Tristorlar toʻliq boshqarilmaydigan quvvat elektron kalitlaridir. Ko'pincha texnik kitoblarda siz ushbu qurilmaning boshqa nomini ko'rishingiz mumkin - bitta ishlaydigan tiristor. Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, boshqaruv signali ta'sirida u bitta holatga o'tkaziladi - o'tkazuvchanlik. Aniqroq aytganda, u sxemani o'z ichiga oladi. Uni o'chirish uchun kontaktlarning zanglashiga olib keladigan to'g'ridan-to'g'ri oqimi nolga tushishini ta'minlaydigan maxsus shartlarni yaratish kerak.
Tristorlarning xususiyatlari
Tiristor kalitlari elektr tokini faqat oldinga yo'nalishda o'tkazadi va yopiq holatda u nafaqat oldinga, balki teskari kuchlanishga ham bardosh bera oladi. Tiristorning tuzilishi to'rt qavatli bo'lib, uchta chiqish mavjud:
- Anod (A harfi bilan belgilangan).
- Katod (C yoki K harfi).
- Boshqaruv elektrodi (U yoki G).
Tristorlar tok kuchlanish xususiyatlarining butun oilasiga ega, ular elementning holatini baholash uchun ishlatilishi mumkin. Tiristorlar juda kuchli elektron kalitlar bo'lib, ular kuchlanish 5000 voltga va oqim kuchi 5000 amperga (chastota 1000 Gts dan oshmasa) bo'lgan davrlarni almashtirishga qodir.
Tiristorning ishlashiDC sxemalari
An'anaviy tiristor nazorat chiqishiga oqim impulsini qo'llash orqali yoqiladi. Bundan tashqari, u ijobiy bo'lishi kerak (katodga nisbatan). Vaqtinchalik jarayonning davomiyligi yukning tabiatiga (induktiv, faol), oqim impulslarini boshqarish pallasida ko'tarilish amplitudasi va tezligiga, yarimo'tkazgich kristalining haroratiga, shuningdek, tiristorlarga qo'llaniladigan oqim va kuchlanishga bog'liq. sxemada mavjud. Sxemaning xarakteristikalari bevosita ishlatiladigan yarimo'tkazgich element turiga bog'liq.
Tiristor joylashgan kontaktlarning zanglashiga olib kelishi mumkin bo'lgan kuchlanishning yuqori tezligi. Ya'ni, element o'z-o'zidan yoqadigan bunday qiymat (boshqaruv pallasida signal bo'lmasa ham). Shu bilan birga, boshqaruv signali juda baland nishabga ega bo'lishi kerak.
Oʻchirish usullari
Tiristorni almashtirishning ikki turini ajratish mumkin:
- Tabiiy.
- Majburiy.
Va endi har bir tur haqida batafsil. Tabiiyki, tiristor o'zgaruvchan tok pallasida ishlaganda sodir bo'ladi. Bundan tashqari, bu o'tish oqim nolga tushganda sodir bo'ladi. Ammo majburiy almashtirishni amalga oshirish uchun juda ko'p turli xil usullar bo'lishi mumkin. Qaysi tiristor boshqaruvini tanlash sxema dizayneriga bog'liq, lekin har bir tur haqida alohida gapirishga arziydi.
Majburiy almashtirishning eng xarakterli usuli ulanishdirtugma (kalit) yordamida oldindan zaryadlangan kondansatör. LC davri tiristorni boshqarish sxemasiga kiritilgan. Ushbu sxemada to'liq zaryadlangan kondansatör mavjud. Vaqtinchalik jarayon davomida oqim yuk pallasida o'zgarib turadi.
Majburiy almashtirish usullari
Majburiy almashtirishning yana bir qancha turlari mavjud. Ko'pincha teskari polariteli kommutatsiya kondansatkichlaridan foydalanadigan sxema ishlatiladi. Misol uchun, bu kondansatör kontaktlarning zanglashiga olib, qandaydir yordamchi tiristor yordamida ulanishi mumkin. Bunday holda, asosiy (ishchi) tiristorda oqim paydo bo'ladi. Bu kondansatkichda asosiy tiristorning to'g'ridan-to'g'ri oqimiga yo'n altirilgan oqim kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqimini nolga tushirishga yordam beradi. Shuning uchun tiristor o'chadi. Bu tiristor qurilmasi faqat unga xos bo'lgan o'ziga xos xususiyatlarga ega bo'lganligi sababli sodir bo'ladi.
