ไทริสเตอร์. ประเภทและอุปกรณ์ คุณสมบัติและหลักการทำงาน แอปพลิเคชัน. สวิตช์ AC ไทริสเตอร์

1.1 ความหมาย ประเภทของไทริสเตอร์

1.2 วิธีการทำงาน

1.3 พารามิเตอร์ไทริสเตอร์

บทที่ 2 การใช้ไทริสเตอร์ในตัวควบคุมพลังงาน

2.1 ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับหน่วยงานกำกับดูแลต่างๆ

2.2 กระบวนการควบคุมแรงดันไทริสเตอร์

2.3 วงจรเรียงกระแสไทริสเตอร์ควบคุม

บทที่ 3 การพัฒนาภาคปฏิบัติของตัวควบคุมกำลังไทริสเตอร์

3.1 ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าบนไทริสเตอร์ KU201K

3.2 วงจรเรียงกระแสไทริสเตอร์ควบคุมที่ทรงพลัง

บทสรุป

วรรณกรรม

บทนำ

ในบทความนี้ มีการพิจารณาอุปกรณ์ที่หลากหลาย โดยองค์ประกอบไทริสเตอร์ถูกใช้เป็นตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าและเป็นวงจรเรียงกระแส คำอธิบายเชิงทฤษฎีและเชิงปฏิบัติของหลักการทำงานของไทริสเตอร์และอุปกรณ์ โครงร่างของอุปกรณ์เหล่านี้

วงจรเรียงกระแสที่ควบคุมบนไทริสเตอร์ - องค์ประกอบที่มีอัตราขยายกำลังสูง ช่วยให้คุณรับกระแสสูงในโหลดโดยใช้พลังงานเพียงเล็กน้อยในวงจรควบคุมไทริสเตอร์

ในบทความนี้จะพิจารณาสองตัวแปรของวงจรเรียงกระแสดังกล่าวซึ่งให้กระแสสูงสุดในการโหลดสูงถึง 6 A พร้อมขีด จำกัด การปรับแรงดันไฟฟ้าตั้งแต่ 0 ถึง 15 V และจาก 0.5 ถึง 15 V และอุปกรณ์สำหรับปรับแรงดันไฟฟ้าในแอคทีฟ และโหลดอุปนัยขับเคลื่อนโดยเครือข่าย กระแสสลับแรงดันไฟฟ้า 127 และ 220 V พร้อมขีด จำกัด การปรับจาก 0 ถึงแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดของเครือข่าย

บทที่ 1 แนวคิดของไทริสเตอร์ ประเภทของไทริสเตอร์ หลักการทำงาน

1.1 ความหมาย ประเภทของไทริสเตอร์

ไทริสเตอร์เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ซึ่งใช้โครงสร้างสี่ชั้นที่สามารถเปลี่ยนจากสถานะปิดเป็นสถานะเปิดและในทางกลับกัน ไทริสเตอร์ได้รับการออกแบบสำหรับการควบคุมสัญญาณไฟฟ้าที่สำคัญในโหมดเปิด-ปิด (ไดโอดควบคุม)

ไทริสเตอร์ที่ง่ายที่สุดคือไดนามิก - ไดโอดสวิตชิ่งที่ไม่สามารถควบคุมได้ซึ่งเป็นโครงสร้างสี่ชั้น พิมพ์ p-n-p-n(รูปที่ 1.1.2) ที่นี่เช่นเดียวกับไทริสเตอร์ประเภทอื่น ๆ ทางแยก n-p-n สุดขีดเรียกว่าอีซีแอลและทางแยก p-n ตรงกลางเรียกว่าตัวสะสม บริเวณภายในของโครงสร้างซึ่งอยู่ระหว่างการเปลี่ยนภาพเรียกว่าฐาน อิเล็กโทรดที่ให้การเชื่อมต่อทางไฟฟ้ากับบริเวณ n ด้านนอกเรียกว่าแคโทดและกับพรีรีเจียนภายนอก - แอโนด

ตรงกันข้ามกับไทริสเตอร์แบบอสมมาตร (ไดนามิก, ทรินิสเตอร์) ในไทริสเตอร์สมมาตร สาขาย้อนกลับของคุณลักษณะ I–V มีรูปแบบของกิ่งโดยตรง สิ่งนี้ทำได้โดยการรวมโครงสร้างสี่เลเยอร์ที่เหมือนกันสองแบบแบบแบ็คทูแบ็กเข้าด้วยกัน หรือโดยการใช้โครงสร้างห้าเลเยอร์ที่มีจุดเชื่อมต่อ pn สี่จุด (ไทรแอก)

ข้าว. 1.1.1 การกำหนดบนไดอะแกรม: a) triac b) dinistor c) trinistor

ข้าว. 1.1.2 โครงสร้างของไดนามิก

ข้าว. 1.1.3 โครงสร้างของทรินิสเตอร์

1.2 วิธีการทำงาน

เมื่อคุณเปิดไดนามิกตามวงจรที่แสดงในรูปที่ 1.2.1, ชุมทาง p-n ของตัวรวบรวมถูกปิด, และทางแยกอีซีแอลเปิดอยู่ ความต้านทานของจุดต่อแบบเปิดมีค่าต่ำ ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟเกือบทั้งหมดจึงถูกนำไปใช้กับทางแยกที่มีตัวสะสมความต้านทานสูง ในกรณีนี้ กระแสขนาดเล็กไหลผ่านไทริสเตอร์ (ส่วนที่ 1 ในรูปที่ 1.2.3)

ข้าว. 1.2.1. แผนผังการรวมในวงจรของไทริสเตอร์ที่ไม่สามารถควบคุมได้ (ไดนิสเตอร์)

ข้าว. 1.2.2. แผนผังการรวมในวงจรของไทริสเตอร์ควบคุม (trinistor)

รูปที่ 1.2.3 ลักษณะโวลต์แอมแปร์ของไดนิสเตอร์

รูปที่ 1.2.4 ลักษณะกระแสไฟของไทริสเตอร์

หากแรงดันไฟของแหล่งจ่ายไฟเพิ่มขึ้น กระแสไทริสเตอร์จะเพิ่มขึ้นเล็กน้อย จนกว่าแรงดันนี้จะเข้าใกล้ค่าวิกฤตที่แน่นอนเท่ากับ Uon แรงดันเปิด ที่แรงดันไฟฟ้า Uon ในไดนามิก เงื่อนไขจะถูกสร้างขึ้นสำหรับการคูณของประจุพาหะในบริเวณจุดเชื่อมต่อของตัวสะสม การพังทลายทางไฟฟ้าแบบย้อนกลับของจุดเชื่อมต่อตัวรวบรวมเกิดขึ้น (ส่วนที่ 2 ในรูปที่ 1.2.3) ในบริเวณ n ของชุมทางตัวสะสม จะเกิดความเข้มข้นของอิเล็กตรอนมากเกินไป และในบริเวณ p-region จะมีความเข้มข้นของรูมากเกินไป ด้วยการเพิ่มความเข้มข้นเหล่านี้ อุปสรรคที่อาจเกิดขึ้นของการเปลี่ยนแปลงทั้งหมดของไดนิสเตอร์จะลดลง การฉีดสารพาหะผ่านทางแยกอีซีแอลเพิ่มขึ้น กระบวนการนี้มีลักษณะเหมือนหิมะถล่มและมาพร้อมกับการเปลี่ยนชุมทางตัวรวบรวมเป็นสถานะเปิด การเพิ่มขึ้นของกระแสเกิดขึ้นพร้อมกันโดยการลดลงของความต้านทานของทุกพื้นที่ของอุปกรณ์ ดังนั้นการเพิ่มขึ้นของกระแสผ่านอุปกรณ์จึงมาพร้อมกับแรงดันไฟฟ้าที่ลดลงระหว่างแอโนดและแคโทด สำหรับ VAC ส่วนนี้จะแสดงด้วยหมายเลข 3 ในที่นี้ อุปกรณ์มีความต้านทานค่าส่วนต่างเป็นลบ แรงดันตกคร่อมตัวต้านทานเพิ่มขึ้นและไดนามิกสวิตช์

หลังจากการเปลี่ยนชุมทางคอลเลคเตอร์เป็นสถานะเปิด คุณลักษณะ I–V จะมีรูปแบบที่สอดคล้องกับสาขาโดยตรงของไดโอด (ส่วนที่ 4) หลังจากสลับแล้ว แรงดันไฟฟ้าข้ามไดนิสเตอร์จะลดลงเหลือ 1 V หากคุณยังคงเพิ่มแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟหรือลดความต้านทานของตัวต้านทาน R ต่อไป กระแสไฟขาออกจะเพิ่มขึ้นเช่นเดียวกับวงจรทั่วไปที่มี ไดโอดโดยตรง

เมื่อแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟลดลง ความต้านทานสูงของชุมทางตัวสะสมจะกลับคืนมา เวลาในการฟื้นตัวของความต้านทานของการเปลี่ยนแปลงนี้สามารถเป็นได้หลายสิบไมโครวินาที

แรงดันไฟฟ้า Uon ที่กระแสเริ่มเหมือนหิมะถล่มสามารถลดลงได้โดยการแนะนำตัวพาประจุที่ไม่ใช่ประจุหลักเข้าไปในชั้นใดๆ ที่อยู่ติดกับทางแยกของตัวเก็บประจุ ตัวนำประจุไฟฟ้าเพิ่มเติมถูกใส่เข้าไปในไทริสเตอร์โดยอิเล็กโทรดเสริมที่ป้อนจากแหล่งจ่ายแรงดันควบคุมอิสระ (Ucontrol) ไทริสเตอร์ที่มีอิเล็กโทรดควบคุมเสริมเรียกว่าไตรโอดหรือทรินิสเตอร์ ในทางปฏิบัติเมื่อใช้คำว่า "thyristor" เป็นองค์ประกอบที่มีความหมายอย่างแม่นยำ วงจรสวิตชิ่งของไทริสเตอร์ดังกล่าวแสดงในรูปที่ 1.2.2. ความเป็นไปได้ของการลดแรงดันไฟฟ้า U ด้วยการเพิ่มขึ้นของกระแสควบคุมนั้นแสดงโดยตระกูล CVC (รูปที่ 1.2.4)

หากแรงดันไฟฟ้าของขั้วตรงข้ามถูกนำไปใช้กับไทริสเตอร์ (รูปที่ 1.2.4) ทางแยกของอีซีแอลจะถูกปิด ในกรณีนี้ CVC ของไทริสเตอร์จะคล้ายกับสาขาย้อนกลับของลักษณะของไดโอดทั่วไป ที่แรงดันไฟฟ้าย้อนกลับที่สูงมาก จะสังเกตเห็นการสลายตัวของไทริสเตอร์ที่ไม่สามารถย้อนกลับได้

วันศุกร์ที่ 20 กรกฎาคม 2555 10:00:00

หลักการทำงานของไทริสเตอร์

ไทริสเตอร์เป็นคีย์อิเล็คทรอนิคส์กำลังไฟฟ้าที่ไม่ได้ควบคุมอย่างเต็มที่ ดังนั้นบางครั้งในเอกสารทางเทคนิคจึงเรียกว่าไทริสเตอร์การทำงานเดียวซึ่งสามารถถ่ายโอนไปยังสถานะการนำโดยสัญญาณควบคุมเท่านั้นเช่นเปิด ในการปิด (เมื่อใช้กระแสตรง) จำเป็นต้องใช้มาตรการพิเศษเพื่อให้แน่ใจว่ากระแสไฟไปข้างหน้าลดลงเป็นศูนย์

คีย์ไทริสเตอร์สามารถนำกระแสไฟได้เพียงทิศทางเดียว และเมื่อปิดแล้ว จะสามารถทนต่อแรงดันไฟทั้งเดินหน้าและถอยหลังได้

ไทริสเตอร์มีโครงสร้าง p-n-p-n สี่ชั้นที่มีสามขั้ว: แอโนด (A), แคโทด (C) และอิเล็กโทรดควบคุม (G) ซึ่งแสดงในรูปที่ หนึ่ง

ข้าว. 1. ไทริสเตอร์สามัญ: ก) - การกำหนดกราฟิกทั่วไป b) - ลักษณะแรงดันกระแสไฟ

ในรูป 1b แสดงลักษณะเอาต์พุตแบบคงที่ของ I–V สำหรับค่าต่างๆ ของ iG ปัจจุบันควบคุม แรงดันไปข้างหน้าสูงสุดที่ไทริสเตอร์สามารถทนต่อโดยไม่ต้องเปิดเครื่องมีค่าสูงสุดที่ iG = 0 เมื่อ iG ปัจจุบันเพิ่มขึ้น แรงดันไปข้างหน้าที่ไทริสเตอร์สามารถต้านทานได้จะลดลง สาขา II สอดคล้องกับสถานะเปิดของไทริสเตอร์ สาขา I สอดคล้องกับสถานะปิด และสาขา III สอดคล้องกับกระบวนการสลับ กระแสการถือครองหรือกระแสการถือครองมีค่าเท่ากับ iA กระแสตรงขั้นต่ำที่อนุญาตซึ่งไทริสเตอร์ยังคงอยู่ในสถานะนำไฟฟ้า ค่านี้ยังสอดคล้องกับค่าต่ำสุดที่เป็นไปได้ของแรงดันไฟตรงตกคร่อมไทริสเตอร์ที่รวมอยู่ด้วย

สาขา IV คือการพึ่งพากระแสไฟรั่วบนแรงดันย้อนกลับ เมื่อแรงดันย้อนกลับเกินค่า UBO กระแสย้อนกลับจะเริ่มเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วซึ่งเกี่ยวข้องกับการสลายของไทริสเตอร์ ลักษณะของการพังทลายอาจสอดคล้องกับกระบวนการที่ไม่สามารถย้อนกลับได้หรือกระบวนการพังทลายของหิมะถล่มซึ่งมีอยู่ในการทำงานของไดโอดซีเนอร์เซมิคอนดักเตอร์

ไทริสเตอร์มีพลังมากที่สุด กุญแจอิเล็กทรอนิกส์สามารถสลับวงจรที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 5 kV และกระแสสูงถึง 5 kA ที่ความถี่ไม่เกิน 1 kHz

การออกแบบไทริสเตอร์แสดงในรูปที่ 2.

