| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
|
Силовая электроника — ТРИАК — CoderLessons.com
TRIAC акроним расшифровывается как Triode для переменного тока. TRIAC — это полупроводниковое устройство с тремя клеммами, которые контролируют поток тока, таким образом, название Triac. В отличие от SCR, TRIAC является двунаправленным, а SCR — двунаправленным. Он идеально подходит для работы с использованием переменного тока для коммутации, так как он может управлять током для обеих половин в цикле переменного тока. Это ясно объяснено на диаграмме ниже.
Триак Символ
Принципиальная схема TRIAC показана ниже. Он напоминает два тиристора, расположенных вплотную.
Структура ТРИАК
Структура TRIAC рассматривается как DIAC с дополнительным входным контактом, встроенным для обеспечения управления устройством. Как и другие силовые устройства, TRIAC изготовлен из кремния. Следовательно, процесс изготовления кремния приводит к производству более дешевых устройств. Как указано ниже, TRIAC имеет шесть областей, а именно; четыре области N-типа и две области P-типа.
Триак Операция
Работа TRIAC основана на тиристоре. Это облегчает функцию переключения в электрических компонентах и системах переменного тока. Они широко используются в диммерах, потому что они позволяют использовать обе половины цикла переменного тока. В результате это делает их более эффективными в использовании энергии. Столько, сколько возможно использовать тиристоры для работы в качестве TRIAC, это не экономически выгодно для операций, которые требуют низкой мощности. Можно рассмотреть триак с точки зрения двух тиристоров.
TRIAC обычно используются в приложениях, которые не требуют очень высокой мощности, потому что они демонстрируют несимметричное переключение в своей работе. Это невыгодно для приложений, использующих высокую мощность, так как это вызывает электромагнитные помехи. В результате, TRIAC используются для управления двигателем, диммерами для освещения дома и маленькими электрическими вентиляторами для контроля скорости.
Термофен Ляйстер ТРИАК ST (Triak SТ)
Triak SТ используется для сварки листовых и рулонных термопластичных материалов. Триак применяется для сварки конструкций изделий из пластмасс, укладки напольных покрытий, также Triak необходим при ремонте пластмассовых автодеталей. С помощью аппаратов LEISTER (Ляйстер) Triak ST можно эффективно проводить усадку всевозможных термоусадочных трубок и муфт, различных изоляционных материалов, термоусадочных пленок и герметизирующих полотен.
Мобильный, удобный, простой в обращении ручной сварочный аппарат Triak SТ отлично сваривает полимерные ткани и пленки любого типа при производстве автотентов, павильонов, бассейнов, шатров, маркиз, надувных судов и рекламных банеров. Также Триак С необходим для проведении работ по укладке современных полимерных кровельных покрытий, гидроизолирующих покрытий и геомембран. Отличительные особенности:
- охлаждаемая защитная трубка
- электронная защита нагревательного элемента
- автоматическое отключение двигателя по достижении щетками коллектора минимальных размеров
- рассчитан на длительную эксплуатацию, возможна многократная замена щеток
Используется:
- для сварки листов, труб, пленок, кровельных и гидроизолирующих покрытий, ПВХ-ткани, пластмассовых деталей, напольных покрытий (сварка прутком , сварки внахлест, сварка плавлением)
- для усадки термоусадочных трубок, муфт и пленок,
- для процессов нагрева и сушки
Исполнение:
- Для насаживающихся насадок – арт.№ 100.705
- Для навинчивающихся насадок – арт.№ 100.706
Насадки:
- Для усадки
- Для сварки прутком
- Для сварки внахлест
Технические характеристики:
| Артикул | 100.705 |
| Напряжение, В | 230 |
| Мощность, кВт | 1,6 |
| Частота тока, Гц | 50/60 |
| Температура воздуха, град. С | 20-700 плавная регулировка |
| Расход воздуха, л/мин. | 230 (макс) |
| Размеры, мм | 340 х 90 |
| Вес, кг | 1,3 с кабелем 3 м |
ТРИАК
Тиристоры являются однонаправленными (в одну сторону) современных устройств, что делает их полезными для управления только DC. Если два тиристоров соединены в спина к спине параллельно так же , как два Шокли диоды были соединены вместе , чтобы сформировать DIAC, у нас есть новое устройство , известное как TRIAC: (рисунок ниже )
Эквивалент ТРИАК SCR и ТРИАК условное обозначение
Поскольку отдельные СНД являются более гибкими для использования в передовых системах управления, они чаще наблюдаются в схемах как электроприводах; Триаки обычно наблюдаются в простых маломощных приложений, таких как бытовые светорегуляторами. Простая лампа диммер схема показана на рисунке ниже , в комплекте с фазосдвигающих резистор-конденсатор сети , необходимой для ахтерпика стрельбы.
ТРИАК фаза-контроль мощности
Триаки печально известны тем не стрельбы симметрично. Это означает, что они, как правило, не будет вызывать на том же уровне напряжения на затворе для одной полярности, как и для другого. Вообще говоря, это нежелательно, так как несимметричных результатов стрельбы в кривой тока с большим разнообразием частот гармоник. Синусоиду симметричными выше и ниже их средних осевыми состоят из только с нечетными номерами гармоник. Несимметричные формы волны, с другой стороны, содержат четные гармоники (которые могут или не могут сопровождаться нечетными номерами гармоник, а).
В интересах снижения общего содержания гармоник в энергетических системах, тем меньше и менее разнообразны гармоники, тем более лучше одной из причин индивидуальных СНД отдается предпочтение перед симисторов для сложных схем управления высокой мощности. Один из способов сделать формы кривой тока симистора в более симметричным является использование устройства внешнего по отношению к TRIAC ко времени запускающего импульса. DIAC помещен в серии с воротами делает справедливую работу этого: (Рисунок ниже )
DIAC улучшает симметрию контроля
Diac напряжения отрыва имеют тенденцию быть намного более симметричным (то же самое в одной полярности, как и другие), чем пороговые значения напряжения TRIAC срабатывания. Так как DIAC предотвращает ток затвора до срабатывания напряжение не достигнет определенного, повторяемый уровень в любом направлении, точка выстрела симистор от одного полупериода к другому имеет тенденцию быть более последовательными, и форма волны более симметричными выше и ниже ее осевой линии.
Практически все характеристики и рейтинги тиристоров в равной степени применимы к Триаки, за исключением того, симисторы конечно являются двунаправленными (может обрабатывать ток в обоих направлениях). Не намного больше, нужно сказать об этом устройстве для важной оговоркой в отношении своих терминалов, за исключением обозначения.
Из диаграммы эквивалентной схемы, показанной ранее, можно было бы подумать, что основные выводы 1 и 2 были взаимозаменяемы. Это не так! Несмотря на то, что полезно представить симистора, как состоящую из двух тиристоров соединенных вместе, это на самом деле изготовлен из цельного куска полупроводникового материала, соответствующим образом легированный и многослойными. Фактические эксплуатационные характеристики могут незначительно отличаться от эквивалентной модели.
Это стало наиболее очевидным противопоставлением двух простых схемотехнических решений, тот, который работает и тот, который не делает. Следующие две схемы являются разновидностью лампы диммер схема, показанная ранее, фазосдвигающий конденсатор и DIAC удалены для простоты. Несмотря на то, в результате чего цепь не хватает точной регулировки способности более сложной версии (с конденсатором и DIAC), он делает функцию: (рисунок ниже )
Эта схема с затвором к MT 2 делает функцию.
Предположим, что мы должны были поменять местами два основных терминалов симистора вокруг. Согласно схеме эквивалентной схемы, показанной ранее в этом разделе, своп не должно иметь никакого значения. Схема должна работать: (рисунок ниже )
С ворота Сменная MT 1, эта схема не работает.
Однако, если эта схема построена, будет установлено, что он не работает! Нагрузка не получит никакой власти, симистор отказывается стрелять вообще, независимо от того, как низкое или высокое значение сопротивления резистора управления установлен в положение. Ключ к успешному запуска симистора, чтобы убедиться , ворота получает ток срабатывания от главного терминала 2 стороны цепи (основной терминал на противоположной стороне символа TRIAC от ворот терминала). Идентификация клемм MT 1 и MT 2 должно быть сделано с помощью номера детали симистор со ссылкой на лист данных или книги.
- ОБЗОР:
- Симистор действует так же, как два тиристоров , соединенных спина к спине для двунаправленной работы (AC).
- управления СИМИСТОРНЫЕ чаще видели в простых маломощных схем, чем сложных, мощных схем. В больших схемах управления мощностью, несколько тиристоров, как правило, отдавать предпочтение.
- Когда используется для управления переменного тока к нагрузке, симисторов часто сопровождаются DIACs, соединенных последовательно с их затворных контактов. DIAC помогает симистор огонь более симметрично (более последовательно от одной полярности к другой).
