Prinsip kawalan thyristor dan triac

Mari kita mulakan dengan skema yang paling mudah. Dalam kes paling mudah, untuk mengawal thyristor, cukup untuk membekalkan secara ringkas arus malar nilai tertentu kepada elektrod kawalannya. Mekanisme untuk membekalkan arus ini boleh ditunjukkan secara skematik dengan menggambarkan suis yang menutup dan membekalkan kuasa, seperti peringkat keluaran cip atau transistor.

Ini adalah kaedah yang kelihatan mudah, tetapi kuasa isyarat kawalan di sini diperlukan untuk menjadi penting. Jadi, dalam keadaan biasa untuk triac KU208, arus ini hendaklah sekurang-kurangnya 160 mA, dan untuk trinistor KU201 ia hendaklah sekurang-kurangnya 70 mA. Oleh itu, pada voltan 12 volt dan dengan arus purata, katakan, 115 mA, kuasa kawalan kini akan menjadi 1.4 W.

Keperluan kekutuban bagi isyarat kawalan adalah seperti berikut: SCR memerlukan voltan kawalan yang positif berkenaan dengan katod, dan triac (thyristor seimbang) memerlukan kekutuban yang sama seperti arus anod, atau negatif untuk setiap separuh kitaran .

Elektrod kawalan triac tidak terpesong, trinistor dimanipulasi dengan perintang 51 ohm.Thyristor moden memerlukan arus kawalan yang semakin berkurangan, dan selalunya anda boleh menemui litar di mana arus kawalan SCR dikurangkan kepada kira-kira 24 mA, dan untuk triac kepada 50 mA.

Ia mungkin berlaku bahawa penurunan mendadak dalam arus dalam litar kawalan akan menjejaskan kebolehpercayaan peranti, jadi kadang-kadang pemaju perlu memilih thyristor secara berasingan untuk setiap litar. Jika tidak, untuk membuka thyristor arus rendah, voltan anodnya perlu tinggi pada masa itu, yang membawa kepada arus masuk dan gangguan yang berbahaya.

Kekurangan kawalan mengikut skema paling mudah yang diterangkan di atas adalah jelas: terdapat sambungan galvanik kekal litar kawalan dengan litar elektrik. Triac dalam sesetengah litar membenarkan salah satu terminal litar kawalan disambungkan kepada wayar neutral. SCR membenarkan penyelesaian sedemikian hanya dengan menambahkan jambatan diod pada litar beban.

Akibatnya, kuasa yang dibekalkan kepada beban dikurangkan separuh kerana voltan dibekalkan kepada beban hanya dalam satu tempoh gelombang sinus utama. Dalam amalan, kita mempunyai hakikat bahawa litar dengan kawalan thyristor arus terus tanpa pengasingan galvanik nod hampir tidak pernah digunakan, kecuali apabila kawalan, atas sebab tertentu, mesti dijalankan dengan cara ini.

Penyelesaian kawalan thyristor biasa ialah di mana voltan digunakan pada elektrod get terus dari anod melalui perintang dengan menutup suis selama beberapa mikrosaat. Kunci di sini boleh menjadi transistor bipolar voltan tinggi, geganti kecil, atau photoresistor.

Pendekatan ini boleh diterima pada voltan anod yang agak tinggi, ia mudah dan mudah walaupun beban mengandungi komponen reaktif. Tetapi terdapat juga kelemahan: keperluan samar-samar untuk perintang pengehad arus, yang mesti kecil dalam nilai nominal, supaya thyristor dihidupkan lebih dekat dengan permulaan separuh kitaran gelombang sinus apabila ia mula-mula dihidupkan, bukan pada voltan utama sifar (jika tiada penyegerakan), 310 volt juga boleh datang kepadanya, tetapi arus melalui suis dan melalui elektrod kawalan thyristor tidak boleh melebihi nilai maksimum yang dibenarkan untuk mereka.

Thyristor itu sendiri akan membuka kepada voltan Uop = Iop * Rlim. Akibatnya, bunyi akan berlaku dan voltan beban akan berkurangan sedikit. Rintangan yang dikira bagi perintang Rlim dikurangkan dengan nilai rintangan litar beban (termasuk komponen induktifnya), yang kebetulan disambungkan secara bersiri dengan perintang semasa menghidupkan.

Tetapi dalam kes peranti pemanasan, fakta bahawa dalam keadaan sejuk rintangan mereka adalah sepuluh kali kurang daripada dalam yang dipanaskan bekerja diambil kira. Dengan cara ini, disebabkan oleh fakta bahawa dalam triac arus hidup untuk separuh gelombang positif dan negatif mungkin berbeza sedikit, komponen pemalar kecil mungkin muncul pada beban.

Masa menghidupkan SCR biasanya tidak lebih daripada 10 μs, oleh itu, untuk kawalan kuasa beban yang menjimatkan, kereta api nadi dengan kitaran tugas 5, 10, atau 20 boleh digunakan untuk frekuensi 20, 10, dan 5 kHz, masing-masing. Kuasa akan berkurangan daripada 5 hingga 20 kali ganda.

Kelemahannya adalah seperti berikut: thyristor boleh dihidupkan, dan bukan pada permulaan separuh kitaran.Ia penuh dengan ombak dan bunyi. Namun, walaupun hidupan berlaku sejurus sebelum permulaan voltan meningkat daripada sifar, pada masa ini arus elektrod kawalan mungkin belum mencapai nilai pegangan, maka thyristor akan dimatikan serta-merta selepas tamat nadi.

Akibatnya, thyristor akan mula-mula dihidupkan dan dimatikan untuk selang masa yang singkat sehingga akhirnya arus mengambil bentuk sinusoidal. Untuk beban dengan komponen induktif, arus mungkin tidak mencapai nilai pegangan, yang mengenakan had yang lebih rendah pada tempoh denyutan kawalan, dan penggunaan kuasa tidak akan berkurangan banyak.

Pemisahan litar kawalan dari rangkaian disediakan oleh permulaan impuls yang dipanggil, yang boleh dilakukan dengan mudah dengan memasang pengubah pengasingan kecil pada cincin ferit dengan diameter kurang daripada 2 cm. Adalah penting bahawa voltan pengasingan pengubah sedemikian harus tinggi, dan bukan seperti mana-mana pengubah nadi industri...

Untuk mengurangkan dengan ketara kuasa yang diperlukan untuk kawalan, adalah perlu untuk menggunakan kawalan yang lebih tepat. Arus pintu mesti dimatikan sama seperti thyristor dihidupkan. Apabila suis ditutup, thyristor dihidupkan, dan apabila thyristor mula mengalirkan arus, litar mikro berhenti membekalkan arus melalui elektrod kawalan.

Pendekatan ini benar-benar menjimatkan tenaga yang diperlukan untuk memacu thyristor. Jika suis ditutup pada masa ini, voltan anod masih tidak mencukupi, thyristor tidak akan dibuka oleh litar mikro (voltan harus lebih sedikit daripada separuh voltan bekalan litar mikro). Voltan suis boleh laras pemilihan perintang penyahgandingan.

Untuk mengawal triac dengan cara ini, adalah perlu untuk menjejaki kekutuban, jadi satu blok sepasang transistor dan tiga perintang ditambah ke litar, yang membetulkan saat apabila voltan melintasi sifar. Skim yang lebih kompleks berada di luar skop artikel ini.