ข้าว. 2. การออกแบบเคสไทริสเตอร์: ก) - แท็บเล็ต; b) - พิน

ไทริสเตอร์ในวงจรไฟฟ้ากระแสตรง

การรวมไทริสเตอร์แบบธรรมดานั้นดำเนินการโดยการใช้พัลส์ปัจจุบันกับวงจรควบคุมที่เป็นบวกซึ่งสัมพันธ์กับแคโทดขั้ว ระยะเวลาของชั่วขณะเมื่อเปิดเครื่องได้รับผลกระทบอย่างมากจากลักษณะของโหลด (แอ็คทีฟ, อุปนัย ฯลฯ ) แอมพลิจูดและอัตราการเพิ่มขึ้นของพัลส์ปัจจุบันควบคุม iG อุณหภูมิของโครงสร้างเซมิคอนดักเตอร์ของไทริสเตอร์ แรงดันไฟที่ใช้และกระแสโหลด ในวงจรที่มีไทริสเตอร์ ไม่ควรมีอัตราการฆ่าแรงดันไปข้างหน้าที่ยอมรับไม่ได้ duAC/dt ซึ่งไทริสเตอร์อาจเปิดขึ้นเองตามธรรมชาติหากไม่มีสัญญาณควบคุม iG และอัตราการฆ่าปัจจุบัน diA/dt ในขณะเดียวกัน ความชันของสัญญาณควบคุมต้องสูง

ในบรรดาวิธีปิดไทริสเตอร์ เป็นเรื่องปกติที่จะแยกความแตกต่างระหว่างการปิดเครื่องตามธรรมชาติ (หรือการสลับโดยธรรมชาติ) และการบังคับ (หรือการสลับแบบเทียม) การสลับแบบธรรมชาติเกิดขึ้นระหว่างการทำงานของไทริสเตอร์ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับในขณะที่กระแสไฟลดลงเป็นศูนย์

วิธีการบังคับสลับนั้นมีความหลากหลายมาก โดยทั่วไปแล้วมีดังต่อไปนี้: การเชื่อมต่อตัวเก็บประจุ C ที่ชาร์จไว้ล่วงหน้าด้วยคีย์ S (รูปที่ 3, a); เชื่อมต่อวงจร LC กับตัวเก็บประจุ CK ที่ชาร์จไว้ล่วงหน้า (รูปที่ 3b); การใช้ลักษณะการแกว่งของกระบวนการชั่วคราวในวงจรโหลด (รูปที่ 3, c)

ข้าว. 3. วิธีการสลับเทียมของไทริสเตอร์: ก) - โดยใช้ตัวเก็บประจุที่มีประจุ C; b) - โดยวิธีการคายประจุของวงจร LC; c) - เนื่องจากลักษณะการแกว่งของโหลด

เมื่อเปลี่ยนตามรูปแบบในรูปที่ 3 และการเชื่อมต่อตัวเก็บประจุแบบสวิตชิ่งที่มีขั้วย้อนกลับ เช่น ไทริสเตอร์เสริมอื่น จะทำให้คายประจุไปยังไทริสเตอร์หลักที่นำไฟฟ้า เนื่องจากกระแสไฟดิสชาร์จของตัวเก็บประจุอยู่ตรงข้ามกับกระแสตรงของไทริสเตอร์ กระแสไฟหลังจะลดลงเหลือศูนย์และไทริสเตอร์จะปิด

ในแผนภาพในรูป 3b การเชื่อมต่อของวงจร LC ทำให้เกิดการคายประจุของตัวเก็บประจุแบบสวิตชิ่ง Sk ในเวลาเดียวกัน ที่จุดเริ่มต้น กระแสดิสชาร์จจะไหลผ่านไทริสเตอร์ตรงข้ามกับกระแสตรง เมื่อเท่ากัน ไทริสเตอร์จะปิด นอกจากนี้กระแสของวงจร LC ยังส่งผ่านจากไทริสเตอร์ VS ไปยังไดโอด VD ตราบใดที่กระแสของวงจรไหลผ่านไดโอด VD แรงดันย้อนกลับจะถูกนำไปใช้กับไทริสเตอร์ VS เท่ากับแรงดันตกคร่อมบนไดโอดเปิด

ในแผนภาพในรูป 3 การเปิดไทริสเตอร์ VS เป็นโหลด RLC ที่ซับซ้อนจะทำให้เกิดการชั่วคราว ด้วยพารามิเตอร์โหลดบางอย่าง กระบวนการนี้สามารถสั่นได้เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงขั้วของกระแสโหลดiн ในกรณีนี้หลังจากปิดไทริสเตอร์ VS แล้วไดโอด VD จะเปิดขึ้นซึ่งจะเริ่มนำกระแสของขั้วตรงข้าม บางครั้งวิธีการเปลี่ยนนี้เรียกว่ากึ่งธรรมชาติเนื่องจากเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงขั้วของกระแสโหลด

ไทริสเตอร์ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ

เมื่อเชื่อมต่อไทริสเตอร์กับวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ การดำเนินการต่อไปนี้สามารถทำได้:

การเปิดและปิดการใช้งาน วงจรไฟฟ้าด้วยโหลดแบบแอคทีฟและแอคทีฟรีแอกทีฟ
เปลี่ยนค่าเฉลี่ยและประสิทธิภาพของกระแสผ่านโหลดเนื่องจากสามารถปรับช่วงเวลาของสัญญาณควบคุมได้

เนื่องจากคีย์ไทริสเตอร์สามารถดำเนินการได้ ไฟฟ้าในทิศทางเดียวเท่านั้นจากนั้นเพื่อใช้ไทริสเตอร์กับกระแสสลับจะใช้การเชื่อมต่อแบบป้องกันขนาน (รูปที่ 4, a)

ข้าว. 4. การสลับแบ็คทูแบ็คของไทริสเตอร์ (a) และรูปร่างปัจจุบันที่โหลดแอ็คทีฟ (b)

ค่าเฉลี่ยและค่ากระแสที่มีประสิทธิภาพแตกต่างกันไปเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงในขณะที่สัญญาณเปิดถูกนำไปใช้กับไทริสเตอร์ VS1 และ VS2 เช่น โดยการเปลี่ยนมุมและ (รูปที่ 4b) ค่าของมุมนี้สำหรับไทริสเตอร์ VS1 และ VS2 ระหว่างการควบคุมจะเปลี่ยนแปลงไปพร้อม ๆ กันด้วยความช่วยเหลือของระบบควบคุม มุมนี้เรียกว่ามุมควบคุมหรือมุมการยิงของไทริสเตอร์

ที่สุด ประยุกต์กว้างในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังได้รับเฟส (รูปที่ 4, a, b) และการควบคุมความกว้างพัลส์ของไทริสเตอร์ (รูปที่ 4, c)

ข้าว. 5. ประเภทของแรงดันโหลดที่: ก) - การควบคุมเฟสของไทริสเตอร์; b) - การควบคุมเฟสของไทริสเตอร์ด้วยการสลับแบบบังคับ; c) - การควบคุมความกว้างพัลส์ของไทริสเตอร์

ด้วยวิธีเฟสของการควบคุมไทริสเตอร์ด้วยการสลับแบบบังคับ การควบคุมกระแสโหลดสามารถทำได้ทั้งโดยการเปลี่ยนมุม α และมุม θ การสลับประดิษฐ์ดำเนินการโดยใช้โหนดพิเศษหรือเมื่อใช้ไทริสเตอร์ที่ควบคุมอย่างสมบูรณ์ (ล็อค)

ด้วยการควบคุมความกว้างพัลส์ (การปรับความกว้างพัลส์ - PWM) สัญญาณควบคุมจะถูกนำไปใช้กับไทริสเตอร์ในช่วงเวลา Tocr พวกมันเปิดอยู่และแรงดันไฟฟ้า Un ถูกนำไปใช้กับโหลด ในช่วงเวลา Tclose ไม่มีสัญญาณควบคุมและไทริสเตอร์อยู่ในสถานะไม่นำไฟฟ้า ค่าประสิทธิผลของกระแสในการโหลด

ที่ In.m. - กระแสโหลดที่ Tclosed = 0

เส้นโค้งปัจจุบันในการโหลดระหว่างการควบคุมเฟสของไทริสเตอร์นั้นไม่ใช่ไซน์ซึ่งทำให้เกิดการบิดเบือนของรูปคลื่นแรงดันไฟหลักและการรบกวนในการทำงานของผู้บริโภคที่มีความไวต่อสัญญาณรบกวนความถี่สูง - ความไม่ลงรอยกันทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่เรียกว่าเกิดขึ้น

ไทริสเตอร์ที่ล็อคได้

ไทริสเตอร์เป็นสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทรงพลังที่สุดที่ใช้สำหรับการสลับวงจรไฟฟ้าแรงสูงและกระแสสูง (กระแสสูง) อย่างไรก็ตาม พวกเขามี ข้อเสียที่สำคัญ- การควบคุมที่ไม่สมบูรณ์ซึ่งแสดงออกในความจริงที่ว่าเพื่อที่จะปิดมันจำเป็นต้องสร้างเงื่อนไขเพื่อลดกระแสไปข้างหน้าเป็นศูนย์ ในหลายกรณีมีข้อจำกัดและทำให้การใช้ไทริสเตอร์ซับซ้อนขึ้น

เพื่อขจัดข้อเสียเปรียบนี้ ไทริสเตอร์ได้รับการพัฒนาซึ่งถูกกั้นด้วยสัญญาณตามอิเล็กโทรดควบคุม G ไทริสเตอร์ดังกล่าวเรียกว่าเกทเทิร์นออฟไทริสเตอร์ (GTO) หรือการทำงานสองครั้ง

ไทริสเตอร์ที่ล็อคได้ (CT) มีสี่ชั้น โครงสร้างปปปปแต่ในขณะเดียวกันก็มีนัยสำคัญจำนวนหนึ่ง คุณสมบัติการออกแบบทำให้พวกเขาแตกต่างจากไทริสเตอร์แบบดั้งเดิมซึ่งเป็นคุณสมบัติของการควบคุมที่สมบูรณ์ ลักษณะ I–V แบบคงที่ของไทริสเตอร์ gated ในทิศทางไปข้างหน้าจะเหมือนกับลักษณะ I–V ของไทริสเตอร์ทั่วไป อย่างไรก็ตาม ไทริสเตอร์แบบเปิดปิดมักจะไม่สามารถบล็อกแรงดันย้อนกลับขนาดใหญ่ได้ และมักจะเชื่อมต่อกับไดโอดแบบแบ็คทูแบ็ค นอกจากนี้ไทริสเตอร์ที่ล็อคได้นั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยแรงดันตกไปข้างหน้าอย่างมีนัยสำคัญ ในการปิดไทริสเตอร์ที่ล็อคได้ จำเป็นต้องใช้พัลส์กระแสลบอันทรงพลังกับวงจรอิเล็กโทรดควบคุม (ประมาณ 1:5 เมื่อเทียบกับค่าของกระแสไฟตัดตรง) แต่ในระยะเวลาอันสั้น (10-100 ม.)

ไทริสเตอร์ที่ล็อคได้ยังมีขีดจำกัดแรงดันและกระแสที่ต่ำกว่า (ประมาณ 20-30%) เมื่อเทียบกับไทริสเตอร์ทั่วไป

ไทริสเตอร์ประเภทหลัก

นอกจากไทริสเตอร์ที่ล็อคได้ ไทริสเตอร์หลายประเภทยังได้รับการพัฒนา แตกต่างกันในด้านความเร็ว กระบวนการควบคุม ทิศทางของกระแสในสถานะการนำ ฯลฯ ในหมู่พวกเขาควรสังเกตประเภทต่อไปนี้:

thyristor-diode ซึ่งเทียบเท่ากับ thyristor ที่มีไดโอดแบบ back-to-back (รูปที่ 6.12, a);
ไดโอดไทริสเตอร์ (ไดนิสเตอร์) ซึ่งเปลี่ยนเป็นสถานะการนำไฟฟ้าเมื่อใช้ระดับแรงดันไฟฟ้าระหว่าง A และ C (รูปที่ 6, b);
ไทริสเตอร์ที่ล็อคได้ (รูปที่ 6.12, c);
ไทริสเตอร์สมมาตรหรือไตรแอกซึ่งเทียบเท่ากับไทริสเตอร์แบบแบ็คทูแบ็คสองตัว (รูปที่ 6.12, d);
ไทริสเตอร์อินเวอร์เตอร์ความเร็วสูง (เวลาเปิดปิด 5-50 µs);
ไทริสเตอร์ที่มีการควบคุมภาคสนามบนอิเล็กโทรดควบคุม ตัวอย่างเช่น บนพื้นฐานของการรวมกันของ MOSFET กับไทริสเตอร์
optothyristor ควบคุมโดยฟลักซ์แสง

ข้าว. 6. การกำหนดกราฟิกทั่วไปของไทริสเตอร์: ก) - ไทริสเตอร์ไดโอด; b) - ไดโอด thyristor (dinistor); c) - ไทริสเตอร์ที่ล็อคได้; ง) - triac

การป้องกันไทริสเตอร์

ไทริสเตอร์เป็นอุปกรณ์สำคัญในการส่งต่ออัตราการฆ่ากระแส diA/dt และแรงดันไปข้างหน้า duAC/dt ไทริสเตอร์ เช่น ไดโอด มีกระแสการกู้คืนแบบย้อนกลับ ซึ่งลดลงอย่างรวดเร็วจนเหลือศูนย์ ทำให้ความเป็นไปได้ของแรงดันไฟเกิน duAC/dt สูงรุนแรงขึ้น แรงดันไฟเกินดังกล่าวเป็นผลมาจากการหยุดกระแสไฟฟ้าในองค์ประกอบวงจรอุปนัยอย่างกะทันหัน รวมถึงการเหนี่ยวนำสายไฟขนาดเล็ก ดังนั้นเพื่อป้องกันไทริสเตอร์จึงมักใช้วงจร TFTP ต่างๆ ซึ่งในโหมดไดนามิกจะป้องกันค่า diA / dt และ duAC / dt ที่ยอมรับไม่ได้

