Включение симистора в цепь переменного тока: Включение симистора в цепь переменного тока

Содержание

Включение симистора в цепь переменного тока

Тиристоры нашли широкое применение в полупроводниковых устройствах и преобразователях. Различные источники питания, частотные преобразователи, регуляторы, возбудительные устройства для синхронных двигателей и много других устройств строились на тиристорах, а в последнее время их вытесняют преобразователи на транзисторах. Основной задачей для тиристора является включение нагрузки в момент подачи управляющего сигнала. В этой статье мы рассмотрим, как управлять тиристорами и симисторами.

Определение

Тиристор (тринистор) – это полупроводниковый полууправляемый ключ. Полууправляемый – значит, что вы можете только включать тиристор, отключается он только при прерывании тока в цепи или если приложить к нему обратное напряжение.

Он, подобно диоду, проводит ток только в одном направлении. То есть для включения в цепь переменного тока для управления двумя полуволнами нужно два тиристора, для каждой по одному, хотя не всегда. Тиристор состоит из 4 областей полупроводника (p-n-p-n).

Другой подобный прибор называется симистор – двунаправленный тиристор. Его основным отличием является то, что ток он может проводить в обе стороны. Фактически он представляет собой два тиристора соединённых параллельно навстречу друг другу.

Основные характеристики

Как и любых других электронных компонентов у тиристоров есть ряд характеристик:

Падение напряжения при максимальном токе анода (VT или Uос).

Прямое напряжение в закрытом состоянии (VD(RM) или Uзс).

Обратное напряжение (VR(PM) или Uобр).

Прямой ток (IT или Iпр) – это максимальный ток в открытом состоянии.

Максимально допустимый прямой ток (ITSM) — это максимальный пиковый ток в открытом состоянии.

Обратный ток (IR) — ток при определенном обратном напряжении.

Постоянный ток в закрытом состоянии при определенном прямом напряжении (ID или Iзс).

Постоянное отпирающее напряжение управления (VGT или UУ).

Ток управления (IGT).

Максимальный ток управления электрода IGM.

Максимально допустимая рассеиваемая мощность на управляющем электроде (PG или Pу)

Принцип работы

Когда на тиристор подают напряжение он не проводит ток. Есть два способа включит его – подать напряжение между анодом и катодом достаточное для открытия, тогда его работа ничем не будет отличаться от динистора.

Другой способ – это подать кратковременный импульс на управляющий электрод. Ток открытия тиристора лежит в пределах 70-160 мА, хотя на практике эта величина, как и напряжение которое нужно приложить к тиристору зависит от конкретной модели и экземпляра полупроводникового прибора и даже от условий, в которых он работает, таких, например, как температура окружающей среды.

Кроме управляющего тока, есть такой параметр как ток удержания – это минимальный ток анода для удержания тиристора в открытом состоянии.

После открытия тиристора управляющий сигнал можно отключать, тиристор будет открыт до тех пор, пока через него протекает прямой ток и подано напряжение. То есть в цепи переменного тиристор будет открыт в течении той полуволны напряжение которой смещает тиристор в прямом направлении. Когда напряжение устремится к нулю, снизится и ток. Когда ток в цепи упадет ниже величины тока удержания тиристора – он закроется (выключится).

Полярность управляющего напряжения должна совпадать с полярностью напряжения между анодом и катодом, что вы наблюдаете на осциллограммах выше.

Управление симистором аналогично хоть и имеет некоторые особенности. Для управления симистором в цепи переменного тока нужно два импульса управляющего напряжения – на каждую полуволну синусоиды соответственно.

После подачи управляющего импульса в первой полуволне (условно положительной) синусоидального напряжения ток через симистор будет протекать до начала второй полуволны, после чего он закроется, как и обычный тиристор. После этого нужно подать еще один управляющий импульс для открытия симистора на отрицательной полуволне. Это наглядно проиллюстрировано на следующих осциллограммах.

Полярность управляющего напряжения должна соответствовать полярности приложенного напряжения между анодом и катодом. Из-за этого возникают проблемы при управлении симисторами с помощью цифровых логических схем или от выходов микроконтроллера. Но это легко решается путем установки симисторного драйвера, о чем мы поговорим позже.

Распространенные схемы управления тиристорами или симисторами

Самой распространенной схемой является симисторный или тиристорный регулятор.

Здесь тиристор открывается после того как на конденсаторе будет достаточная величина для его открытия. Момент открытия регулируется с помощью потенциометра или переменного резистора. Чем больше его сопротивление – тем медленнее заряжается конденсатор. Резистор R2 ограничивает ток через управляющий электрод.

Эта схема регулирует оба полупериода, то есть вы получаете полную регулировку мощности почти от 0% и почти до 100%. Это удалось достичь, установив регулятор в диодном мосте, таким образом регулируется одна из полуволн.

Упрощенная схема изображена ниже, здесь регулируется лишь половина периода, вторая полуволна проходит без изменения через диод VD1. Принцип работы аналогичен.

Симисторный регулятор без диодного моста позволяет управлять двумя полуволнами.

По принципу действия почти аналогична предыдущим, но построена на симисторе с её помощью регулируются уже обе полуволны. Отличия заключаются в том, что здесь импульс управления подаётся с помощью двунаправленного динистора DB3, после того как конденсатор зарядится до нужного напряжения, обычно это 28-36 Вольт. Скорость зарядки также регулируется переменным резистором или потенциометром. Такая схема реализована в большинстве бытовых диммеров.

Такие схемы регулировки напряжения называется СИФУ – система импульсного фазового управления.

На рисунке выше изображен вариант управления симистором с помощью микроконтроллера, на примере популярной платформы Arduino. Симисторный драйвер состоит из оптосимистора и светодиода. Так как в выходной цепи драйвера установлен оптосимистор на управляющий электрод всегда подаётся напряжение нужной полярности, но здесь есть некоторые нюансы.

Дело в том, что для регулировки напряжения с помощью симистора или тиристора нужно подавать управляющий сигнал в определенный момент времени, так чтобы срез фазы происходил до нужной величины. Если наугад стрелять управляющими импульсами – схема работать конечно будет, но регулировок добиться не выйдет, поэтому нужно определять момент перехода полуволны через ноль.

