Тиристорите са какво? Принцип на действие и характеристики на тиристорите

Тиристорите са мощни електронни ключове, които не са напълно контролирани. Често в техническите книги можете да видите още едно име на това устройство - тиристор с едно действие. С други думи, под влияние на контролен сигнал той се превръща в едно състояние - проводящо състояние. Ако трябва да посочите, тя включва верига. За да го изключите, е необходимо да създадете специални условия, които да гарантират спад в тока напред в схемата до нула.

Разполага с тиристори

Тиристорните превключватели провеждат електрически ток само в посока напред и в затворено състояние могат да издържат не само директно напрежение, но и обратното напрежение. Структурата на тиристора е четирислойна, има три извода:

1. Анод (означен с буква А).
2. Катод (буква С или К).
3. Контролен електрод (Y или G).

Тиристорите имат цяла фамилия волт-амперни характеристики, от които човек може да прецени състоянието на елемента. Тиристорите са много мощни електронни превключватели, те са в състояние да превключват схеми, в които напрежението може да достигне 5000 волта, а токовата мощност е 5000 ампера (честотата не надвишава 1000 Hz).

Работа на тиристора в DC схеми

Типичен тиристор се включва чрез прилагане на токов импулс към управляващия терминал. Освен това, той трябва да бъде положителен (по отношение на катода). Продължителността на зависими естеството преходно натоварване (индуктивни, активен), амплитудата и скоростта на нарастване на токовия импулс в контролната верига, температурата на кристала на полупроводници и приложеното напрежение и ток верига налични тиристорите. Характеристиките на веригата зависят пряко от вида на използвания полупроводников елемент.

В схемата, в която е разположен тиристорът, появата на висока скорост на повишаване на напрежението е неприемлива. А именно стойността, с която елементът се включва спонтанно (дори ако няма сигнал в управляващата верига). Но в същото време контролният сигнал трябва да има много висок наклон на характеристиката.

Начини за изключване

Има два вида комутация на тиристори:

1. Natural.
2. Принудително.

И сега повече за всеки вид. Естественото възниква, когато тиристорът работи в електрическа верига. И това превключване се случва, когато токът спадне до нула. Но можете да приложите принудително превключване по много различни начини. Какъв тиристорен контрол да избереш, за да решиш дизайнера на схемата, но си струва да говориш за всеки тип отделно.

Най-характерният начин за принудително превключване е свързването на кондензатор, който е предварително зареден с бутон (ключ). Цикълът LC е включен в тиристорната управляваща верига. Тази верига също съдържа напълно зареден кондензатор. По време на преходния процес се появяват текущи колебания в товарната верига.

Методи на принудително превключване

Има още няколко вида принудително превключване. Често се използва верига, в която се използва превключващ кондензатор с обратна полярност. Например, този кондензатор може да бъде свързан към схемата чрез някакъв допълнителен тиристор. Това ще се освободи от основния (работещ) тиристор. Това ще доведе до ток, насочен към постоянен ток на основния тиристор на кондензатор ще помогне да се намали ток в кръга на нула. Следователно тиристорът ще се изключи. Това се случва поради това, че тиристорното устройство има свои собствени характеристики, характерни само за него.

Съществуват и схеми, в които са свързани вериги LC. Те се заустват (и с колебания). В самото начало изтичащият ток тече към работника и след изравняването на стойностите си тиристорът се изключва. След това токът протича от колебания на кръга през тиристора към полупроводниковия диод. В същото време, докато токът тече, се прилага напрежение към тиристора. Това е модул, равен на напрежението в диода.

Работа с тиристор в електрически вериги

Ако тиристорът е включен в веригата на променлив ток, могат да се изпълнят следните операции:

1. Активирайте или деактивирайте електрическата верига с активно-резистивно или активно натоварване.
2. Променете средната и действителната стойност на тока, който преминава през товара, благодарение на способността да регулирате времето на управляващия сигнал.

Тиристорните ключове имат една функция - те провеждат ток само в една посока. Ето защо, ако е необходимо да ги използвате в схеми променлив ток, е необходимо да се приложи противопарично включване. Действителните и средните стойности на тока могат да варират поради факта, че времето на сигнала към тиристорите е различно. В същото време силата на тиристора трябва да отговаря на минималните изисквания.

Метод за управление на фазите

С метод за фазово управление с принудителна комутация, натоварването се регулира чрез промяна на ъглите между фазите. Изкуствената комутация може да се извърши с помощта на специални схеми или е необходимо да се използват напълно контролирани (заключени) тиристори. На тяхна основа, по правило, те правят зарядно устройство на тиристор, който ви позволява да регулирате ампераж в зависимост от нивото на зареждане на батерията.

