Metode și circuite pentru controlul tiristorului sau triacului

Tiristorii sunt utilizați pe scară largă în dispozitivele și convertoarele cu semiconductor. Diverse surse de alimentare, convertoare de frecvență, regulatoare, dispozitive de excitație pentru motoare sincrone și multe alte dispozitive au fost construite pe tiristoare, iar recent au fost înlocuite de convertoare tranzistoare. Sarcina principală a tiristorului este de a porni sarcina la momentul aplicării semnalului de control. În acest articol vom analiza cum să controlăm tiristorii și triacele.

definiție

Tiristorul (trinistor) este o cheie semiconductoare semiconductoare. Semi-controlat - înseamnă că puteți porni tiristorul, acesta se oprește doar atunci când curentul din circuit este întrerupt sau dacă i se aplică o tensiune inversă.

El, ca o diodă, conduce curentul într-o singură direcție. Adică, pentru includerea în circuitul AC pentru a controla două jumătăți de undă, sunt necesare două tiristori, pentru fiecare, deși nu întotdeauna. Tiristorul este format din 4 zone ale semiconductorului (p-n-p-n).

Un alt dispozitiv similar se numește triac - tiristor bidirecțional. Diferența sa principală este că poate conduce curent în ambele direcții. De fapt, reprezintă doi tiristori conectați în paralel unul față de celălalt.

Caracteristici cheie

Ca orice altă componentă electronică, tiristorii au o serie de caracteristici:

• Scăderea tensiunii la curentul maxim de anod (VT sau UОС).

• Tensiune înainte închisă (VD (RM) sau Ucc).

• Tensiune inversă (VR (PM) sau Urev).

• Curentul înainte (IT sau Ipr) este curentul maxim în stare deschisă.

• Curentul continuu maxim admis (ITSM) este curentul maxim maxim deschis.

• Curent invers (IR) - curent la o anumită tensiune inversă.

• Curent continuu în stare închisă la o anumită tensiune înainte (ID sau ISc).

• Tensiunea de control a declanșatorului constant (VGT sau UU).

• Curent de control (IGT).

• Electromul de control maxim al curentului IGM.

• Disiparea maximă a puterii admise la electrodul de control (PG sau Pу)

Principiul de lucru

Când tensiunea este aplicată tiristorului, aceasta nu conduce curent. Există două moduri de a-l activa - aplicați tensiunea între anod și catod suficient pentru a se deschide, atunci funcționarea sa nu va diferi de cea dinistor.

Un alt mod este de a aplica un impuls pe termen scurt la electrodul de control. Curentul de deschidere al tiristorului se situează în intervalul 70-160 mA, deși în practică această valoare, precum și tensiunea care trebuie aplicată tiristorului, depinde de modelul și instanța particulară a dispozitivului semiconductor și chiar de condițiile în care funcționează, cum ar fi, de exemplu, temperatura ambiantă mediu.

Pe lângă curentul de control, există un astfel de parametru precum curentul de reținere - acesta este curentul anodic minim pentru a menține tiristorul în stare deschisă.

După deschiderea tiristorului, semnalul de control poate fi oprit, tiristorul va fi deschis până când un curent direct curge prin el și se aplică tensiune. Adică, într-un circuit variabil, tiristorul va fi deschis în timpul acelei jumătăți de undă a cărei tensiune păstrează tiristorul în direcția înainte. Când tensiunea se va apropia de zero, curentul va scădea. Când curentul din circuit scade sub curentul de susținere al tiristorului, acesta se va închide (oprește).

Polaritatea tensiunii de control trebuie să coincidă cu polaritatea tensiunii dintre anod și catod, așa cum puteți vedea în oscilogramele de mai sus.

Controlul triacului este similar, deși are unele caracteristici. Pentru a controla un triac într-un circuit AC, sunt necesare două impulsuri de tensiune de control - pentru fiecare jumătate de undă a unui sinusoid, respectiv.

După aplicarea unui impuls de control în prima jumătate de undă (condițional pozitivă) a unei tensiuni sinusoidale, curentul prin triac va curge până la începutul celei de-a doua jumătăți de undă, după care se va închide, ca un tiristor convențional. După aceasta, trebuie să aplicați un alt impuls de control pentru a deschide triac pe jumătatea negativă a undei. Acest lucru este ilustrat în mod clar în următoarele forme de undă.

