Tyristorer er elektroniske powernøgler, der ikke er fuldt kontrollerede. Ofte i tekniske bøger kan du se et andet navn for denne enhed - en enkelt-operation tyristor. Med andre ord, under indflydelse af et kontrolsignal, overføres det til en tilstand - ledende. Mere specifikt inkluderer det et kredsløb. For at slå den fra er det nødvendigt at skabe særlige forhold, der sikrer, at jævnstrømmen i kredsløbet falder til nul.
Tyristorfunktioner
Tyristornøgler leder kun elektrisk strøm i fremadgående retning, og i lukket tilstand kan den ikke kun modstå fremadgående, men også omvendt spænding. Tyristorens struktur er firelags, der er tre udgange:
- Anode (angivet med bogstavet A).
- Katode (bogstav C eller K).
- Kontrolelektrode (U eller G).
Tyristorer har en hel familie af strøm-spændingskarakteristika, de kan bruges til at bedømme elementets tilstand. Thyristorer er meget kraftfulde elektroniske nøgler, de er i stand til at skifte kredsløb, hvor spændingen kan nå 5000 volt og strømstyrken - 5000 ampere (mens frekvensen ikke overstiger 1000 Hz).
Tyristordrift indDC-kredsløb
En konventionel tyristor tændes ved at påføre en strømimpuls til kontroludgangen. Desuden skal den være positiv (med hensyn til katoden). Varigheden af den transiente proces afhænger af arten af belastningen (induktiv, aktiv), amplituden og stigningshastigheden i strømpulsstyringskredsløbet, temperaturen af halvlederkrystallen samt den påførte strøm og spænding til tyristorerne tilgængelig i kredsløbet. Kredsløbets karakteristika afhænger direkte af typen af anvendt halvlederelement.
I det kredsløb, hvori tyristoren er placeret, er forekomsten af en høj spændingsstigningshastighed uacceptabel. Nemlig sådan en værdi, hvor elementet spontant tænder (selvom der ikke er noget signal i styrekredsløbet). Men samtidig skal styresignalet have en meget høj hældning.
Måder at slukke
To typer tyristorskift kan skelnes:
- Naturlig.
- Forced.
Og nu mere detaljeret om hver art. Naturlig opstår, når tyristoren fungerer i et vekselstrømkredsløb. Desuden sker denne omskiftning, når strømmen falder til nul. Men at implementere tvungen skift kan være en lang række forskellige måder. Hvilken tyristorstyring der skal vælges er op til kredsløbsdesigneren, men det er værd at tale om hver type separat.
Den mest karakteristiske måde at tvungen skift på er at forbindeen kondensator, der var forudopladet ved hjælp af en knap (nøgle). LC-kredsløbet er inkluderet i tyristorstyrekredsløbet. Dette kredsløb indeholder en fuldt opladet kondensator. Under den transiente proces svinger strømmen i belastningskredsløbet.
Metoder til tvungen skift
Der er flere andre typer tvungen skift. Ofte bruges et kredsløb, der bruger en koblingskondensator med omvendt polaritet. For eksempel kan denne kondensator forbindes til kredsløbet ved hjælp af en slags hjælpetyristor. I dette tilfælde vil der forekomme en udledning på hovedtyristoren (fungerende). Dette vil føre til, at ved kondensatoren vil strømmen rettet mod hovedtyristorens jævnstrøm hjælpe med at reducere strømmen i kredsløbet ned til nul. Derfor vil tyristoren slukke. Dette sker af den grund, at tyristorenheden har sine egne karakteristika, som kun er karakteristiske for den.
Der er også ordninger, hvor LC-kæder er forbundet. De udlades (og med udsving). I begyndelsen strømmer udladningsstrømmen mod arbejderen, og efter at have udlignet deres værdier, slukkes tyristoren. Derefter løber strømmen fra den oscillerende kæde gennem tyristoren til en halvlederdiode. I dette tilfælde, mens strømmen løber, påføres en vis spænding til tyristoren. Det er modulo lig med spændingsfaldet over dioden.
Tyristordrift i AC-kredsløb
Hvis tyristoren er inkluderet i AC-kredsløbet, er det muligt at udføre en sådanoperationer:
- Tænd eller sluk et elektrisk kredsløb med en aktiv-resistiv eller resistiv belastning.
- Skift den gennemsnitlige og effektive værdi af strømmen, der passerer gennem belastningen, takket være muligheden for at justere tidspunktet for styresignalet.
Tyristortaster har én funktion - de leder strøm i kun én retning. Derfor, hvis du skal bruge dem i AC-kredsløb, skal du bruge back-to-back-forbindelse. De effektive og gennemsnitlige strømværdier kan ændre sig på grund af det faktum, at det øjeblik, signalet tilføres til tyristorerne, er anderledes. I dette tilfælde skal tyristoreffekten opfylde minimumskravene.
Fasekontrolmetode
I den tvungne fasestyringsmetode justeres belastningen ved at ændre vinklerne mellem faserne. Kunstig kobling kan udføres ved hjælp af specielle kredsløb, eller det er nødvendigt at bruge fuldt kontrollerede (låsbare) tyristorer. På deres grundlag er der som regel lavet en tyristoroplader, som giver dig mulighed for at justere strømstyrken afhængigt af batteriets ladeniveau.