- Основные выводы 1 и 2 на TRIAC не являются взаимозаменяемыми.
- Для успешного запуска симистора, ток затвора должна исходить от главного терминала 2 (MT 2) стороны цепи!
| ООО «ГАРАНТ КЛАССИК», 344010, Ростовская область, г. Ростов-На-Дону, пр-т Соколова, д. 80, офис 703 |
| ООО «НАЛОГОВЫЙ КОНСУЛЬТАНТ», 344103, Ростовская область, г. Ростов-На-Дону, ул. Содружества, д. 35/4, комната 6 |
| ООО «ИНВЕРСИ-ГРУПП», 344000, Ростовская область, г. Ростов-На-Дону, пр-т Чехова, д. 71/187, офис 519 |
| ОАО «ТТК+», 347900, Ростовская область, г. Таганрог, пер. Гоголевский, д. 6 |
| ООО «СЕРВИСПЛЮС», 344065, Ростовская область, г. Ростов-На-Дону, ул. 50-Летия Ростсельмаша, д. 7б/2Б, пом. 53 |
| ОАО «МОНТАЖНОЕ УПРАВЛЕНИЕ №2», 346400, Ростовская область, г. Новочеркасск, ул. Флерова А. Ф., д. 14 |
| ООО КЛИНИКА «СЛАВИЯ», 344022, Ростовская область, г. Ростов-На-Дону, ул. Восточная, 4А |
| ООО «СТРОИТЕЛЬНЫЕ ИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ», 347936, Ростовская область, г. Таганрог, Линейный 1-й проезд, д. 245 |
| ФОРТУНА-МВА ИЧП, 347900, Ростовская область, г. Таганрог, ул. Чехова, д. 80, кв. 4 |
| КООПЕРАТИВ «МЕТАЛЛИСТ», 347800, Ростовская область, г. Каменск-Шахтинский |
| ООО «ПОСУДАРЬ», 346816, Ростовская область, Мясниковский район, с. Большие Салы, ул. Конституции, д. 6, кв. 1 |
| ООО «ПРОСТОЕ РЕШЕНИЕ», 344114, Ростовская область, г. Ростов-На-Дону, ул. Орбитальная, д. 66, корп. 2, кв. 40 |
| КФХ «ЕВГЕНИЯ», 346818, Ростовская область, Мясниковский район, хутор Ленинаван, ул. Ленина, д. 2-1 |
| ООО «УСПЕХ», 347809, Ростовская область, г. Каменск-Шахтинский, пер. Коммунистический, д. 112, кв. 57 |
| ЗАО «НЕФТЬХИММАШ», 344039, Ростовская область, г. Ростов-На-Дону, ул. Зоологическая, д. 26 |
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Триак против Эстафеты
Тиристоры (триаки и их однонаправленные родственники, SCR) являются твердотельными устройствами, тогда как реле являются электромеханическими устройствами. Симисторы могут переключать как переменный, так и постоянный ток, но, как сказал XTL, они не остановят протекание тока, если ток между MT1 и MT2 не упадет ниже порогового уровня или вы не принудительно отключите устройство.
(примечание: я потратил 13 лет на управление промышленным двигателем, мы разработали оборудование, которое переключалось на многие тысячи ампер и тысячи тысяч вольт через тиристоры.)
Реле — довольно простые в использовании устройства; Вы активируете катушку, и контакты включаются. Вы обесточиваете катушку, и контакты разомкнуты. Простой транзистор может управлять им, но вам понадобится некоторое подавление (диод с обратным смещением на катушке реле как минимум), чтобы предотвратить смерть вашего транзистора из-за индуктивного отката. Ваш контрольный сигнал и ваш контролируемый сигнал полностью изолированы друг от друга.
Контакты реле не непобедимы; если вы открываете контакты под нагрузкой, вы можете заставить их «замерзнуть» (то есть они не откроются). Кроме того, если вы используете реле, рассчитанное на питание, и пытаетесь переключать слабые сигналы, контакты могут в конечном итоге испачкаться, и вы не получите хорошее соединение между контактами.
Триаки, будучи твердотельными, в основном молчат. Если вы не используете импульсный трансформатор или оптоизолятор, ваша цепь управления будет находиться под потенциалом вашей управляемой цепи (обычно нейтральной для ваших цепей 120/220 В). Тиристоры могут использоваться для управления фазой нагрузки, то есть вы можете регулировать яркость света или (примерно) контролировать скорость двигателя переменного тока. Это практически невозможно с реле. Вы также можете делать аккуратные трюки, например, пропуская только полные циклы «х», чтобы сделать менее «шумный» контроль фазы. SCR также хороши для сброса всей энергии в конденсаторе в нагрузку (приложения типа вспышки или рельсового пистолета). Некоторые источники питания также используют SCR в качестве ломовых устройств; они включают и замыкают подачу (перегорая предохранитель в процессе), защищая нагрузку от перенапряжения.
Тиристоры не получают резких скачков напряжения или тока, когда они выключены; это может привести к их случайному включению или разрушению устройств. Простое демпфирование помогает контролировать эти режимы отказа.
Тиристоры также не полностью изолируют нагрузку от источника; если вы измеряете напряжение на нагрузке с выключенным тиристором, вы измеряете полное напряжение. У них тиристор выключен, но выключен не означает «открытый» — это означает «высокое сопротивление». Это может вызвать проблемы с некоторыми приложениями.
Если вы переключаете сигнал переменного тока, тиристоры довольно безболезненны; они отключатся вокруг следующего перехода через ноль. Если вы контролируете DC … снова … вам есть о чем подумать. Постоянный ток также проблематичен для реле, потому что вы почти всегда будете размыкать контакты реле под нагрузкой, поэтому для этого вы должны настроить реле.
Короче говоря: да, триаки могут заменить реле практически в каждом приложении. Если вы не хотите беспокоиться о демпфировании и изоляции, вы всегда можете купить твердотельные реле; это триаки с соответствующей схемой управления, чтобы они работали почти так же, как реле.
TRIAC | Руководство для начинающих
В этом руководстве мы узнаем о некоторых основах TRIAC. В процессе мы разберемся со структурой, символом, работой, характеристиками, применением TRIAC.
Введение
Как известно, SCR как однонаправленное устройство имеет обратную блокирующую характеристику, которая предотвращает протекание тока в обратном смещенном состоянии. Но для многих приложений требуется двунаправленное управление током, особенно в цепях переменного тока.Чтобы достичь этого с помощью SCR, два SCR должны быть соединены встречно параллельно для управления как положительными, так и отрицательными полупериодами входа.
Однако эту структуру можно заменить специальным полупроводниковым устройством, известным как TRIAC, для выполнения двунаправленного управления. TRIAC — это устройство двунаправленной коммутации, которое может эффективно и точно управлять мощностью переменного тока. Они часто используются в контроллерах скорости двигателя, цепях переменного тока, системах контроля давления, светорегуляторах и другом оборудовании управления переменным током.
В начало
Основы TRIAC
Симистор — важный член семейства тиристорных устройств. Это двунаправленное устройство, которое может пропускать ток как в прямом, так и в обратном смещении, и, следовательно, это устройство управления переменным током. Симистор эквивалентен двум спина к спине SCR, подключенным к одной клемме затвора, как показано на рисунке.
TRIAC — это аббревиатура переключателя TRIode AC. TRI означает, что устройство, состоящее из трех клемм, а переменный ток означает, что оно контролирует мощность переменного тока или может проводить в обоих направлениях переменный ток.
Симистор имеет три клеммы, а именно: главный терминал 1 (MT1), главный терминал 2 (MT2) и затвор (G), как показано на рисунке. Если MT1 смещен вперед по отношению к MT2, то ток течет от MT1 к MT2. Точно так же, если MT2 смещен в прямом направлении относительно MT1, тогда ток течет от MT2 к MT1.
Вышеупомянутые два условия достигаются всякий раз, когда стробирующий элемент запускается с помощью соответствующего стробирующего импульса. Подобно SCR, симистор также включается путем подачи соответствующих импульсов тока на вывод затвора.Как только он включен, он теряет контроль над своей проводимостью. Таким образом, траекторию можно выключить, уменьшив ток до нуля через главные клеммы.
В начало
Конструкция TRIAC
Симистор представляет собой пятислойный трехконтактный полупроводниковый прибор. Клеммы обозначены как MT1, MT2 как анодные и катодные выводы в случае SCR. А вентиль изображен как G, похожий на тиристор. Вывод затвора соединен с областями N4 и P2 металлическим контактом и находится рядом с выводом MT1.
