Tyristorer är elektroniska kraftnycklar som inte är helt kontrollerade. Ofta i tekniska böcker kan du se ett annat namn för den här enheten - en enoperationstyristor. Med andra ord, under påverkan av en styrsignal, överförs den till ett tillstånd - ledande. Mer specifikt inkluderar den en krets. För att stänga av den är det nödvändigt att skapa speciella förhållanden som säkerställer att likströmmen i kretsen sjunker till noll.
Features of tyristor
Tyristornycklar leder elektrisk ström endast i framåtriktningen, och i stängt tillstånd tål den inte bara framåt, utan även backspänning. Tyristorns struktur är fyra lager, det finns tre utgångar:
- Anod (betecknas med bokstaven A).
- Katod (bokstav C eller K).
- Kontrollelektrod (U eller G).
Tyristorer har en hel familj av ström-spänningsegenskaper, de kan användas för att bedöma elementets tillstånd. Tyristorer är mycket kraftfulla elektroniska nycklar, de kan byta kretsar där spänningen kan nå 5000 volt och strömstyrkan - 5000 ampere (medan frekvensen inte överstiger 1000 Hz).
Tyristordrift inDC-kretsar
En konventionell tyristor slås på genom att applicera en strömpuls på styrutgången. Dessutom måste den vara positiv (med avseende på katoden). Varaktigheten av den transienta processen beror på belastningens natur (induktiv, aktiv), amplituden och ökningshastigheten i strömpulsstyrkretsen, temperaturen på halvledarkristallen, såväl som den applicerade strömmen och spänningen till tyristorerna tillgänglig i kretsen. Kretsens egenskaper beror direkt på vilken typ av halvledarelement som används.
I kretsen där tyristorn är placerad är förekomsten av en hög spänningsökning oacceptabel. Nämligen ett sådant värde vid vilket elementet spontant slås på (även om det inte finns någon signal i styrkretsen). Men samtidigt måste styrsignalen ha en mycket hög lutning.
Sätt att stänga av
Två typer av tyristoromkoppling kan särskiljas:
- Naturligt.
- Forced.
Och nu mer detaljerat om varje art. Naturligt uppstår när tyristorn arbetar i en växelströmskrets. Dessutom sker denna omkoppling när strömmen sjunker till noll. Men att implementera tvångsbyten kan vara ett stort antal olika sätt. Vilken tyristorstyrning som ska väljas är upp till kretsdesignern, men det är värt att prata om varje typ separat.
Det mest karakteristiska sättet att tvingas byta är att anslutaen kondensator som förladdats med en knapp (nyckel). LC-kretsen ingår i tyristorstyrkretsen. Denna krets innehåller en fulladdad kondensator. Under den transienta processen fluktuerar strömmen i belastningskretsen.
Metoder för tvångsbyte
Det finns flera andra typer av tvångsbyten. Ofta används en krets som använder en omkopplingskondensator med omvänd polaritet. Till exempel kan denna kondensator anslutas till kretsen med hjälp av någon form av hjälptyristor. I det här fallet kommer en urladdning att ske på huvudtyristorn (arbetande). Detta kommer att leda till det faktum att vid kondensatorn kommer strömmen riktad mot huvudtyristorns likström att bidra till att minska strömmen i kretsen till noll. Därför kommer tyristorn att stängas av. Detta händer av den anledningen att tyristorenheten har sina egna egenskaper som bara är karakteristiska för den.
Det finns också system där LC-kedjor är anslutna. De urladdas (och med fluktuationer). I början flyter urladdningsströmmen mot arbetaren, och efter utjämning av deras värden stängs tyristorn av. Efter det, från den oscillerande kedjan, flyter strömmen genom tyristorn till en halvledardiod. I detta fall, medan ström flyter, appliceras en viss spänning på tyristorn. Det är modulo lika med spänningsfallet över dioden.
Tyristordrift i AC-kretsar
Om tyristorn ingår i AC-kretsen är det möjligt att utföra en sådanoperationer:
- Slå på eller stänga av en elektrisk krets med en aktiv resistiv eller resistiv belastning.
- Ändra medelvärdet och det effektiva värdet för strömmen som passerar genom lasten, tack vare möjligheten att justera styrsignalens ögonblick.
Tyristornycklar har en funktion - de leder ström i endast en riktning. Därför, om du behöver använda dem i AC-kretsar, måste du använda back-to-back-anslutning. De effektiva och genomsnittliga strömvärdena kan ändras på grund av att det ögonblick då signalen appliceras på tyristorerna är annorlunda. I detta fall måste tyristorns effekt uppfylla minimikraven.
Faskontrollmetod
I den forcerade fasstyrningsmetoden justeras belastningen genom att ändra vinklarna mellan faserna. Konstgjord omkoppling kan utföras med hjälp av speciella kretsar, eller det är nödvändigt att använda helt kontrollerade (låsbara) tyristorer. På grundval av dem tillverkas som regel en tyristorladdare, som gör att du kan justera strömstyrkan beroende på batteriets laddningsnivå.
