Principiile controlului tiristoarelor și triacului

Să începem cu cele mai simple scheme. În cel mai simplu caz, pentru a controla un tiristor, este suficient să furnizați pentru scurt timp un curent constant de o anumită valoare electrodului său de control. Mecanismul de alimentare a acestui curent poate fi prezentat schematic prin imaginea unui comutator care se închide și furnizează energie, cum ar fi treapta de ieșire a unui cip sau tranzistor.

Aceasta este o metodă aparent simplă, dar puterea semnalului de control aici trebuie să fie semnificativă. Deci, în condiții normale pentru triacul KU208, acest curent ar trebui să fie de cel puțin 160 mA, iar pentru trinistorul KU201 ar trebui să fie de cel puțin 70 mA. Astfel, la o tensiune de 12 volți și cu un curent mediu de, să zicem, 115 mA, puterea de control va fi acum de 1,4 W.

Cerințele de polaritate ale semnalului de control sunt următoarele: SCR necesită o tensiune de control care este pozitivă în raport cu catodul, iar triacul (tiristorul echilibrat) necesită aceeași polaritate ca și curentul anodului sau negativă pentru fiecare dintre semiciclurile. .

Electrodul de control al triacului nu este manevrat, trinistorul este manipulat cu un rezistor de 51 ohmi.Tiristoarele moderne necesită din ce în ce mai puțin curent de control și foarte des puteți găsi circuite în care curentul de control al SCR-urilor este redus la aproximativ 24 mA, iar pentru triac-uri la 50 mA.

Se poate întâmpla ca o scădere bruscă a curentului în circuitul de control să afecteze fiabilitatea dispozitivului, așa că uneori dezvoltatorii trebuie să aleagă tiristoare separat pentru fiecare circuit. În caz contrar, pentru a deschide tiristorul de curent scăzut, tensiunea anodului acestuia ar trebui să fie ridicată în acel moment, ceea ce duce la curent de pornire dăunător și interferențe.

Lipsa controlului conform celei mai simple scheme descrise mai sus este evidentă: există o legătură galvanică permanentă a circuitului de control cu ​​circuitul electric. Triacurile din unele circuite permit ca unul dintre bornele circuitului de control să fie conectat la firul neutru. SCR-urile permit o astfel de soluție numai prin adăugarea unei punți de diode la circuitul de sarcină.

Ca urmare, puterea furnizată sarcinii este înjumătățită deoarece tensiunea este furnizată sarcinii doar în una dintre perioadele undei sinusoidale de la rețea. În practică, avem faptul că circuitele cu control tiristor de curent continuu fără izolarea galvanică a nodurilor nu sunt aproape niciodată utilizate, cu excepția cazului în care controlul, dintr-un motiv întemeiat, trebuie efectuat în acest mod.

O soluție obișnuită de control a tiristorului este în cazul în care tensiunea este aplicată electrodului de poartă direct de la anod printr-un rezistor prin închiderea comutatorului pentru câteva microsecunde. Cheia aici poate fi un tranzistor bipolar de înaltă tensiune, un releu mic sau un fotorezistor.

Această abordare este acceptabilă la o tensiune anodică relativ mare, este convenabilă și simplă chiar dacă sarcina conține o componentă reactivă. Dar există și un dezavantaj: cerințe ambigue pentru rezistența de limitare a curentului, care trebuie să fie mică ca valoare nominală, astfel încât tiristorul să pornească mai aproape de începutul semiciclului undei sinusoidale atunci când este pornit pentru prima dată, nu la tensiunea de rețea zero (în absența sincronizării), pot ajunge și 310 volți, dar curentul prin comutator și prin electrodul de control al tiristorului nu trebuie să depășească valorile maxime admise pentru ele.

Tiristorul în sine se va deschide la tensiunea Uop = Iop * Rlim. Ca urmare, va apărea zgomot și tensiunea de sarcină va scădea ușor.Rezistența calculată a rezistorului Rlim este redusă cu valoarea rezistenței circuitului de sarcină (inclusiv componenta sa inductivă), care se întâmplă să fie conectată în serie cu rezistență la momentul pornirii.

Dar în cazul dispozitivelor de încălzire, se ia în considerare faptul că în stare rece rezistența lor este de zece ori mai mică decât în ​​cazul uneia încălzite de lucru. Apropo, din cauza faptului că în triac curentul de pornire pentru semi-unde pozitive și negative poate diferi ușor, pe sarcină poate apărea o mică componentă constantă.

Timpul de pornire al SCR nu este de obicei mai mare de 10 μs, prin urmare, pentru controlul economic al puterii de sarcină, se poate aplica un tren de impulsuri cu un ciclu de lucru de 5, 10 sau 20 pentru frecvențele de 20, 10 și 5. kHz, respectiv. Puterea va scădea de la 5 la 20 de ori.

Dezavantajul este următorul: tiristorul se poate porni și nu la începutul semiciclului.Este plin de valuri și zgomot. Și totuși, chiar dacă pornirea are loc chiar înainte de începerea creșterii tensiunii de la zero, în acest moment este posibil ca curentul electrodului de control să nu atingă încă valoarea de menținere, atunci tiristorul se va opri imediat după sfârșitul puls.

Ca rezultat, tiristorul se va porni și va opri mai întâi pentru intervale scurte până când în cele din urmă curentul capătă o formă sinusoidală. Pentru sarcinile cu componentă inductivă, curentul poate să nu atingă valoarea de menținere, ceea ce impune o limită inferioară a duratei impulsurilor de control, iar consumul de energie nu va scădea mult.

Separarea circuitului de control de rețea este asigurată de așa-numita pornire cu impuls, care poate fi realizată cu ușurință prin instalarea unui mic transformator de izolare pe un inel de ferită cu un diametru mai mic de 2 cm.Este important ca tensiunea de izolare a unui astfel de transformator ar trebui să fie mare și nu la fel ca orice transformator industrial de impulsuri...

Pentru a reduce semnificativ puterea necesară controlului, va fi necesar să se recurgă la un control mai precis. Curentul de poartă trebuie oprit exact când tiristorul este pornit. Când întrerupătorul este închis, tiristorul pornește, iar când tiristorul începe să conducă curentul, microcircuitul încetează să furnizeze curent prin electrodul de control.

Această abordare economisește cu adevărat energia necesară pentru a antrena tiristorul. Dacă comutatorul este în prezent închis, tensiunea anodului nu este încă suficientă, tiristorul nu va fi deschis de microcircuit (tensiunea ar trebui să fie puțin mai mare de jumătate din tensiunea de alimentare a microcircuitului). Tensiunea de pornire este reglabilă selectarea rezistențelor de decuplare.

Pentru a controla triacul în acest fel, este necesar să urmăriți polaritatea, astfel încât la circuit se adaugă un bloc dintr-o pereche de tranzistoare și trei rezistențe, care fixează momentul în care tensiunea trece de zero. Schemele mai complexe depășesc domeniul de aplicare al acestui articol.