Терминал MT1 подключен к областям N2 и P2, а MT2 подключен к областям N3 и P1. Следовательно, клеммы MT1 и MT2 подключены как к P, так и к N областям устройства, и, таким образом, полярность приложенного напряжения между этими двумя клеммами определяет ток, протекающий через слои устройства.
При открытом шлюзе MT2 становится положительным по отношению к MT1 для трассы с прямым смещением. Следовательно, цепь работает в режиме прямой блокировки до тех пор, пока напряжение на симисторе не станет меньше, чем напряжение прямого переключения.Аналогично для симистора с обратным смещением, MT2 становится отрицательным по отношению к MT1 с открытым затвором.
До тех пор, пока напряжение на симисторе не станет меньше обратного напряжения отключения, устройство работает в режиме обратной блокировки. Траектория может быть сделана проводящей с помощью положительного или отрицательного напряжения на клемме затвора.
В начало
Работа и работа TRIAC
К клеммам симистора можно подключать различные комбинации отрицательного и положительного напряжения, поскольку это устройство двунаправленного действия.Четыре возможных комбинации электродных потенциалов, которые заставляют симистор работать в четырех различных рабочих квадрантах или режимах, обозначены как.
- МТ2 положительный по отношению к МТ1 с положительной полярностью затвора по отношению к МТ1.
- МТ2 положительный по отношению к МТ1 с отрицательной полярностью затвора по отношению к МТ1.
- МТ2 отрицателен по отношению к МТ1 с отрицательной полярностью затвора по отношению к МТ1.
- МТ2 отрицателен по отношению к МТ1 с положительной полярностью затвора по отношению к МТ1.
Как правило, ток фиксации выше во втором квадранте или режиме, в то время как ток запуска затвора выше в четвертом режиме по сравнению с другими режимами для любого симистора.
В большинстве приложений используется цепь отрицательного тока запуска, что означает, что 2 и 3 квадранта используются для надежного запуска при двунаправленном управлении, а также когда чувствительность затвора критична. Чувствительность затвора самая высокая, когда обычно используются режимы 1 и 4.
Режим 1: MT2 положительный, ток затвора положительный
Когда вывод затвора становится положительным по отношению к MT1, ток затвора протекает через переход P2 и N2.Когда этот ток течет, слой P2 заполняется электронами, и далее эти электроны диффундируют к краю перехода J2 (или перехода P2-N1).
Эти электроны, собранные слоем N1, создают пространственный заряд на слое N1. Следовательно, больше дырок из области P1 диффундирует в область N1, чтобы нейтрализовать отрицательные объемные заряды. Эти дырки попадают в переход J2 и создают положительный объемный заряд в области P2, что заставляет больше электронов инжектироваться в P2 из N2.
Это приводит к положительной регенерации, и, наконец, основной ток течет от MT2 к MT1 через области P1- N1 — P2 — N2.
Режим 2: MT2 положительный, ток затвора отрицательный
Когда MT2 положительный, а вывод затвора отрицательный по отношению к MT1, ток затвора протекает через переход P2-N4. Этот ток затвора смещает в прямом направлении переход P2-N4 для вспомогательной структуры P1N1P2N4. Это приводит к тому, что симистор сначала проводит через слои P1N1P2N4.
Это еще больше увеличивает потенциал между P2N2 в сторону потенциала MT2. Это вызывает установление тока слева направо в слое P2, который смещает переход P2N2 вперед. И поэтому основная структура P1N1P2N2 начинает проводить.
Первоначально проводимая вспомогательная структура P1N1P2N4 рассматривается как SCR пилот-сигнала, в то время как более поздняя проводимая структура P1N1P2N2 рассматривается как основная SCR. Следовательно, анодный ток контрольного тиристора служит током затвора для основного тиристора. Чувствительность к току затвора в этом режиме меньше, и, следовательно, для включения симистора требуется больший ток затвора.
Режим 3: MT2 отрицательный, ток затвора положительный
В этом режиме MT2 становится отрицательным по отношению к MT1, и устройство включается путем подачи положительного напряжения между затвором и выводом MT1. Включение инициируется N2, который действует как дистанционное управление затвором, и структура приводит к включению симистора P2N1P1N3.
Внешний ток затвора смещает переход P2-N2 в прямом направлении. Слой N2 вводит электроны в слой P2, которые затем собираются переходом P2N1.В результате увеличивается ток, протекающий через переход P2N1.
Отверстия, введенные из слоя P2, диффундируют через область N1. Это создает положительный пространственный заряд в P-области. Следовательно, больше электронов из N3 диффундируют в P1, чтобы нейтрализовать положительные объемные заряды.
Следовательно, эти электроны попадают в переход J2 и создают отрицательный объемный заряд в области N1, что приводит к инжекции большего количества дырок из P2 в область N1. Этот процесс регенерации продолжается до тех пор, пока структура P2N1P1N3 не включит симистор и не проведет внешний ток.
Поскольку симистор включается удаленным затвором N2, устройство менее чувствительно к положительному току затвора в этом режиме.
Режим 4: MT2 отрицательный, ток затвора отрицательный
В этом режиме N4 действует как удаленный затвор и вводит электроны в область P2. Внешний ток затвора смещает переход P2N4 в прямом направлении. Электроны из области N4 собираются переходом P2N1, увеличивая ток через переход P1N1.
Следовательно, структура P2N1P1N3 включается посредством рекуперативного действия.Симистор более чувствителен в этом режиме по сравнению с положительным током затвора в режиме 3.
Из вышеизложенного можно сделать вывод, что режимы 2 и 3 являются менее чувствительной конфигурацией, для которой требуется больший ток затвора для запуска симистора, тогда как более распространенными режимами срабатывания симистора являются 1 и 4, которые имеют большую чувствительность. На практике выбирается более чувствительный режим работы, при котором полярность затвора должна совпадать с полярностью клеммы MT2.
Вернуться к началу
Характеристики V-I TRIAC
Траектория функционирует как два тиристора, соединенных встречно параллельно, и, следовательно, VI-характеристики симистора в 1-м и 3-м квадрантах будут аналогичны VI-характеристикам тиристоров. Когда терминал MT2 является положительным по отношению к терминалу MT1, говорят, что маршрут находится в режиме прямой блокировки.
Через устройство протекает небольшой ток утечки при условии, что напряжение на устройстве ниже, чем напряжение отключения.При достижении напряжения отключения устройства симистор включается, как показано на рисунке ниже.
Однако также можно включить симистор ниже VBO, применив импульс затвора, так что ток через устройство должен быть больше, чем ток фиксации симистора.
Аналогичным образом, когда терминал MT2 становится отрицательным по отношению к MT1, трасса находится в режиме обратной блокировки. Через устройство протекает небольшой ток утечки до тех пор, пока он не сработает с помощью напряжения отключения или срабатывания затвора.Следовательно, положительный или отрицательный импульс на затвор запускает симистор в обоих направлениях.
Напряжение питания, при котором симистор начинает проводить, зависит от тока затвора. Если ток затвора больше, меньшее будет напряжение питания, при котором симистор включается. Вышеупомянутый запуск режима -1 используется в первом квадранте, тогда как запуск режима 3 используется в 3-м квадранте.
Из-за внутренней структуры симистора фактические значения тока фиксации, тока срабатывания затвора и тока удержания могут немного отличаться в разных режимах работы.Поэтому номиналы у трейков значительно ниже, чем у тиристоров.
В начало
Преимущества
Симистор может срабатывать при подаче напряжения как положительной, так и отрицательной полярности на затвор.
- Он может работать и переключать оба полупериода сигнала переменного тока.
- По сравнению с конфигурацией встречно-параллельного тиристора, которая требует двух радиаторов немного меньшего размера, симистор требует одного радиатора немного большего размера. Следовательно, симистор экономит место и экономит затраты в приложениях питания переменного тока.
- В приложениях постоянного тока тиристоры должны быть подключены к параллельному диоду для защиты от обратного напряжения. Но симистор может работать и без диода, безопасный пробой возможен в любую сторону.
В начало
Недостатки
- Они доступны в более низких номиналах по сравнению с тиристорами.
- При выборе схемы запуска затвора требуется тщательное рассмотрение, поскольку симистор может запускаться как в прямом, так и в обратном смещении.
- Они имеют низкий рейтинг du / dt по сравнению с тиристорами.
- Они имеют очень малую частоту переключения.
- Симисторы менее надежны, чем тиристоры.
В начало
Приложения
Из-за двунаправленного управления переменным током симисторы используются в качестве контроллеров мощности переменного тока, контроллеров вентиляторов, контроллеров нагревателя, пусковых устройств для тиристоров, трехпозиционного статического переключателя, регуляторов освещенности и т. Ниже рассматриваются приложения переключения и управления фазой.