Управление на широчината на импулса

Нарича се и нейната PWM модулация. При отварянето на тиристорите се използва управляващ сигнал. Преходите са отворени и напрежението върху товара е малко. При затваряне (по време на целия преходен процес), не се използва управляващ сигнал, поради което тиристорите не водят до ток. Когато се извършва фазовото управление, кривата на тока не е синусоидална, формата на сигнала на захранващото напрежение се променя. Вследствие на това има и прекъсване в работата на потребителите, които са чувствителни към високочестотни смущения (възниква несъвместимост). Опростен дизайн има регулатор на тиристор, който безпроблемно ще позволи да се промени необходимата стойност. И не е нужно да използвате масивни LATRs.

Тиристори, заключващи се

Тиристорите са много мощни електронни превключватели, използвани за превключване на високо напрежение и токове. Но те имат огромен недостатък - управлението е непълно. И по-конкретно, това се проявява от факта, че за изключване на тиристора е необходимо да се създадат условия, при които токът напред ще намалее до нула.

Това е тази особеност, която налага известни ограничения върху използването на тиристори, а също така усложнява схемите, базирани на тях. За да се отървем от тези недостатъци, са разработени специални тиристорни конструкции, които са заключени от сигнал от един контролен електрод. Те се наричат ​​тиристори с две операции или с възможност за заключване.

Заключен Тиристорен Дизайн

Четирислойната структура на p-p-p-py тиристори има своите особености. Те им дават разлики от конвенционалните тиристори. Сега става дума за пълната контролируемост на елемента. Волт-амперната характеристика (статична) в посока напред е същата като при обикновените тиристори. Това е просто един постоянен ток тиристор може да премине много повече в стойност. Но няма функции за блокиране на големи обратно напрежение за заключени тиристори. Ето защо е необходимо да го свържете паралелно с него полупроводников диод.

Характерна особеност на заключващ се тиристор е значителен спад в директното напрежение. За да извършите пътуване, е необходимо да приложите мощен токов импулс (отрицателен в съотношение 1: 5 към стойността на постоянен ток) към контролния терминал. Но само продължителността на импулса трябва да бъде възможно най-ниска - 10 ... 100 μs. Заключените тиристори имат по-ниска стойност на ограничаващото напрежение и ток от конвенционалните. Разликата е приблизително 25-30%.

Видове тиристори

По-горе смятахме, че са заключени, но все още има много типове полупроводникови тиристори, които заслужават да бъдат споменати. При различни конструкции (зарядни устройства, ключове, регулатори на мощността) се използват определени видове тиристори. Навсякъде се изисква контролът да се осъществи чрез подаване на поток от светлина, така че се използва оптициохистор. Нейната особеност се крие във факта, че в управляващата верига се използва полупроводников кристал, чувствителен към светлина. Параметрите на тиристорите са различни, всички имат свои собствени характеристики, характерни само за тях. Следователно, най-малкото в общи линии е необходимо да си представите какви видове тези полупроводници съществуват и къде могат да бъдат приложени. Така че, ето целият списък и основните характеристики на всеки тип:

1. Диодна тиристор. Еквивалентът на този елемент е тиристор, към който е свързан успореден паралелен полупроводников диод.
2. Динистор (диоден тиристор). Тя може да достигне състояние на обща проводимост, ако определено ниво на напрежение е превишено.
3. Триак (симетричен тиристор). Неговият еквивалент е два тиристора, свързани в обратната посока.
4. Високоскоростният инвертор на тиристор се отличава с висока скорост на комутация (5 ... 50 μs).
5. Тиристори с контрол транзистор на полевия ефект. Често е възможно да се намерят дизайни, базирани на MOSFET.
6. Оптични тиристори, които се контролират от светлинни потоци.

Осигуряване на елементи за внедряване

Тиристорите са устройства, които са от съществено значение за скоростите на постоянен ток и директното покачване на напрежението. За тях, както и за полупроводникови диоди, е характерен феномен като потока на обратните токове на възстановяване, който много бързо и рязко спада до нулева стойност, което утежнява вероятността от пренапрежение. Това пренапрежение е следствие от факта, че токът във всички елементи на веригата, които имат индуктивност (дори и много малките индуктивни елементи, характерни за монтаж - проводници, песни на борда), престава да съществува. За да се въведе защитата, е необходимо да се използват различни схеми, които при динамични режими на работа могат да бъдат защитени от високи напрежения и токове.

Като правило, индуктивна съпротива източникът на напрежение, който навлиза в схемата на работния тиристор, има такава стойност, че е повече от достатъчен, за да не включва допълнително допълнителна индуктивност в схемата. По тази причина на практика често се използва веригата за формиране на превключващата пътека, която значително намалява скоростта и нивото на пренапрежение във веригата, когато тиристорът е изключен. За тези цели най-често се използват капацитивно-резистивни вериги. Те са свързани паралелно с тиристора. Съществуват доста различни видове модификации на такива вериги, както и методи за тяхното изчисление, параметри за работата на тиристорите при различни режими и условия. Но веригата за формиране на превключващата пътека на заключения тиристор ще бъде същата като тази на транзисторите.