Tyristory sú výkonové elektronické kľúče, ktoré nie sú plne ovládané. Často v technických knihách môžete vidieť iný názov tohto zariadenia - jednooperačný tyristor. Inými slovami, vplyvom riadiaceho signálu sa prenesie do jedného stavu - vodivého. Presnejšie povedané, zahŕňa obvod. Na jeho vypnutie je potrebné vytvoriť špeciálne podmienky, ktoré zabezpečia pokles jednosmerného prúdu v obvode na nulu.
Vlastnosti tyristorov
Tyristorové kľúče vedú elektrický prúd iba v priepustnom smere a v zatvorenom stave znesú nielen priepustné, ale aj spätné napätie. Štruktúra tyristora je štvorvrstvová, má tri výstupy:
- Anóda (označená písmenom A).
- Katóda (písmeno C alebo K).
- Riadiaca elektróda (U alebo G).
Tyristory majú celú rodinu charakteristík prúdového napätia, možno ich použiť na posúdenie stavu prvku. Tyristory sú veľmi výkonné elektronické kľúče, sú schopné spínať obvody, v ktorých môže napätie dosiahnuť 5000 voltov a prúdová sila - 5000 ampérov (pričom frekvencia nepresahuje 1000 Hz).
Prevádzka tyristora vDC obvody
Konvenčný tyristor sa zapne privedením prúdového impulzu na riadiaci výstup. Okrem toho musí byť kladný (vzhľadom na katódu). Trvanie prechodového procesu závisí od charakteru záťaže (induktívna, aktívna), amplitúdy a rýchlosti nárastu v obvode riadenia prúdového impulzu, teploty polovodičového kryštálu, ako aj od prúdu a napätia privádzaného do tyristorov. dostupné v okruhu. Charakteristiky obvodu priamo závisia od typu použitého polovodičového prvku.
V obvode, v ktorom je umiestnený tyristor, je výskyt vysokej rýchlosti nárastu napätia neprijateľný. A to taká hodnota, pri ktorej sa prvok samovoľne zapne (aj keď v riadiacom obvode nie je signál). Zároveň však musí mať riadiaci signál veľmi vysoký sklon.
Spôsoby vypnutia
Je možné rozlíšiť dva typy spínania tyristorov:
- Prirodzené.
- Vynútené.
A teraz podrobnejšie o každom druhu. Prirodzený nastáva, keď tyristor pracuje v obvode striedavého prúdu. Navyše k tomuto prepínaniu dochádza, keď prúd klesne na nulu. Ale implementovať nútené prepínanie môže byť veľké množstvo rôznych spôsobov. Ktoré tyristorové ovládanie zvoliť je na konštruktérovi obvodu, ale stojí za to hovoriť o každom type zvlášť.
Najcharakteristickejším spôsobom núteného prepínania je pripojeniekondenzátor, ktorý bol vopred nabitý pomocou tlačidla (kľúča). LC obvod je súčasťou riadiaceho obvodu tyristora. Tento obvod obsahuje plne nabitý kondenzátor. Počas prechodového procesu prúd v obvode záťaže kolíše.
Metódy núteného prepínania
Existuje niekoľko ďalších typov núteného prepínania. Často sa používa obvod, ktorý používa spínací kondenzátor s obrátenou polaritou. Napríklad tento kondenzátor môže byť pripojený k obvodu pomocou nejakého pomocného tyristora. V tomto prípade dôjde k výboju na hlavnom (pracovnom) tyristore. To povedie k tomu, že na kondenzátore prúd smerujúci k jednosmernému prúdu hlavného tyristora pomôže znížiť prúd v obvode na nulu. Preto sa tyristor vypne. To sa deje z toho dôvodu, že tyristorové zariadenie má svoje vlastné charakteristiky, ktoré sú charakteristické len preň.