ในกรณีส่วนใหญ่ ความต้านทานอุปนัยภายในของแหล่งจ่ายแรงดันที่รวมอยู่ในวงจรของไทริสเตอร์ที่รวมอยู่นั้นเพียงพอแล้วเพื่อไม่ให้เกิดการเหนี่ยวนำ LS เพิ่มเติม ดังนั้นในทางปฏิบัติจึงมีความจำเป็นสำหรับ CFTS ซึ่งลดระดับและความเร็วของแรงดันไฟเกินระหว่างการปิดเครื่อง (รูปที่ 7)

ข้าว. 7. วงจรป้องกันไทริสเตอร์ทั่วไป

เพื่อจุดประสงค์นี้มักใช้วงจร RC ซึ่งเชื่อมต่อแบบขนานกับไทริสเตอร์ มีการปรับเปลี่ยนวงจรต่างๆ ของวงจร RC และวิธีการคำนวณพารามิเตอร์สำหรับ เงื่อนไขต่างๆการใช้ไทริสเตอร์

สำหรับไทริสเตอร์ที่ล็อคได้ วงจรการสร้างวิถีสวิตชิ่งจะถูกใช้ ซึ่งคล้ายกับวงจรกับทรานซิสเตอร์ CFTP

♠ ระบบควบคุมสำหรับไทริสเตอร์ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับและกระแสสลับเป็นจังหวะใช้ชุดพัลส์ควบคุมที่ไม่มีที่สิ้นสุด ซิงโครไนซ์กับเครือข่าย และทำการเปลี่ยนเฟสของด้านหน้าของพัลส์ควบคุมที่สัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงของแรงดันเครือข่ายเป็นศูนย์
พัลส์ควบคุมที่สร้างโดยอุปกรณ์พิเศษจะถูกส่งไปยังทางแยกของอิเล็กโทรดควบคุม - แคโทดของไทริสเตอร์ซึ่งเชื่อมต่อ เครือข่ายไฟฟ้าในการโหลด
ให้เราวิเคราะห์การทำงานของระบบดังกล่าวโดยใช้ตัวอย่างเครื่องควบคุมอุณหภูมิสำหรับปลายหัวแร้งไฟฟ้าที่มีกำลังสูงถึง 100 วัตต์ และ 220 โวลต์ . ไดอะแกรมของอุปกรณ์นี้แสดงใน รูปที่ 1.

♠ เครื่องควบคุมอุณหภูมิหัวแร้งไฟฟ้ากระแสสลับ 220 โวลต์ ประกอบด้วยไดโอดบริดจ์บน KTS405A, ไทริสเตอร์ KU202N, ซีเนอร์ไดโอด, โหนดสำหรับการก่อตัวของพัลส์ควบคุม
ด้วยความช่วยเหลือของสะพาน แรงดันไฟสลับจะถูกแปลงเป็นแรงดันเต้นเป็นจังหวะ (สูงสุด = 310 V)ขั้วบวก (จุด T1).

หน่วยการก่อตัวประกอบด้วย:
- ซีเนอร์ไดโอดสร้างแรงดันไฟฟ้าสี่เหลี่ยมคางหมูสำหรับแต่ละครึ่งรอบ (จุด T2);
- ห่วงโซ่การคายประจุชั่วคราว R2, R3, C;
- อะนาล็อกของไดนิสเตอร์ Tr1, Tr2.

พร้อมตัวต้านทาน R4แรงดันพัลส์จะถูกลบออกเพื่อเริ่มต้นไทริสเตอร์ (จุดที่ 4).

บนชาร์ต (รูปที่ 2)แสดงกระบวนการสร้างความเครียดที่จุด T1 - T5เมื่อมันเปลี่ยนไป ตัวต้านทานปรับค่าได้R2จากศูนย์ถึงสูงสุด

ผ่านตัวต้านทาน R1แรงดันไฟหลักเป็นจังหวะจะจ่ายให้กับซีเนอร์ไดโอด KS510.
แรงดันไฟฟ้าสี่เหลี่ยมคางหมู 10 โวลต์ เกิดขึ้นบนซีเนอร์ไดโอด (จุด T2). กำหนดจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของส่วนข้อบังคับ

♠ ตัวเลือกห่วงโซ่เวลา (R2, R3, C)ถูกเลือกเพื่อให้ในช่วงครึ่งรอบตัวเก็บประจุ จากถูกชาร์จจนเต็ม
ด้วยจุดเริ่มต้นของการเปลี่ยนแรงดันไฟหลัก Ucผ่านศูนย์ โดยมีลักษณะเป็นแรงดันสี่เหลี่ยมคางหมู แรงดันไฟฟ้าข้ามตัวเก็บประจุเริ่มเติบโต จาก. เมื่อถึงแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวเก็บประจุ สหราชอาณาจักร \u003d 10 โวลต์อะนาล็อกของไทริสเตอร์ทะลุ (ต1,ต2). ตัวเก็บประจุ จากผ่านแอนะล็อกจะถูกปล่อยไปยังตัวต้านทาน R4และควบคู่ไปกับการเปลี่ยนแปลง Ue - Kไทริสเตอร์ (จุด T3)และเปิดไทริสเตอร์
ไทริสเตอร์ KU202ส่งกระแสโหลดหลักผ่านวงจร: เครือข่าย - KTS405 - เกลียวเหล็กบัดกรี - ขั้วบวก - แคโทดไทริสเตอร์ - KTS405 - ฟิวส์ - เครือข่าย.
ตัวต้านทาน R5-R6ให้บริการเพื่อการทำงานที่เสถียรของอุปกรณ์

♠ การเริ่มต้นของโหนดควบคุมจะซิงโครไนซ์กับแรงดันไฟฟ้าโดยอัตโนมัติ Ucเครือข่าย
ซีเนอร์ไดโอดสามารถเป็น D814V,G,D. หรือ KS510, KS210สำหรับแรงดันไฟฟ้า 9 - 12 โวลต์
ตัวต้านทานปรับค่าได้ R2 - 47 - 56 คมกำลังไฟฟ้าไม่น้อยกว่า 0.5 วัตต์.
ตัวเก็บประจุ C - 0.15 - 0.22 ยูเอฟ, ไม่มีแล้ว
ตัวต้านทาน R1- ขอแนะนำให้หมุนจากตัวต้านทานสามตัว โดย 8.2 Komสองวัตต์เพื่อไม่ให้ร้อนมาก
ทรานซิสเตอร์ Tr1, Tr2 – คู่ KT814A, KT815A; KT503A, KT502Aและอื่น ๆ.

♠ หากกำลังควบคุมไม่เกิน 100 วัตต์คุณสามารถใช้ไทริสเตอร์โดยไม่มีหม้อน้ำได้ ถ้ากำลังโหลด มากกว่า 100 วัตต์จำเป็นต้องมีหม้อน้ำ 10 - 20 ตร.ซม..
♠ ในวิธีพัลส์ - เฟสนี้ พัลส์ทริกเกอร์สำหรับไทริสเตอร์จะถูกสร้างขึ้นภายในครึ่งรอบทั้งหมด
เหล่านั้น. กำลังปรับเกือบจากศูนย์ถึง 100% ขณะที่ปรับมุมเฟส จาก a=0 ถึง a=180องศา
บนชาร์ตใน จุดที่ 5แสดงรูปแบบความเค้นบนโหลดที่มุมเฟสที่เลือก: a = 160, a = 116, a = 85, a = 18องศา
ด้วยค่า a = 160 องศา, ไทริสเตอร์ปิดเกือบตลอดครึ่งวงจร แรงดันไฟหลัก(กำลังโหลดต่ำมาก).
ด้วยค่า a = 18 องศา, ไทริสเตอร์เปิดเกือบตลอดระยะเวลาครึ่งรอบ (กำลังในการโหลดเกือบ 100% ).
ในแผนภูมิใน จุดที่ 4ในระหว่างการเปิดไทริสเตอร์พร้อมกับลักษณะของพัลส์ที่กระตุ้นแรงดันตกคร่อมไทริสเตอร์เปิดจะถูกเพิ่ม ( ขึ้นบนแผนภูมิ ที่จุดหมายเลข 4).

กราฟแสดงความเครียดทั้งหมดเป็นคะแนน T1 - T5, เทียบกับจุด T6สามารถดูได้บนออสซิลโลสโคป

ไทริสเตอร์ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ วิธีเฟส

♦เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่ากระแสไฟฟ้าในครัวเรือนและ เครือข่ายอุตสาหกรรมเปลี่ยนแปลงไซนัส รูปแบบของความถี่กระแสสลับ 50 เฮิรตซ์, นำเสนอเมื่อ รูปที่ 1 ก).

ในรอบระยะเวลาหนึ่ง แรงดันไฟฟ้าจะเปลี่ยนค่าของมัน: 0 → (+Umax) → 0 → (-Umax) → 0 .
ถ้าเราจินตนาการถึงเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับที่ง่ายที่สุด (รูปที่ 1b)ด้วยเสาคู่หนึ่งซึ่งการรับกระแสสลับไซน์จะกำหนดการหมุนของเฟรมโรเตอร์ในการปฏิวัติหนึ่งครั้ง จากนั้นแต่ละตำแหน่งของโรเตอร์ในช่วงเวลาหนึ่งๆ จะสอดคล้องกับแรงดันเอาต์พุตจำนวนหนึ่ง

หรือแต่ละค่าของแรงดันไซน์ในช่วงเวลาหนึ่งสอดคล้องกับมุมหนึ่ง α การหมุนเฟรม มุมเฟส α นี่คือมุมที่กำหนดมูลค่าของปริมาณที่เปลี่ยนแปลงเป็นระยะในเวลาที่กำหนด

ในขณะที่มุมเฟส:

α = 0° แรงดันไฟฟ้า U=0;
α = 90°แรงดันไฟฟ้า U = +Umax;
α=180°แรงดันไฟฟ้า U=0;
α = 270°แรงดันไฟฟ้า U = - Umax;
α = 360°แรงดันไฟฟ้า ยู = 0

♦ การควบคุมแรงดันไฟฟ้าด้วยไทริสเตอร์ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับใช้คุณสมบัติเหล่านี้ของกระแสสลับไซน์
ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ในบทความ "": ไทริสเตอร์เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ทำงานตามกฎหมายของวาล์วไฟฟ้าควบคุม มันมีสองสถานะที่มั่นคง สามารถนำไฟฟ้าได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการ (เปิด)และสถานะไม่นำไฟฟ้า (ปิด).
♦ ไทริสเตอร์มีแคโทด แอโนด และอิเล็กโทรดควบคุม อิเล็กโทรดควบคุมสามารถใช้เปลี่ยนได้ สถานะทางไฟฟ้าไทริสเตอร์นั่นคือเปลี่ยน พารามิเตอร์ทางไฟฟ้าวาล์ว.
ไทริสเตอร์สามารถผ่านกระแสไฟฟ้าได้ในทิศทางเดียวเท่านั้น - จากแอโนดไปยังแคโทด (triac ผ่านกระแสทั้งสองทิศทาง)
ดังนั้นสำหรับการทำงานของไทริสเตอร์จะต้องแปลงกระแสสลับ (แก้ไขโดยใช้ไดโอดบริดจ์) เป็นแรงดันพัลซิ่งของขั้วบวกที่มีแรงดันศูนย์ข้ามเช่นเดียวกับใน รูปที่ 2.

♦ วิธีการควบคุมไทริสเตอร์ต้องแน่ใจว่าในขณะนั้น t(ในช่วงครึ่งรอบ เรา) ผ่านการเปลี่ยนแปลง Ue - K,ได้ผ่านกระแสสลับ ไอออนไทริสเตอร์

จากนี้ไป กระแสแคโทด-แอโนดหลักจะไหลผ่านไทริสเตอร์ จนกระทั่งการเปลี่ยนแปลงครึ่งรอบถัดไปเป็นศูนย์ เมื่อไทริสเตอร์ปิด
กระแสไหลเข้า ไอออนไทริสเตอร์สามารถรับได้หลายวิธี
1. เนื่องจากกระแสน้ำไหลผ่าน: + U - R1 - R2 - Ue - K - -U (ในแผนภาพ รูปที่ 3) .
2. จากโหนดแยกต่างหากสำหรับการก่อตัวของพัลส์ควบคุมและการจ่ายระหว่างอิเล็กโทรดควบคุมและแคโทด

♦ ในกรณีแรก กระแสเกทไหลผ่านทางแยก ยู-เค,ค่อยๆ เพิ่มขึ้น (เพิ่มขึ้นตามความตึงเครียด เรา) จนกว่าจะถึงค่า ไอออน. ไทริสเตอร์จะเปิดขึ้น

วิธีเฟส.