Pulsbreddekontrol
De kalder det også PWM-modulation. Under åbningen af tyristorerne afgives et styresignal. Forbindelserne er åbne, og der er en vis spænding over belastningen. Under lukning (under hele den transiente proces) tilføres intet styresignal, derfor leder tyristorerne ikke strøm. Ved implementeringfasestyringsstrømkurven er ikke sinusformet, der er en ændring i forsyningsspændingens bølgeform. Følgelig er der også en krænkelse af arbejdet hos forbrugere, der er følsomme over for højfrekvent interferens (inkompatibilitet vises). En tyristorregulator har et simpelt design, som giver dig mulighed for at ændre den nødvendige værdi uden problemer. Og du behøver ikke bruge store LATR'er.
Låsbare thyristorer
Tyristorer er meget kraftfulde elektroniske kontakter, der bruges til at skifte højspænding og strøm. Men de har en stor ulempe - ledelsen er ufuldstændig. Mere specifikt kommer dette til udtryk ved, at for at slukke for tyristoren er det nødvendigt at skabe betingelser, hvorunder jævnstrømmen falder til nul.
Det er denne funktion, der pålægger nogle begrænsninger for brugen af tyristorer, og som også komplicerer kredsløb baseret på dem. For at slippe af med sådanne mangler blev der udviklet specielle designs af tyristorer, som er låst af et signal langs en kontrolelektrode. De kaldes dual-operation, eller låsbare, tyristorer.
Låsbart tyristordesign
Fire-lags p-p-p-p-strukturen af tyristorer har sine egne karakteristika. De gør dem anderledes end konventionelle tyristorer. Nu taler vi om elementets fulde kontrollerbarhed. Strøm-spændingskarakteristikken (statisk) i fremadgående retning er den samme som for simple tyristorer. Det er bare en jævnstrøms tyristor kan passere en meget større værdi. Menfunktionen til at blokere store omvendte spændinger for låsbare tyristorer er ikke tilvejebragt. Derfor er det nødvendigt at forbinde det ryg-til-ryg med en halvlederdiode.
Et karakteristisk træk ved en låsbar tyristor er et betydeligt fald i fremadspænding. For at foretage en nedlukning skal en kraftig strømimpuls (negativ, i forholdet 1:5 til jævnstrømsværdien) påføres kontroludgangen. Men kun pulsvarigheden skal være så kort som muligt - 10 … 100 μs. Låsbare tyristorer har en lavere grænsespænding og strøm end konventionelle. Forskellen er cirka 25-30%.
Typer af tyristorer
De låsbare blev diskuteret ovenfor, men der er mange flere typer halvledertyristorer, som også er værd at nævne. En bred vifte af designs (opladere, kontakter, strømregulatorer) bruger visse typer tyristorer. Et eller andet sted kræves det, at kontrollen udføres ved at tilføre en lysstrøm, hvilket betyder, at der bruges en optothyristor. Dens ejendommelighed ligger i, at styrekredsløbet bruger en halvlederkrystal, der er følsom over for lys. Parametrene for tyristorer er forskellige, alle har deres egne egenskaber, kun karakteristiske for dem. Derfor er det nødvendigt, i det mindste generelt, at forstå, hvilke typer af disse halvledere der findes, og hvor de kan bruges. Så her er hele listen og hovedfunktionerne for hver type:
- Diode-tyristor. Ækvivalenten til dette element er en tyristor, som den er forbundet med i anti-parallelhalvlederdiode.
- Dinistor (diodetyristor). Den kan blive fuldt ledende, hvis et bestemt spændingsniveau overskrides.
- Triac (symmetrisk tyristor). Dens ækvivalent er to tyristorer forbundet i anti-parallel.
- Højhastighedsinverterens tyristor har en høj koblingshastighed (5… 50 µs).
- Felttransistorstyrede tyristorer. Du kan ofte finde design baseret på MOSFET'er.
- Optiske tyristorer styret af lysstrømme.
Implementer elementbeskyttelse
Thyristorer er enheder, der er kritiske for spændingshastighederne for fremadgående strøm og fremadspænding. De er ligesom halvlederdioder kendetegnet ved et sådant fænomen som strømmen af omvendte genvindingsstrømme, som meget hurtigt og skarpt falder til nul, og derved forværrer sandsynligheden for overspænding. Denne overspænding er en konsekvens af, at strømmen stopper brat i alle kredsløbselementer, der har induktans (selv ultralave induktanser, der er typiske for installation - ledninger, board-spor). For at implementere beskyttelse er det nødvendigt at bruge en række forskellige ordninger, der giver dig mulighed for at beskytte dig selv mod høje spændinger og strømme i dynamiske driftstilstande.
Som regel har den induktive modstand af spændingskilden, der kommer ind i kredsløbet af en fungerende tyristor, en sådan værdi, at det er mere end nok til ikke at inkludere yderligereinduktans. Af denne grund bruges der i praksis oftere en koblingsvejdannelseskæde, hvilket væsentligt reducerer hastigheden og niveauet af overspænding i kredsløbet, når tyristoren er slukket. Kapacitive-resistive kredsløb er mest almindeligt anvendt til dette formål. De er forbundet med tyristoren parallelt. Der er en hel del typer kredsløbsmodifikationer af sådanne kredsløb, såvel som metoder til deres beregning, parametre til drift af tyristorer i forskellige tilstande og forhold. Men kredsløbet til at danne koblingsbanen for den låsbare tyristor vil være den samme som for transistorer.