Симистор в качестве переключателя высокой мощности
Поскольку симистор использует низкое напряжение затвора и токи для управления высоким напряжением и токами нагрузки, он часто используется в качестве переключающего устройства во многих коммутационных операциях. На рисунке ниже показано использование симистора в качестве переключателя ВКЛ / ВЫКЛ переменного тока для управления лампой высокой мощности.
Когда переключатель S находится в положении 1, симистор находится в режиме прямой блокировки и, следовательно, лампа остается в выключенном состоянии. Если переключатель переведен в положение 2, через клемму затвора протекает небольшой ток затвора, и, следовательно, симистор включается.Это дополнительно заставляет лампу включаться для получения полной мощности.
Управление фазой с помощью симистора
Подобно тиристорам, метод фазового управления с изменением средней мощности нагрузки также возможен с симисторами. Регулируя угол срабатывания в каждом полупериоде входного переменного тока, можно управлять мощностью, подаваемой на нагрузку. Задержка, на которую задерживается запуск, называется углом задержки, а угол, на который проводит симистор, называется углом проводимости.
На рисунке ниже показано использование симистора для метода управления фазой с целью выработки переменной мощности для нагрузки.Диоды D1 и D2 пропускают ток к клемме затвора в положительном и отрицательном полупериодах соответственно.
Как только на схему подается входной переменный ток, симистор находится в состоянии блокировки (вперед или назад) при условии, что приложенное напряжение меньше VBO или ток затвора меньше минимального тока затвора. Во время положительного полупериода входа диод D1 смещен в прямом направлении, и, следовательно, на затвор подается положительный ток затвора.
Таким образом, срабатывает затвор, и симистор переходит в состояние проводимости.Во время отрицательного полупериода входа диод D2 смещен в прямом направлении, следовательно, через него протекает ток затвора, в результате чего симистор включается.
Аналогичным образом, мощность переменного тока, подаваемая на нагрузку, регулируется в любом направлении с помощью надлежащего стробирующего сигнала. Угол проводимости симистора регулируется путем изменения сопротивления R2 в указанной выше цепи.
В начало
Симистор против SCR
- Симистор — это двунаправленное устройство, тогда как SCR — однонаправленное устройство.
- Клеммы симистора — это MT2, MT1 и затвор, в то время как SCR имеет клеммы анода, катода и затвора.
- Как для положительного, так и для отрицательного тока затвора, тракт проводит, но только с направлением тока затвора включает тиристор.
- Четыре различных режима работы возможны с симистором, тогда как с SCR возможен один режим работы. Симисторы
- доступны с меньшими номиналами по сравнению с тиристорами.
- Характеристики симистора лежат в первом и третьем квадранте, а характеристики SCR лежат в первом квадранте.
- Надежность меньше по сравнению с SCR.
Вернуться к началу
ТРИАК | Тиристоры | Учебник по электронике
SCR— это однонаправленные (односторонние) устройства тока, что делает их полезными только для управления постоянным током. Если два тиристора соединены последовательно параллельно, так же, как два диода Шокли были соединены вместе, чтобы сформировать DIAC, у нас есть новое устройство, известное как TRIAC: (рисунок ниже)
Эквивалент TRIAC SCR и условное обозначение TRIAC.
Поскольку отдельные тиристоры более гибкие для использования в передовых системах управления, они чаще встречаются в схемах, таких как моторные приводы; TRIAC обычно используются в простых устройствах с низким энергопотреблением, таких как бытовые диммерные переключатели. На рисунке ниже показана простая схема регулятора яркости лампы вместе с цепью фазосдвигающего резистора и конденсатора, необходимой для срабатывания после пика.
TRIAC фазорегулятор мощности
TRIAC известны тем, что не стреляют симметрично.Это означает, что они обычно не срабатывают при точно таком же уровне напряжения затвора для одной полярности, что и для другой. Вообще говоря, это нежелательно, потому что асимметричное срабатывание приводит к форме волны тока с большим разнообразием гармонических частот. Формы сигналов, которые симметричны выше и ниже их средних осевых линий, состоят только из гармоник с нечетными номерами. С другой стороны, асимметричные сигналы содержат гармоники с четными номерами (которые также могут сопровождаться или не сопровождаться гармониками с нечетными номерами).
В интересах уменьшения общего содержания гармоник в энергосистемах, чем меньше и менее разнообразны гармоники, тем лучше — это еще одна причина, по которой отдельные тиристоры предпочитают триАК для сложных мощных цепей управления. Один из способов сделать форму сигнала тока TRIAC более симметричным — это использовать устройство, внешнее по отношению к TRIAC, для синхронизации запускающего импульса. DIAC, размещенный последовательно с воротами, отлично справляется с этой задачей: (Рисунок ниже)
DIAC улучшает симметрию управления
Напряжение переключенияDIAC имеет тенденцию быть гораздо более симметричным (одинаковым в одной полярности, чем в другой), чем пороговые значения напряжения срабатывания TRIAC.Поскольку DIAC предотвращает любой ток затвора до тех пор, пока напряжение запуска не достигнет определенного повторяемого уровня в любом направлении, точка срабатывания TRIAC от одного полупериода к следующему имеет тенденцию быть более согласованной, а форма волны более симметричной сверху и снизу. его осевая линия.
Практически все характеристики и рейтинги SCR в равной степени применимы к TRIAC, за исключением того, что TRIAC, конечно, двунаправленные (могут обрабатывать ток в обоих направлениях). Больше нечего сказать об этом устройстве, за исключением важной оговорки, касающейся обозначений клемм.
Судя по эквивалентной схеме, показанной ранее, можно подумать, что главные клеммы 1 и 2 взаимозаменяемы. Это не так! Хотя полезно представить TRIAC как состоящий из двух SCR, соединенных вместе, на самом деле он построен из единого куска полупроводникового материала, должным образом легированного и многослойного. Фактические рабочие характеристики могут незначительно отличаться от аналогичной модели.
Это становится наиболее очевидным при сравнении двух простых схемотехнических решений, одна из которых работает, а другая — нет.Следующие две схемы представляют собой разновидность схемы регулятора яркости лампы, показанной ранее, фазосдвигающий конденсатор и DIAC удалены для простоты. Хотя полученной схеме не хватает возможности точного управления более сложной версией (с конденсатором и DIAC), она работает: (рисунок ниже)
Эта схема с логическим элементом MT2 действительно работает.
Предположим, мы должны поменять местами два основных терминала TRIAC. Согласно эквивалентной схеме, показанной ранее в этом разделе, замена не должна иметь никакого значения.Схема должна работать: (рисунок ниже)
Если вентиль переключен на MT1, эта схема не работает.
Однако, если эта схема будет построена, обнаружится, что она не работает! Нагрузка не получит питания, симистор вообще не сработает, независимо от того, насколько низкое или высокое значение сопротивления установлено на управляющем резисторе. Ключ к успешному срабатыванию TRIAC — убедиться, что затвор получает ток срабатывания со стороны основного вывода 2 схемы (основной вывод на противоположной стороне символа TRIAC от вывода затвора).Идентификация терминалов MT1 и MT2 должна производиться по артикулу TRIAC со ссылкой на технический паспорт или книгу.
ОБЗОР:
- TRIAC действует так же, как два тиристора, подключенных спина к спине для работы в двух направлениях (AC). Элементы управления
- TRIAC чаще встречаются в простых схемах с низким энергопотреблением, чем в сложных схемах большой мощности. В схемах управления большой мощностью, как правило, предпочтение отдается нескольким тиристорам.
- При использовании для управления подачей переменного тока на нагрузку, TRIAC часто сопровождается DIAC, соединенными последовательно с их выводами затвора.DIAC помогает TRIAC стрелять более симметрично (более последовательно от одной полярности к другой).
- Основные клеммы 1 и 2 на TRIAC не взаимозаменяемы.
- Для успешного запуска TRIAC ток затвора должен поступать со стороны главной клеммы 2 (MT2) схемы!
СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ:
TRIAC Circuits: основы и приложения
Автор: Морин ВанДайк |
Термин «TRIAC» означает триод для переменного тока.Как следует из названия, этот электронный компонент обычно используется в качестве элемента управления в цепях переменного тока.
TRIAC — это полупроводниковые устройства с тремя выводами. Они работают с использованием одного вывода, то есть затвора, для запуска прохождения электрического тока через два других вывода, то есть основные выводы или аноды. Хотя эти устройства похожи на другие электронные переключатели, такие как кремниевые выпрямители (SCR), в отличие от некоторых из этих альтернатив, они могут одинаково хорошо проводить в обоих направлениях.
TRIACчасто находят применение в качестве переключателей в широком спектре электрического оборудования, таком как лампы, вентиляторы и двигатели. Независимо от их применения, все СИСТЕМЫ TRIAC используют основные принципы работы, изложенные выше. Помимо этих общих характеристик, они обычно подразделяются на те, которые используются для простых схем переключателя TRIAC или схем переменной мощности (или диммера) TRIAC.