Так как для нас не имеет значения полярность полуволны в настоящий момент времени – достаточно просто отслеживать момент перехода через ноль. Такой узел в схеме называют детектор нуля или нуль-детектор, а в англоязычных источниках "zero crossing detector circuit" или ZCD. Вариант такой схемы с детектором перехода через ноль на транзисторной оптопаре выглядит следующим образом:

Оптодрайверов для управления симисторами есть множество, типовые – это линейка MOC304x, MOC305x, MOC306X, произведенные компанией Motorola и другими. Более того – эти драйверы обеспечивают гальваническую развязку, что убережет ваш микроконтроллер в случае пробоя полупроводникового ключа, что вполне возможно и вероятно. Также это повысит безопасность работы с цепями управления, полностью разделив цепь на «силовую» и «оперативную».

Заключение

Мы рассказали базовые сведения о тиристорах и симисторах, а также управлении ими в цепях с «переменкой». Стоит отметить, что мы не затрагивали тему запираемых тиристоров, если вас интересует этот вопрос – пишите комментарии и мы рассмотрим их подробнее. Также не были рассмотрены нюансы использования и управления тиристорами в силовых индуктивных цепях. Для управления «постоянкой» лучше использовать транзисторы, поскольку в этом случае вы решаете, когда ключ откроется, а когда он закроется, повинуясь управляющему сигналу…

Симистор (симметричный триодный тиристор) или триак (от англ. TRIAC — triode for alternating current ) — полупроводниковый прибор, являющийся разновидностью тиристоров и используемый для коммутации в цепях переменного тока. В электронике часто рассматривается как управляемый выключатель (ключ). В отличие от тиристора, имеющего катод и анод, основные (силовые) выводы симистора называть катодом или анодом некорректно, так как в силу структуры симистора они являются тем и другим одновременно. Однако по способу включения относительно управляющего электрода основные выводы симистора различаются, причём имеет место их аналогия с катодом и анодом тиристора. На приведённом рисунке верхний по схеме вывод симистора называется выводом 1 или условным катодом, нижний — выводом 2 или условным анодом, вывод справа — управляющим электродом.

Для управления нагрузкой основные электроды симистора включаются в цепь последовательно с нагрузкой. В закрытом состоянии проводимость симистора отсутствует, нагрузка выключена. При подаче на управляющий электрод отпирающего сигнала между основными электродами симистора возникает проводимость, нагрузка оказывается включённой. Характерно, что симистор в открытом состоянии проводит ток в обоих направлениях. Другой особенностью симистора, как и других тиристоров, является то, что для его удержания в открытом состоянии нет необходимости постоянно подавать сигнал на управляющий электрод (в отличие от транзистора). Симистор остаётся открытым, пока протекающий через основные выводы ток превышает некоторую величину, называемую током удержания. Отсюда следует, что выключение нагрузки в цепи переменного тока происходит вблизи моментов времени, когда ток через основные электроды симистора меняет направление (обычно это совпадает по времени со сменой полярности напряжения в сети).

Содержание

Структура [ править | править код ]

Симистор имеет пятислоевую структуру полупроводника. Упрощённо симистор можно представить в виде эквивалентной схемы из двух триодных тиристоров (тринисторов), включённых встречно-параллельно. Следует, однако, заметить, что управление симистором отличается от управления двумя встречно-параллельными тринисторами.

Управление [ править | править код ]

Для отпирания симистора на его управляющий электрод подаётся напряжение относительно условного катода.

Полярность управляющего напряжения, как правило, должна быть либо отрицательной, либо должна совпадать с полярностью напряжения на условном аноде. Поэтому часто используется такой метод управления симистором, при котором сигнал на управляющий электрод подаётся с условного анода через токоограничительный резистор и выключатель. Управлять симистором часто удобно, задавая определённую силу тока управляющего электрода, достаточную для отпирания. Некоторые типы симисторов (так называемые четырёхквадрантные симисторы) могут отпираться сигналом любой полярности, хотя при этом может потребоваться больший управляющий ток (а именно, больший управляющий ток требуется в четвёртом квадранте, то есть когда напряжение на условном аноде имеет отрицательную полярность, а на управляющем электроде — положительную).

Ограничения [ править | править код ]

При использовании симистора накладываются ограничения, в частности при индуктивной нагрузке. Ограничения касаются скорости изменения напряжения (dU/dt) между основными электродами симистора и скорости изменения рабочего тока di/dt.

Превышение скорости изменения напряжения на симисторе (из-за наличия его внутренней ёмкости), а также величины этого напряжения, могут приводить к нежелательному открыванию симистора. Превышение скорости нарастания тока между основными электродами, а также величины этого тока, может привести к повреждению симистора. Существуют и другие параметры, на которые накладываются ограничения в соответствии с предельно-допустимыми режимами эксплуатации. К таким параметрам относятся ток и напряжение управляющего электрода, температура корпуса, рассеиваемая прибором мощность и пр.

Опасность превышения по скорости нарастания тока заключается в следующем. Благодаря глубокой положительной обратной связи переход симистора в открытое состояние происходит лавинообразно, но, несмотря на это, процесс отпирания может длиться до нескольких микросекунд, в течение которых к симистору оказываются приложены одновременно большие значения тока и напряжения. Поэтому, даже несмотря на то, что падение напряжения на полностью открытом симисторе невелико, мгновенная мощность во время открывания симистора может достигнуть большой величины. Это сопровождается выделением тепловой энергии, которая не успевает рассеяться и может привести к перегреву и повреждению кристалла.

Одним из способов защиты симистора от выбросов напряжения при работе с индуктивной нагрузкой является включение варистора параллельно основным выводам симистора. Для защиты симистора от превышения скорости изменения напряжения применяют так называемую снабберную цепочку (RC-цепь), подключаемую аналогично.

Устойчивость симистора к разрушению при превышении допустимой скорости нарастания тока (dI/dt) зависит от внутреннего сопротивления и индуктивности источника питания и нагрузки [1] . При работе на емкостную нагрузку необходимо внести в цепь соответствующую индуктивность.

История [ править | править код ]

К 1963 году уже были известны конструкции симисторов [2] . Мордовский научно-исследовательский электротехнический институт [3] подал заявку на авторское свидетельство на симметричный тиристор 22 июня 1963 года [4] [2] , то есть раньше [4] , чем подана заявка на патент от американской корпорации «Дженерал электрик» [5] [6] .

Все полупроводниковые приборы основаны на переходах, и если трехпереходный прибор — это тиристор, то два трехпереходных прибора, включенных встречно-параллельно внутри одного общего корпуса, – это уже симистор, то есть симметричный тиристор. В англоязычной литературе он именуется «TRIAC» – триод для переменного тока.

