Tiristoru un triacu vadības principi

Sāksim ar vienkāršākajām shēmām. Vienkāršākajā gadījumā, lai vadītu tiristoru, pietiek ar to, lai tā vadības elektrodam īsi padotu noteiktas vērtības pastāvīgu strāvu. Šīs strāvas padeves mehānismu var shematiski parādīt, attēlojot slēdzi, kas aizver un piegādā strāvu, piemēram, mikroshēmas vai tranzistora izejas stadiju.

Šī ir šķietami vienkārša metode, taču vadības signāla jaudai šeit ir jābūt nozīmīgai. Tātad normālos apstākļos triacam KU208 šai strāvai jābūt vismaz 160 mA, bet trinistoram KU201 tai jābūt vismaz 70 mA. Tādējādi pie 12 voltu sprieguma un ar vidējo strāvu, piemēram, 115 mA, vadības jauda tagad būs 1,4 W.

Vadības signāla polaritātes prasības ir šādas: SCR ir nepieciešams vadības spriegums, kas ir pozitīvs attiecībā pret katodu, un triac (līdzsvarots tiristors) prasa tādu pašu polaritāti kā anoda strāvai vai negatīvu katram pusciklam. .

Triac vadības elektrods nav šunts, trinistoru manipulē ar 51 ohm rezistoru.Mūsdienu tiristori prasa arvien mazāku vadības strāvu, un ļoti bieži var atrast shēmas, kurās SCR vadības strāva tiek samazināta līdz aptuveni 24 mA, bet triaciem līdz 50 mA.

Var gadīties, ka straujš strāvas samazinājums vadības ķēdē ietekmēs ierīces uzticamību, tāpēc dažreiz izstrādātājiem ir jāizvēlas tiristori katrai ķēdei atsevišķi. Pretējā gadījumā, lai atvērtu vājstrāvas tiristoru, tā anoda spriegumam tajā brīdī būtu jābūt augstam, izraisot kaitīgu ieslēgšanas strāvu un traucējumus.

Kontroles trūkums saskaņā ar vienkāršāko iepriekš aprakstīto shēmu ir acīmredzams: pastāv pastāvīgs vadības ķēdes galvaniskais savienojums ar elektrisko ķēdi. Triacs dažās shēmās ļauj vienu no vadības ķēdes spailēm savienot ar neitrālo vadu. SCR pieļauj šādu risinājumu, tikai pievienojot slodzes ķēdei diodes tiltu.

Rezultātā slodzei pievadītā jauda tiek samazināta uz pusi, jo spriegums tiek piegādāts slodzei tikai vienā no tīkla sinusoidālā viļņa periodiem. Praksē mums ir fakts, ka ķēdes ar tiristoru līdzstrāvas vadību bez mezglu galvaniskās izolācijas gandrīz nekad neizmanto, izņemot gadījumus, kad vadība kāda laba iemesla dēļ ir jāveic šādā veidā.

Izplatīts tiristoru vadības risinājums ir tāds, ka spriegums tiek pievadīts vārtu elektrodam tieši no anoda caur rezistoru, aizverot slēdzi uz dažām mikrosekundēm. Galvenais šeit var būt augstsprieguma bipolārais tranzistors, mazs relejs vai fotorezistors.

Šāda pieeja ir pieņemama pie salīdzinoši augsta anoda sprieguma, tā ir ērta un vienkārša pat tad, ja slodze satur reaktīvo komponentu. Bet ir arī trūkums: neskaidras prasības strāvu ierobežojošajam rezistoram, kam jābūt mazai nominālvērtībā, lai tiristors ieslēgtos tuvāk sinusoidālā viļņa pusperioda sākumam, kad tas pirmo reizi tiek ieslēgts, ne pie nulles tīkla sprieguma (ja nav sinhronizācijas), tajā var nonākt arī 310 volti, taču strāva caur slēdzi un tiristora vadības elektrodu nedrīkst pārsniegt tām maksimāli pieļaujamās vērtības.

Pats tiristors atvērsies spriegumam Uop = Iop * Rlim. Rezultātā radīsies troksnis un nedaudz samazināsies slodzes spriegums.Rezistora Rlim aprēķinātā pretestība tiek samazināta par slodzes ķēdes (ieskaitot tās induktīvās sastāvdaļas) pretestības vērtību, kas notiek virknē savienota ar rezistors ieslēgšanas brīdī.

Bet sildierīču gadījumā tiek ņemts vērā fakts, ka aukstā stāvoklī to pretestība ir desmit reizes mazāka nekā strādājošā apsildāmā. Starp citu, sakarā ar to, ka triacos ieslēgšanas strāva pozitīvajiem un negatīvajiem pusviļņiem var nedaudz atšķirties, slodzei var parādīties neliela nemainīga sastāvdaļa.

SCR ieslēgšanās laiks parasti nav ilgāks par 10 μs, tāpēc ekonomiskai slodzes jaudas kontrolei var pielietot impulsu vilcienu ar darba ciklu 5, 10 vai 20 frekvencēm 20, 10 un 5 kHz, attiecīgi. Jauda samazināsies no 5 līdz 20 reizēm.

Trūkums ir šāds: tiristors var ieslēgties, nevis puscikla sākumā.Tas ir pilns ar viļņiem un troksni. Un tomēr, pat ja ieslēgšanās notiek tieši pirms sprieguma pieauguma no nulles sākuma, šajā brīdī vadības elektroda strāva var vēl nesasniegt turēšanas vērtību, tad tiristors izslēgsies tūlīt pēc sprieguma beigām. pulss.

Tā rezultātā tiristors vispirms ieslēgsies un izslēgsies uz īsiem intervāliem, līdz beidzot strāva iegūst sinusoidālu formu. Slodzēm ar induktīvo komponentu strāva var nesasniegt turēšanas vērtību, kas nosaka zemāku kontroles impulsu ilguma ierobežojumu, un enerģijas patēriņš daudz nesamazinās.

Vadības ķēdes atdalīšanu no tīkla nodrošina tā sauktais impulsa starts, ko var viegli veikt, uzstādot nelielu izolācijas transformatoru uz ferīta gredzena, kura diametrs ir mazāks par 2 cm. Svarīgi, lai izolācijas spriegums šādam transformatoram jābūt augstam, nevis tāpat kā jebkuram industriālajam impulsu transformatoram...

Lai būtiski samazinātu vadībai nepieciešamo jaudu, būs nepieciešams ķerties pie precīzākas vadības. Vārtu strāva ir jāizslēdz tāpat kā tiristors ir ieslēgts. Kad slēdzis ir aizvērts, tiristors ieslēdzas, un, kad tiristors sāk vadīt strāvu, mikroshēma pārtrauc strāvas padevi caur vadības elektrodu.

Šī pieeja patiešām ietaupa enerģiju, kas nepieciešama tiristora darbināšanai. Ja slēdzis pašlaik ir aizvērts, anoda spriegums joprojām nav pietiekams, tiristors netiks atvērts ar mikroshēmu (spriegumam jābūt nedaudz lielākam par pusi no mikroshēmas barošanas sprieguma). Ieslēgšanas spriegums ir regulējams atsaistes rezistoru izvēle.

Lai šādā veidā vadītu triac, ir nepieciešams izsekot polaritātei, tāpēc ķēdei tiek pievienots tranzistoru pāra bloks un trīs rezistori, kas fiksē brīdi, kad spriegums šķērso nulli. Sarežģītākas shēmas ir ārpus šī raksta darbības jomas.