Функции переключателей TRIAC
TRIAC используются по-разному, в том числе как:
Простые электронные переключателиВ этом приложении TRIAC запускается напряжением переменного тока на его затворе.Резистор используется последовательно с затвором, чтобы ограничить ток, протекающий к клемме. TRIAC позволяет току течь в любом направлении, при этом поток изменяется в зависимости от полярности напряжения затвора. Напряжение затвора может быть получено из напряжения переменного тока, приложенного к клеммам нагрузки TRIAC. Если приложение требует, чтобы ток протекал только в одном направлении, к затвору последовательно подключается диод для преобразования переменного напряжения в постоянное. В этой конфигурации ток, протекающий через TRIAC для данной нагрузки, является фиксированным.
Контроллеры уровня мощности или диммераТриггер затвора для этого варианта использования более сложный, поскольку он включает изменение его фазы в зависимости от напряжения нагрузки. Напряжение триггера определяется напряжением нагрузки, но с приложенным к нему фазовым сдвигом. Схема фазовращателя состоит из переменного резистора и конденсатора. Напряжение конденсатора используется в качестве напряжения триггера, фаза которого изменяется путем изменения переменного резистора.Часто переключатель DIAC (диод для переменного тока) подключается между конденсатором и затвором TRIAC, чтобы добиться резкого включения TRIAC.
TRIAC находят применение в ряде электрических приложений, в том числе в качестве:
- Диммеры для ламп
- Регуляторы мощности для электронагревателей
- Регуляторы скорости для двигателей
Проблемы со схемами TRIAC и решениями
При использовании схем TRIAC важно знать об общих встречающихся проблемах и способах их решения.Некоторые из проблем, связанных с использованием схем TRIAC, включают:
Эффект скорости
Этот эффект относится к непреднамеренному включению TRIAC из-за внезапного изменения напряжения на его основных клеммах. Проблема решается подключением демпферной цепи резистор-конденсатор (RC) между основными выводами.
Эффект люфта
Люфт возникает в цепях управления фазой, когда сопротивление установлено на максимальное значение, чтобы снизить уровни мощности подключенного устройства до минимума.Эффект вызван отсутствием пути разряда для собственной емкости TRIAC на его клеммах нагрузки и препятствует включению подключенного устройства. Решение состоит в том, чтобы обеспечить путь разряда путем подключения последовательно с DIAC резистора большого номинала или конденсатора между затвором и основными выводами.
Несимметричный обжиг
В схемах управления фазой эта проблема возникает из-за того, что симисторы имеют разные напряжения включения для каждого направления. Такая конструкция приводит к плохому профилю электромагнитного излучения для TRIAC.Эта проблема решается путем использования DIAC последовательно с затвором TRIAC, который выравнивает характеристики стрельбы TRIAC.
Фильтрация гармоник
Поскольку TRIAC включается, когда напряжение на его выводах не равно нулю, он генерирует гармоники, которые делают его непригодным для использования в чувствительном электронном оборудовании, таком как схемы беспроводной связи. Использование фильтра гармоник подавляет электромагнитные помехи.
Свяжитесь с MagneLink, чтобы узнать о необходимости коммутатора TRIAC
в компании MagneLink, Inc.мы интегрируем TRIAC с нашими магнитными переключателями в наши корпуса MLT, MLP и MLU. Каждый из этих стилей подходит для разных приложений. Например, корпуса MLT подходят для использования в суровых условиях, корпуса MLP подходят для тяжелых условий эксплуатации, а корпуса MLU имеют резьбовой корпус, который больше подходит для скрытого монтажа.
Чтобы узнать больше о наших предложениях по переключателям типа TRIAC, посетите страницу с нашими продуктами. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы получить информацию или расценки на заказное решение переключателя.
Принципы и схемы симистора
— Часть 1
Симистор — это управляемый полупроводниковый переключатель мощности переменного тока средней и большой мощности с фиксатором. В этой статье, состоящей из двух частей, объясняется его основная работа и показаны различные способы ее использования. Большинство практических схем показывают два набора значений компонентов для использования с обычными бытовыми / коммерческими источниками переменного напряжения 50 Гц или 60 Гц с номинальными значениями либо 240 В (как используется в большинстве стран Европы), либо (в скобках) 120 В (как используется в большинстве стран). США).В каждой конструкции пользователь должен использовать симистор с номинальными характеристиками, соответствующими его или ее конкретному применению.
Основы симистора
| РИСУНОК 1. Символы симистора. |
| РИСУНОК 2. Простой выключатель питания переменного тока с резистивной (ламповой) нагрузкой. |
Симистор — это трехконтактный (MT1, затвор и MT2) твердотельный тиристор, который использует альтернативные символы, показанные на рис. , и действует как пара SCR, подключенных обратно параллельно и управляемых через один затвор. Терминал.Он может проводить ток в любом направлении между своими выводами MT1 и MT2 и, таким образом, может использоваться для непосредственного управления мощностью переменного тока. Он может запускаться как положительными, так и отрицательными токами затвора, независимо от полярности тока MT2, и, таким образом, он имеет четыре возможных режима запуска или «квадрантов», обозначенных следующим образом:
I + Mode = ток MT2 + ve, ток затвора + ve
I- Mode = ток MT2 + ve, ток затвора -ve
III + Mode = ток MT2 -ve, ток затвора + ve
III + Mode = ток MT2 -ve, затвор текущий -ve
Чувствительность по току триггера является максимальной, когда токи MT2 и затвор имеют одинаковую полярность (либо положительную, либо отрицательную), и обычно примерно вдвое меньше, когда они имеют противоположную полярность.
На рис. 2 показан симистор, используемый в качестве простого переключателя питания переменного тока, управляющего резистивной ламповой нагрузкой; Предположим, что SW2 закрыт. Когда SW1 разомкнут, симистор действует как разомкнутый переключатель, и лампа пропускает нулевой ток. Когда SW1 замкнут, симистор включается через резистор R1 и автоматически фиксируется вскоре после начала каждого полупериода, таким образом переключая полную мощность на ламповую нагрузку. Симистор автоматически отключается в конце каждого полупериода переменного тока, когда мгновенное напряжение питания (и, следовательно, ток нагрузки) на короткое время падает до нуля.
В , рис. 2 , задача R1 состоит в том, чтобы ограничить пиковый мгновенный ток затвора включения симистора до безопасного значения; его сопротивление (в сочетании с сопротивлением нагрузки) должно быть больше, чем пиковое напряжение питания (примерно 350 В в цепи 240 В переменного тока, 175 В в цепи 120 В), деленное на пиковое значение тока затвора симистора (которое обычно указывается в документации производителя симистора). расширенные листы данных).
Примечание в Рисунок 2 (и в большинстве других схем симистора, показанных в этой мини-серии), что — из соображений безопасности — нагрузка подключена последовательно с нейтралью (N) источника переменного тока и главным выключателем. SW2 может изолировать всю цепь от линии под напряжением (L).
Влияние скорости симистора
| РИСУНОК 3. Простой выключатель питания переменного тока с индуктивной нагрузкой и демпфирующей цепью C1-R2 для подавления эффекта скорости. |
Большинство симисторов, таких как тиристоры, подвержены проблемам «скоростного эффекта». Между основными выводами и затвором симистора неизбежно существуют внутренние емкости, и если на любом из основных выводов появляется резко возрастающее напряжение, это может — если его скорость нарастания превышает номинальное значение dV / dt симистора — вызвать достаточный прорыв в цепи. вентиль для срабатывания симистора.Это нежелательное включение «эффекта скорости» может быть вызвано переходными процессами в линии питания; проблема, однако, особенно серьезна при управлении индуктивными нагрузками, такими как электродвигатели, в которых токи и напряжения нагрузки не совпадают по фазе, что приводит к внезапному появлению большого напряжения на основных клеммах каждый раз, когда симистор расцепляется, когда падает его основной ток. почти до нуля в каждом рабочем полупериоде.
Проблемы, связанные с эффектом скорости, обычно можно преодолеть, подключив RC ‘демпферную’ сеть между MT1 и MT2, чтобы ограничить скорость нарастания напряжения до безопасного значения, как показано (например) в схеме переключателя мощности симистора в Рисунок 3 , где R2-C1 образуют демпферную сеть.Некоторые современные симисторы имеют повышенные значения dV / dt (обычно 750 В / мСм) и практически невосприимчивы к проблемам, связанным с изменением скорости; эти симисторы известны как «демпферные» типы.