Так или иначе, у симистора есть три вывода, два из которых силовые, а третий — управляющий или затвор (англ. GATE). При этом у симистора нет конкретных анода и катода, ибо каждый из силовых электродов в разные моменты времени может выступать как в роли анода, так и в роли катода.

В силу этих особенностей симисторы весьма широко применяются в цепях переменного тока. Кроме того, симисторы недорого стоят, имеют продолжительный строк службы, и не вызывают искрения, по сравнению с механическими коммутационными реле, чем и обеспечивают себе неугасающую востребованность.

Давайте же рассмотрим основные характеристики, то есть основные технические параметры симисторов, и разъясним, что каждый из них обозначает. Рассматривать будем на примере довольно распространенного симистора BT139-800, часто применяемого в разного рода регуляторах. Итак, основные характеристики симистора:

Максимальное повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии;

Максимальный, средний за период, ток в открытом состоянии;

Максимальный кратковременный импульсный ток в открытом состоянии;

Максимальное падение напряжения на симисторе в открытом состоянии;

Минимальный постоянный ток управления, необходимый для включения симистора;

Отпирающее напряжение управления, соответствующее минимальному постоянному отпирающему току;

Критическая скорость нарастания напряжения в закрытом состоянии;

Критическая скорость нарастания тока в открытом состоянии;

Рабочий диапазон температур;

Для нашего примера оно составляет 800 вольт. Это то напряжение, которое будучи приложено к силовым электродам симистора теоретически еще не вызовет его выхода из строя. Практически же это максимально допустимое рабочее напряжение для коммутируемой данным симистором цепи, в условиях рабочей температуры, попадающей в допустимый температурный диапазон.

Даже кратковременное превышение этого значения не гарантирует дальнейшей работоспособности полупроводникового прибора. Следующий параметр пояснит данное положение.

Максимальное повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии

Данный параметр всегда указывается в документации, и обозначает он как раз критическое значение напряжения, являющееся предельным для данного симистора.

Это то напряжение, которое в пике нельзя превышать. Даже если симистор закрыт и не открывается, будучи установлен в цепи с постоянно действующим переменным напряжением, симистор не будет пробит, если амплитуда прикладываемого напряжения не превышает для нашего примера 800 вольт.

Если же к запертому симистору окажется приложено напряжение хоть чуть-чуть выше, хоть на долю периода переменного напряжения, его дальнейшая работоспособность производителем не гарантируется. Данное положение опять же относится к условиям допустимого температурного диапазона.

Максимальный, средний за период, ток в открытом состоянии

Так называемый максимальный среднеквадратичный (RMS – root mean square) ток, для тока синусоидальной формы это его среднее значение, в условиях приемлемой рабочей температуры симистора. Для нашего примера это максимум 16 ампер при температуре симистора до 100 °C. Пиковый ток может быть и выше, об этом сообщает следующий параметр.

Максимальный кратковременный импульсный ток в открытом состоянии

Это пиковый ток, который указывается в документации на симистор обязательно с приведением максимально допустимой продолжительности действия тока данной величины в миллисекундах. Для нашего примера это 155 ампер в течение максимум 20 мс, что означает практически, что время действия такого большого тока должно быть еще меньше.

Обратите внимание, что среднеквадратичный ток по прежнему не должен быть превышен ни при каких условиях. Это связано с максимальной рассеиваемой корпусом симистора мощностью и с максимально допустимой температурой кристалла менее 125 °C.

Максимальное падение напряжения на симисторе в открытом состоянии

Данный параметр указывает на максимальное напряжение (для нашего примера оно составляет 1,6 вольт), которое установится между силовыми электродами симистора в открытом состоянии, при указанном в документации токе в его рабочей цепи (для нашего примера — при токе в 20 ампер). Обычно чем выше ток — тем больше падение напряжения на симисторе.

Данная характеристика необходима при тепловых расчетах, ибо она косвенно сообщает разработчику о максимальной потенциальной величине рассеиваемой корпусом симистора мощности, что важно при подборе радиатора. Также с ее помощью предоставляется возможность оценить эквивалентное сопротивление симистора в заданных температурных условиях.

Минимальный постоянный ток управления, необходимый для включения симистора

Минимальный ток управляющего электрода симистора, измеряется в миллиамперах, зависит от полярности включения симистора в текущий момент времени, а так же от полярности управляющего напряжения.

Для нашего примера данный ток лежит в диапазоне от 5 до 22 мА в зависимости от полярности напряжения в управляемой симистором цепи. При разработке схемы управления симистором лучше приблизить величину управляющего тока к максимальному значению, для нашего примера это 35 или 70 мА (в зависимости от полярности).

Отпирающее напряжение управления, соответствующее минимальному постоянному отпирающему току

Чтобы установить минимальный ток в цепи управляющего электрода симистора, необходимо к этому электроду приложить определенное напряжение. Оно зависит от напряжения, приложенного в данный момент в силовой цепи симистора, а еще от температуры симистора.

Так, для нашего примера, при напряжении 12 вольт в силовой цепи, для гарантированной установки тока управления в 100 мА, необходимо приложить минимум 1,5 вольт. А при температуре кристалла в 100 °C, при напряжении в рабочей цепи 400 вольт, требуемое для цепи управления напряжение составит 0,4 вольта.

Критическая скорость нарастания напряжения в закрытом состоянии

Данный параметр измеряется в вольтах за микросекунду. Для нашего примера критическая скорость нарастания напряжения на силовых электродах составляет 250 вольт за микросекунду. Если эту скорость превысить, то симистор может ошибочно открыться невпопад даже без подачи на его управляющий электрод какого-либо управляющего напряжения.

Чтобы этого не случилось, необходимо обеспечить такие рабочие условия, чтобы напряжение на аноде (катоде) изменялось медленнее, а также исключить любые помехи, динамика которых превышает данный параметр (всякие импульсные помехи и т.д).

Критическая скорость нарастания тока в открытом состоянии

Измеряется в амперах за микросекунду. Если превысить эту скорость, то симистор будет пробит. Для нашего примера максимальная скорость нарастания тока в открытом состоянии составляет 50 ампер за микросекунду.

Для нашего примера это время составляет 2 микросекунды. Это то время, которое проходит от момента достижения током затвора 10% его пикового значения до момента, когда напряжение между анодом и катодом симистора упало до 10% его первоначального значения.

Рабочий диапазон температур

Обычно этот диапазон таков — от -40°C до +125°C. Для данного диапазона температур в документации приводятся динамические характеристики симистора.