♦ ในกรณีที่สอง เกิดขึ้นใน อุปกรณ์พิเศษ, ชีพจรสั้น ๆ ในเวลาที่เหมาะสมถูกนำไปใช้กับการเปลี่ยนแปลง Ue - Kซึ่งไทริสเตอร์เปิดขึ้น

การควบคุมไทริสเตอร์ประเภทนี้เรียกว่า วิธีพัลส์เฟส .
ในทั้งสองกรณี กระแสที่ควบคุมการเปิดไทริสเตอร์จะต้องซิงโครไนซ์กับจุดเริ่มต้นของการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟหลัก Uc ถึงศูนย์
การทำงานของอิเล็กโทรดควบคุมจะลดลงเหลือเพียงการควบคุมโมเมนต์ของการเปิดไทริสเตอร์

วิธีเฟสของการควบคุมไทริสเตอร์

♦ มาลองใช้ตัวอย่างง่ายๆ ของเครื่องหรี่ไทริสเตอร์ (แผนภาพ .) รูปที่ 3) เพื่อแยกคุณลักษณะของการทำงานของไทริสเตอร์ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ

หลังจากบริดจ์เรกติไฟเออร์ แรงดันไฟจะเป็นแรงดันพัลซิ่ง ซึ่งเปลี่ยนแปลงในรูปแบบ:
0 → (+Umax) → 0 → (+Umax) → 0 ดังในรูปที่ 2

♦ จุดเริ่มต้นของการควบคุมไทริสเตอร์มีดังนี้
ด้วยแรงดันไฟหลักที่เพิ่มขึ้น เราจากช่วงเวลาที่แรงดันไฟฟ้าผ่านศูนย์ กระแสควบคุมจะปรากฏขึ้นในวงจรอิเล็กโทรดควบคุม Iupตามห่วงโซ่:
+ U - R1 - R2 - Ue - K - -U.
ด้วยความตึงเครียดที่เพิ่มขึ้น เราเพิ่มขึ้นและกระแสควบคุม Iup(อิเล็กโทรดควบคุม - แคโทด)

เมื่อกระแสอิเล็กโทรดควบคุมถึงค่า ไอออน, ไทริสเตอร์เปิด (เปิด) และปิดจุด +U และ -Uบนไดอะแกรม

แรงดันตกคร่อมไทริสเตอร์เปิด (แอโนด - แคโทด) คือ 1,5 – 2,0 โวลต์ กระแสเกตจะลดลงจนเกือบเป็นศูนย์ และไทริสเตอร์จะยังคงเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าจนถึงแรงดันไฟ เราเครือข่ายจะไม่ลดลงเป็นศูนย์
ด้วยการกระทำของแรงดันไฟหลักครึ่งรอบใหม่ทุกอย่างจะทำซ้ำตั้งแต่ต้น

♦ เฉพาะกระแสโหลดเท่านั้นที่ไหลในวงจร นั่นคือ กระแสผ่านหลอดไฟ L1 ตามวงจร:
เรา - ฟิวส์ - ไดโอดบริดจ์ - แอโนด - ไทริสเตอร์แคโทด - ไดโอดบริดจ์ - หลอดไฟ L1 - เรา
หลอดไฟจะ ไฟไหม้ในแต่ละครึ่งรอบของแรงดันไฟหลักและดับเมื่อแรงดันผ่านศูนย์

ลองทำการคำนวณเล็กน้อยสำหรับตัวอย่าง รูปที่ 3. เราใช้ข้อมูลขององค์ประกอบตามแผนภาพ
ตามคู่มือสำหรับไทริสเตอร์ KU202Nทำให้ปัจจุบัน ไอออน = 100 mA. ในความเป็นจริงมันเล็กกว่ามากและเป็น 10 - 20 มิลลิแอมป์,ขึ้นอยู่กับกรณี
ยกตัวอย่าง ไอออน = 10 mA .
การควบคุมช่วงเวลาของการเปิดเครื่อง (การปรับความสว่าง) เกิดขึ้นโดยการเปลี่ยนค่า ความต้านทานตัวแปรตัวต้านทาน R1. สำหรับค่าตัวต้านทานที่แตกต่างกัน R1จะมีแรงดันพังทลายที่แตกต่างกันของไทริสเตอร์ ในกรณีนี้ ช่วงเวลาของการเปิดไทริสเตอร์จะแตกต่างกันไปภายใน:

1. R1 = 0, R2 = 2.0 คอม Uon \u003d Ion x (R1 + R2) \u003d 10 x (0 + 2 \u003d 20 โวลต์
2. R1 = 14.0 kΩ, R2 = 2.0 kΩ Uon \u003d Ion x (R1 + R2) \u003d 10 x (13 + 2) \u003d 150 โวลต์
3. R1 = 19.0 คม, R2 = 2.0 คม Uon \u003d Ion x (R1 + R2) \u003d 10 x (18 + 2) \u003d 200 โวลต์
4. R1 = 29.0 คม, R2 = 2.0 คม Uon \u003d Ion x (R1 + R2) \u003d 10 x (28 + 2) \u003d 300 โวลต์
5. R1 = 30.0 คม, R2 = 2.0 คม Uon \u003d Ion x (R1 + R2) \u003d 10 x (308 + 2) \u003d 310 โวลต์

มุมเฟส α แตกต่างจาก a = 10 ถึง a = 90องศา
ตัวอย่างผลลัพธ์ของการคำนวณเหล่านี้แสดงใน ข้าว. สี่.

♦ ส่วนที่แรเงาของไซนูซอยด์สอดคล้องกับกำลังงานที่สูญเสียที่โหลด
การควบคุมกำลังโดยวิธีเฟส ทำได้ในช่วงมุมควบคุมที่แคบเท่านั้น จาก a = 10° ถึง a = 90°.
นั่นคือ ภายใน จาก 90% ถึง 50%กำลังส่งไปยังโหลด

เริ่มการควบคุมจากมุมเฟส a = 10องศาอธิบายได้ด้วยข้อเท็จจริงที่ว่า ณ ขณะนั้น t=0 – t=1, กระแสในวงจรอิเล็กโทรดควบคุมยังไม่ถึงค่า ไอออน(UC ไม่ถึง 20 โวลต์).

เงื่อนไขทั้งหมดนี้เป็นไปได้หากไม่มีตัวเก็บประจุในวงจร จาก.
หากคุณใส่ตัวเก็บประจุ จาก(ในแผนภาพของรูปที่ 2) ช่วงการควบคุมแรงดันไฟฟ้า (มุมเฟส) จะเลื่อนไปทางขวาเป็น รูปที่ 5.

นี่เป็นเพราะว่าในตอนแรก (t=0 – t=1) กระแสทั้งหมดจะไปชาร์จตัวเก็บประจุ จาก, แรงดันไฟฟ้าระหว่าง Ue และ K ของไทริสเตอร์เป็นศูนย์และไม่สามารถเปิดได้

ทันทีที่ประจุตัวเก็บประจุ กระแสจะไหลผ่านอิเล็กโทรดควบคุม - แคโทด ไทริสเตอร์จะเปิดขึ้น

มุมควบคุมขึ้นอยู่กับความจุของตัวเก็บประจุและเลื่อนประมาณ จาก a = 30 ถึง a = 120องศา (พร้อมความจุตัวเก็บประจุ 50uF). จะตรวจสอบไทริสเตอร์ได้อย่างไร?

ในบล็อกของฉัน ฉันโพสต์จดหมายข่าวสำหรับบทเรียนฟรีในหัวข้อ:
ในบทเรียนเหล่านี้ ในรูปแบบที่ได้รับความนิยม ฉันพยายามอธิบายสาระสำคัญของการทำงานของไทริสเตอร์ให้เรียบง่ายที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้: มันทำงานอย่างไร มันทำงานอย่างไรในวงจร DC และ AC เขาอ้างถึงวงจรการทำงานหลายอย่างเกี่ยวกับไทริสเตอร์และไดนามิก

ในบทเรียนนี้ ตามคำขอของสมาชิก ผมขอยกตัวอย่างเล็กน้อย ตรวจสอบไทริสเตอร์เพื่อความสมบูรณ์

จะตรวจสอบไทริสเตอร์ได้อย่างไร?

ตรวจสอบเบื้องต้นของไทริสเตอร์โดยใช้ เครื่องทดสอบโอห์มมิเตอร์หรือมัลติมิเตอร์แบบดิจิตอล.
สวิตช์ DMM ควรอยู่ในตำแหน่งทดสอบไดโอด
การใช้โอห์มมิเตอร์หรือมัลติมิเตอร์ ทรานซิชันไทริสเตอร์จะถูกตรวจสอบ: อิเล็กโทรดควบคุม - แคโทดและการเปลี่ยนผ่าน ขั้วบวก - แคโทด
ความต้านทานการเปลี่ยนผ่านของไทริสเตอร์ อิเล็กโทรดควบคุม - แคโทด ต้องอยู่ภายใน 50 - 500 โอห์ม
ในแต่ละกรณี ค่าความต้านทานนี้ควรจะใกล้เคียงกันสำหรับการวัดโดยตรงและการวัดย้อนกลับ ยิ่งค่าความต้านทานนี้มีค่ามากเท่าใด ไทริสเตอร์ก็จะยิ่งมีความอ่อนไหวมากขึ้นเท่านั้น
กล่าวอีกนัยหนึ่งค่าของกระแสของอิเล็กโทรดควบคุมซึ่งไทริสเตอร์เปลี่ยนจากสถานะปิดเป็นสถานะเปิดจะน้อยกว่า
สำหรับไทริสเตอร์ที่ดี ค่าความต้านทานของการเปลี่ยนขั้วแอโนด-แคโทดด้วยการวัดโดยตรงและย้อนกลับ จะต้องมีขนาดใหญ่มาก กล่าวคือ มีค่า "อนันต์"
ผลบวกของการตรวจสอบเบื้องต้นนี้ไม่ได้มีความหมายอะไรเลย
หากไทริสเตอร์อยู่ในวงจรอยู่แล้ว อาจมีจุดเชื่อมต่อแอโนด-แคโทดที่ "ไหม้" ความผิดปกติของไทริสเตอร์นี้ไม่สามารถระบุได้ด้วยมัลติมิเตอร์

การทดสอบหลักของไทริสเตอร์จะต้องดำเนินการโดยใช้แหล่งจ่ายไฟเพิ่มเติม ในกรณีนี้ การทำงานของไทริสเตอร์จะได้รับการตรวจสอบอย่างสมบูรณ์
ไทริสเตอร์จะเข้าสู่สถานะเปิดหากพัลส์กระแสระยะสั้นผ่านทางแยก แคโทด - อิเล็กโทรดควบคุม เพียงพอที่จะเปิดไทริสเตอร์

กระแสนี้สามารถหาได้สองวิธี:
1. ใช้แหล่งจ่ายไฟหลักและตัวต้านทาน R ดังในรูปที่ #1
2. ใช้แหล่งจ่ายแรงดันควบคุมเพิ่มเติม ดังในรูปที่ #2

พิจารณาวงจรทดสอบไทริสเตอร์ในรูปที่ 1
คุณสามารถสร้างบอร์ดทดสอบขนาดเล็กสำหรับวางสายไฟ ไฟแสดงสถานะ และปุ่มสลับ

ตรวจสอบไทริสเตอร์เมื่อวงจรขับเคลื่อนด้วยกระแสตรง

ในฐานะที่เป็นความต้านทานโหลดและตัวบ่งชี้ที่มองเห็นได้ของการทำงานของไทริสเตอร์ เราใช้หลอดไฟกำลังต่ำสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสม
ค่าตัวต้านทาน Rถูกเลือกเพื่อให้กระแสที่ไหลผ่านอิเล็กโทรดควบคุม - แคโทดเพียงพอที่จะเปิดไทริสเตอร์
กระแสควบคุมไทริสเตอร์จะผ่านวงจร: บวก (+) - ปุ่มปิด Kn1 - ปุ่มปิด Kn2 - ตัวต้านทาน R - อิเล็กโทรดควบคุม - แคโทด - ลบ (-)
กระแสไฟควบคุมไทริสเตอร์สำหรับ KU202 ตามหนังสืออ้างอิงคือ 0.1 แอมแปร์ ในความเป็นจริง กระแสไฟเปิดของไทริสเตอร์อยู่ระหว่าง 20 - 50 มิลลิแอมป์หรือน้อยกว่านั้นด้วยซ้ำ ลองหา 20 มิลลิแอมป์ หรือ 0.02 แอมป์กัน
แหล่งพลังงานหลักสามารถเป็นวงจรเรียงกระแส แบตเตอรี่ หรือชุดแบตเตอรี่
แรงดันไฟฟ้าสามารถเป็นอะไรก็ได้ตั้งแต่ 5 ถึง 25 โวลต์
กำหนดความต้านทานของตัวต้านทาน R.
ใช้การคำนวณแหล่งจ่ายไฟ U = 12 โวลต์
R \u003d U: ฉัน \u003d 12 V: 0.02 A \u003d 600 โอห์ม
ที่ไหน: U – แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ; I คือกระแสในวงจรอิเล็กโทรดควบคุม

ค่าของตัวต้านทาน R จะเท่ากับ 600 โอห์ม
หากแรงดันไฟฟ้าต้นทางเป็นเช่น 24 โวลต์ R = 1200 โอห์มตามลำดับ

วงจรในรูปที่ 1 ทำงานดังนี้

ในสถานะเริ่มต้น ไทริสเตอร์จะปิด หลอดไฟฟ้าไม่ไหม้ วงจรสามารถอยู่ในสถานะนี้ได้นานเท่าที่คุณต้องการ กดปุ่ม Kn2 แล้วปล่อย ชีพจรของกระแสควบคุมจะผ่านวงจรอิเล็กโทรดควบคุม ไทริสเตอร์จะเปิดขึ้น ไฟจะติดแม้ว่าวงจรอิเล็กโทรดควบคุมจะขาด
กดและปล่อยปุ่ม Kn1 วงจรของกระแสโหลดที่ไหลผ่านไทริสเตอร์จะแตกและไทริสเตอร์จะปิด วงจรจะกลับสู่สภาพเดิม

มาตรวจสอบการทำงานของไทริสเตอร์ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับกัน

แทนที่จะเป็นแหล่งที่มา แรงดันคงที่คุณเปิดแรงดันไฟฟ้าสลับ 12 โวลต์จากหม้อแปลงใด ๆ (รูปที่ 2)

ในสถานะเริ่มต้น หลอดไฟจะไม่สว่าง
ให้กดปุ่ม Kn2 เมื่อกดปุ่มไฟจะสว่างขึ้น เมื่อกดปุ่มก็จะดับลง
ในเวลาเดียวกันหลอดไฟก็ไหม้ "ถึงพื้น - เรืองแสง" เนื่องจากไทริสเตอร์ส่งผ่านเพียงครึ่งคลื่นบวกของแรงดันไฟสลับ
หากเราตรวจสอบไตรแอกแทนไทริสเตอร์เช่น KU208 หลอดไฟจะเผาไหม้ด้วยความร้อนเต็มที่ ไตรแอกส่งผ่านแรงดันไฟฟ้าสลับครึ่งคลื่นทั้งสอง

