A tirisztorok teljesítményelektronikus kulcsok, amelyek nem teljesen vezérelhetők. A műszaki könyvekben gyakran láthat egy másik nevet ennek az eszköznek - egyműködésű tirisztor. Más szóval, egy vezérlőjel hatására egy állapotba kerül - vezető. Pontosabban egy áramkört tartalmaz. Kikapcsolásához speciális feltételeket kell teremteni, amelyek biztosítják, hogy az áramkörben az egyenáram nullára csökkenjen.
A tirisztorok jellemzői
A tirisztoros kulcsok csak előrefelé vezetik az elektromos áramot, zárt állapotban pedig nem csak előre, hanem fordított feszültséget is elviselnek. A tirisztor felépítése négyrétegű, három kimenete van:
- Anód (A betűvel jelölve).
- Katód (C vagy K betű).
- Vezérlőelektróda (U vagy G).
A tirisztorok áram-feszültség jellemzőinek egész családjával rendelkeznek, ezek alapján meg lehet ítélni az elem állapotát. A tirisztorok nagyon erős elektronikus kulcsok, képesek olyan áramkörök kapcsolására, amelyekben a feszültség elérheti az 5000 voltot, az áramerősség pedig az 5000 ampert (miközben a frekvencia nem haladja meg az 1000 Hz-et).
Tirisztoros működés beDC áramkörök
A hagyományos tirisztort úgy kapcsolják be, hogy áramimpulzust adnak a vezérlőkimenetre. Ezenkívül pozitívnak kell lennie (a katódhoz képest). A tranziens folyamat időtartama függ a terhelés jellegétől (induktív, aktív), az áramimpulzus-vezérlő áramkör amplitúdójától és növekedési sebességétől, a félvezető kristály hőmérsékletétől, valamint a tirisztorokra alkalmazott áramtól és feszültségtől. elérhető az áramkörben. Az áramkör jellemzői közvetlenül függenek a használt félvezető elem típusától.
Abban az áramkörben, amelyben a tirisztor található, elfogadhatatlan a nagymértékű feszültségemelkedés. Mégpedig egy olyan érték, amelynél az elem spontán bekapcsol (még akkor is, ha nincs jel a vezérlő áramkörben). Ugyanakkor a vezérlőjelnek nagyon nagy meredekségűnek kell lennie.
Kikapcsolási módok
Két típusú tirisztor kapcsolás különböztethető meg:
- Természetes.
- Kényszer.
És most részletesebben az egyes fajokról. A természetes akkor fordul elő, ha a tirisztor váltakozó áramú áramkörben működik. Ezenkívül ez a kapcsolás akkor következik be, amikor az áram nullára esik. De a kényszerített váltás végrehajtása számos különböző módon lehetséges. Hogy melyik tirisztoros vezérlést választja, azt az áramkör tervezője dönti el, de érdemes minden típusról külön beszélni.
A kényszerkapcsolás legjellemzőbb módja a csatlakozásegy kondenzátor, amelyet egy gombbal (kulcs) előre feltöltöttek. Az LC áramkör a tirisztor vezérlő áramkörében található. Ez az áramkör teljesen feltöltött kondenzátort tartalmaz. A tranziens folyamat során az áram ingadozik a terhelő áramkörben.
A kényszerített váltás módszerei
A kényszerített váltásnak számos más típusa is létezik. Gyakran olyan áramkört használnak, amely fordított polaritású kapcsolókondenzátort használ. Például ez a kondenzátor valamilyen segéd tirisztor segítségével csatlakoztatható az áramkörhöz. Ebben az esetben kisülés történik a fő (működő) tirisztoron. Ez ahhoz a tényhez vezet, hogy a kondenzátornál a fő tirisztor egyenáramára irányuló áram segít az áramkörben lévő áram nullára csökkentésében. Ezért a tirisztor kikapcsol. Ez azért történik, mert a tirisztoros készüléknek megvannak a maga sajátosságai, amelyek csak rá jellemzőek.