LC zanjirlari ulangan sxemalar ham mavjud. Ular zaryadsizlanadi (va tebranishlar bilan). Eng boshida, tushirish oqimi ishchi tomon oqadi va ularning qiymatlarini tenglashtirgandan so'ng, tiristor o'chiriladi. Shundan so'ng, tebranish zanjiridan oqim tiristor orqali yarimo'tkazgichli diodaga o'tadi. Bunday holda, oqim oqayotganda, tiristorga ma'lum bir kuchlanish qo'llaniladi. Bu modul dioddagi kuchlanishning pasayishiga teng.
Tiristorning AC davrlarida ishlashi
Agar tiristor o'zgaruvchan tok zanjiriga kiritilgan bo'lsa, bunday ishlarni bajarish mumkin.operatsiyalar:
- Aktiv-rezistiv yoki rezistiv yuk bilan elektr zanjirini yoqing yoki oʻchiring.
- Boshqaruv signali momentini sozlash imkoniyati tufayli yuk orqali oʻtadigan oqimning oʻrtacha va samarali qiymatini oʻzgartiring.
Tiristor kalitlari bitta xususiyatga ega - ular oqimni faqat bir yo'nalishda o'tkazadi. Shuning uchun, agar siz ularni o'zgaruvchan tok zanjirlarida ishlatishingiz kerak bo'lsa, siz orqaga qarab ulanishdan foydalanishingiz kerak. Effektiv va o'rtacha oqim qiymatlari o'zgarishi mumkin, chunki tiristorlarga signal qo'llaniladigan moment boshqacha bo'ladi. Bunday holda, tiristor quvvati minimal talablarga javob berishi kerak.
Fazalarni boshqarish usuli
Majburiy turdagi fazalarni boshqarish usulida yuk fazalar orasidagi burchaklarni o'zgartirish orqali o'rnatiladi. Sun'iy almashtirish maxsus sxemalar yordamida amalga oshirilishi mumkin yoki to'liq boshqariladigan (qulflanadigan) tiristorlardan foydalanish kerak. Ularning asosida, qoida tariqasida, tiristor zaryadlovchi qurilmasi ishlab chiqariladi, bu batareyaning zaryadlash darajasiga qarab oqim kuchini sozlash imkonini beradi.
Puls kengligini boshqarish
Ular buni PWM modulyatsiyasi ham deb atashadi. Tiristorlarni ochish vaqtida nazorat signali beriladi. O'tish joylari ochiq va yukda bir oz kuchlanish mavjud. Yopish paytida (butun o'tkinchi jarayon davomida) hech qanday nazorat signali qo'llanilmaydi, shuning uchun tiristorlar oqim o'tkazmaydi. Amalga oshirishdafazani nazorat qilish oqimining egri chizig'i sinusoidal emas, besleme zo'riqishida to'lqin shaklida o'zgarish mavjud. Binobarin, yuqori chastotali shovqinlarga sezgir bo'lgan iste'molchilarning ishida ham buzilish mavjud (mos kelmaslik paydo bo'ladi). Tiristor regulyatori oddiy dizaynga ega, bu sizga kerakli qiymatni hech qanday muammosiz o'zgartirishga imkon beradi. Va katta LATRlardan foydalanish shart emas.
Tristorlar qulflanadi
Tiristorlar yuqori kuchlanish va oqimlarni almashtirish uchun ishlatiladigan juda kuchli elektron kalitlardir. Ammo ularning bitta katta kamchiligi bor - boshqaruv to'liq emas. Aniqroq aytganda, bu tiristorni o'chirish uchun to'g'ridan-to'g'ri oqim nolga tushadigan sharoitlarni yaratish zarurligi bilan namoyon bo'ladi.
Mana shu xususiyat tiristorlardan foydalanishga ba'zi cheklovlar qo'yadi, shuningdek, ularga asoslangan sxemalarni murakkablashtiradi. Bunday kamchiliklardan xalos bo'lish uchun tiristorlarning maxsus konstruktsiyalari ishlab chiqildi, ular bitta nazorat elektrodi bo'ylab signal bilan qulflanadi. Ular ikkilamchi yoki qulflanadigan tiristorlar deb ataladi.
Qulflanadigan tiristor dizayni
Tiristorlarning to'rt qavatli p-p-p-p tuzilishi o'ziga xos xususiyatlarga ega. Ular ularni an'anaviy tiristorlardan farq qiladi. Endi biz elementning to'liq boshqarilishi haqida gapiramiz. Oldinga yo'nalishdagi oqim kuchlanishining xarakteristikasi (statik) oddiy tiristorlar bilan bir xil. Bu shunchaki to'g'ridan-to'g'ri oqim tiristori juda katta qiymatdan o'tishi mumkin. Lekinqulflanadigan tiristorlar uchun katta teskari kuchlanishlarni blokirovka qilish funktsiyasi ta'minlanmagan. Shuning uchun, uni yarimo'tkazgichli diod bilan orqaga qarab ulash kerak.