Подавление радиопомех
| РИСУНОК 4. Базовый диммер лампы переменного тока с подавлением радиопомех через C1-L1. |
Симистор может использоваться для обеспечения переменного управления мощностью переменного тока с использованием техники «переключения с фазовой задержкой», при которой симистор запускается частично в течение каждого полупериода.Каждый раз, когда симистор запускается, его ток нагрузки резко (за несколько микросекунд) переключается с нуля на значение, установленное его сопротивлением нагрузки и мгновенными значениями напряжения питания. В резистивно нагруженных схемах, таких как диммеры ламп, это действие переключения неизбежно генерирует импульс RFI, который является наименьшим, когда симистор срабатывает близко к точкам пересечения нуля 0 ° и 180 ° формы сигнала линии питания (в которых переключатель -включенные токи минимальны) и максимальны, когда устройство срабатывает под углом 90 ° после начала каждого полупериода (когда токи включения максимальны).
Импульсы радиопомех возникают с частотой, вдвое превышающей частоту питающей сети, и могут очень раздражать. В диммерах лампы радиопомехи обычно можно устранить, оснастив диммер простой сетью фильтров L-C, как показано на рис. 4 . Фильтр устанавливается рядом с симистором и значительно снижает скорость нарастания токов в сети переменного тока.
| РИСУНОК 5. Символ диак. |
Диаки и квадраки
Диак — двунаправленное триггерное устройство с двумя выводами; он может использоваться с напряжениями любой полярности и обычно используется вместе с симистором; Рисунок 5 показывает его схемное обозначение.Основное действие диака таково, что при подключении к источнику напряжения через токоограничивающий нагрузочный резистор он действует как высокий импеданс, пока приложенное напряжение не возрастет примерно до 35 В, после чего он срабатывает и действует как низкоомный 30 В. стабилитрон, и 30 В вырабатывается через диак, а оставшиеся 5 В появляются на нагрузочном резисторе. Диак остается в этом состоянии до тех пор, пока его прямой ток не упадет ниже минимального удерживаемого значения (это происходит, когда напряжение питания упадет ниже значения стабилитрона 30 В), после чего диак снова выключится.
| РИСУНОК 6. Базовая схема диммера для лампы с регулируемой фазовой задержкой диафрагменного типа. | Рисунок 7. Символ квадрак. |
Диак наиболее часто используется в качестве триггерного устройства в приложениях с регулируемой мощностью симистора с синхронизацией по фазе, как в базовой схеме диммера лампы , рис. 6, . Здесь, в каждом полупериоде линии электропередачи, сеть R1-RV1-C1 применяет версию полупериода с переменной фазовой задержкой к затвору симистора через диак, и когда напряжение C1 повышается до 35 В, диак срабатывает и подает пусковой импульс 5 В (от C1) на затвор симистора, тем самым включая симистор и одновременно подавая питание на ламповую нагрузку и отключая привод от RC-сети.Таким образом, средняя мощность нагрузки (интегрированная за полный период полупериода) полностью изменяется от почти нуля до максимума через RV1.
В первые дни разработки симистора некоторые специальные устройства производились со встроенным диаком, последовательно соединенным с затвором симистора; такие устройства были известны как квадраки и использовали обозначение цепи , рисунок 7, . Квадраки не имели коммерческого успеха, и теперь они устарели.
Варианты выключателя питания переменного тока
Самым простым типом переключателя питания симистора является переключатель , рис. 2 , в котором симистор запирается через R1, когда SW1 замкнут; только 1 В или около того генерируется на симисторе, когда он включен, поэтому R1 и SW1 потребляют очень мало средней мощности; На рис. 3 показана та же схема, снабженная «демпфирующей» сетью.Есть много полезных вариаций этих основных схем. Рисунок 8 , например, показывает версию, которая может запускаться через источник постоянного тока переменного тока. C1 заряжает (через R1-D1) до + 10 В на каждом положительном полупериоде линии питания переменного тока, и этот заряд запускает симистор, когда SW1 замкнут. Обратите внимание, что R1 постоянно находится под почти полным напряжением сети переменного тока и, следовательно, требует довольно высокой номинальной мощности, и что все части этой цепи находятся под напряжением, что затрудняет взаимодействие с внешней схемой управления.
| РИСУНОК 8. Выключатель питания переменного тока с запуском по переменному току по постоянному току. | РИСУНОК 9. Выключатель переменного тока с изолированным входом (оптопара), срабатывает постоянный ток. |
На рисунке 9 показана приведенная выше схема, модифицированная для обеспечения «изолированного» взаимодействия с внешней схемой управления. SW1 просто заменяется транзистором Q2, который управляется со стороны фототранзистора оптопары.Светодиод соединителя питается от внешнего источника постоянного тока через R1, а симистор включается только тогда, когда SW1 замкнут; При желании SW1 можно заменить электронной схемой переключения.
| РИСУНОК 10. Выключатель переменного тока с изолированным входом, срабатывающий по переменному току. | РИСУНОК 11. Выключатель переменного тока с транзисторным запуском по постоянному току. |
Рисунок 10 показывает вариант, в котором симистор запускается переменным током в каждом полупериоде через импеданс переменного тока C1-R1 и через встречные стабилитроны ZD1-ZD2, а C1 рассеивает почти до нуля. мощность.Мостовой выпрямитель D1-D4 подключен к сети ZD1-ZD2-R2 и нагружен Q2. Когда Q2 выключен, мост эффективно открыт, и симистор включается в каждом полупериоде, но когда Q2 включен, на ZD1-ZD2-R2 появляется короткое замыкание, и симистор выключен. Q2 управляется через оптопару от изолированной внешней цепи, и симистор включен, когда SW1 открыт, и выключен, когда SW1 закрыт.
| РИСУНОК 12. Выключатель переменного тока с изолированным входом и запуском по постоянному току. |
На рисунках 11, и , 12, показаны варианты, в которых триак запускается через трансформатор постоянного тока и транзисторный переключатель. В , рис. 11, , Q2 и симистор оба включены, когда SW1 закрыт, и выключены, когда SW1 открыт. На практике SW1 может быть заменен электронной схемой, позволяющей активировать симистор с помощью тепла, света, звука, времени и т. Д. Обратите внимание, однако, что вся эта схема находится под напряжением.’ На рисунке 12 показана схема, модифицированная для работы оптопары, что позволяет активировать ее через полностью изолированную внешнюю схему.
Срабатывание UJT
Другой способ получить полностью изолированное переключение симистора — использовать схемы UJT на рисунках , и 14 , где UJT представляет собой старый тип 2N2646 или его современный почти эквивалент. В этих схемах триггерное действие обеспечивается генератором UJT Q2, который работает на частоте нескольких кГц и подает выходные импульсы на затвор симистора через импульсный трансформатор T1, который обеспечивает желаемую «изоляцию».«Из-за своей довольно высокой частоты колебаний, UJT запускает симистор в пределах нескольких градусов от начала каждого полупериода линии питания переменного тока, когда генератор активен.
| РИСУНОК 13. Выключатель переменного тока с изолированным входом (с трансформаторной связью). | РИСУНОК 14. Выключатель питания переменного тока с изолированным входом. |
На рис. 13 , Q3 включен последовательно с главным синхронизирующим резистором UJT, поэтому UJT и симистор включаются только при замкнутом SW1.В , рис. 14, , Q3 подключен параллельно с главным конденсатором синхронизации UJT, поэтому UJT и симистор включаются только при разомкнутом SW1.
| РИСУНОК 15. Типичная схема и рабочие характеристики симистора с оптопарой. |
| Рис. 16. Управление лампой малой мощности через симистор с оптопарой. |
Симисторы с оптопарой
Затворные переходы «голого» симистора по своей природе светочувствительны, и, таким образом, симистор с оптопарой может быть изготовлен путем установки «голого» симистора и светодиода близко друг к другу в одном корпусе. Рисунок 15 показывает схему и перечисляет характеристики типичной шестиконтактной версии DIL такого устройства, в которой светодиод имеет максимальный номинальный ток 50 мА, симистор имеет максимальные номинальные значения 400 В и 100 мА RMS (и номинальный ток 1,2 А для 10 мс), и весь пакет имеет номинальное напряжение изоляции 1,5 кВ и типичную чувствительность срабатывания триггера по входному току 5 мА.