В нашем примере корпус to220ab, он удобен тем, что допускает крепление симистора к небольшому радиатору. Для тепловых расчетов в документации на симистор приводится таблица зависимости рассеиваемой мощности от среднего тока симистора.

Управление мощной нагрузкой переменного тока

Тиристор
Иногда нужно слабым сигналом с микроконтроллера включить мощную нагрузку, например лампу в комнате. Особенно эта проблема актуальна перед разработчиками умного дома. Первое что приходит на ум — реле. Но не спешите, есть способ лучше 🙂

В самом деле, реле это же сплошной гемор. Во первых они дорогие, во вторых, чтобы запитать обмотку реле нужен усиливающий транзистор, так как слабая ножка микроконтроллера не способна на такой подвиг. Ну, а в третьих, любое реле это весьма громоздкая конструкция, особенно если это силовое реле, расчитанное на большой ток.

Если речь идет о переменном токе, то лучше использовать симисторы или тиристоры. Что это такое? А сейчас расскажу.

Симистор BT139
Схема включения из даташита на MOC3041

Если на пальцах, то тиристор похож на диод, даже обозначение сходное. Пропускает ток в одну сторону и не пускает в другую. Но есть у него одна особенность, отличающая его от диода кардинально — управляющий вход.
Если на управляющий вход не подать ток открытия, то тиристор не пропустит ток даже в прямом направлении. Но стоит подать хоть краткий импульс, как он тотчас открывается и остается открытым до тех пор, пока есть прямое напряжение. Если напряжение снять или поменять полярность, то тиристор закроется. Полярность управляющего напряжения предпочтительно должна совпадать с полярностью напряжения на аноде.

Если соединить встречно параллельно два тиристора, то получится симистор — отличная штука для коммутации нагрузки на переменном токе.

На положительной полуволне синусоиды пропускает один, на отрицательной другой. Причем пропускают только при наличии управляющего сигнала. Если сигнал управления снять, то на следующем же периоде оба тиристора заткнутся и цепь оборвется. Крастота да и только. Вот ее и надо использовать для управления бытовой нагрузкой.

Но тут есть одна тонкость — коммутируем мы силовую высоковольтную цепь, 220 вольт. А контроллер у нас низковольтный, работает на пять вольт. Поэтому во избежание эксцессов нужно произвести потенциальную развязку. То есть сделать так, чтобы между высоковольтной и низковольтной частью не было прямого электрического соединения. Например, сделать оптическое разделение. Для этого существует специальная сборка — симисторный оптодрайвер MOC3041. Замечательная вещь!
Смотри на схему подключения — всего несколько дополнительных деталек и у тебя силовая и управляющая часть разделены между собой. Главное, чтобы напряжение на которое расчитан конденсатор было раза в полтора два выше напряжения в розетке. Можно не боятся помех по питанию при включении и выключении симистора. В самом оптодрайвере сигнал подается светодиодом, а значит можно смело зажигать его от ножки микроконтроллера без всяких дополнительных ухищрений.

Вообще, можно и без развязки и тоже будет работать, но за хороший тон считается всегда делать потенциальную развязку между силовой и управляющей частью. Это и надежность и безопасность всей системы. Промышленные решения так просто набиты оптопарами или всякими изолирующими усилителями.

Ну, а в качестве симистора рекомендую BT139 — с хорошим радиатором данная фиговина легко протащит через себя ток в 16А

Как правильно подключить симистор

Тиристоры нашли широкое применение в полупроводниковых устройствах и преобразователях. Различные источники питания, частотные преобразователи, регуляторы, возбудительные устройства для синхронных двигателей и много других устройств строились на тиристорах, а в последнее время их вытесняют преобразователи на транзисторах. Основной задачей для тиристора является включение нагрузки в момент подачи управляющего сигнала. В этой статье мы рассмотрим, как управлять тиристорами и симисторами.

Определение

Тиристор (тринистор) – это полупроводниковый полууправляемый ключ. Полууправляемый – значит, что вы можете только включать тиристор, отключается он только при прерывании тока в цепи или если приложить к нему обратное напряжение.

Он, подобно диоду, проводит ток только в одном направлении. То есть для включения в цепь переменного тока для управления двумя полуволнами нужно два тиристора, для каждой по одному, хотя не всегда. Тиристор состоит из 4 областей полупроводника (p-n-p-n).

Другой подобный прибор называется симистор – двунаправленный тиристор. Его основным отличием является то, что ток он может проводить в обе стороны. Фактически он представляет собой два тиристора соединённых параллельно навстречу друг другу.

Основные характеристики

Как и любых других электронных компонентов у тиристоров есть ряд характеристик:

Падение напряжения при максимальном токе анода (VT или Uос).

Прямое напряжение в закрытом состоянии (VD(RM) или Uзс).

Обратное напряжение (VR(PM) или Uобр).

Прямой ток (IT или Iпр) – это максимальный ток в открытом состоянии.

Максимально допустимый прямой ток (ITSM) — это максимальный пиковый ток в открытом состоянии.

Обратный ток (IR) — ток при определенном обратном напряжении.

Постоянный ток в закрытом состоянии при определенном прямом напряжении (ID или Iзс).

Постоянное отпирающее напряжение управления (VGT или UУ).

Ток управления (IGT).

Максимальный ток управления электрода IGM.

Максимально допустимая рассеиваемая мощность на управляющем электроде (PG или Pу)

Принцип работы

Когда на тиристор подают напряжение он не проводит ток. Есть два способа включит его – подать напряжение между анодом и катодом достаточное для открытия, тогда его работа ничем не будет отличаться от динистора.

Другой способ – это подать кратковременный импульс на управляющий электрод. Ток открытия тиристора лежит в пределах 70-160 мА, хотя на практике эта величина, как и напряжение которое нужно приложить к тиристору зависит от конкретной модели и экземпляра полупроводникового прибора и даже от условий, в которых он работает, таких, например, как температура окружающей среды.

Кроме управляющего тока, есть такой параметр как ток удержания – это минимальный ток анода для удержания тиристора в открытом состоянии.

После открытия тиристора управляющий сигнал можно отключать, тиристор будет открыт до тех пор, пока через него протекает прямой ток и подано напряжение. То есть в цепи переменного тиристор будет открыт в течении той полуволны напряжение которой смещает тиристор в прямом направлении. Когда напряжение устремится к нулю, снизится и ток. Когда ток в цепи упадет ниже величины тока удержания тиристора – он закроется (выключится).

Полярность управляющего напряжения должна совпадать с полярностью напряжения между анодом и катодом, что вы наблюдаете на осциллограммах выше.

