Tyristorer er elektroniske kraftnøkler som ikke er fullt kontrollert. Ofte i tekniske bøker kan du se et annet navn for denne enheten - en enkeltoperasjonstyristor. Med andre ord, under påvirkning av et kontrollsignal, overføres det til en tilstand - ledende. Mer spesifikt inkluderer den en krets. For å slå den av er det nødvendig å lage spesielle forhold som sikrer at likestrømmen i kretsen faller til null.
Funksjoner av tyristorer
Tyristornøkler leder elektrisk strøm bare i foroverretningen, og i lukket tilstand tåler den ikke bare fremover, men også reversspenning. Strukturen til tyristoren er firelags, det er tre utganger:
- Anode (angitt med bokstav A).
- Katode (bokstav C eller K).
- Kontrollelektrode (U eller G).
Tyristorer har en hel familie av strøm-spenningsegenskaper, de kan brukes til å bedømme tilstanden til elementet. Tyristorer er veldig kraftige elektroniske nøkler, de er i stand til å bytte kretser der spenningen kan nå 5000 volt og strømstyrken - 5000 ampere (mens frekvensen ikke overstiger 1000 Hz).
Tyristoroperasjon innDC-kretser
En konvensjonell tyristor slås på ved å tilføre en strømpuls til kontrollutgangen. Dessuten må den være positiv (med hensyn til katoden). Varigheten av den transiente prosessen avhenger av belastningens natur (induktiv, aktiv), amplituden og stigningshastigheten i strømpulskontrollkretsen, temperaturen til halvlederkrystallen, samt den påførte strømmen og spenningen til tyristorene tilgjengelig i kretsen. Karakteristikkene til kretsen avhenger direkte av typen halvlederelement som brukes.
I kretsen der tyristoren er plassert, er forekomsten av høy spenningsøkning uakseptabel. Nemlig en slik verdi som elementet spontant slår seg på (selv om det ikke er noe signal i kontrollkretsen). Men samtidig må styresignalet ha en veldig høy helning.
Måter å slå av
To typer tyristorbytte kan skilles:
- Naturlig.
- Forced.
Og nå mer detaljert om hver art. Naturlig oppstår når tyristoren opererer i en vekselstrømkrets. Dessuten skjer denne vekslingen når strømmen faller til null. Men å implementere tvungen veksling kan være et stort antall forskjellige måter. Hvilken tyristorkontroll som skal velges er opp til kretsdesigneren, men det er verdt å snakke om hver type separat.
Den mest karakteristiske måten å tvungen bytte på er å koble tilen kondensator som ble forhåndsladet ved hjelp av en knapp (nøkkel). LC-kretsen er inkludert i tyristorkontrollkretsen. Denne kretsen inneholder en fulladet kondensator. Under transientprosessen svinger strømmen i lastkretsen.
Metoder for tvungen veksling
Det finnes flere andre typer tvungen veksling. Ofte brukes en krets som bruker en svitsjkondensator med omvendt polaritet. For eksempel kan denne kondensatoren kobles til kretsen ved hjelp av en slags hjelpetyristor. I dette tilfellet vil det oppstå en utslipp på hovedtyristoren (fungerende). Dette vil føre til at ved kondensatoren vil strømmen rettet mot likestrømmen til hovedtyristoren bidra til å redusere strømmen i kretsen ned til null. Derfor vil tyristoren slå seg av. Dette skjer av den grunn at tyristorenheten har sine egne egenskaper som bare er karakteristiske for den.
Det finnes også ordninger der LC-kjeder er koblet sammen. De utlades (og med svingninger). Helt i begynnelsen flyter utladningsstrømmen mot arbeideren, og etter å ha utjevnet verdiene deres, er tyristoren slått av. Etter det, fra den oscillerende kjeden, flyter strømmen gjennom tyristoren til en halvlederdiode. I dette tilfellet, mens strømmen flyter, påføres en viss spenning til tyristoren. Det er modulo lik spenningsfallet over dioden.
Tyristordrift i AC-kretser
Hvis tyristoren er inkludert i AC-kretsen, er det mulig å gjennomføre sliktoperasjoner:
- Slå på eller av en elektrisk krets med aktiv-resistiv eller resistiv belastning.
- Endre den gjennomsnittlige og effektive verdien av strømmen som går gjennom lasten, takket være muligheten til å justere tidspunktet for kontrollsignalet.
Tyristor-taster har én funksjon - de leder strøm i bare én retning. Derfor, hvis du trenger å bruke dem i AC-kretser, må du bruke back-to-back-tilkobling. De effektive og gjennomsnittlige strømverdiene kan endres på grunn av at øyeblikket signalet påføres tyristorene er annerledes. I dette tilfellet må tyristoreffekten oppfylle minimumskravene.
Fasekontrollmetode
I metoden for tvungen fasekontroll justeres lasten ved å endre vinklene mellom fasene. Kunstig svitsjing kan utføres ved hjelp av spesielle kretser, eller det er nødvendig å bruke fullt kontrollerte (låsbare) tyristorer. På grunnlag av dem er det som regel laget en tyristorlader, som lar deg justere strømstyrken avhengig av ladenivået til batteriet.
