Tiristorių ir triakų valdymo principai

Pradėkime nuo paprasčiausių schemų. Paprasčiausiu atveju, norint valdyti tiristorių, pakanka trumpam tiekti tam tikros vertės pastovią srovę į jo valdymo elektrodą. Šios srovės tiekimo mechanizmas gali būti parodytas schematiškai, pavaizduojant jungiklį, kuris uždaro ir tiekia maitinimą, pavyzdžiui, lusto ar tranzistoriaus išėjimo stadiją.

Tai iš pažiūros paprastas metodas, tačiau valdymo signalo galia čia turi būti didelė. Taigi įprastomis sąlygomis triacui KU208 ši srovė turėtų būti ne mažesnė kaip 160 mA, o trinistoriui KU201 - ne mažesnė kaip 70 mA. Taigi, esant 12 voltų įtampai ir vidutinei srovei, tarkime, 115 mA, valdymo galia dabar bus 1,4 W.

Valdymo signalo poliškumo reikalavimai yra tokie: SCR reikalinga valdymo įtampa, kuri būtų teigiama katodo atžvilgiu, o triac (subalansuotas tiristorius) reikalauja tokio pat poliškumo kaip anodo srovė arba neigiamas kiekvienam pusciklui. .

Triako valdymo elektrodas nėra šuntas, trinistorius manipuliuojamas 51 omo rezistoriumi.Šiuolaikiniams tiristoriams reikia vis mažiau valdymo srovės, labai dažnai galima rasti grandinių, kuriose SCR valdymo srovė sumažinama iki maždaug 24 mA, o triakams iki 50 mA.

Gali atsitikti taip, kad staigus srovės sumažėjimas valdymo grandinėje turės įtakos įrenginio patikimumui, todėl kartais kūrėjai turi pasirinkti tiristorius kiekvienai grandinei atskirai. Priešingu atveju, norint atidaryti silpnos srovės tiristorių, jo anodo įtampa tuo metu turėtų būti aukšta, o tai sukeltų žalingą įsijungimo srovę ir trukdžius.

Valdymo trūkumas pagal paprasčiausią aukščiau aprašytą schemą yra akivaizdus: yra nuolatinis galvaninis valdymo grandinės sujungimas su elektros grandine. Triacai kai kuriose grandinėse leidžia vieną iš valdymo grandinės gnybtų prijungti prie nulinio laido. SCR tokį sprendimą leidžia tik pridedant diodinį tiltelį į apkrovos grandinę.

Dėl to apkrovai tiekiama galia sumažėja perpus, nes įtampa į apkrovą tiekiama tik vienu iš tinklo sinusinės bangos periodų. Praktiškai turime faktą, kad grandinės su tiristoriumi nuolatinės srovės valdymu be mazgų galvaninės izoliacijos beveik niekada nenaudojamos, išskyrus atvejus, kai valdymas dėl kokių nors rimtų priežasčių turi būti atliekamas tokiu būdu.

Įprastas tiristoriaus valdymo sprendimas yra toks, kai įtampa į vartų elektrodą patenka tiesiai iš anodo per rezistorių, uždarant jungiklį kelioms mikrosekundėms. Raktas čia gali būti aukštos įtampos bipolinis tranzistorius, maža relė arba fotorezistorius.

Šis metodas yra priimtinas esant santykinai aukštai anodo įtampai, jis yra patogus ir paprastas, net jei apkrovoje yra reaktyvusis komponentas. Tačiau yra ir trūkumas: dviprasmiški reikalavimai srovę ribojančiam rezistoriui, kurio nominali vertė turi būti maža, kad tiristorius įsijungtų arčiau sinusinės bangos pusės ciklo pradžios, kai pirmą kartą įjungiamas, ne esant nulinei tinklo įtampai (nesant sinchronizacijos), į jį taip pat gali patekti 310 voltų, tačiau srovė per jungiklį ir per tiristoriaus valdymo elektrodą neturėtų viršyti didžiausių leistinų verčių.

Pats tiristorius atsidarys įtampai Uop = Iop * Rlim. Dėl to kils triukšmas ir šiek tiek sumažės apkrovos įtampa. Apskaičiuota rezistoriaus Rlim varža sumažinama apkrovos grandinės varžos verte (įskaitant jos indukcinę dedamąją), kuri atsitiktinai sujungta nuosekliai su rezistorius įjungimo metu.

Tačiau šildymo prietaisų atveju atsižvelgiama į tai, kad šaltoje būsenoje jų atsparumas yra dešimt kartų mažesnis nei veikiančio šildomo. Beje, dėl to, kad triakuose teigiamų ir neigiamų pusbangių įjungimo srovė gali šiek tiek skirtis, apkrovoje gali atsirasti nedidelis pastovus komponentas.

SCR įjungimo laikas paprastai neviršija 10 μs, todėl norint ekonomiškai valdyti apkrovos galią, galima taikyti impulsų seką, kurios darbo ciklas yra 5, 10 arba 20 20, 10 ir 5 dažniams. kHz, atitinkamai. Galia sumažės nuo 5 iki 20 kartų.

Trūkumas yra toks: tiristorius gali įsijungti, o ne pusės ciklo pradžioje.Jis pilnas bangų ir triukšmo. Ir vis dėlto, net jei įjungimas įvyksta prieš pat įtampos kilimo nuo nulio pradžią, šiuo metu valdymo elektrodo srovė gali dar nepasiekti laikymo vertės, tada tiristorius išsijungs iškart pasibaigus įtampai. pulsas.

Dėl to tiristorius pirmiausia trumpam įsijungs ir išsijungs, kol galiausiai srovė įgaus sinusinę formą. Apkrovoms su indukciniu komponentu srovė gali nepasiekti išlaikymo vertės, o tai nustato apatinę valdymo impulsų trukmės ribą, o energijos suvartojimas labai nesumažės.

Valdymo grandinės atskyrimas nuo tinklo užtikrinamas vadinamuoju impulsiniu paleidimu, kurį nesunkiai galima atlikti sumontavus nedidelį izoliacinį transformatorių ant mažesnio nei 2 cm skersmens ferito žiedo.Svarbu, kad izoliacijos įtampa tokio transformatoriaus turėtų būti aukštas, o ne kaip bet koks pramoninis impulsinis transformatorius...

Norint žymiai sumažinti valdymui reikalingą galią, teks griebtis tikslesnio valdymo. Vartų srovė turi būti išjungta taip pat, kaip įjungiamas tiristorius. Kai jungiklis uždaromas, tiristorius įsijungia, o kai tiristorius pradeda vesti srovę, mikroschema nustoja tiekti srovę per valdymo elektrodą.

Šis metodas tikrai taupo energiją, reikalingą tiristoriaus valdymui. Jei jungiklis šiuo metu uždarytas, anodo įtampos vis tiek nepakanka, tiristoriaus neatidarys mikroschema (įtampa turėtų būti šiek tiek didesnė nei pusė mikroschemos maitinimo įtampos). Įjungimo įtampa reguliuojama atjungiamųjų rezistorių pasirinkimas.

Norint tokiu būdu valdyti triacą, reikia sekti poliškumą, todėl į grandinę pridedamas tranzistorių poros ir trijų rezistorių blokas, kuris fiksuoja momentą, kai įtampa kerta nulį. Sudėtingesnės schemos nepatenka į šio straipsnio taikymo sritį.