จะทดสอบไทริสเตอร์จากแหล่งจ่ายแรงดันควบคุมแยกต่างหากได้อย่างไร

กลับไปที่วงจรทดสอบไทริสเตอร์แรกจากแหล่งแรงดันคงที่ แต่ปรับเปลี่ยนเล็กน้อย

เราดูที่รูปที่ 3

ในวงจรนี้ กระแสไฟเกตถูกจ่ายจากแหล่งที่แยกต่างหาก เนื่องจากสามารถใช้แบตเตอรีแบบแบนได้
โดยการกดปุ่ม Kn2 สั้นๆ ไฟจะสว่างขึ้นในลักษณะเดียวกับกรณีในรูปที่ 1 กระแสของอิเล็กโทรดควบคุมต้องมีอย่างน้อย 15 - 20 มิลลิแอมป์ ไทริสเตอร์ถูกล็อคด้วยการกดปุ่ม Kn1

4. บทเรียนที่ 4 - “ไทริสเตอร์ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ วิธีพัลส์ - เฟส "

5. บทเรียนที่ 5 - "ตัวควบคุมไทริสเตอร์ในเครื่องชาร์จ"

บทเรียนเหล่านี้ในรูปแบบที่เรียบง่ายและสะดวก จะสรุปข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ ได้แก่ ไดนามิกและไทริสเตอร์

ไดนามิกและไทริสเตอร์คืออะไร ประเภทของไทริสเตอร์และลักษณะของโวลต์แอมแปร์ การทำงานของไดนามิกและไทริสเตอร์ในวงจร DC และ AC อะนาลอกของทรานซิสเตอร์ของไดนามิกและไทริสเตอร์

อีกทั้งจะควบคุมอย่างไร พลังงานไฟฟ้าวิธีกระแสสลับ เฟส และเฟสพัลส์

เนื้อหาเชิงทฤษฎีแต่ละรายการได้รับการยืนยันโดยตัวอย่างเชิงปฏิบัติ
มีรูปแบบการดำเนินงาน: เครื่องกำเนิดการผ่อนคลายและปุ่มคงที่ซึ่งใช้กับไดนามิกและทรานซิสเตอร์อะนาล็อก วงจรป้องกัน ไฟฟ้าลัดวงจรในตัวปรับแรงดันไฟฟ้าและอื่น ๆ อีกมากมาย

น่าสนใจเป็นพิเศษสำหรับแผนผู้ขับขี่ ที่ชาร์จสำหรับแบตเตอรี่ 12 โวลต์บนไทริสเตอร์
ไดอะแกรมของรูปร่างแรงดันไฟฟ้าที่จุดปฏิบัติการของอุปกรณ์ควบคุมการทำงานจะได้รับ แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับด้วยวิธีเฟสและพัลส์เฟส

หากต้องการรับบทเรียนฟรีเหล่านี้ สมัครรับจดหมายข่าว กรอกแบบฟอร์มการสมัครรับข้อมูล แล้วคลิกปุ่ม "สมัครรับข้อมูล"

หลักการทำงานของไทริสเตอร์

ไทริสเตอร์เป็นกุญแจไฟฟ้าที่ควบคุมไม่ได้ 100% ดังนั้นในบางครั้งในเอกสารทางเทคนิคจึงเรียกว่าไทริสเตอร์การทำงานครั้งเดียวซึ่งสามารถถ่ายโอนโดยสัญญาณควบคุมไปยังสถานะการนำเท่านั้นนั่นคือตัดเข้า ในการปิดเครื่อง (เมื่อทำงานที่กระแสคงที่) ต้องใช้มาตรการพิเศษเพื่อให้แน่ใจว่ากระแสตรงลดลงเป็นศูนย์

คีย์ไทริสเตอร์สามารถนำกระแสไฟได้ในทิศทางเดียวเท่านั้นและในสถานะปิดสามารถทนต่อแรงดันตรงและแรงดันย้อนกลับได้

ไทริสเตอร์มีโครงสร้าง p-n-p-n สี่ชั้นที่มี 3 ลีด: แอโนด (A), แคโทด (C) และอิเล็กโทรดควบคุม (G) ซึ่งแสดงในรูปที่ หนึ่ง

ข้าว. 1. ไทริสเตอร์สามัญ: ก) - การกำหนดกราฟิกทั่วไป b) - สายแรงดันกระแส

ในรูป 1b แสดงตระกูลของเอาต์พุตลักษณะ I–V แบบคงที่สำหรับ ความหมายต่างกันควบคุม iG ปัจจุบัน แรงดันไปข้างหน้าสูงสุดที่ไทริสเตอร์สามารถทนต่อโดยไม่ต้องเปิดเครื่องมีค่าสูงสุดที่ iG = 0 เมื่อ iG ปัจจุบันเพิ่มขึ้น แรงดันไปข้างหน้าที่ไทริสเตอร์สามารถทนต่อจะลดลง สาขา II สอดคล้องกับสถานะเปิดของไทริสเตอร์ สาขา I สอดคล้องกับสถานะปิด และสาขา III สอดคล้องกับกระบวนการเปิด กระแสถือหรือกระแสไฟที่ถืออยู่เท่ากับค่าที่อนุญาตต่ำของ iA กระแสตรงที่ไทริสเตอร์ยังคงอยู่ในสถานะนำไฟฟ้า ค่านี้ยังสอดคล้องกับค่าที่ไม่น่าจะเป็นไปได้ของแรงดันไฟตรงตกคร่อมไทริสเตอร์ที่รวมอยู่ด้วย

สาขา IV คือการพึ่งพากระแสไฟรั่วบนแรงดันย้อนกลับ เมื่อแรงดันย้อนกลับเกินค่า UBO กระแสย้อนกลับจะเริ่มเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วซึ่งเกี่ยวข้องกับการสลายของไทริสเตอร์ ลักษณะของการสลายตัวอาจสอดคล้องกับกระบวนการที่ไม่สามารถย้อนกลับได้หรือกระบวนการพังทลายของหิมะถล่มซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของการทำงานของไดโอดซีเนอร์เซมิคอนดักเตอร์

ไทริสเตอร์เป็นสวิตช์ไฟฟ้าที่แรงกว่าซึ่งสามารถสลับวงจรที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 5 kV และกระแสสูงถึง 5 kA ที่ความถี่น้อยกว่า 1 kHz

การออกแบบไทริสเตอร์แสดงในรูปที่ 2.

ข้าว. 2. การออกแบบเคสไทริสเตอร์: ก) - แท็บเล็ต; b) - พิน

ไทริสเตอร์ในวงจรไฟฟ้ากระแสตรง

การรวมไทริสเตอร์ธรรมดาทำได้โดยใช้พัลส์ปัจจุบันกับวงจรควบคุมที่เป็นบวกซึ่งสัมพันธ์กับแคโทดขั้วระยะเวลาของชั่วขณะเมื่อเปิดเครื่องได้รับผลกระทบอย่างมากจากลักษณะของโหลด (แอ็คทีฟ, อุปนัย ฯลฯ ) แอมพลิจูดและอัตราการเพิ่มขึ้นของพัลส์ปัจจุบันควบคุม iG อุณหภูมิของโครงสร้างเซมิคอนดักเตอร์ของไทริสเตอร์ แรงดันไฟที่ใช้และกระแสโหลด ในวงจรที่มีไทริสเตอร์ ค่าที่ยอมรับไม่ได้ของอัตราการเพิ่มขึ้นของแรงดันไปข้างหน้า duAC/dt ไม่ควรปรากฏขึ้น ซึ่งการเปิดสวิตช์ไทริสเตอร์โดยธรรมชาติอาจเกิดขึ้นในกรณีที่ไม่มีสัญญาณควบคุม iG และอัตราการเพิ่มขึ้นในปัจจุบัน diA/dt . ในขณะเดียวกัน ความชันของสัญญาณควบคุมต้องสูงที่สุด

ในบรรดาวิธีการปิดไทริสเตอร์ เป็นเรื่องปกติที่จะแยกแยะระหว่างการปิดตามธรรมชาติ (หรือการสลับโดยธรรมชาติ) และการปิดสวิตช์แบบบังคับ (หรือการสลับเทียม) การสลับแบบธรรมชาติเกิดขึ้นระหว่างการทำงานของไทริสเตอร์ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับในขณะที่กระแสไฟลดลงเป็นศูนย์

วิธีการบังคับสลับนั้นมีความหลากหลายมาก โดยทั่วไปมีดังต่อไปนี้: การเชื่อมต่อสำหรับตัวเก็บประจุ C ที่ชาร์จก่อนหน้านี้ด้วยคีย์ S (รูปที่ 3, a); เชื่อมต่อวงจร LC กับตัวเก็บประจุ CK ที่ชาร์จก่อนหน้านี้ (รูปที่ 3b); การแนะนำลักษณะการแกว่งของกระบวนการชั่วคราวในวงจรโหลด (รูปที่ 3, c)

เมื่อเปลี่ยนตามรูปแบบในรูปที่ 3 และการเชื่อมต่อตัวเก็บประจุแบบสวิตชิ่งที่มีขั้วย้อนกลับเช่นไทริสเตอร์เสริมอื่นจะทำให้เกิดการคายประจุไปยังไทริสเตอร์หลักที่เป็นตัวนำ เนื่องจากกระแสดิสชาร์จของตัวเก็บประจุอยู่ตรงข้ามกับกระแสตรงของไทริสเตอร์ กระแสไฟหลังจะลดลงเหลือศูนย์และไทริสเตอร์จะปิด

ในแผนภาพในรูป 3b การเชื่อมต่อของวงจร LC ทำให้เกิดการคายประจุของตัวเก็บประจุแบบสวิตชิ่ง Sk ทั้งหมดนี้ในตอนแรกกระแสดิสชาร์จจะไหลผ่านไทริสเตอร์ตรงข้ามกับกระแสตรงเมื่อเท่ากันไทริสเตอร์จะปิด นอกจากนี้ กระแสของวงจร LC จะวิ่งจากไทริสเตอร์ VS ไปยังไดโอด VD ในขณะที่กระแสของวงจรไหลผ่านไดโอด VD แรงดันย้อนกลับจะถูกนำไปใช้กับไทริสเตอร์ VS เท่ากับแรงดันตกคร่อมบนไดโอดเปิด

ในแผนภาพในรูป 3 การเปิด VS thyristor เป็นโหลด RLC ที่ครอบคลุมทั้งหมดจะทำให้เกิดการชั่วคราว ด้วยพารามิเตอร์โหลดบางอย่าง กระบวนการนี้สามารถมีลักษณะการสั่นด้วยการกำหนดค่าขั้วของกระแสโหลดเข้า ในกรณีนี้ หลังจากปิดไทริสเตอร์ VS แล้ว ไดโอด VD จะเปิดขึ้น ซึ่งจะเริ่มนำกระแสไฟย้อนกลับ วิธีการสลับนี้บางครั้งเรียกว่ากึ่งธรรมชาติ เนื่องจากเกี่ยวข้องกับการกำหนดค่าขั้วของกระแสโหลด

ไทริสเตอร์ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ

เมื่อเชื่อมต่อไทริสเตอร์กับวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ การดำเนินการต่อไปนี้สามารถดำเนินการได้:

การเปิดและปิดวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่มีโหลดแบบแอคทีฟและแอคทีฟรีแอกทีฟ

เปลี่ยนค่าเฉลี่ยและประสิทธิภาพของกระแสผ่านโหลดเนื่องจากสามารถปรับช่วงเวลาของสัญญาณควบคุมได้

เนื่องจากคีย์ไทริสเตอร์สามารถนำกระแสไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ได้ในทิศทางเดียวเท่านั้น ดังนั้นสำหรับการใช้ไทริสเตอร์กับกระแสสลับจึงใช้การเชื่อมต่อแบบป้องกันขนาน (รูปที่ 4, a)

ค่าเฉลี่ยและค่ากระแสที่มีประสิทธิภาพจะแตกต่างกันไปตามการกำหนดค่าของช่วงเวลาที่สัญญาณเปิดถูกนำไปใช้กับไทริสเตอร์ VS1 และ VS2 เช่น เนื่องจากการกำหนดค่ามุมและ (รูปที่ 4b) ค่าของมุมนี้สำหรับไทริสเตอร์ VS1 และ VS2 ระหว่างการควบคุมจะเปลี่ยนทันทีด้วยความช่วยเหลือของระบบควบคุม มุมนี้เรียกว่ามุมควบคุมหรือมุมการยิงของไทริสเตอร์

ใช้พลังงานอย่างกว้างขวางมากขึ้น เครื่องใช้ไฟฟ้าเฟสที่ได้รับ (รูปที่ 4, a, b) และ การควบคุมไทริสเตอร์ความกว้างพัลส์(รูปที่ 4c).