Pulsbreddekontroll
De kaller det også PWM-modulasjon. Under åpningen av tyristorene gis et styresignal. Kryssene er åpne og det er noe spenning over lasten. Under lukking (under hele transientprosessen) tilføres ikke noe kontrollsignal, derfor leder ikke tyristorene strøm. Ved implementeringfasekontrollstrømkurven er ikke sinusformet, det er en endring i bølgeformen til forsyningsspenningen. Følgelig er det også et brudd på arbeidet til forbrukere som er følsomme for høyfrekvente forstyrrelser (inkompatibilitet vises). En tyristorregulator har en enkel design, som lar deg endre den nødvendige verdien uten problemer. Og du trenger ikke bruke store LATR-er.
Tyristorer låsbare
Tyristorer er veldig kraftige elektroniske brytere som brukes til å bytte høye spenninger og strømmer. Men de har en stor ulempe - ledelsen er ufullstendig. Mer spesifikt manifesteres dette ved at for å slå av tyristoren, er det nødvendig å skape forhold der likestrømmen vil avta til null.
Det er denne funksjonen som legger noen begrensninger på bruken av tyristorer, og som også kompliserer kretsløp basert på dem. For å bli kvitt slike mangler ble det utviklet spesielle design av tyristorer, som er låst av et signal langs en kontrollelektrode. De kalles dual-operation, eller låsbare, tyristorer.
Låsbar tyristordesign
Fire-lags p-p-p-p-strukturen til tyristorer har sine egne egenskaper. De gjør dem annerledes enn konvensjonelle tyristorer. Nå snakker vi om den fulle kontrollerbarheten til elementet. Strøm-spenningskarakteristikken (statisk) i foroverretningen er den samme som for enkle tyristorer. Det er bare en likestrømstyristor som kan passere en mye større verdi. Menfunksjonen til å blokkere store reversspenninger for låsbare tyristorer er ikke gitt. Derfor er det nødvendig å koble den rygg-til-rygg med en halvlederdiode.
Et karakteristisk trekk ved en låsbar tyristor er et betydelig fall i fremoverspenninger. For å gjøre en avstengning, bør en kraftig strømpuls (negativ, i forholdet 1:5 til likestrømverdien) påføres kontrollutgangen. Men bare pulsvarigheten skal være så kort som mulig - 10 … 100 μs. Låsbare tyristorer har lavere grensespenning og strøm enn konvensjonelle. Forskjellen er omtrent 25–30%.
Typer tyristor
De låsbare ble diskutert ovenfor, men det er mange flere typer halvledertyristorer som også er verdt å nevne. Et bredt utvalg av design (ladere, brytere, strømregulatorer) bruker visse typer tyristorer. Et eller annet sted kreves det at kontrollen utføres ved å tilføre en lysstrøm, som betyr at en optotyristor brukes. Dens særegenhet ligger i det faktum at kontrollkretsen bruker en halvlederkrystall som er følsom for lys. Parametrene til tyristorer er forskjellige, alle har sine egne egenskaper, karakteristiske bare for dem. Derfor er det nødvendig, i det minste generelt sett, å forstå hvilke typer av disse halvlederne som finnes og hvor de kan brukes. Så her er hele listen og hovedtrekkene for hver type:
- Diode-tyristor. Ekvivalenten til dette elementet er en tyristor, som den er koblet til i anti-parallellhalvlederdiode.
- Dinistor (diodetyristor). Den kan bli fullt ledende hvis et visst spenningsnivå overskrides.
- Triac (symmetrisk tyristor). Dens ekvivalent er to tyristorer koblet i anti-parallell.
- Høyhastighetsomformertyristoren har høy svitsjehastighet (5… 50 µs).
- Felttransistorstyrte tyristorer. Du kan ofte finne design basert på MOSFET-er.
- Optiske tyristorer kontrollert av lysstrømmer.
Implementer elementbeskyttelse
Tyristorer er enheter som er kritiske for svinghastighetene for fremoverstrøm og foroverspenning. De, som halvlederdioder, er preget av et slikt fenomen som strømmen av reverserte gjenvinningsstrømmer, som veldig raskt og skarpt faller til null, og forverrer dermed sannsynligheten for overspenning. Denne overspenningen er en konsekvens av at strømmen stopper brått i alle kretselementer som har induktans (selv ultralave induktanser som er typiske for installasjon - ledninger, brettspor). For å implementere beskyttelse er det nødvendig å bruke en rekke ordninger som lar deg beskytte deg mot høye spenninger og strømmer i dynamiske driftsmoduser.
Som regel har den induktive motstanden til spenningskilden som kommer inn i kretsen til en fungerende tyristor en slik verdi at det er mer enn nok til å ikke inkludere noen ekstrainduktans. Av denne grunn brukes i praksis oftere en koblingsbaneformasjonskjede, noe som reduserer hastigheten og nivået av overspenning i kretsen betydelig når tyristoren er slått av. Kapasitiv-resistive kretser er mest brukt til dette formålet. De er koblet til tyristoren parallelt. Det er ganske mange typer kretsmodifikasjoner av slike kretser, så vel som metoder for deres beregning, parametere for drift av tyristorer i forskjellige moduser og forhold. Men kretsen for å danne svitsjebanen til den låsbare tyristoren vil være den samme som for transistorer.