Léteznek olyan sémák is, amelyekben LC-láncok kapcsolódnak. Lemerültek (és ingadozásokkal). A kisülési áram kezdetben a dolgozó felé folyik, majd értékük kiegyenlítése után a tirisztor kikapcsol. Ezt követően az oszcillációs láncból az áram a tirisztoron keresztül egy félvezető diódába folyik. Ebben az esetben, miközben áram folyik, bizonyos feszültséget kap a tirisztor. Modulo egyenlő a diódán lévő feszültségeséssel.
Tirisztor működése váltakozó áramú áramkörökben
Ha a tirisztor benne van az AC áramkörben, lehetséges ilyenműveletek:
- Kapcsolja be vagy ki az elektromos áramkört aktív-ellenálló vagy rezisztív terheléssel.
- Módosítsa a terhelésen áthaladó áram átlagos és effektív értékét a vezérlőjel pillanatának beállításának köszönhetően.
A tirisztoros kulcsok egy tulajdonsággal rendelkeznek – csak egy irányba vezetik az áramot. Ezért, ha váltakozó áramú áramkörökben kell használni őket, akkor back-to-back kapcsolatot kell használnia. Az effektív és az átlagos áramértékek változhatnak annak következtében, hogy a tirisztorokra történő jeladás pillanata eltérő. Ebben az esetben a tirisztor teljesítményének meg kell felelnie a minimális követelményeknek.
Fázisvezérlési módszer
A kényszerített fázisvezérlési módszerben a terhelés beállítása a fázisok közötti szögek változtatásával történik. A mesterséges kapcsolás végrehajtható speciális áramkörök segítségével, vagy teljesen vezérelt (zárható) tirisztorok használata szükséges. Ezek alapján általában egy tirisztoros töltő készül, amely lehetővé teszi az áramerősség beállítását az akkumulátor töltöttségi szintjétől függően.
Impulzusszélesség-szabályozás
PWM modulációnak is hívják. A tirisztorok nyitásakor vezérlőjelet adnak. A csomópontok nyitva vannak, és van némi feszültség a terhelésen. Záráskor (a teljes tranziens folyamat alatt) nem kerül vezérlőjel, ezért a tirisztorok nem vezetnek áramot. A megvalósítás soránfázisszabályozási áramgörbe nem szinuszos, a tápfeszültség hullámformája megváltozik. Következésképpen a nagyfrekvenciás interferenciára érzékeny fogyasztók munkáját is megsértik (inkompatibilitás jelenik meg). A tirisztoros szabályozó egyszerű kialakítású, amely lehetővé teszi a kívánt érték módosítását probléma nélkül. És nem kell hatalmas LATR-eket használnia.
Tirisztorok zárhatók
A tirisztorok nagyon erős elektronikus kapcsolók, amelyek nagy feszültségek és áramok kapcsolására szolgálnak. De van egy hatalmas hátrányuk - a menedzsment hiányos. Pontosabban ez abban nyilvánul meg, hogy a tirisztor kikapcsolásához olyan feltételeket kell teremteni, amelyek mellett az egyenáram nullára csökken.
Ez a funkció korlátozza a tirisztorok használatát, és bonyolítja az ezeken alapuló áramköröket. Az ilyen hiányosságok kiküszöbölése érdekében speciális tirisztorokat fejlesztettek ki, amelyeket az egyik vezérlőelektróda mentén egy jel zár le. Ezeket kettős működésű vagy zárható tirisztoroknak nevezik.
Zárható tirisztor kialakítás
A tirisztorok négyrétegű p-p-p-p szerkezetének megvannak a maga sajátosságai. Ezek különböznek a hagyományos tirisztoroktól. Most az elem teljes irányíthatóságáról beszélünk. Az áram-feszültség karakterisztikája (statikus) előrefelé megegyezik az egyszerű tirisztorokéval. Ez csak egy egyenáramú tirisztor sokkal nagyobb értéket képes átadni. Dea zárható tirisztorok nagy fordított feszültségének blokkolása nem biztosított. Emiatt össze kell kötni egy félvezető diódával.