Qulflanadigan tiristorning xarakterli xususiyati oldinga kuchlanishning sezilarli darajada pasayishi hisoblanadi. O'chirishni amalga oshirish uchun boshqaruv chiqishiga kuchli oqim pulsi (salbiy, to'g'ridan-to'g'ri oqim qiymatiga 1: 5 nisbatda) qo'llanilishi kerak. Lekin faqat pulsning davomiyligi imkon qadar qisqa bo'lishi kerak - 10 … 100 mks. Qulflanadigan tiristorlar an'anaviylarga qaraganda pastroq chegaraviy kuchlanish va oqimga ega. Farqi taxminan 25-30%.
Tiristorlar turlari
Qulflash mumkin bo'lganlar yuqorida muhokama qilingan, ammo yarimo'tkazgichli tiristorlarning yana ko'p turlari mavjud, ular ham aytib o'tishga arziydi. Turli xil dizaynlar (zaryadlovchilar, kalitlar, quvvat regulyatorlari) ma'lum turdagi tiristorlardan foydalanadi. Biror joyda nazoratni yorug'lik oqimini etkazib berish orqali amalga oshirish kerak, ya'ni optotiristor ishlatiladi. Uning o'ziga xosligi shundaki, boshqaruv sxemasi yorug'likka sezgir bo'lgan yarim o'tkazgich kristalidan foydalanadi. Tiristorlarning parametrlari har xil, ularning barchasi o'ziga xos xususiyatlarga ega, faqat ular uchun xarakterlidir. Shuning uchun, hech bo'lmaganda, umumiy ma'noda, ushbu yarimo'tkazgichlarning qanday turlari mavjudligini va ularni qayerda ishlatish mumkinligini tushunish kerak. Shunday qilib, bu erda to'liq ro'yxat va har bir turning asosiy xususiyatlari:
- Diod-tiristor. Ushbu elementning ekvivalenti tiristor bo'lib, unga antiparallel ulanadiyarimo'tkazgichli diod.
- Dinistor (diodli tiristor). Agar ma'lum kuchlanish darajasi oshib ketgan bo'lsa, u to'liq o'tkazuvchan bo'lishi mumkin.
- Triak (simmetrik tiristor). Uning ekvivalenti antiparallel ulangan ikkita tiristor.
- Yuqori tezlikli invertor tiristori yuqori almashuv tezligiga ega (5…50 mks).
- Dala tranzistorlari bilan boshqariladigan tiristorlar. Siz tez-tez MOSFET-larga asoslangan dizaynlarni topishingiz mumkin.
- Optik tiristorlar yorug'lik oqimlari bilan boshqariladi.
Element himoyasini amalga oshirish
Tiristorlar to'g'ridan-to'g'ri oqim va oldingi kuchlanishning aylanish tezligi uchun muhim bo'lgan qurilmalardir. Ular, yarimo'tkazgichli diodlar kabi, teskari tiklanish oqimlarining oqimi kabi hodisa bilan tavsiflanadi, ular juda tez va keskin nolga tushadi va shu bilan ortiqcha kuchlanish ehtimolini kuchaytiradi. Bu haddan tashqari kuchlanish induktivlikka ega bo'lgan barcha kontaktlarning zanglashiga olib keladigan elementlarida (hatto o'rnatish uchun xos bo'lgan o'ta past indüktanslar - simlar, taxta yo'llari) to'satdan to'xtab qolishining natijasidir. Himoyani amalga oshirish uchun dinamik ish rejimlarida o'zingizni yuqori kuchlanish va oqimlardan himoya qilish imkonini beruvchi turli xil sxemalardan foydalanish kerak.
Qoida tariqasida, ishlaydigan tiristor pallasiga kiradigan kuchlanish manbasining induktiv qarshiligi shunday qiymatga egaki, ba'zi qo'shimchalarni kiritmaslik uchun etarli bo'ladi.induktivlik. Shu sababli, amalda, kommutatsiya yo'lini shakllantirish zanjiri ko'proq qo'llaniladi, bu tiristor o'chirilganda kontaktlarning zanglashiga olib keladigan tezligi va haddan tashqari kuchlanish darajasini sezilarli darajada kamaytiradi. Bu maqsadda eng ko'p sig'imli qarshilik sxemalari qo'llaniladi. Ular tiristor bilan parallel ravishda ulanadi. Bunday kontaktlarning zanglashiga olib keladigan modifikatsiyalarining bir nechta turlari, shuningdek ularni hisoblash usullari, tiristorlarning har xil rejim va sharoitlarda ishlash parametrlari mavjud. Lekin qulflanadigan tiristorning kommutatsiya traektoriyasini shakllantirish sxemasi tranzistorlar bilan bir xil bo'ladi.