ด้วยวิธีเฟสของการควบคุมไทริสเตอร์ด้วยการสลับแบบบังคับการควบคุมกระแสโหลดสามารถเป็นได้ทั้งจากการกำหนดค่าของมุมα และมุม θ . การสลับประดิษฐ์ดำเนินการโดยใช้โหนดพิเศษหรือใช้ไทริสเตอร์ควบคุม (ล็อคได้) 100%

ด้วยการควบคุมความกว้างพัลส์ (การปรับความกว้างพัลส์ - PWM)ในช่วงเวลา Tocr สัญญาณควบคุมจะถูกนำไปใช้กับไทริสเตอร์ซึ่งเปิดอยู่และแรงดันไฟฟ้า Un ถูกนำไปใช้กับโหลด ในช่วงเวลา Tclose ไม่มีสัญญาณควบคุมและไทริสเตอร์อยู่ในสถานะไม่นำไฟฟ้า ค่าประสิทธิผลของกระแสในการโหลด

ที่ In.m. – กระแสโหลดที่ Tclosed = 0

เส้นโค้งปัจจุบันในการโหลดระหว่างการควบคุมเฟสของไทริสเตอร์นั้นไม่ใช่ไซน์ซึ่งทำให้เกิดการบิดเบือนของรูปคลื่นแรงดันไฟหลักและการรบกวนในการทำงานของผู้บริโภคที่ไวต่อการรบกวนความถี่ - ความไม่ลงรอยกันทางไฟฟ้าที่เรียกว่าปรากฏขึ้น

ไทริสเตอร์ที่ล็อคได้

ไทริสเตอร์เป็นสวิตช์ไฟฟ้าที่แรงกว่าซึ่งใช้สำหรับเปลี่ยนวงจรไฟฟ้าแรงสูงและกระแสสูง (กระแสสูง)แต่พวกเขามีข้อเสียเปรียบที่สำคัญ - ความคล่องแคล่วไม่สมบูรณ์ซึ่งแสดงออกในความจริงที่ว่าเพื่อที่จะปิดพวกเขาจำเป็นต้องสร้างเงื่อนไขในการลดกระแสไปข้างหน้าเป็นศูนย์ ในเกือบทุกกรณีมีข้อ จำกัด และทำให้การใช้งานไทริสเตอร์ซับซ้อนขึ้น

เพื่อขจัดข้อบกพร่องนี้ ไทริสเตอร์ได้รับการพัฒนาซึ่งถูกล็อคโดยสัญญาณตามอิเล็กโทรดควบคุม G ไทริสเตอร์ดังกล่าวเรียกว่าล็อกได้ (GTO - ไทริสเตอร์เปิดปิดเกต) หรือการทำงานสองครั้ง

ไทริสเตอร์ที่ล็อคได้(ST) มีโครงสร้าง ppppp สี่ชั้น แต่ในขณะเดียวกันก็มีคุณสมบัติการออกแบบที่สำคัญหลายประการที่ทำให้มีคุณสมบัติที่แตกต่างจากไทริสเตอร์ทั่วไปซึ่งเป็นคุณสมบัติของความคล่องแคล่วอย่างสมบูรณ์ ลักษณะ I–V แบบคงที่ของไทริสเตอร์ gated ในทิศทางไปข้างหน้าคล้ายกับลักษณะ I–V ของไทริสเตอร์ทั่วไป แต่ไทริสเตอร์ที่ล็อคได้มักจะไม่สามารถบล็อกแรงดันย้อนกลับขนาดใหญ่ได้ และมักจะเชื่อมต่อกับไดโอดแบ็คทูแบ็คที่เชื่อมต่อแบบขนาน นอกจากนี้ไทริสเตอร์ที่ล็อคได้ยังมีแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ในการปิดไทริสเตอร์ที่ล็อคได้ จำเป็นต้องใช้พัลส์กระแสลบอันทรงพลังกับวงจรอิเล็กโทรดควบคุม (ประมาณ 1:5 เมื่อเทียบกับค่าของกระแสไฟตัดตรง) แต่ในระยะเวลาอันสั้น (10-100 ม.)

ไทริสเตอร์ประเภทหลัก

ไม่รวมไทริสเตอร์ที่ล็อคได้ ไทริสเตอร์ชนิดต่างๆ ได้รับการพัฒนาขึ้นมากมาย ความเร็ว กระบวนการควบคุม ทิศทางของกระแสในสถานะการนำเป็นต้น ในหมู่พวกเขาจำเป็นต้องเน้นประเภทต่อไปนี้:

thyristor-diode ซึ่งเทียบเท่ากับ thyristor ที่มีไดโอดแบบ back-to-back (รูปที่ 6.12, a);

ไดโอดไทริสเตอร์ (ไดนิสเตอร์), เปลี่ยนเป็นสถานะการนำไฟฟ้าเมื่อใช้ระดับแรงดันไฟฟ้าระหว่าง A และ C (รูปที่ 6, b);

ไทริสเตอร์ที่ล็อคได้(รูปที่ 6.12, ค);

ไทริสเตอร์สมมาตรหรือไตรแอกซึ่งเทียบเท่ากับไทริสเตอร์แบ็คทูแบ็คสองตัว (รูปที่ 6.12, d);

ไทริสเตอร์อินเวอร์เตอร์เร็ว(เวลาปิด 5-50 µs);

ไทริสเตอร์พร้อมการควบคุมภาคสนามบนอิเล็กโทรดควบคุมตัวอย่างเช่น ตามองค์ประกอบของทรานซิสเตอร์ MOS กับไทริสเตอร์

optothyristor ควบคุมโดยฟลักซ์แสง

การป้องกันไทริสเตอร์

ไทริสเตอร์มีความสำคัญต่อการส่งต่ออัตราการฆ่ากระแส diA/dt และแรงดันไปข้างหน้า duAC/dt ไทริสเตอร์เช่นไดโอดนั้นมีลักษณะเป็นปรากฏการณ์ของการไหลของกระแสกู้คืนแบบย้อนกลับซึ่งการลดลงอย่างรวดเร็วจนเป็นศูนย์จะทำให้ความเป็นไปได้ของแรงดันไฟเกินที่มีค่า duAC / dt สูงสุดแย่ลง แรงดันไฟเกินดังกล่าวเป็นผลมาจากการหยุดกระแสไฟฟ้าในองค์ประกอบวงจรอุปนัยอย่างกะทันหัน รวมถึงการเหนี่ยวนำสายไฟขนาดเล็ก ดังนั้น เพื่อป้องกันไทริสเตอร์ พวกเขามักจะใช้วงจร TFTP ที่แตกต่างกัน ซึ่งในโหมดไดนามิก ให้การป้องกันจากค่า diA / dt และ duAC / dt ที่ยอมรับไม่ได้

เกือบตลอดเวลาความต้านทานอุปนัยภายในของแหล่งแรงดันไฟฟ้าที่รวมอยู่ในวงจรของไทริสเตอร์ที่รวมอยู่นั้นเพียงพอเพื่อไม่ให้เกิด LS ตัวเหนี่ยวนำเพิ่มเติม ดังนั้นในทางปฏิบัติจึงมีความจำเป็นสำหรับ CFTS ซึ่งลดระดับและความเร็วของแรงดันไฟเกินระหว่างการปิดเครื่อง (รูปที่ 7)

ข้าว. 7. วงจรป้องกันไทริสเตอร์ทั่วไป

เพื่อจุดประสงค์นี้มักใช้วงจร RC ซึ่งเชื่อมต่อแบบขนานกับไทริสเตอร์ มีการปรับเปลี่ยนวงจรต่างๆ ของวงจร RC และวิธีการคำนวณคุณลักษณะสำหรับเกณฑ์ต่างๆ สำหรับการใช้ไทริสเตอร์

สำหรับไทริสเตอร์ที่ล็อคได้จะใช้วงจรสำหรับสร้างเส้นการเคลื่อนที่แบบสวิตชิ่งซึ่งคล้ายกับวงจรกับทรานซิสเตอร์ CFTP

องค์ความรู้ในการพัฒนา กล่าวคือ การประดิษฐ์คิดค้นของผู้เขียนชิ้นนี้เป็นของสาขาวิศวกรรมไฟฟ้า กล่าวคือ ใช้ในแอนะล็อก วงจรไฟฟ้า: รีเลย์อิเล็กทรอนิกส์ อุปกรณ์ติดตาม วงจรเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ในอุปกรณ์จ่ายไฟ กระแสตรงและการใช้ไทริสเตอร์ (triac) ในอุปกรณ์สวิตชิ่งมีจุดมุ่งหมายเพื่อควบคุมคีย์ทรานซิสเตอร์ในโหมดไดนามิกที่มีระดับลอจิกที่เทียบเท่ากันที่ 1 และ 0

เป้าหมายคือการขยายฟังก์ชันการทำงานของไทริสเตอร์ในแหล่ง DC ซึ่งมุ่งเป้าไปที่การขับเคลื่อนสวิตช์ทรานซิสเตอร์อย่างแม่นยำด้วยเอาต์พุตอันทรงพลังในโหมดไดนามิกเพื่อสลับโหลดใดๆ

เป้าหมายนี้ทำได้โดยวิธีการควบคุมคีย์ทรานซิสเตอร์บนไทริสเตอร์ (triac) คืออิเล็กโทรดควบคุมของคีย์ทรานซิสเตอร์ของการนำไฟฟ้าใด ๆ นั้นเชื่อมต่อกันด้วยอคติเชิงบวกกับสวิตช์ไทริสเตอร์ระหว่างแอโนดไทริสเตอร์กับไดโอดแคโทด ตัวสะสมหรือตัวปล่อยของทรานซิสเตอร์จึงปิดวงจรอิเล็กโทรดควบคุมคีย์ทรานซิสเตอร์จากการสื่อสารกับขั้วลบรวมถึงผ่านอิเล็กโทรดควบคุมของไทริสเตอร์และโหลดเชื่อมต่อกับวงจรสะสมหรือวงจรอีซีแอลของคีย์ทรานซิสเตอร์ระหว่างแหล่งพลังงาน บวกหรือลบ กระแสไฟปฏิบัติการแปรผันไหลผ่านสวิตช์ไทริสเตอร์จากวงจรอินพุตของแหล่งจ่าย ไทริสเตอร์เปิดด้วยกระแสที่มากกว่าการถือครองและถ่ายโอนฐานของคีย์ทรานซิสเตอร์ไปยังไบแอสเชิงลบ และถูกปิดโดยกระแสไฟน้อยกว่า การถือครองและถ่ายโอนฐานของคีย์ทรานซิสเตอร์ไปยังอคติบวกและกระแสผ่านไทริสเตอร์ถูกวางบนแขนสองข้างและกำหนดสัดส่วนกระแสที่เหมาะสมต่อไปนี้ และถือไว้สลับกันเปลี่ยนกระแสผ่านวงจรสวิตช์ไทริสเตอร์ 10% ... 20% ซึ่งไทริสเตอร์จะปิดการตั้งค่าที่เหลือจะไหลผ่านตัวต้านทานอคติบวกของฐานของคีย์ทรานซิสเตอร์

การตั้งค่ากระแสผ่านไทริสเตอร์จะถูกวางเพิ่มเติมผ่านแขนที่สามของตัวปรับกระแสซึ่งเชื่อมต่อแบบขนานกับตัวต้านทานอคติบวกของคีย์ทรานซิสเตอร์

กระแสไฟทำงานผ่านสวิตช์ไทริสเตอร์ถูกกำหนดโดยการเลือกตัวต้านทานจำกัดกระแส ซึ่งแทรกระหว่างจุดร่วมของแอโนดไทริสเตอร์กับแคโทดไดโอด ตัวสะสมหรือตัวปล่อยของทรานซิสเตอร์สวิตช์ไทริสเตอร์

กระแสไฟในการทำงานของสวิตช์ไทริสเตอร์ถูกควบคุมโดยทรานซิสเตอร์ของการนำไฟฟ้าใดๆ ซึ่งถูกนำเข้าสู่วงจรไฟฟ้าเข้าของสวิตช์ไทริสเตอร์

หลักการทำงานของวิธีการควบคุมนั้นแสดงโดยภาพวาดของรูปที่ 1-3

วงจรควบคุม (รูปที่ 1) ประกอบด้วยแหล่งพลังงาน สวิตช์ทรานซิสเตอร์ 7 ซึ่งเชื่อมต่อระหว่างแอโนดของไทริสเตอร์ 8 และแคโทดผ่านตัวต้านทาน 5 และแหล่งพลังงานผ่านตัวต้านทาน 4 ไดโอด 9 ของสวิตช์ไทริสเตอร์ 2 อินพุตของวงจรจ่าย 6 เชื่อมต่อกับสวิตช์ไทริสเตอร์ 2 อิเล็กโทรดควบคุมของไทริสเตอร์ 8 ผ่านตัวต้านทาน 3 เชื่อมต่อกับวงจรอินพุตของอุปทาน 6 และผ่านตัวต้านทาน 1 มันคือ เชื่อมต่อกับขั้วลบของแคโทดไทริสเตอร์ 8 ตัวเก็บประจุของสวิตช์ของทรานซิสเตอร์ 7 เชื่อมต่อกับเครื่องหมายบวกและตัวปล่อยจะเชื่อมต่อกับค่าลบผ่านโหลด Rl

คีย์ทรานซิสเตอร์ 7 สามารถเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าใดก็ได้ และโหลด Rn เชื่อมต่อกับวงจรอีซีแอลหรือคอลเลคเตอร์ระหว่างแหล่งพลังงานบวกหรือลบ ไดโอด 9 ปิดฐานของคีย์ทรานซิสเตอร์จากการสื่อสารกับเครื่องหมายลบ รวมถึงผ่านวงจรอิเล็กโทรดควบคุมของไทริสเตอร์ 8 ทรานซิชันของทรานซิสเตอร์ตัวสะสม-ตัวส่งหรือตัวส่ง-ตัวสะสมสามารถทำหน้าที่เดียวกันได้

อิเล็กโทรดควบคุมของไทริสเตอร์ 8 สามารถเชื่อมต่อกับอินพุตกำลัง 6 ผ่านตัวต้านทานหรือตัวเก็บประจุหรือไดโอดหรือซีเนอร์ไดโอดหรือรวมกัน ตัวต้านทาน 5 s ทรานซิสเตอร์ np-nในบางกรณีอาจไม่สามารถตั้งค่าการนำไฟฟ้าได้ ซึ่งโดยทั่วไปจะจำกัดพัลส์ไฟฟ้าแรงสูงในระหว่างการสลับ

วงจรทำงานดังนี้: เมื่อเปิดแหล่งจ่ายไฟ เมื่อปิดไทริสเตอร์ 8 อคติบวกบนฐานจะปิดคีย์ทรานซิสเตอร์ 7 ด้วยการนำ p-n-p และเปิดด้วยการนำ n-p-n ด้วยการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าในวงจรอินพุตของอุปทาน 6 ที่กระแสมากกว่าไทริสเตอร์จับ 8 จะเปิดและถ่ายโอนฐานของสวิตช์ทรานซิสเตอร์ 7 เป็นอคติเชิงลบ สวิตช์ทรานซิสเตอร์ 7 ที่มีการนำ p-n-p จะเปิดขึ้นและ เปิดโหลด Rn และด้วยค่าการนำไฟฟ้า np-n จะปิดและปิดโหลด Rn