Existujú aj schémy, v ktorých sú LC reťazce spojené. Sú vybité (a s výkyvmi). Hneď na začiatku tečie výbojový prúd smerom k pracovníkovi a po vyrovnaní ich hodnôt sa tyristor vypne. Potom z oscilačného reťazca prúd tečie cez tyristor do polovodičovej diódy. V tomto prípade, keď prúdi prúd, na tyristor sa aplikuje určité napätie. Je modulo rovný poklesu napätia na dióde.
Tyristorová prevádzka v striedavých obvodoch
Ak je tyristor zahrnutý v obvode striedavého prúdu, je možné vykonať napr.operácie:
- Zapnutie alebo vypnutie elektrického obvodu s aktívnou-odporovou alebo odporovou záťažou.
- Zmeňte priemernú a efektívnu hodnotu prúdu, ktorý prechádza záťažou, vďaka možnosti prispôsobiť moment riadiaceho signálu.
Tyristorové kľúče majú jednu vlastnosť – vedú prúd iba jedným smerom. Preto, ak ich potrebujete použiť v obvodoch striedavého prúdu, musíte použiť spojenie back-to-back. Efektívne a priemerné hodnoty prúdu sa môžu meniť v dôsledku skutočnosti, že okamih, keď je signál privedený na tyristory, je odlišný. V tomto prípade musí výkon tyristora spĺňať minimálne požiadavky.
Metóda fázového riadenia
V metóde vynúteného fázového riadenia sa záťaž nastavuje zmenou uhlov medzi fázami. Umelé spínanie je možné realizovať pomocou špeciálnych obvodov, alebo je nutné použiť plne riadené (uzamykateľné) tyristory. Na ich základe sa spravidla vyrába tyristorová nabíjačka, ktorá vám umožňuje nastaviť silu prúdu v závislosti od úrovne nabitia batérie.
Ovládanie šírky impulzu
Nazývajú to aj PWM modulácia. Počas otvárania tyristorov je vydaný riadiaci signál. Prechody sú otvorené a na záťaži je určité napätie. Počas zatvárania (počas celého prechodového procesu) nie je aplikovaný žiadny riadiaci signál, preto tyristory nevedú prúd. Pri realizáciikrivka fázového riadiaceho prúdu nie je sínusová, dochádza k zmene priebehu napájacieho napätia. V dôsledku toho dochádza aj k porušovaniu práce spotrebiteľov citlivých na vysokofrekvenčné rušenie (objaví sa nekompatibilita). Tyristorový regulátor má jednoduchú konštrukciu, ktorá vám umožní bez problémov meniť požadovanú hodnotu. A nemusíte používať masívne LATR.
Tyristory uzamykateľné
Tyristory sú veľmi výkonné elektronické spínače používané na spínanie vysokého napätia a prúdu. Majú však jednu obrovskú nevýhodu – riadenie je neúplné. Konkrétnejšie sa to prejavuje tým, že na vypnutie tyristora je potrebné vytvoriť podmienky, pri ktorých jednosmerný prúd klesne na nulu.
Práve táto funkcia ukladá určité obmedzenia na používanie tyristorov a tiež komplikuje obvody na nich založené. Aby sme sa zbavili takýchto nedostatkov, boli vyvinuté špeciálne konštrukcie tyristorov, ktoré sú zablokované signálom pozdĺž jednej riadiacej elektródy. Nazývajú sa duálne prevádzkové alebo uzamykateľné tyristory.
Uzamykateľný tyristorový dizajn
Štvorvrstvová p-p-p-p štruktúra tyristorov má svoje vlastné charakteristiky. Odlišujú sa od bežných tyristorov. Teraz hovoríme o plnej ovládateľnosti prvku. Prúdová charakteristika (statická) v priepustnom smere je rovnaká ako u jednoduchých tyristorov. To je len jednosmerný prúd tyristora môže prejsť oveľa väčšiu hodnotu. alefunkcia blokovania veľkých spätných napätí pre uzamykateľné tyristory nie je k dispozícii. Preto je potrebné prepojiť ho chrbtom k sebe s polovodičovou diódou.