Управление симистором аналогично хоть и имеет некоторые особенности. Для управления симистором в цепи переменного тока нужно два импульса управляющего напряжения – на каждую полуволну синусоиды соответственно.

После подачи управляющего импульса в первой полуволне (условно положительной) синусоидального напряжения ток через симистор будет протекать до начала второй полуволны, после чего он закроется, как и обычный тиристор. После этого нужно подать еще один управляющий импульс для открытия симистора на отрицательной полуволне. Это наглядно проиллюстрировано на следующих осциллограммах.

Полярность управляющего напряжения должна соответствовать полярности приложенного напряжения между анодом и катодом. Из-за этого возникают проблемы при управлении симисторами с помощью цифровых логических схем или от выходов микроконтроллера. Но это легко решается путем установки симисторного драйвера, о чем мы поговорим позже.

Распространенные схемы управления тиристорами или симисторами

Самой распространенной схемой является симисторный или тиристорный регулятор.

Здесь тиристор открывается после того как на конденсаторе будет достаточная величина для его открытия. Момент открытия регулируется с помощью потенциометра или переменного резистора. Чем больше его сопротивление – тем медленнее заряжается конденсатор. Резистор R2 ограничивает ток через управляющий электрод.

Эта схема регулирует оба полупериода, то есть вы получаете полную регулировку мощности почти от 0% и почти до 100%. Это удалось достичь, установив регулятор в диодном мосте, таким образом регулируется одна из полуволн.

Упрощенная схема изображена ниже, здесь регулируется лишь половина периода, вторая полуволна проходит без изменения через диод VD1. Принцип работы аналогичен.

Симисторный регулятор без диодного моста позволяет управлять двумя полуволнами.

По принципу действия почти аналогична предыдущим, но построена на симисторе с её помощью регулируются уже обе полуволны. Отличия заключаются в том, что здесь импульс управления подаётся с помощью двунаправленного динистора DB3, после того как конденсатор зарядится до нужного напряжения, обычно это 28-36 Вольт. Скорость зарядки также регулируется переменным резистором или потенциометром. Такая схема реализована в большинстве бытовых диммеров.

Такие схемы регулировки напряжения называется СИФУ – система импульсного фазового управления.

На рисунке выше изображен вариант управления симистором с помощью микроконтроллера, на примере популярной платформы Arduino. Симисторный драйвер состоит из оптосимистора и светодиода. Так как в выходной цепи драйвера установлен оптосимистор на управляющий электрод всегда подаётся напряжение нужной полярности, но здесь есть некоторые нюансы.

Дело в том, что для регулировки напряжения с помощью симистора или тиристора нужно подавать управляющий сигнал в определенный момент времени, так чтобы срез фазы происходил до нужной величины. Если наугад стрелять управляющими импульсами – схема работать конечно будет, но регулировок добиться не выйдет, поэтому нужно определять момент перехода полуволны через ноль.

Так как для нас не имеет значения полярность полуволны в настоящий момент времени – достаточно просто отслеживать момент перехода через ноль. Такой узел в схеме называют детектор нуля или нуль-детектор, а в англоязычных источниках "zero crossing detector circuit" или ZCD. Вариант такой схемы с детектором перехода через ноль на транзисторной оптопаре выглядит следующим образом:

Оптодрайверов для управления симисторами есть множество, типовые – это линейка MOC304x, MOC305x, MOC306X, произведенные компанией Motorola и другими. Более того – эти драйверы обеспечивают гальваническую развязку, что убережет ваш микроконтроллер в случае пробоя полупроводникового ключа, что вполне возможно и вероятно. Также это повысит безопасность работы с цепями управления, полностью разделив цепь на «силовую» и «оперативную».

Заключение

Мы рассказали базовые сведения о тиристорах и симисторах, а также управлении ими в цепях с «переменкой». Стоит отметить, что мы не затрагивали тему запираемых тиристоров, если вас интересует этот вопрос – пишите комментарии и мы рассмотрим их подробнее. Также не были рассмотрены нюансы использования и управления тиристорами в силовых индуктивных цепях. Для управления «постоянкой» лучше использовать транзисторы, поскольку в этом случае вы решаете, когда ключ откроется, а когда он закроется, повинуясь управляющему сигналу…

Существенный недостаток тиристоров заключается в том, что это однополупериодные элементы, соответственно, в цепях переменного тока они работают с половинной мощностью. Избавиться от этого недостатка можно используя схему встречно-параллельного включения двух однотипных устройств или установив симистор. Давайте разберемся, что представляет собой этот полупроводниковый элемент, принцип его функционирования, особенности, а также сферу применения и способы проверки.

Что такое симистор?

Это один из видов тиристоров, отличающийся от базового типа большим числом p-n переходов, и как следствие этого, принципом работы (он будет описан ниже). Характерно, что в элементной базе некоторых стран данный тип считается самостоятельным полупроводниковым устройством. Эта незначительная путаница возникла вследствие регистрации двух патентов, на одно и то же изобретение.

Описание принципа работы и устройства

Основное отличие этих элементов от тиристоров заключается в двунаправленной проводимости электротока. По сути это два тринистора с общим управлением, включенных встречно-параллельно (см. А на рис. 1) .

Рис. 1. Схема на двух тиристорах, как эквивалент симистора, и его условно графическое обозначение

Это и дало название полупроводниковому прибору, как производную от словосочетания «симметричные тиристоры» и отразилось на его УГО. Обратим внимание на обозначения выводов, поскольку ток может проводиться в оба направления, обозначение силовых выводов как Анод и Катод не имеет смысла, потому их принято обозначать, как «Т1» и «Т2» (возможны варианты ТЕ1 и ТЕ2 или А1 и А2). Управляющий электрод, как правило, обозначается «G» (от английского gate).

Теперь рассмотрим структуру полупроводника (см. рис. 2.) Как видно из схемы, в устройстве имеется пять переходов, что позволяет организовать две структуры: р1-n2-p2-n3 и р2-n2-p1-n1, которые, по сути, являются двумя встречными тринисторами, подключенными параллельно.

Рис. 2. Структурная схема симистора

Когда на силовом выводе Т1 образуется отрицательная полярность, начинается проявление тринисторного эффекта в р2-n2-p1-n1, а при ее смене — р1-n2-p2-n3.

Заканчивая раздел о принципе работы приведем ВАХ и основные характеристики прибора.

