Principper for tyristor og triac kontrol

Lad os starte med de enkleste ordninger. I det enkleste tilfælde, for at styre en tyristor, er det nok kort at levere en konstant strøm af en vis værdi til dens styreelektrode. Mekanismen til at levere denne strøm kan vises skematisk ved at afbilde en kontakt, der lukker og leverer strøm, som udgangstrinnet på en chip eller transistor.

Dette er en tilsyneladende simpel metode, men styrken af ​​styresignalet her kræves for at være betydelig. Så under normale forhold for triac KU208 skal denne strøm være mindst 160 mA, og for trinistoren KU201 skal den være mindst 70 mA. Ved en spænding på 12 volt og med en gennemsnitsstrøm på f.eks. 115 mA vil styreeffekten nu være 1,4 W.

Polaritetskravene til styresignalet er som følger: SCR'en kræver en styrespænding, der er positiv i forhold til katoden, og triacen (balanceret tyristor) kræver den samme polaritet som anodestrømmen eller negativ for hver af halvcyklusserne .

Triacens kontrolelektrode er ikke shuntet, trinistoren manipuleres med en 51 ohm modstand.Moderne tyristorer kræver mindre og mindre styrestrøm, og meget ofte kan man finde kredsløb, hvor styrestrømmen af ​​SCR'ere er reduceret til omkring 24 mA, og for triacs til 50 mA.

Det kan ske, at et kraftigt fald i strømmen i styrekredsløbet vil påvirke enhedens pålidelighed, så nogle gange skal udviklere vælge tyristorer separat for hvert kredsløb. Ellers skal dens anodespænding være høj i det øjeblik for at åbne lavstrøms-tyristoren, hvilket fører til skadelig startstrøm og interferens.

Manglen på kontrol i henhold til det enkleste skema beskrevet ovenfor er indlysende: der er en permanent galvanisk forbindelse af kontrolkredsløbet med det elektriske kredsløb. Triacs i nogle kredsløb gør det muligt at forbinde en af ​​terminalerne på kontrolkredsløbet til nulledningen. SCR'er tillader kun en sådan løsning ved at tilføje en diodebro til belastningskredsløbet.

Som følge heraf halveres den tilførte effekt til belastningen, fordi spændingen tilføres belastningen i kun én af perioderne af netsinusbølgen. I praksis har vi det faktum, at kredsløb med tyristorstyring af jævnstrøm uden galvanisk isolering af knudepunkter næsten aldrig bruges, undtagen når styringen af ​​en eller anden god grund skal udføres på denne måde.

En almindelig tyristorstyringsløsning er, hvor spændingen påføres gateelektroden direkte fra anoden gennem en modstand ved at lukke kontakten i nogle få mikrosekunder. Nøglen her kan være en bipolær højspændingstransistor, et lille relæ eller en fotomodstand.

Denne fremgangsmåde er acceptabel ved relativt høj anodespænding, den er praktisk og enkel, selvom belastningen indeholder en reaktiv komponent. Men der er også en ulempe: Tvetydige krav til den strømbegrænsende modstand, som skal være lille i nominel værdi, så tyristoren tænder tættere på begyndelsen af ​​sinusbølgens halvcyklus, når den først tændes, ikke ved nul netspænding (i mangel af synkronisering) kan 310 volt også komme til det, men strømmen gennem kontakten og gennem tyristorens kontrolelektrode bør ikke overstige de maksimalt tilladte værdier for dem.

Selve tyristoren vil åbne til spændingen Uop = Iop * Rlim. Som et resultat vil der opstå støj, og belastningsspændingen vil falde en smule. Den beregnede modstand af modstanden Rlim reduceres med værdien af ​​modstanden af ​​belastningskredsløbet (inklusive dets induktive komponent), som tilfældigvis er forbundet i serie med modstand på tidspunktet for tænding.

Men i tilfælde af opvarmningsanordninger tages der hensyn til det faktum, at deres modstand i en kold tilstand er ti gange mindre end i en fungerende opvarmet. Forresten, på grund af det faktum, at tændstrømmen for positive og negative halvbølger i triacs kan variere lidt, kan en lille konstant komponent forekomme på belastningen.

Tændingstiden for SCR'en er normalt ikke mere end 10 μs, derfor kan et pulstog med en arbejdscyklus på 5, 10 eller 20 anvendes til frekvenser på 20, 10 og 5 for økonomisk belastningsstyring. kHz, henholdsvis. Effekten vil falde fra 5 til 20 gange.

Ulempen er følgende: tyristoren kan tænde, og ikke i begyndelsen af ​​halvcyklussen.Den er fuld af bølger og larm. Og alligevel, selvom tændingen sker lige før begyndelsen af ​​spændingsstigningen fra nul, i dette øjeblik kan strømmen af ​​styreelektroden muligvis ikke nå holdeværdien, så vil tyristoren slukke umiddelbart efter afslutningen af puls.

Som et resultat vil tyristoren først tænde og slukke i korte intervaller, indtil strømmen til sidst får en sinusformet form. For belastninger med en induktiv komponent når strømmen muligvis ikke holdeværdien, hvilket sætter en nedre grænse for varigheden af ​​styreimpulserne, og strømforbruget vil ikke falde meget.

Adskillelse af styrekredsløbet fra netværket er tilvejebragt ved den såkaldte impulsstart, som let kan udføres ved at installere en lille isolationstransformator på en ferritring med en diameter på mindre end 2 cm Det er vigtigt, at isolationsspændingen af sådan en transformer skal være høj, og ikke bare som enhver industriel pulstransformator...

For at reducere den kraft, der kræves til kontrol, vil det være nødvendigt at ty til mere præcis kontrol. Portstrømmen skal afbrydes, ligesom tyristoren tændes. Når kontakten er lukket, tænder tyristoren, og når tyristoren begynder at lede strøm, stopper mikrokredsløbet med at levere strøm gennem kontrolelektroden.

Denne tilgang sparer virkelig den energi, der er nødvendig for at drive tyristoren. Hvis kontakten i øjeblikket er lukket, er anodespændingen stadig ikke nok, tyristoren vil ikke blive åbnet af mikrokredsløbet (spændingen skal være lidt mere end halvdelen af ​​mikrokredsløbets forsyningsspænding). Indkoblingsspændingen er justerbar valg af afkoblingsmodstande.

For at styre triacen på denne måde er det nødvendigt at spore polariteten, så en blok af et par transistorer og tre modstande tilføjes til kredsløbet, som fikserer det øjeblik, hvor spændingen krydser nul. Mere komplekse ordninger er uden for rammerne af denne artikel.