Pulsbreddskontroll
De kallar det också PWM-modulering. Under öppnandet av tyristorerna ges en styrsignal. Korsningarna är öppna och det finns viss spänning över lasten. Under stängning (under hela den transienta processen) appliceras ingen styrsignal, därför leder inte tyristorerna ström. Vid implementeringfasstyrningsströmkurvan är inte sinusformad, det finns en förändring i matningsspänningens vågform. Följaktligen finns det också en kränkning av arbetet hos konsumenter som är känsliga för högfrekventa störningar (inkompatibilitet visas). En tyristorregulator har en enkel design, vilket gör att du kan ändra det önskade värdet utan problem. Och du behöver inte använda stora LATR.
Tyristorer låsbara
Tyristorer är mycket kraftfulla elektroniska omkopplare som används för att koppla om höga spänningar och strömmar. Men de har en stor nackdel - hanteringen är ofullständig. Mer specifikt manifesteras detta av det faktum att för att stänga av tyristorn är det nödvändigt att skapa förhållanden under vilka likströmmen kommer att minska till noll.
Det är den här funktionen som lägger vissa begränsningar på användningen av tyristorer och som även komplicerar kretsar baserat på dem. För att bli av med sådana brister utvecklades speciella konstruktioner av tyristorer, som låses av en signal längs en kontrollelektrod. De kallas dual-operation, eller låsbara, tyristorer.
Låsbar tyristordesign
Tyristorernas p-p-p-p-struktur i fyra lager har sina egna egenskaper. De skiljer dem från konventionella tyristorer. Nu talar vi om elementets fulla kontrollerbarhet. Ström-spänningskarakteristiken (statisk) i framåtriktningen är densamma som för enkla tyristorer. Det är bara en likströmstyristor kan passera ett mycket större värde. Menfunktionen att blockera stora backspänningar för låsbara tyristorer tillhandahålls inte. Därför är det nödvändigt att koppla den rygg mot rygg med en halvledardiod.
En karakteristisk egenskap hos en låsbar tyristor är ett betydande fall i framspänningar. För att göra en avstängning bör en kraftfull strömpuls (negativ, i förhållandet 1:5 till likströmsvärdet) appliceras på styrutgången. Men bara pulslängden ska vara så kort som möjligt - 10 … 100 μs. Låsbara tyristorer har lägre begränsningsspänning och ström än konventionella. Skillnaden är cirka 25-30%.
Typer av tyristorer
De låsbara diskuterades ovan, men det finns många fler typer av halvledartyristorer som också är värda att nämna. En mängd olika konstruktioner (laddare, strömbrytare, effektregulatorer) använder vissa typer av tyristorer. Någonstans krävs att kontrollen utförs genom att tillföra en ljusström, vilket gör att en optotyristor används. Dess egenhet ligger i det faktum att styrkretsen använder en halvledarkristall som är känslig för ljus. Parametrarna för tyristorer är olika, alla har sina egna egenskaper, karakteristiska endast för dem. Därför är det nödvändigt, åtminstone i allmänna termer, att förstå vilka typer av dessa halvledare som finns och var de kan användas. Så här är hela listan och huvudfunktionerna för varje typ:
- Diod-tyristor. Motsvarigheten till detta element är en tyristor, till vilken den är ansluten i anti-parallellhalvledardiod.
- Dinistor (diodtyristor). Den kan bli helt ledande om en viss spänningsnivå överskrids.
- Triac (symmetrisk tyristor). Dess motsvarighet är två tyristorer kopplade i antiparallell.
- Höghastighetsomriktartyristorn har en hög omkopplingshastighet (5… 50 µs).
- Fälttransistorstyrda tyristorer. Du kan ofta hitta design baserade på MOSFETs.
- Optiska tyristorer styrda av ljusflöden.
Implementera elementskydd
Tyristorer är enheter som är avgörande för svänghastigheterna för framåtström och framåtspänning. De, som halvledardioder, kännetecknas av ett sådant fenomen som flödet av omvända återvinningsströmmar, som mycket snabbt och skarpt sjunker till noll, vilket förvärrar sannolikheten för överspänning. Denna överspänning är en följd av det faktum att strömmen slutar abrupt i alla kretselement som har induktans (även ultralåga induktanser som är typiska för installation - ledningar, kortspår). För att implementera skydd är det nödvändigt att använda en mängd olika system som gör att du kan skydda dig mot höga spänningar och strömmar i dynamiska driftlägen.
Som regel har den induktiva resistansen hos spänningskällan som kommer in i kretsen för en fungerande tyristor ett sådant värde att det är mer än tillräckligt för att inte inkludera några ytterligareinduktans. Av denna anledning används i praktiken oftare en växlingsvägsbildningskedja, vilket avsevärt minskar hastigheten och nivån av överspänning i kretsen när tyristorn är avstängd. Kapacitiv-resistiva kretsar används oftast för detta ändamål. De är parallellkopplade med tyristorn. Det finns en hel del typer av kretsmodifieringar av sådana kretsar, såväl som metoder för deras beräkning, parametrar för drift av tyristorer i olika lägen och förhållanden. Men kretsen för att bilda omkopplingsbanan för den låsbara tyristorn kommer att vara densamma som för transistorer.