Симисторы с оптопаройпросты в использовании и обеспечивают отличную гальваническую развязку между входом и выходом.Вход используется как обычный светодиод, а выход как маломощный симистор. На рисунке 16 показано устройство, используемое для активации лампы накаливания с питанием от сети переменного тока, которая должна иметь номинальное значение RMS ниже 100 мА и пиковое значение пускового тока ниже 1,2 А.
| РИСУНОК 17. Управление высокой мощностью через ведомый симистор. | РИСУНОК 18. Возбуждение индуктивной нагрузки. |
На рисунке 17 показан симистор с оптопарой, используемый для активации ведомого симистора, тем самым управляя нагрузкой с любой желаемой номинальной мощностью.Эта схема подходит для использования только с неиндуктивными нагрузками, такими как лампы и нагревательные элементы. Его можно модифицировать для использования с индуктивными нагрузками, такими как электродвигатели, с помощью соединений, показанных на рис. 18 . Здесь сеть R2-C1-R3 обеспечивает некоторый фазовый сдвиг для сети симисторного затвора-привода, чтобы гарантировать правильное срабатывание симистора, а R4-C2 образуют демпферную сеть для подавления эффектов скорости.
Синхронное переключение мощности без напряжения
Синхронный переключатель мощности с нулевым напряжением (или интегральным циклом) — это переключатель, в котором симистор неизменно включается сразу после начала каждого полупериода мощности (т.е.е., около точки нулевого напряжения формы сигнала), а затем снова автоматически отключается в конце, создавая минимальные радиопомехи. В большинстве схем переключения мощности, показанных до сих пор в этой статье, симистор включается в произвольной точке своего начального полупериода включения, таким образом создавая потенциально высокий начальный всплеск радиопомех, но затем дает синхронное действие переключения при нулевом напряжении. на всех последующих полупериодах.
Истинно синхронная цепь нулевого напряжения использует систему переключения, показанную на рис. 19 , в которой симистор может быть включен только около начальной точки или точки «нулевого напряжения» каждого полупериода, и, таким образом, создает минимальные радиопомехи.Эта система широко используется для включения / выключения сильноточных нагрузок, таких как электрические нагреватели и т. Д.
| РИСУНОК 19. Система синхронного переключения питания переменного тока при нулевом напряжении. | РИСУНОК 20. Выключатель синхронного переменного тока. |
На рисунке 20 показан практический синхронный выключатель питания переменного тока с нулевым напряжением; 10 В постоянного тока вырабатывается переменным током через R7-D1-ZD1 и C2 и переключается на затвор симистора через Q2, который управляется через SW1 и детектор нулевого напряжения Q3-Q4-Q5 и может обеспечивать ток затвора только при включенном SW1. закрыт, а Q3 выключен.
| РИСУНОК. 21 Альтернативный вариант переключателя синхронного питания переменного тока. |
В детекторе нулевого напряжения Q4 или Q5 возбуждаются всякий раз, когда напряжение сети переменного тока больше или меньше на несколько вольт (установлено RV1) выше или ниже нуля, тем самым активируя Q3 через R5 и блокируя Q2. Таким образом, ток затвора может подаваться на симистор только тогда, когда SW1 замкнут, а мгновенное линейное напряжение переменного тока находится в пределах нескольких вольт от нуля; Таким образом, эта схема генерирует минимальные радиопомехи переключения.
На рисунке 21 показана схема, измененная таким образом, что симистор может включаться только при разомкнутом SW1. Обратите внимание, что в обоих случаях на симистор подается только узкий импульс тока затвора, и поэтому средний ток затвора составляет всего 1 мА или около того. SW1 при желании может быть заменен электронным переключателем или оптопарой, что позволяет активировать нагрузку по свету или температуре, по времени и т. Д.
На практике, самый простой способ создания действительно эффективной синхронной схемы управления симистором «нулевого напряжения» — это использование специальной ИС, которая функционирует как маломощный синхронный симистор «нулевого напряжения» с оптопарой, который может легко использоваться в качестве ведомого устройства для синхронного управления обычным высокомощным симистором.
В следующем и заключительном эпизоде будут представлены практические детали таких схем, а также другие схемы и информация, относящиеся к симисторам. NV
Симистор — Как работают диммерные переключатели
В последнем разделе мы видели, что диммерный переключатель быстро включает и выключает световую цепь, чтобы уменьшить энергию, поступающую к переключателю света. Центральным элементом в этой схеме переключения является триодный переключатель переменного тока или симистор .
Симистор — небольшой полупроводниковый прибор, похожий на диод или транзистор.Как и транзистор, симистор состоит из различных слоев полупроводникового материала . Сюда входит материал типа N, который имеет много свободных электронов, и материал P-типа , который имеет много «дырок», куда могут уходить свободные электроны. Чтобы узнать об этих материалах, ознакомьтесь с разделом «Как работают полупроводники». И для демонстрации того, как эти материалы работают в простом транзисторе , см. Как работают усилители.
Вот как материал N-типа и P-типа устроен в симисторе.
Вы можете видеть, что симистор имеет две клеммы, которые подключены к двум концам цепи. Между двумя клеммами всегда есть разница в напряжении, но она меняется в зависимости от колебаний переменного тока. То есть, когда ток движется в одну сторону, верхний вывод заряжается положительно, а нижний вывод заряжается отрицательно, а когда ток движется в другую сторону, верхний вывод заряжается отрицательно, а нижний вывод заряжается положительно.
Затвор также подключен к цепи посредством переменного резистора .Этот переменный резистор работает так же, как и переменный резистор в старой конструкции диммерного переключателя, но он не тратит почти так много энергии, выделяющей тепло. Вы можете увидеть, как переменный резистор вписывается в схему на схеме ниже.
Так что здесь происходит? В двух словах:
- Симистор действует как переключатель, управляемый напряжением.
- Напряжение на затворе управляет действием переключения.
- Переменный резистор регулирует напряжение на затворе.
В следующем разделе мы рассмотрим этот процесс более подробно.
Симисторы — Рабочие и прикладные схемы
Симистор можно сравнить с реле с фиксацией. Он мгновенно включится и закроется, как только он сработает, и будет оставаться закрытым, пока напряжение питания остается выше нуля вольт или полярность питания не изменяется.
Если питание переменного тока (переменного тока), симистор будет размыкаться в течение периодов, когда цикл переменного тока пересекает нулевую линию, но закрывается и включается при повторном срабатывании.
Преимущества симистора в качестве статических переключателей
- Симисторы можно эффективно заменить механическими переключателями или реле для управления нагрузкой в цепях переменного тока.
- Симисторы можно сконфигурировать для переключения относительно более тяжелых нагрузок за счет срабатывания минимального тока.
- Когда симисторы проводят (замыкаются), они не вызывают эффекта дребезга, как в механических переключателях.
- Когда симисторы выключаются (при переходе через нуль переменного тока), он делает это без каких-либо переходных процессов из-за противо-ЭДС и т. Д.
- Симисторы также устраняют плавление контактов или проблемы дуги, а также другие формы износа, которые обычно наблюдается в механических электрических переключателях.
- Симисторы обладают гибким запуском, который позволяет им переключаться в любой заданной точке входного цикла переменного тока через положительный сигнал низкого напряжения на затворе и общей земле.
- Это напряжение запуска может быть от любого источника постоянного тока, такого как батарея, или выпрямленный сигнал от самого источника переменного тока. В любом случае симистор будет проходить периоды выключения всякий раз, когда форма сигнала переменного тока полупериода перемещается через линию пересечения нуля (тока), как показано ниже:
Как включить симистор
Симистор состоит из трех клемм : Gate, A1, A2, как показано ниже:
Чтобы включить симистор, на его вывод затвора (G) должен быть подан ток триггера затвора.Это заставляет ток затвора течь через затвор и клемму A1. Ток затвора может быть положительным или отрицательным по отношению к выводу A1 симистора. Клемма A1 может быть подключена к отрицательной линии VSS или положительной линии VDD источника питания управления затвором.
Следующая диаграмма показывает упрощенную схему симистора, а также его внутреннюю кремниевую структуру.
Когда на затвор симистора подается ток срабатывания, он включается с помощью встроенных в него диодов, установленных последовательно между клеммой G и клеммой A1.Эти 2 диода установлены на переходах P1-N1 и P1-N2 симистора.
Квадранты запуска симистора
Запуск симистора осуществляется через четыре квадранта в зависимости от полярности тока затвора, как показано ниже:
Эти квадранты запуска могут применяться практически в зависимости от семейства и класса симистора, так как приведено ниже:
Q2 и Q3 — рекомендуемые квадранты запуска для симисторов, поскольку они обеспечивают минимальное потребление и надежный запуск.
Квадрант запуска Q4 не рекомендуется, так как он требует более высокого тока затвора.
Важные параметры запуска для симисторов
Мы знаем, что симистор можно использовать для переключения мощной нагрузки переменного тока через его клеммы A1 / A2 через относительно небольшой источник запуска постоянного тока на клемме затвора.
При проектировании схемы управления симистором решающее значение приобретают параметры срабатывания затвора. Параметры запуска: ток срабатывания затвора симистора IGT, напряжение срабатывания затвора VGT и ток фиксации затвора IL.