ВАХ симистора

Обозначение:

  • А – закрытое состояние.
  • В – открытое состояние.
  • UDRM (UПР) – максимально допустимый уровень напряжения при прямом включении.
  • URRM (UОБ) – максимальный уровень обратного напряжения.
  • IDRM (IПР) – допустимый уровень тока прямого включения
  • IRRM (IОБ) — допустимый уровень тока обратного включения.
  • IН (IУД) – значения тока удержания.

Особенности

Чтобы иметь полное представление о симметричных тринисторах, необходимо рассказать про их сильные и слабые стороны. К первым можно отнести следующие факторы:

  • относительно невысокая стоимость приборов;
  • длительный срок эксплуатации;
  • отсутствие механики (то есть подвижных контактов, которые являются источниками помех).

В число недостатков приборов входят следующие особенности:

  • Необходимость отвода тепла, примерно из расчета 1-1,5 Вт на 1 А, например, при токе 15 А величина мощности рассеивания будет около 10-22 Вт, что потребует соответствующего радиатора. Для удобства крепления к нему у мощных устройств один из выводов имеет резьбу под гайку.

Симистор с креплением под радиатор

  • Устройства подвержены влиянию переходных процессов, шумов и помех;
  • Не поддерживаются высокие частоты переключения.

По последним двум пунктам необходимо дать небольшое пояснение. В случае высокой скорости коммутации велика вероятность самопроизвольной активации устройства. Помеха в виде броска напряжения также может привести к этому результату. В качестве защиты от помех рекомендуется шунтировать прибор RC цепью.

RC-цепочка для защиты симистора от помех

Помимо этого рекомендуется минимизировать длину проводов ведущих к управляемому выводу, или в качестве альтернативы использовать экранированные проводники. Также практикуется установка шунтирующего резистора между выводом T1 (TE1 или A1) и управляющим электродом.

Применение

Этот тип полупроводниковых элементов первоначально предназначался для применения в производственной сфере, например, для управления электродвигателями станков или других устройств, где требуется плавная регулировка тока. Впоследствии, когда техническая база позволила существенно уменьшить размеры полупроводников, сфера применения симметричных тринисторов существенно расширилась. Сегодня эти устройства используются не только в промышленном оборудовании, а и во многих бытовых приборах, например:

  • зарядные устройства для автомобильных АКБ;
  • бытовое компрессорное оборудования;
  • различные виды электронагревательных устройств, начиная от электродуховок и заканчивая микроволновками;
  • ручные электрические инструменты (шуроповерт, перфоратор и т. д.).

И это далеко не полный перечень.

Одно время были популярны простые электронные устройства, позволяющие плавно регулировать уровень освещения. К сожалению, диммеры на симметричных тринисторах не могут управлять энергосберегающими и светодиодными лампами, поэтому эти приборы сейчас не актуальны.

Как проверить работоспособность симистора?

В сети можно найти несколько способ, где описан процесс проверки при помощи мультиметра, те, кто описывал их, судя по всему, сами не пробовали ни один из вариантов. Чтобы не вводить в заблуждение, следует сразу заметить, что выполнить тестирование мультиметром не удастся, поскольку не хватит тока для открытия симметричного тринистора. Поэтому, у нас остается два варианта:

  1. Использовать стрелочный омметр или тестер (их силы тока будет достаточно для срабатывания).
  2. Собрать специальную схему.

Алгоритм проверки омметром:

  1. Подключаем щупы прибора к выводам T1 и T2 (A1 и A2).
  2. Устанавливаем кратность на омметре х1.
  3. Проводим измерение, положительным результатом будет бесконечное сопротивление, в противном случае деталь «пробита» и от нее можно избавиться.
  4. Продолжаем тестирование, для этого кратковременно соединяем выводы T2 и G (управляющий). Сопротивление должно упасть примерно до 20-80 Ом.
  5. Меняем полярность и повторяем тест с пункта 3 по 4.

Если в ходе проверки результат будет таким же, как описано в алгоритме, то с большой вероятностью можно констатировать, что устройство работоспособное.

Заметим, что проверяемую деталь не обязательно демонтировать, достаточно только отключить управляющий вывод (естественно, обесточив предварительно оборудование, где установлена деталь, вызывающая сомнение).

Необходимо заметить, что данным способом не всегда удается достоверно проверку, за исключением тестирования на «пробой», поэтому перейдем ко второму варианту и предложим две схемы для тестирования симметричных тринисторов.

Схему с лампочкой и батарейкой мы приводить не будем в виду того, что таких схем достаточно в сети, если вам интересен этот вариант, можете посмотреть его в публикации о тестировании тринисторов. Приведем пример более действенного устройства.

Схема простого тестера для симисторов

Обозначения:

  • Резистор R1 – 51 Ом.
  • Конденсаторы C1 и С2 – 1000 мкФ х 16 В.
  • Диоды – 1N4007 или аналог, допускается установка диодного моста, например КЦ405.
  • Лампочка HL – 12 В, 0,5А.

Можно использовать любой трансформатор с двумя независимыми вторичными обмотками на 12 Вольт.

Алгоритм проверки:

  1. Устанавливаем переключатели в исходное положение (соответствующее схеме).
  2. Производим нажатие на SB1, тестируемое устройство открывается, о чем сигнализирует лампочка.
  3. Жмем SB2, лампа гаснет (устройство закрылось).
  4. Меняем режим переключателя SA1 и повторяем нажатие на SB1, лампа снова должна зажечься.
  5. Производим переключение SA2, нажимаем SB1, затем снова меня ем положение SA2 и повторно жмем SB1. Индикатор включится, когда на затвор попадет минус.

Теперь рассмотрим еще одну схему, только универсальную, но также не особо сложную.

Схема для проверки тиристоров и симисторов

Обозначения:

  • Резисторы: R1, R2 и R4 – 470 Ом; R3 и R5 – 1 кОм.
  • Емкости: С1 и С2 – 100 мкФ х 10 В.
  • Диоды: VD1, VD2, VD5 и VD6 – 2N4148; VD2 и VD3 – АЛ307.

В качестве источника питания используется батарейка на 9V, по типу Кроны.

Тестирование тринисторов производится следующим образом:

  1. Переключатель S3, переводится в положении, как продемонстрировано на схеме (см. рис. 6).
  2. Кратковременно производим нажатие на кнопку S2, тестируемый элемент откроется, о чем просигнализирует светодиод VD
  3. Меняем полярность, устанавливая переключатель S3 в среднее положение (отключается питание и гаснет светодиод), потом в нижнее.
  4. Кратковременно жмем S2, светодиоды не должны загораться.