สำหรับการทำงานที่มีประสิทธิภาพของวงจรให้เลือกสัดส่วนที่เหมาะสมที่สุดของการกระจายกระแสถือต่ำสุดของไทริสเตอร์ 8 กระแสของไทริสเตอร์ 8 ถูกกำหนดโดยการเลือกความต้านทานของตัวต้านทาน 4 ในอัตราประมาณ 80 ... 90% ของกระแสถือและ 10 ... 20% ผ่านวงจรอินพุตอุปทาน 6 ของสวิตช์ไทริสเตอร์ 2 ซึ่งน้อยกว่าที่ไทริสเตอร์ 8 จะปิด ตัวอย่างเช่น การทดสอบได้ดำเนินการในวงจรจ่ายไฟ 12 V บน TS10-6 triac และบน KU101E, KU101G thyristors ซึ่งมีกระแสไฟฟ้า 2 mA ... 5 mA ในขณะที่ค่าของ thyristor 8 ขีด จำกัด การตัดกระแสคงที่เสมอ อีกครั้ง thyristor 8 เปิดขึ้นเมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น 0.7 ... 0.9 V ที่อินพุตของแหล่งจ่ายไฟ 6 ซึ่งเชื่อมต่อกับสวิตช์ไทริสเตอร์ 2 ผ่านตัวต้านทาน 3 k 6 ผลิตขึ้นตามวิธีการที่อธิบายไว้ในรูปที่ 2

รูปที่ 2 แตกต่างจากรูปที่ 1 โดยที่วงจรฐานอคติของคีย์ทรานซิสเตอร์ 7 เชื่อมต่อกับจุดร่วมของแอโนดของไทริสเตอร์ 8 ผ่านไดโอดแทรก 11 และแคโทดของไดโอด 11 เชื่อมต่อกับขั้วบวกผ่าน เครื่องกำเนิดกระแส 10. ระหว่างจุดร่วมของแอโนดของไทริสเตอร์ 8 และไดโอด 9 จะมีการแนะนำตัวต้านทานจำกัดกระแส 12 ในวงจรนี้ จะพิจารณาวิธีการควบคุมสองวิธี: ผ่านตัวตั้งค่าปัจจุบัน 10 และผ่านตัวต้านทาน 12 ที่แนะนำ

Diode 11 ล็อคเครื่องกำเนิดกระแส 10 จากการสื่อสารกับฐานของปุ่มทรานซิสเตอร์ 7 และปรับปรุงไดนามิกการสลับ ตัวตั้งค่าปัจจุบัน 10 เป็นองค์ประกอบบัลลาสต์ อาจมีตัวสร้างและตัวต้านทานจำกัดกระแส พวกเขาตั้งค่ากระแสถือขั้นต่ำของไทริสเตอร์ 8 ในวงจรอินพุตของอุปทาน 6

ตัวต้านทานจำกัดกระแส 12 สามารถเสริมด้วยตัวต้านทานทริม ด้วยวิธีนี้ ช่วงเวลาของการเปิดและปิดของไทริสเตอร์ 8 จะถูกตั้งค่าตามค่าแรงดันไฟฟ้าของวงจรอินพุตของแหล่งจ่าย 6

รูปที่ 3 แตกต่างจากรูปที่ 1 โดยที่อินพุตของแหล่งจ่าย 6 เชื่อมต่อกับสวิตช์ไทริสเตอร์ 2 ผ่านทรานซิสเตอร์อินพุต 14 และตัวต้านทานจำกัดกระแส 13 และอินพุตควบคุมเชื่อมต่อกับฐาน ทรานซิสเตอร์ 14 สามารถมีค่าการนำไฟฟ้าใดๆ ซึ่งควบคุมกระแสการทำงานของไทริสเตอร์ 8 หรือเปลี่ยนไทริสเตอร์ 8 ให้เป็นสถานะเปิดและปิด ซึ่งจะเปลี่ยนสวิตช์ทรานซิสเตอร์ 7

ตัวอย่างเช่น เมื่อเชื่อมต่อกับอินพุตควบคุมของเครื่องกำเนิดพัลส์ฟันเลื่อย เอาต์พุตของปุ่มทรานซิสเตอร์ 7 จะมีสัญญาณพัลส์สี่เหลี่ยม และตัวอย่างการวาดของรูปที่ 9 และรูปที่ 10 แสดงการทำงานของรีเลย์อิเล็กทรอนิกส์อย่างง่าย .

อุปกรณ์สำหรับใช้วิธีนี้ซึ่งประกอบด้วยแหล่งพลังงานสวิตช์ทรานซิสเตอร์ n-p-n ซึ่งเชื่อมต่อระหว่างขั้วบวกของไทริสเตอร์กับแคโทดของไดโอดผ่านตัวต้านทานป้องกันและบวกกับแหล่งพลังงานผ่านตัวต้านทานอคติ และอิเล็กโทรดควบคุมของไทริสเตอร์ผ่านตัวต้านทานหรือตัวต้านทานซีเนอร์ไดโอดหรือไดโอดที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมเชื่อมต่อกับแอโนดของไดโอดหรือตัวปล่อยของทรานซิสเตอร์ผ่านตัวต้านทานอื่นที่เชื่อมต่อกับลบ ด้วยแคโทดไทริสเตอร์และตัวสะสมของคีย์ทรานซิสเตอร์เชื่อมต่อกับบวกของแหล่งพลังงานหรือเชื่อมต่อผ่านตัวต้านทานโหลดและจุดทั่วไปของอีซีแอลผ่านตัวต้านทานระดับกลางเชื่อมต่อกับขั้วบวกของไดโอดสวิตช์ไทริสเตอร์ และอีซีแอลวงจรคู่ขนานที่สอง - ไปยังเอาต์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและอีซีแอลและจุดอคติของฐานของทรานซิสเตอร์เชื่อมต่อกับลบผ่านตัวเก็บประจุและฐานของทรานซิสเตอร์เชื่อมต่อกับอีซีแอลผ่านตัวป้องกัน ตัวต้านทานและลบผ่านตัวเก็บประจุป้องกัน

จุดร่วมของตัวต้านทานและตัวเก็บประจุระดับกลางเชื่อมต่อกับอีซีแอลของทรานซิสเตอร์ผ่านไดโอดที่ใส่เข้าไป

ขนานกับคีย์ทรานซิสเตอร์ ทรานซิสเตอร์คอมโพสิตที่สองเชื่อมต่ออยู่ แป้น p-n-pการนำไฟฟ้า อีซีแอลของทรานซิสเตอร์เอาท์พุตเชื่อมต่อกับขั้วบวกของแหล่งพลังงาน และตัวสะสมของทรานซิสเตอร์ทั้งสองตัวเชื่อมต่อกับค่าลบผ่านโหลด และอินพุตฐานของทรานซิสเตอร์คอมโพสิตเชื่อมต่อผ่านตัวต้านทานหนึ่งตัวถึงขั้วบวกของ แหล่งพลังงานและผ่านตัวต้านทานตัวที่สองไปยังจุดไบแอสของฐานของคีย์ทรานซิสเตอร์

แอโนดของไดโอดของสวิตช์ไทริสเตอร์ตัวที่สองเชื่อมต่อกับเอาต์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าผ่านตัวต้านทานจำกัดกระแส และอิเล็กโทรดควบคุมของไตรแอกเชื่อมต่อระหว่างแคโทดของไดโอดกับแอโนดของไทริสเตอร์และเฟส L ผ่านโหลดและสวิตช์ triac เชื่อมต่อกับสายสามัญของศูนย์ N ที่ทำงานและตัวเรือน

บล็อกทรานซิสเตอร์ของการนำไฟฟ้าใดๆ ต่อขนานกับขั้วบวกและแคโทดของไทริสเตอร์ และฐานเชื่อมต่อกับอินพุตควบคุม

ใส่ไฟ LED แบบออปโตคัปเปลอร์ระหว่างตัวสะสมทรานซิสเตอร์และตัวจ่ายไฟบวกหรือตัวต้านทานโหลด และไดโอดซีเนอร์ป้องกันหรือตัวต้านทานเชื่อมต่อแบบขนานกับ LED และตัวเก็บทรานซิสเตอร์ออปโตคัปเปลอร์เชื่อมต่อกับเครื่องหมายบวก และตัวปล่อยเชื่อมต่อผ่าน ตัวต้านทานต่อฐานของทรานซิสเตอร์ตัวแรกของสเตจขยาย ฐานซึ่งเชื่อมต่อกับลบผ่านตัวเก็บประจุป้องกัน และกับอีซีแอลผ่านตัวต้านทานป้องกัน และตัวเก็บประจุเชื่อมต่อกับบวกของแหล่งพลังงานผ่าน ตัวต้านทานหรือตัวสะสมของทรานซิสเตอร์ตัวที่สองของสเตจขยายซึ่งเชื่อมต่อกับขั้วบวกของแหล่งพลังงานผ่านโหลดและฐานเชื่อมต่อกับตัวปล่อยของทรานซิสเตอร์ตัวแรกและเชื่อมต่อกับลบและตัวปล่อยผ่าน ตัวต้านทานหรือไดโอดต่ออนุกรม

อุปกรณ์กำเนิด (รูปที่ 4) ประกอบด้วยแหล่งพลังงาน, คีย์ทรานซิสเตอร์ 7, ฐานซึ่งผ่านตัวต้านทาน 5 และบวกแหล่งพลังงานผ่านตัวต้านทาน 4, เชื่อมต่อระหว่างแอโนดของไทริสเตอร์ 8 และแคโทดของ ไดโอด 9. อิเล็กโทรดควบคุมของไทริสเตอร์ 8 ผ่านตัวต้านทาน 3 เชื่อมต่อกับขั้วบวกของไดโอด 9 และผ่านตัวต้านทาน 1 เชื่อมต่อกับขั้วลบด้วยแคโทดของไทริสเตอร์ 8 ตัวสะสมของทรานซิสเตอร์ 7 เชื่อมต่ออยู่ บวกกับแหล่งพลังงาน จุดร่วมของอีซีแอลของทรานซิสเตอร์ 7 ผ่านไดโอด 19 และตัวต้านทานกลาง 18 เชื่อมต่อกับไดโอด 9 ของสวิตช์ไทริสเตอร์ 2 และจุดร่วมของไดโอด 19 และตัวต้านทานระดับกลาง 18 เชื่อมต่อกับลบผ่าน ตัวเก็บประจุ 20 และเอาต์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเชื่อมต่อกับอีซีแอล ตัวเก็บประจุ 15 เชื่อมต่อกับจุดไบอัสของฐานของทรานซิสเตอร์ 7 และฐานที่มีเครื่องหมายลบเชื่อมต่อผ่านตัวเก็บประจุป้องกัน 16 และตัวปล่อยผ่านตัวต้านทานป้องกัน 17

อุปกรณ์ทำงานดังนี้: เมื่อเปิดแหล่งพลังงานอคติเชิงบวกบนฐานจะเปิดคีย์ทรานซิสเตอร์ 7 ตัวปล่อยบวกผ่านไดโอด 19 และตัวต้านทานระดับกลาง 18 จะจ่ายไฟสวิตช์ไทริสเตอร์ 2 ไทริสเตอร์ 8 จะเปิดที่กระแส มากกว่ากระแสยึด และจะถ่ายโอนฐานของทรานซิสเตอร์ 7 ไปเป็นลบออฟเซ็ต กุญแจจะปิด กระแสที่ไหลผ่านไทริสเตอร์ 8 จะน้อยกว่ากระแสถือ และไทริสเตอร์ 8 จะปิดลง อีกครั้งจะมีอคติเชิงบวกที่ฐานของทรานซิสเตอร์ 7 และวงจรจะทำซ้ำ ตัวเก็บประจุ 15 ยืดขอบบน (บวก) ของสถานะเปิดของทรานซิสเตอร์ 7 และตัวเก็บประจุ 20 ยืดขอบล่างของสถานะปิดของทรานซิสเตอร์ 7 และนอกจากนี้ โดยการเลือกค่าของตัวต้านทานกลาง 18 ความถี่การสลับของ เครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีการเปลี่ยนแปลง ตัวต้านทานระดับกลาง 18 ประกอบด้วยค่าคงที่หนึ่งตัว หรือหนึ่งโครงสร้าง หรือโครงสร้างเสริมด้วยตัวต้านทานที่ต่อแบบอนุกรมและแบบขนาน นอกจากนี้ตัวต้านทานการก่อสร้างสามารถอยู่ในรูปแบบของตัวควบคุมได้ Diode 19 ล็อคการคายประจุย้อนกลับของตัวเก็บประจุลงในวงจรเอาท์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า อิเล็กโทรดควบคุมของไทริสเตอร์ 8 เชื่อมต่อเพิ่มเติมด้วยตัวต้านทาน 3 กับแอโนดของไดโอด 9 หรือกับอีซีเตอร์ของทรานซิสเตอร์ 7 ผ่านซีเนอร์ไดโอดหรือไดโอดในกรณีที่ตั้งค่าเกณฑ์การเปิดไทริสเตอร์หรือเพื่อชดเชยความแตกต่าง ในแรงดันตกคร่อมของการเปลี่ยนแปลงข้ามไดโอด 9 อินพุตควบคุมและอินพุตพลังงานของไทริสเตอร์ 8 หากจำเป็นให้เชื่อมต่อตัวเก็บประจุเพิ่มเติมสำหรับการเปิดไทริสเตอร์แบบพัลซิ่ง

รูปที่ 5 - เครื่องกำเนิดแบบผลักดึงของอุปกรณ์ซึ่งแตกต่างจากรูปที่ 4 โดยที่คีย์ตัวรวบรวมของทรานซิสเตอร์ 7 เชื่อมต่อกับแหล่งพลังงานผ่านตัวต้านทานโหลด 24 และตัวต้านทานระดับกลาง 18 เชื่อมต่ออยู่ในรูปแบบของตัวต้านทานทริม และ LED ควบคุม 23 เชื่อมต่อกับเอาต์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าผ่านตัวต้านทาน 22 ขนานกับคีย์ของทรานซิสเตอร์ 7 คีย์ทรานซิสเตอร์คอมโพสิตเชื่อมต่อกับทรานซิสเตอร์ 26 และ 27 ของการนำ pnp อินพุตฐานของสวิตช์ทรานซิสเตอร์คอมโพสิต 26 เชื่อมต่อผ่านตัวต้านทาน 25 ถึงบวกของแหล่งพลังงาน และผ่านตัวต้านทาน 21 ไปยังจุดอคติทั่วไปของฐานของคีย์ทรานซิสเตอร์ 7 ตัวปล่อยของทรานซิสเตอร์เอาต์พุต 27 คือ เชื่อมต่อกับขั้วบวกและตัวสะสมของทรานซิสเตอร์ทั้งสอง 26 และ 27 เชื่อมต่อกับเครื่องหมายลบผ่านโหลด - หลอดไฟ 28