- Минимальный ток затвора, необходимый для включения симистора, называется током запуска затвора IGT. Это должно быть применено к затвору и клемме A1 симистора, который является общим для источника питания триггера затвора.
- Ток затвора должен быть выше номинального значения для самой низкой указанной рабочей температуры. Это обеспечивает оптимальное срабатывание симистора при любых обстоятельствах. В идеале значение IGT должно в 2 раза превышать номинальное значение в техническом паспорте.
- Триггерное напряжение, приложенное к затвору и выводу A1 симистора, называется VGT.Он применяется через резистор, о котором мы вскоре поговорим.
- Ток затвора, который эффективно фиксирует симистор, является током фиксации и обозначается как LT. Фиксация может произойти, когда ток нагрузки достигнет значения LT, только после этого фиксация активируется, даже если ток затвора снят.
- Вышеуказанные параметры указаны для температуры окружающей среды 25 ° C и могут иметь отклонения при изменении этой температуры.
Неизолированный запуск симистора может быть выполнен в двух основных режимах, первый метод показан ниже:
Здесь положительное напряжение, равное VDD, подается на затвор и вывод A1 симистора.В этой конфигурации мы видим, что A1 также подключен к Vss или отрицательной линии источника питания затвора. Это важно, иначе симистор никогда не ответит.
Второй метод заключается в подаче отрицательного напряжения на затвор симистора, как показано ниже:
Этот метод идентичен предыдущему, за исключением полярности. Поскольку затвор запускается отрицательным напряжением, клемма A1 теперь соединена совместно с линией VDD вместо Vss напряжения затвора-истока.Опять же, если этого не сделать, симистор не сработает.
Расчет резистора затвора
Резистор затвора устанавливает IGT или ток затвора симистора для необходимого запуска. Этот ток увеличивается, когда температура падает ниже заданной температуры перехода 25 ° C.
Например, если заданное значение IGT составляет 10 мА при 25 ° C, оно может возрасти до 15 мА при 0 ° C.
Чтобы резистор мог обеспечивать достаточный IGT даже при 0 ° C, он должен быть рассчитан для максимально доступного VDD от источника.
Рекомендуемое значение составляет от 160 до 180 Ом на 1/4 Вт для VGT затвора 5 В. Более высокие значения также будут работать, если температура окружающей среды достаточно постоянна.
Запуск от внешнего источника постоянного тока или существующего переменного тока : Как показано на следующем рисунке, симистор можно переключать либо через внешний источник постоянного тока, такой как аккумулятор или солнечная панель, либо через адаптер переменного / постоянного тока. В качестве альтернативы, он также может запускаться от самого существующего источника переменного тока.
Здесь переключатель S1 имеет незначительную нагрузку на него, поскольку он переключает симистор через резистор, вызывая минимальный ток, проходящий через S1, тем самым спасая его от любого вида износа.
Переключение симистора через герконовое реле : Для переключения симистора движущимся объектом может быть включен запуск на магнитной основе. В таких приложениях можно использовать геркон и магнит, как показано ниже:
В этом приложении магнит прикреплен к движущемуся объекту. Всякий раз, когда движущаяся система проходит мимо герконового реле, она запускает симистор в проводимость через прикрепленный к нему магнит.
Герконовое реле также может использоваться, когда требуется электрическая изоляция между источником запуска и симистором, как показано ниже.
Здесь медная катушка подходящего размера намотана на герконовое реле, а выводы катушки подключены к потенциалу постоянного тока через переключатель. Каждый раз при нажатии переключателя происходит изолированное срабатывание симистора.
Благодаря тому, что герконовые реле рассчитаны на миллионы операций включения / выключения, эта система переключения становится чрезвычайно эффективной и надежной в долгосрочной перспективе.
Другой пример изолированного срабатывания симистора можно увидеть ниже, здесь внешний источник переменного тока используется для переключения симистора через развязывающий трансформатор.
Еще одна форма изолированного запуска симисторов показана ниже с использованием фотоэлементов. В этом методе светодиод и фотоэлемент или фотодиод монтируются как единое целое внутри одного корпуса. Эти оптопары легко доступны на рынке.
Необычное переключение симистора по схеме выключено / половинная / полная мощность показано на схеме ниже. Для снижения мощности на 50% диод включен последовательно с затвором симистора. Этот метод заставляет симистор включаться только на чередующиеся полупериоды положительного переменного тока на входе.
Схема может эффективно применяться для управления нагрузками нагревателя или другими резистивными нагрузками, имеющими тепловую инерцию. Это может не сработать для управления освещением, так как половина положительной частоты циклов переменного тока приведет к раздражающему мерцанию света; Точно так же этот запуск не рекомендуется для индуктивных нагрузок, таких как двигатели или трансформаторы.
Цепь триака с фиксацией сброса и сброса
Следующая концепция показывает, как можно использовать триак для создания фиксатора сброса с помощью пары кнопок.
Нажатие кнопки настройки фиксирует симистор и нагрузку, а нажатие кнопки сброса сгибает защелку.
Цепи таймера задержки симистора
Симистор можно настроить как схему таймера задержки для включения или выключения нагрузки после заданной заранее заданной задержки.
В первом примере ниже показана схема таймера отключения с задержкой на основе симистора. Первоначально при подаче питания симистор включается.
Тем временем начинается зарядка 100 мкФ, и при достижении порога срабатывает UJT 2N2646, включая SCR C106.
SCR замыкает затвор на массу, отключая симистор. Задержка определяется настройкой 1M и номиналом последовательного конденсатора.
Следующая схема представляет собой схему таймера симистора задержки включения. При включении симистор реагирует не сразу. Диак остается выключенным, пока конденсатор 100 мкФ заряжается до порога срабатывания.
Как только это происходит, диак срабатывает и включает симистор. Время задержки зависит от значений 1M и 100uF.
Следующая схема представляет собой еще одну версию таймера на основе симистора.При включении UJT переключается через конденсатор емкостью 100 мкФ. UJT удерживает переключатель SCR в положении ВЫКЛ, лишая симистор тока затвора, и, таким образом, симистор также остается выключенным.
Через некоторое время, в зависимости от настройки предустановки 1M, конденсатор полностью заряжается, выключая UJT. Теперь SCR включается, активируя симистор, а также нагрузку.
Цепь мигания лампы симистора
Эта схема мигания симистора может использоваться для мигания стандартной лампы накаливания с частотой, которая может регулироваться от 2 до 10 Гц.Схема работает путем выпрямления сетевого напряжения диодом 1N4004 вместе с переменной RC-цепью. В тот момент, когда электролитический конденсатор заряжается до напряжения пробоя диака, он вынужден разряжаться через диак, который, в свою очередь, запускает симистор, что приводит к миганию подключенной лампы.
После задержки, установленной элементом управления 100 кОм, конденсатор снова перезаряжается, вызывая повторение цикла мигания. Регулятор 1 k устанавливает ток срабатывания симистора.
Заключение
Симистор — один из самых универсальных компонентов электронного семейства.Симисторы можно использовать для реализации множества полезных схем. В приведенном выше сообщении мы узнали о нескольких простых применениях схем симистора, однако существует бесчисленное множество способов, которыми симистор может быть сконфигурирован и применен для создания желаемой схемы.
На этом веб-сайте я уже разместил много схем на основе симисторов, к которым вы можете обратиться для дальнейшего изучения, вот ссылка на него:
О Swagatam
Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель , разработчик схем / плат, производитель.Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!
Структура абзаца TRIAC — д-р Эрик Дроун
Начинающие академические писатели часто задаются вопросом, как улучшить свои абзацы, не добавляя лишних слов. TRIAC может помочь авторам подробно объяснить свои идеи. Параграфы TRIAC (или последовательности параграфов) содержат следующие элементы:
Тема .Начните абзац с темы, которая поддерживает или усложняет ваш тезис — центральную проблему или идею, на изучение которой направлен абзац. Лучшие тематические предложения функционируют как мини-тезисы и заявляют о теме.
Ограничение . Поскольку может быть много аспектов и подходов к теме, имеет смысл указать аспект или подход, который вы собираетесь использовать. Следуйте за темой предложениями, которые сужают объем темы. В этих предложениях вы переписываете тему более конкретными терминами и устанавливаете направление, в котором будет следовать абзац.
Иллюстрация / пример / свидетельство . Помогите читателю понять ограниченную тему в конкретных терминах и дайте ему или ей повод подумать, предложив пример, экспонат или свидетельство.
Анализ . Помогите читателю понять вашу точку зрения, посмотрев на доказательства, которые вы предложили, своими глазами. Какие его части являются наиболее важными? Как доказательства подтверждают, усложняют или опровергают ограниченное утверждение по теме, которую вы (или другой писатель) делаете?
Выводы / Подключения .