Polaritatea tensiunii de control trebuie să corespundă polarității tensiunii aplicate între anod și catod. Din această cauză, apar probleme atunci când controlați triacele folosind circuite logice digitale sau de la ieșirile unui microcontroler. Dar acest lucru este ușor rezolvat prin instalarea unui driver triac, despre care vom vorbi mai târziu.

Circuite comune de tiristor sau triac

Cel mai frecvent circuit este un regulator de triac sau tiristor.

Aici, tiristorul se deschide după ce există o cantitate suficientă pe condensator pentru a-l deschide. Momentul de deschidere este reglat folosind un potențiometru sau un rezistor variabil. Cu cât rezistența sa este mai mare, cu atât condensatorul este mai lent. Rezistorul R2 limitează curentul prin electrodul de control.

Această schemă reglementează ambele jumătăți de timp, adică obțineți controlul complet al puterii de la aproape 0% la aproape 100%. Acest lucru a fost realizat prin setarea regulatorului în podul diodeiAstfel, una dintre jumătățile valurilor este reglementată.

Un circuit simplificat este prezentat mai jos, doar jumătate din perioadă este reglementată aici, a doua jumătate de undă trece fără schimbare prin dioda VD1. Principiul funcționării este similar.

Regulatorul Triac fără punte de diodă vă permite să controlați două jumătăți de undă.

Prin principiul funcționării, acesta este aproape similar cu cele anterioare, dar ambele valuri jumătate sunt deja reglate cu ajutorul triacului. Diferențele sunt că aici impulsul de control este furnizat folosind un dinistor DB3 bidirecțional, după ce condensatorul este încărcat la tensiunea dorită, de obicei 28-36 de volți. Viteza de încărcare este, de asemenea, reglată de un rezistor sau potențiometru variabil. Această schemă este implementată în majoritatea dimmere de uz casnic.

I mirare:

Astfel de circuite de control a tensiunii se numesc SIFU - un sistem de control al fazei pulsului.

Figura de mai sus arată opțiunea de a controla un triac folosind un microcontroler, folosind un exemplu populară platformă Arduino. Driverul triac este format dintr-un optosimistor și un LED. Deoarece este instalat un optosimistor în circuitul de ieșire al șoferului, tensiunea polarității necesare este întotdeauna aplicată electrodului de control, dar există câteva nuanțe aici.

Cert este că pentru a regla tensiunea cu ajutorul unui triac sau tiristor, este necesar să se aplice un semnal de control la un anumit moment în timp, astfel încât tăierea de fază să aibă loc la valoarea dorită. Dacă trageți aleatoriu impulsuri de control, circuitul va funcționa cu siguranță, dar ajustările nu vor funcționa, așa că trebuie să determinați când jumătatea undei trece prin zero.

Deoarece pentru noi polaritatea jumătății de undă nu contează momentan, este suficient să urmărim pur și simplu momentul de tranziție prin zero. Un astfel de nod în circuit se numește detector zero sau detector zero, iar în surse englezești se numește „circuit de detecție cu trecere zero” sau ZCD. O variantă a unui astfel de circuit cu un detector de trecere zero pe un optocupleist tranzistor este următoarea:

Există numeroase drivere optice pentru controlul triacurilor, cele tipice sunt linia MOC304x, MOC305x, MOC306X, fabricate de Motorola și alții. Mai mult, acești drivere asigură o izolare galvanică, ceea ce vă va proteja microcontrolerul în cazul unei defecțiuni a cheii semiconductorului, ceea ce este destul de posibil și probabil. De asemenea, va crește siguranța de lucru cu circuitele de control prin împărțirea completă a circuitului în „putere” și „operațional”.

concluzie

Am spus informațiile de bază despre tiristori și triaci, precum și gestionarea lor în circuite cu o „schimbare”.Este demn de remarcat faptul că nu am abordat subiectul tiristoarelor blocabile, dacă sunteți interesat de această problemă - scrieți comentarii și le vom lua în considerare mai detaliat. De asemenea, nu au fost luate în considerare nuanțele de utilizare și control a tiristoarelor în circuitele inductive de putere. Pentru a controla „constantul” este mai bine să folosiți tranzistoare, deoarece în acest caz decideți când se va deschide cheia și când se va închide, ascultând semnalul de control ...