ตัวต้านทานโหลด 24 ช่วยให้คุณสามารถขยายช่วงการควบคุมความต้านทานของตัวต้านทานระดับกลาง 18 โดยลดลงซึ่งไดนามิกของการเปิดคีย์ของทรานซิสเตอร์ 7 ดีขึ้น แต่การปิดนั้นแย่ลง

คีย์ทรานซิสเตอร์คอมโพสิต pn-p การนำไฟฟ้าจะเปิดและปิดพร้อมกันกับไทริสเตอร์ 8 และคีย์ทรานซิสเตอร์ 7 ทำงานแบบอะซิงโครนัส

ทำการทดสอบกับหลอดไส้ที่มีกำลังไฟสูงถึง 80 W

หลอดไฟ 28 ถูกสลับที่ความถี่ต่ำและควบคุมไฟที่ความถี่สูงโดยการเลือกตัวเก็บประจุ 15 และ 20 และตัวควบคุมตัวต้านทานระดับกลาง 18 วงจรทำงานที่ไทริสเตอร์ 8 ที่มีกระแสไฟภายใน 3-15 mA ในขณะที่ทรานซิสเตอร์พาสปอร์ต อาจแตกต่างกันไป รวมถึงในวงจรอื่นๆ

องค์ประกอบที่เลือกในกล่องภายใต้หมายเลข 29 - สวิตช์ไทริสเตอร์ 2, สวิตช์ทรานซิสเตอร์ 7 และสวิตช์ทรานซิสเตอร์คอมโพสิต 26 และ 27 - สามารถเรียกได้ว่าสวิตช์ไทริสเตอร์ - ทรานซิสเตอร์หรือสวิตช์ไทริสเตอร์ - ทรานซิสเตอร์ ตัวอย่างการใช้งานในการออกแบบอินทิกรัล

ไดอะแกรมอุปกรณ์แปลงไฟฟ้าแรงสูง

รูปที่ 7 และรูปที่ 8 - ไดอะแกรมของอุปกรณ์ของตัวแปลงไฟฟ้าแรงสูงซึ่งมีลักษณะในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนานกับขั้วบวกและแคโทดของไทริสเตอร์ 8 ทรานซิสเตอร์ 38 pn-p ต่อการนำไฟฟ้าและอินพุตควบคุม 37 คือ เชื่อมต่อกับฐานซึ่งบล็อกและเปิดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรืออินพุตควบคุมสามารถทำงานเป็นออสซิลเลเตอร์หลักได้ ยิ่งไปกว่านั้น ทรานซิสเตอร์ 38 สามารถเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าได้

เครื่องกำเนิดวงจรของรูปที่ 8 แตกต่างจากรูปที่ 7 ระหว่างตัวต้านทานโหลด 24 และตัวสะสมของทรานซิสเตอร์ 7 ใส่ออปโตคัปเปลอร์ LED 56 และซีเนอร์ไดโอด 55 ต่อขนานกับ LED 56 ของทรานซิสเตอร์ออปโตคัปเปลอร์ 57 เชื่อมต่อกับเครื่องหมายบวกและเชื่อมต่ออีซีแอล (รูปที่ 7 - เอาต์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเชื่อมต่ออยู่) ผ่านตัวต้านทาน 42 ไปยังฐานของทรานซิสเตอร์ตัวแรก 49 ของสเตจขยาย ยิ่งกว่านั้นฐานของทรานซิสเตอร์ตัวแรก 49 เชื่อมต่อกับลบผ่านตัวเก็บประจุป้องกัน 44 และกับตัวส่งผ่านตัวต้านทานป้องกัน 45 ตัวสะสมของทรานซิสเตอร์ตัวแรก 49 เชื่อมต่อผ่านตัวต้านทาน 48 ถึงบวกระหว่างไดโอดป้องกัน 47 และตัวต้านทาน 46 หรือเชื่อมต่อกับตัวเก็บประจุของทรานซิสเตอร์ตัวที่สอง 53 ซึ่งเชื่อมต่อผ่านไดโอดป้องกัน 52 โหลด 54 (คอยล์จุดระเบิด) - กับแหล่งพลังงานบวก อีซีแอลของทรานซิสเตอร์ตัวแรก 49 เชื่อมต่อกับฐานของทรานซิสเตอร์ตัวที่สอง 53 ซึ่งฐานซึ่งผ่านตัวต้านทาน 50 และไดโอด 51 เชื่อมต่อเข้าด้วยกันกับตัวปล่อยไปยังเครื่องหมายลบ บวกของแหล่งพลังงานผ่านไดโอดป้องกัน 47 และตัวต้านทานป้องกัน 46 เชื่อมต่อกับวงจรพลังงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและตัวเก็บประจุ 39 และซีเนอร์ไดโอด 43 เชื่อมต่อขนานกับบวกและลบของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ในฐานะองค์ประกอบโหลดและการควบคุม LED 41 ควบคุมจะเชื่อมต่อกับเอาต์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าผ่านตัวต้านทาน 40 หรือตัวต้านทานเท่านั้น ซึ่งจำเป็นอย่างยิ่งเมื่อมีกระแสไฟไม่เพียงพอ ผ่าน LED 56 ของออปโตคัปเปลอร์เพื่อเปิดสวิตช์ทรานซิสเตอร์ 57 และเมื่อไหร่ กระแสสูงมีการติดตั้งตัวต้านทาน shunt ควบคู่ไปกับ LED 56 ของออปโตคัปเปลอร์ ด้วยออปโตคัปเปลอร์ชนิด PC817 (SHARP) วงจรสามารถทำงานได้โดยไม่ต้องมีส่วนประกอบของโหลดเพิ่มเติม

สัญญาณ ระดับต่ำที่อินพุตควบคุม 37 เปิดทรานซิสเตอร์ 38 เครื่องกำเนิดจะปิด ระดับบวกที่อินพุต 37 จะปิดทรานซิสเตอร์ 38 และออสซิลเลเตอร์จะเปิดขึ้น ซึ่งจะเริ่มสเตจเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์

การทดสอบได้ดำเนินการกับคอยล์จุดระเบิดของรถยนต์ B117 ของประเภทหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติ ส่วนโค้งของการพังทลายที่เสถียรนั้นสูงถึง 40 มม. ตามแบบแผนของรูปที่ 7 และตามแบบแผนของรูปที่ 8 ถึง 30 มม. . แรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของขดลวดจะลดลงโดยการเลือกค่าของตัวเก็บประจุ 44 ตัวต้านทาน 45 หรือตัวเก็บประจุและซีเนอร์ไดโอดจะเชื่อมต่อเพิ่มเติมแบบขนานกับตัวสะสมและตัวปล่อยของทรานซิสเตอร์เอาท์พุท 53

อุปกรณ์สามารถใช้เป็นตัวแปลงหลายพัลส์สำหรับอุปกรณ์จุดระเบิดแบบไม่สัมผัสในรถยนต์และในการผลิตงานเชื่อมเพื่อใช้งานออสซิลเลเตอร์หรือโหลดอื่น ๆ ได้เช่นสามารถสลับหลอดไส้หรือไซเรนเสียงสามารถเชื่อมต่อ ฯลฯ นอกจากนี้วงจรสามารถทำงานได้โดยไม่มีองค์ประกอบป้องกัน 43, 46, 47 และ 52

รูปที่ 9 - อุปกรณ์รีเลย์อิเล็กทรอนิกส์ ฐานของทรานซิสเตอร์ 14 เชื่อมต่อกับโซ่ไทม์มิ่ง ตัวสะสมเชื่อมต่อกับแหล่งพลังงานบวก และอีซีแอลเชื่อมต่อกับอินพุตพลังงานของวงจรไทริสเตอร์ 8 ผ่านตัวต้านทานจำกัดกระแส 13 และไดโอด 9 ตัวต้านทาน R4 เป็นตัวควบคุมการหน่วงเวลา

ตัวเครื่องทำงานดังนี้

เปิดแหล่งจ่ายไฟสวิตช์ทรานซิสเตอร์ 7 ปิดอยู่ เมื่อกดปุ่ม SB1 ชั่วครู่ ตัวเก็บประจุ C1 จะถูกชาร์จ ทรานซิสเตอร์ 14 จะเปิดขึ้น ซึ่งจะเปิดไทริสเตอร์ 8 และไทริสเตอร์จะเปลี่ยนสวิตช์ทรานซิสเตอร์ 7 ขดลวดรีเลย์ K1 จะเปิดขึ้น เมื่อตัวเก็บประจุ C1 คายประจุ แรงดันตกคร่อมจะลดลง สิ่งนี้นำไปสู่การลดลงของแรงดันไฟฟ้าที่อีซีแอลของทรานซิสเตอร์ 14 และที่กระแสน้อยกว่ากระแสที่ถืออยู่ thyristor 8 จะปิดลง อคติเชิงบวกบนฐานจะปิดสวิตช์ทรานซิสเตอร์ 7 และรีเลย์ K1 จะปิด อุปกรณ์ที่มีการจัดเรตติ้งขององค์ประกอบเหล่านี้และมีกระแสการถือครองของไทริสเตอร์ 8 อยู่ภายใน 3-5 mA เวลาในการเปิดรับแสงอาจนานถึง 30 นาที และข้อผิดพลาดเกี่ยวกับแหล่งจ่ายไฟที่เสถียรอยู่ภายใน 2-3%

รูปที่ 10 - อุปกรณ์ของรีเลย์อิเล็กทรอนิกส์บน triac ของออปโตคัปเปลอร์ หลักการทำงานคล้ายคลึงกัน Triac optocoupler ประเภท MOS3063 หรือ MOS3082 โดยถือกระแสในช่วง 0.4-0.6 mA ด้วยเหตุนี้ คีย์คอมโพสิตทรานซิสเตอร์จึงเชื่อมต่อ (คล้ายกับคีย์คอมโพสิตในรูปที่ 5) โดยมีอิมพีแดนซ์อินพุตขนาดใหญ่ อินพุตควบคุมของออปโตคัปเปลอร์ LED เชื่อมต่อผ่านซีเนอร์ไดโอดและตัวต้านทาน ควบคู่ไปกับการเชื่อมต่อตัวเก็บประจุเสริมสำหรับการเปิดพัลส์ของไตรแอก ซีเนอร์ไดโอดทำหน้าที่ตัดกระแสผ่าน LED ของออปโตคัปเปลอร์เมื่อแรงดันไฟฟ้าที่อีซีเตอร์ของทรานซิสเตอร์ 14 ลดลง สิ่งนี้จะเพิ่มเวลาการรับแสง

ระหว่างการทดสอบ เวลาพักอยู่ที่ประมาณ 40 นาที และข้อผิดพลาดอยู่ภายใน 2% ตัวบ่งชี้นั้นสูงกว่าไทริสเตอร์ KU101 มาก

มีการเสนอวิธีการกำหนดกระแสการถือครองขั้นต่ำของไทริสเตอร์ของโครงสร้างใดๆ คีย์ไทริสเตอร์เชื่อมต่อระหว่างแหล่งจ่ายไฟบวกและลบผ่านตัวต้านทานจำกัดกระแสและมิลลิแอมป์มิเตอร์ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมหรืออุปกรณ์บันทึกอื่นๆ นอกจากนี้ยังเชื่อมต่อแบบขนานกับแหล่งพลังงาน ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าความจุขนาดใหญ่ พัลส์แรงดันบวกถูกนำไปใช้กับอินพุตควบคุมสั้น ๆ ผ่านตัวต้านทานหรือตัวเก็บประจุที่จำกัดกระแส แก้ไขกระแสที่ไหลผ่านไทริสเตอร์เป็นมิลลิแอมป์มิเตอร์ จากนั้นปิดแหล่งพลังงาน เมื่อตัวเก็บประจุคายประจุ กระแสที่ไหลผ่านไทริสเตอร์จะลดลง และกระแสไฟจับยึดขั้นต่ำจะถูกกำหนดโดยโมเมนต์ความเบี่ยงเบนที่คมชัดของเข็มมิลลิแอมป์มิเตอร์

การใช้วิธีควบคุมคีย์ทรานซิสเตอร์จะพบแอปพลิเคชันดังต่อไปนี้ ไดอะแกรมไฟฟ้าอุปกรณ์: รีเลย์เวลาอิเล็กทรอนิกส์เช่นขดลวดรีเลย์สลับ; วงจรติดตามเช่นสวิตช์ฉุกเฉินบนแหล่งจ่ายไฟ วงจรเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เช่น ไซเรนความถี่สูงในอุปกรณ์รักษาความปลอดภัย ตัวแปลงไฟฟ้าแรงสูงสำหรับคอยล์จุดระเบิด

ส่วนประกอบของอุปกรณ์: สวิตช์ไทริสเตอร์และสวิตช์ทรานซิสเตอร์เรียกว่าสวิตช์ทรานซิสเตอร์ทรานซิสเตอร์หรือสวิตช์ทรานซิสเตอร์ทรานซิสเตอร์ซึ่งสามารถใช้เป็นวงจรรวมเดียวได้ ในกรณีนี้ จำเป็นต้องควบคุมข้อมูลหนังสือเดินทางสำหรับกระแสไฟขั้นต่ำที่ถืออยู่

สิทธิบัตรของสหพันธรัฐรัสเซีย RU2343622 ออกสำหรับการประดิษฐ์
ผู้แต่ง: Alekseev Albert Gerasimovich, Alekseev Vitaly Albertovich