Если результат будет соответствовать вышеописанному, значит с тестируемым элементом все в порядке.

Теперь рассмотрим, как проверить с помощью собранной схемы симметричные тринисторы:

  • Выполняем пункты 1-4.
  • Нажимаем кнопку S1- загорается светодиод VD

То есть, при нажатии кнопок S1 или S2 будут загораться светодиоды VD1 или VD4, в зависимости от установленной полярности (положения переключателя S3).

Схема управления мощностью паяльника

В завершении приведем простую схему, позволяющую управлять мощностью паяльника.

Простой регулятор мощности для паяльника

Обозначения:

  • Резисторы: R1 – 100 Ом, R2 – 3,3 кОм, R3 – 20 кОм, R4 – 1 Мом.
  • Емкости: С1 – 0,1 мкФ х 400В, С2 и С3 — 0,05 мкФ.
  • Симметричный тринистор BTA41-600.

Приведенная схема настолько простая, что не требует настройки.

Теперь рассмотрим более изящный вариант управления мощностью паяльника.

Схема управления мощностью на базе фазового регулятора

Обозначения:

  • Резисторы: R1 – 680 Ом, R2 – 1,4 кОм, R3 — 1,2 кОм, R4 и R5 – 20 кОм (сдвоенное переменное сопротивление).
  • Емкости: С1 и С2 – 1 мкФ х 16 В.
  • Симметричный тринистор: VS1 – ВТ136.
  • Микросхема фазового регулятора DA1 – KP1182 ПМ1.

Настройка схемы сводится к подбору следующих сопротивлений:

  • R2 – с его помощью устанавливаем необходимую для работы минимальную температуру паяльника.
  • R3 – номинал резистора позволяет задать температуру паяльника, когда он находится на подставке (срабатывает переключатель SA1),

Тиристоры нашли широкое применение в полупроводниковых устройствах и преобразователях. Различные источники питания, частотные преобразователи, регуляторы, возбудительные устройства для синхронных двигателей и много других устройств строились на тиристорах, а в последнее время их вытесняют преобразователи на транзисторах. Основной задачей для тиристора является включение нагрузки в момент подачи управляющего сигнала. В этой статье мы рассмотрим, как управлять тиристорами и симисторами.

Определение

Тиристор (тринистор) – это полупроводниковый полууправляемый ключ. Полууправляемый – значит, что вы можете только включать тиристор, отключается он только при прерывании тока в цепи или если приложить к нему обратное напряжение.

Он, подобно диоду, проводит ток только в одном направлении. То есть для включения в цепь переменного тока для управления двумя полуволнами нужно два тиристора, для каждой по одному, хотя не всегда. Тиристор состоит из 4 областей полупроводника (p-n-p-n).

Другой подобный прибор называется симистор – двунаправленный тиристор. Его основным отличием является то, что ток он может проводить в обе стороны. Фактически он представляет собой два тиристора соединённых параллельно навстречу друг другу.

Основные характеристики

Как и любых других электронных компонентов у тиристоров есть ряд характеристик:

Падение напряжения при максимальном токе анода (VT или Uос).

Прямое напряжение в закрытом состоянии (VD(RM) или Uзс).

Обратное напряжение (VR(PM) или Uобр).

Прямой ток (IT или Iпр) – это максимальный ток в открытом состоянии.

Максимально допустимый прямой ток (ITSM) — это максимальный пиковый ток в открытом состоянии.

Обратный ток (IR) — ток при определенном обратном напряжении.

Постоянный ток в закрытом состоянии при определенном прямом напряжении (ID или Iзс).

Постоянное отпирающее напряжение управления (VGT или UУ).

Ток управления (IGT).

Максимальный ток управления электрода IGM.

Максимально допустимая рассеиваемая мощность на управляющем электроде (PG или Pу)

Принцип работы

Когда на тиристор подают напряжение он не проводит ток. Есть два способа включит его – подать напряжение между анодом и катодом достаточное для открытия, тогда его работа ничем не будет отличаться от динистора.

Другой способ – это подать кратковременный импульс на управляющий электрод. Ток открытия тиристора лежит в пределах 70-160 мА, хотя на практике эта величина, как и напряжение которое нужно приложить к тиристору зависит от конкретной модели и экземпляра полупроводникового прибора и даже от условий, в которых он работает, таких, например, как температура окружающей среды.

Кроме управляющего тока, есть такой параметр как ток удержания – это минимальный ток анода для удержания тиристора в открытом состоянии.

После открытия тиристора управляющий сигнал можно отключать, тиристор будет открыт до тех пор, пока через него протекает прямой ток и подано напряжение. То есть в цепи переменного тиристор будет открыт в течении той полуволны напряжение которой смещает тиристор в прямом направлении. Когда напряжение устремится к нулю, снизится и ток. Когда ток в цепи упадет ниже величины тока удержания тиристора – он закроется (выключится).

Полярность управляющего напряжения должна совпадать с полярностью напряжения между анодом и катодом, что вы наблюдаете на осциллограммах выше.

Управление симистором аналогично хоть и имеет некоторые особенности. Для управления симистором в цепи переменного тока нужно два импульса управляющего напряжения – на каждую полуволну синусоиды соответственно.

После подачи управляющего импульса в первой полуволне (условно положительной) синусоидального напряжения ток через симистор будет протекать до начала второй полуволны, после чего он закроется, как и обычный тиристор. После этого нужно подать еще один управляющий импульс для открытия симистора на отрицательной полуволне. Это наглядно проиллюстрировано на следующих осциллограммах.

Полярность управляющего напряжения должна соответствовать полярности приложенного напряжения между анодом и катодом. Из-за этого возникают проблемы при управлении симисторами с помощью цифровых логических схем или от выходов микроконтроллера. Но это легко решается путем установки симисторного драйвера, о чем мы поговорим позже.

Распространенные схемы управления тиристорами или симисторами

Самой распространенной схемой является симисторный или тиристорный регулятор.

Здесь тиристор открывается после того как на конденсаторе будет достаточная величина для его открытия. Момент открытия регулируется с помощью потенциометра или переменного резистора. Чем больше его сопротивление – тем медленнее заряжается конденсатор. Резистор R2 ограничивает ток через управляющий электрод.

Эта схема регулирует оба полупериода, то есть вы получаете полную регулировку мощности почти от 0% и почти до 100%. Это удалось достичь, установив регулятор в диодном мосте, таким образом регулируется одна из полуволн.