A zárható tirisztor jellemző tulajdonsága az előremenő feszültség jelentős csökkenése. A leállításhoz erős áramimpulzust (negatív, az egyenáram értékéhez viszonyítva 1:5 arányban) kell alkalmazni a vezérlőkimenetre. De csak az impulzus időtartamának a lehető legrövidebbnek kell lennie - 10 … 100 μs. A zárható tirisztorok határfeszültsége és áramerőssége alacsonyabb, mint a hagyományosoké. A különbség körülbelül 25-30%.
Tirisztorok típusai
A zárhatóakról fentebb volt szó, de még sok fajta félvezető tirisztor létezik, amit szintén érdemes megemlíteni. Sokféle kivitel (töltők, kapcsolók, teljesítményszabályozók) használ bizonyos típusú tirisztorokat. Valahol előírják, hogy a vezérlést fényárammal kell végrehajtani, ami azt jelenti, hogy optotirisztort kell használni. Különlegessége abban rejlik, hogy a vezérlőáramkör fényérzékeny félvezető kristályt használ. A tirisztorok paraméterei eltérőek, mindegyiknek megvan a maga sajátossága, csak rájuk jellemző. Ezért legalább általánosságban meg kell érteni, hogy ezek a félvezetők milyen típusai léteznek, és hol használhatók. Tehát itt van a teljes lista és az egyes típusok főbb jellemzői:
- Dióda-tirisztor. Ennek az elemnek a megfelelője egy tirisztor, amelyhez anti-párhuzamosan csatlakozikfélvezető dióda.
- Dinistor (dióda tirisztor). Egy bizonyos feszültségszint túllépése esetén teljesen vezetőképessé válhat.
- Triac (szimmetrikus tirisztor). Ennek megfelelője két anti-párhuzamosan összekapcsolt tirisztor.
- A nagy sebességű inverteres tirisztor nagy kapcsolási sebességgel rendelkezik (5…50 s).
- Területi tranzisztoros tirisztorok. Gyakran találhat MOSFET-alapú terveket.
- Fényáramokkal vezérelt optikai tirisztorok.
Elemvédelem megvalósítása
A tirisztorok olyan eszközök, amelyek kritikusak az előremenő áram és az előremenő feszültség elfordulási sebessége szempontjából. Ezeket, mint a félvezető diódákat, olyan jelenség jellemzi, mint a fordított helyreállítási áramok áramlása, amely nagyon gyorsan és élesen nullára csökken, ezáltal növelve a túlfeszültség valószínűségét. Ez a túlfeszültség annak a következménye, hogy az áram hirtelen leáll minden induktivitású áramköri elemben (még a beépítésre jellemző ultraalacsony induktivitásoknál is - vezetékek, kártyapályák). A védelem megvalósításához különféle sémákat kell használni, amelyek lehetővé teszik, hogy dinamikus üzemmódban megvédje magát a magas feszültségektől és áramoktól.
Általában a működő tirisztor áramkörébe belépő feszültségforrás induktív ellenállása olyan értékű, hogy több mint elég ahhoz, hogy ne legyen benne továbbiinduktivitás. Emiatt a gyakorlatban gyakrabban alkalmaznak kapcsolási útképző láncot, amely jelentősen csökkenti az áramkörben a túlfeszültség sebességét és szintjét a tirisztor kikapcsolásakor. Erre a célra leggyakrabban kapacitív-ellenállásos áramköröket használnak. A tirisztorral párhuzamosan kapcsolódnak. Az ilyen áramkörök számos áramkör-módosítása létezik, valamint számítási módszerek, paraméterek a tirisztorok különféle üzemmódokban és körülmények között történő működéséhez. De a zárható tirisztor kapcsolási pályájának kialakítására szolgáló áramkör ugyanaz lesz, mint a tranzisztoré.
