA или не загорается после нажатия, устройство не работает.

Виды тиристоров, их отличия и схемы подключения

На основе двух рассмотренных типов производится несколько других разновидностей тиристоров. У каждого из них своя сфера применения.

Динисторы

Динистор включен в цепь как обычный диод последовательно с нагрузкой. Мощность может быть постоянной или переменной.

Симметричные динисторы (двунаправленные динисторы, диак), которые представляют собой два обычных устройства, соединенных в противоположном направлении, также работают в цепи переменного напряжения. Они открываются от любой полуволны синусоидального напряжения. Вольт-амперная характеристика диака симметрична: обратная ветвь также расположена в третьем квадранте и отражает прямую.

Тринисторы

Самым распространенным типом в этой категории являются полупроводниковые приборы. В профессиональной среде тиристоры называют просто тиристорами, хотя это в корне неверно. SCR также включен в схему как обычный диод (в цепи постоянного или переменного напряжения). Разблокировка происходит при подаче на УЭ положительного напряжения (совпадающего по знаку с анодным напряжением при прямом включении). В устройствах с двумя операциями блокировка выполняется путем подачи на UE тока в обратном направлении.

Симисторы

Наряду с симметричными динисторами существуют и симметричные тринисторы (симисторы, симисторы). Это два тиристора с общим управлением, соединенные встречно параллельно и размещенные в едином корпусе. При необходимости симистор можно заменить двумя отдельными устройствами, подключив их по соответствующей схеме.

Вольт-амперная характеристика симистора также имеет нулевую симметрию.

Оптотиристоры

Существуют устройства, которые по конструкции и принципу действия аналогичны обычным тиристорам, но разблокируются светом, падающим на открытую тиристорную структуру. Если объединить такой переключатель и светодиод, управляемый внешним источником сигнала, в одном корпусе, то получится устройство, называемое оптотиристором (тиристорным оптопаром).

Оптотиристор имеет четыре выхода. Его силовой элемент включен последовательно с нагрузкой, и на выводы светодиода подается управляющий сигнал.

Достоинства и недостатки

Каково назначение рассматриваемого полупроводникового прибора? Чаще всего используется для переключения переменного тока. В этом плане симистор очень удобен: с помощью небольшого элемента можно управлять высоковольтным источником питания. Популярны решения при замене обычного электромеханического реле. Преимущество такого решения в том, что отсутствует физический контакт, благодаря которому зажигание становится более надежным, переключение бесшумное, ресурс на порядки больше и производительность выше. Еще одно преимущество симистора — относительно невысокая цена, которая вкупе с высокой надежностью схемы и наработкой на отказ выглядит привлекательно.

Разработчики не смогли полностью избежать недостатков. Например, бытовая техника сильно нагревается под нагрузкой. Мы должны обеспечить отвод тепла. На радиаторах установлены мощные симисторы (или «силовые»). Другой недостаток, влияющий на использование, — это создание гармонического шума в электрической сети некоторыми схемами управления симистором (например, домашним диммером для регулирования яркости).

Обратите внимание, что напряжение на нагрузках будет отличаться от синусоиды, которая связана с минимальным напряжением и током, при которых возможно зажигание. По этой причине подключайте только ту нагрузку, которая не имеет высоких требований к мощности. При постановке задачи получить синусоидальную волну этот метод переключения работать не будет. Симисторы очень чувствительны к шумам, переходным процессам и помехам. Также не поддерживаются высокие частоты переключения.