Charakteristickým znakom uzamykateľného tyristora je výrazný pokles priepustných napätí. Na vypnutie by sa mal na riadiaci výstup priviesť silný prúdový impulz (záporný, v pomere 1:5 k hodnote jednosmerného prúdu). Ale iba trvanie impulzu by malo byť čo najkratšie - 10 … 100 μs. Uzamykateľné tyristory majú nižšie limitné napätie a prúd ako klasické. Rozdiel je približne 25 – 30 %.
Typy tyristorov
Tie uzamykateľné boli diskutované vyššie, ale existuje oveľa viac typov polovodičových tyristorov, ktoré tiež stoja za zmienku. Rôzne typy prevedení (nabíjačky, spínače, regulátory výkonu) používajú určité typy tyristorov. Niekde sa vyžaduje, aby sa riadenie vykonávalo privádzaním prúdu svetla, čo znamená, že sa používa optotyristor. Jeho zvláštnosť spočíva v tom, že riadiaci obvod využíva polovodičový kryštál, ktorý je citlivý na svetlo. Parametre tyristorov sú rôzne, všetky majú svoje vlastné charakteristiky, charakteristické len pre nich. Preto je potrebné, aspoň vo všeobecnosti, pochopiť, aké typy týchto polovodičov existujú a kde sa dajú použiť. Takže tu je celý zoznam a hlavné vlastnosti každého typu:
- Diódový tyristor. Ekvivalentom tohto prvku je tyristor, ku ktorému je pripojený antiparalelnepolovodičová dióda.
- Dinistor (diódový tyristor). Ak sa prekročí určitá úroveň napätia, môže sa stať úplne vodivým.
- Triak (symetrický tyristor). Jeho ekvivalentom sú dva antiparalelne zapojené tyristory.
- Vysokorýchlostný invertorový tyristor má vysokú spínaciu rýchlosť (5…50 µs).
- Tyristory riadené poľným tranzistorom. Často môžete nájsť návrhy založené na MOSFEToch.
- Optické tyristory riadené svetelnými tokmi.
Implementujte ochranu prvkov
Tyristory sú zariadenia, ktoré sú rozhodujúce pre rýchlosť nábehu dopredného prúdu a dopredného napätia. Rovnako ako polovodičové diódy sa vyznačujú takým javom, ako je tok spätných obnovovacích prúdov, ktorý veľmi rýchlo a prudko klesá na nulu, čím sa zvyšuje pravdepodobnosť prepätia. Toto prepätie je dôsledkom toho, že prúd sa náhle zastaví vo všetkých prvkoch obvodu, ktoré majú indukčnosť (aj ultra nízke indukčnosti typické pre inštaláciu - vodiče, vodiace lišty). Na implementáciu ochrany je potrebné použiť rôzne schémy, ktoré vám umožnia chrániť sa pred vysokým napätím a prúdom v dynamických prevádzkových režimoch.
Indukčný odpor zdroja napätia, ktorý vstupuje do obvodu pracovného tyristora, má spravidla takú hodnotu, že je viac než dostatočná na to, aby nezahŕňal nejaké prídavnéindukčnosť. Z tohto dôvodu sa v praxi častejšie používa reťazec tvorby spínacej cesty, ktorý výrazne znižuje rýchlosť a úroveň prepätia v obvode pri vypnutí tyristora. Na tento účel sa najčastejšie používajú kapacitne odporové obvody. Sú zapojené paralelne s tyristorom. Existuje pomerne veľa typov obvodových modifikácií takýchto obvodov, ako aj metód ich výpočtu, parametrov činnosti tyristorov v rôznych režimoch a podmienkach. Ale obvod na vytvorenie spínacej trajektórie uzamykateľného tyristora bude rovnaký ako obvod tranzistorov.