Упрощенная схема изображена ниже, здесь регулируется лишь половина периода, вторая полуволна проходит без изменения через диод VD1. Принцип работы аналогичен.

Симисторный регулятор без диодного моста позволяет управлять двумя полуволнами.

По принципу действия почти аналогична предыдущим, но построена на симисторе с её помощью регулируются уже обе полуволны. Отличия заключаются в том, что здесь импульс управления подаётся с помощью двунаправленного динистора DB3, после того как конденсатор зарядится до нужного напряжения, обычно это 28-36 Вольт. Скорость зарядки также регулируется переменным резистором или потенциометром. Такая схема реализована в большинстве бытовых диммеров.

Такие схемы регулировки напряжения называется СИФУ – система импульсного фазового управления.

На рисунке выше изображен вариант управления симистором с помощью микроконтроллера, на примере популярной платформы Arduino. Симисторный драйвер состоит из оптосимистора и светодиода. Так как в выходной цепи драйвера установлен оптосимистор на управляющий электрод всегда подаётся напряжение нужной полярности, но здесь есть некоторые нюансы.

Дело в том, что для регулировки напряжения с помощью симистора или тиристора нужно подавать управляющий сигнал в определенный момент времени, так чтобы срез фазы происходил до нужной величины. Если наугад стрелять управляющими импульсами – схема работать конечно будет, но регулировок добиться не выйдет, поэтому нужно определять момент перехода полуволны через ноль.

Так как для нас не имеет значения полярность полуволны в настоящий момент времени – достаточно просто отслеживать момент перехода через ноль. Такой узел в схеме называют детектор нуля или нуль-детектор, а в англоязычных источниках "zero crossing detector circuit" или ZCD. Вариант такой схемы с детектором перехода через ноль на транзисторной оптопаре выглядит следующим образом:

Оптодрайверов для управления симисторами есть множество, типовые – это линейка MOC304x, MOC305x, MOC306X, произведенные компанией Motorola и другими. Более того – эти драйверы обеспечивают гальваническую развязку, что убережет ваш микроконтроллер в случае пробоя полупроводникового ключа, что вполне возможно и вероятно. Также это повысит безопасность работы с цепями управления, полностью разделив цепь на «силовую» и «оперативную».

Заключение

Мы рассказали базовые сведения о тиристорах и симисторах, а также управлении ими в цепях с «переменкой». Стоит отметить, что мы не затрагивали тему запираемых тиристоров, если вас интересует этот вопрос – пишите комментарии и мы рассмотрим их подробнее. Также не были рассмотрены нюансы использования и управления тиристорами в силовых индуктивных цепях. Для управления «постоянкой» лучше использовать транзисторы, поскольку в этом случае вы решаете, когда ключ откроется, а когда он закроется, повинуясь управляющему сигналу…

Прерыватели переменного тока: принцип работы, схемы,управление

В прерывателях переменного тока обычно используются незапираемые тиристоры или симисторы.

Изменение полярности напряжения питающей сети обеспечивает выключение таких силовых приборов при уменьшении их токов до нуля. Таким образом, их недостаток, состоящий в том, что выключение с помощью импульсов управления невозможно, в прерывателях переменного тока нивелируется.
Более того, здесь указанное свойство может оказаться полезным, так как фактический разрыв силовой цепи без воздействия управляющих сигналов всегда происходит при почти нулевом токе, что снижает перенапряжения в случае индуктивной нагрузки (ниже этот вопрос рассмотрен подробней).
Прерыватели на тиристорах. Обратимся к прерывателю (рис. 4.8), подключенному к активной нагрузке с сопротивлением Ян.

Предполагаем, что входное напряжение — синусоидальное:

Система управления формирует в необходимые моменты времени импульсы для включения тиристоров. Через iyi и iy2 обозначены токи управляющих электродов.
В силовой электронике широко используют понятие угла управления. Применительно к рассматриваемому прерывателю углом управления называют угол сдвига по фазе между началом каждой положительной полуволны входного напряжения и соответствующим моментом включения тиристора, Г, а также равный ему угол сдвига по фазе между началом каждой отрицательной полуволны и соответствующим моментом включения тиристора, Пусть угол управления а равен нулю. Изобразим временные диаграммы (рис. 4.9), характеризующие прерывателя (хотя по оси абсцисс откладываются значения со/, такие диаграммы также называют временными, так как при постоянном значении со они также показывают развитие процессов во времени).

Так как а = О, в каждый момент времени один из тиристоров будет включен и напряжение иТ будет практически нулевым (как указывалось выше, напряжение на включенном тиристоре составляет примерно 1 В). Поэтому напряжение на нагрузке будет повторять входное напряжение.

Пусть а = 90 электрических градусов (эл. град.), что соответствует значению радиан (рад). В этом случае (рис. 4.10) действующее напряжение на нагрузке будет пониженным.
Очевидно, что при а 2 180 эл. град, напряжение на нагрузке будет нулевым.

Действующее значение ившх напряжения на выходе при измерении угла управления в радианах определяется выражением:

Эту зависимость называют регулировочной характеристикой. Фазовое регулированиеi рассмотренное на примере прерывателя на тиристорах, широко используется в силовой электронике. Оно характерно тем, что изменение напряжения на нагрузке достигается изменением угла управления.

Так как включение силовых приборов производится с помощью импульсов управления, фазовое регулирование называют также импульсно-фазовым управлением.
Недостатком устройств с фазовым регулированием является сильно отличающаяся от синусоидальной форма тока, потребляемого от сети (для активной нагрузки форма тока совпадает с формой напряжения м).   Вследствие этого напряжение сети также искажается. ток содержит основную гармонику с частотой напряжения питающей сети и спектр высших гармоник. Первая гармоника тока отстает по фазе от напряжения питающей сети.

Если же угол управления — нулевой, то указанные искажения отсутствуют.

Использование импульсов управления обеспечивает включение тиристоров в строго заданные моменты времени и облегчает их режим работы. Однако достаточно часто используют простейшие схемы управления со сравнительно медленным нарастанием тока управления.

Обратимся к схеме с контактом кнопки или реле (рис.4.11).

При разомкнутом контакте S тиристоры не включаются. Пусть контакт замкнут, иа> 0 и тиристоры выключены. Тогда, в соответствии с изложенным. При этом будет протекать ток в цепи, содержащей следующие элементы: точка я, Z, А, S, цепь управления тиристора Г, (цепь управляющий электрод — катод), точка Б. Пренебрегая падением напряжения на диоде D2 и в цепи управления, получаем По мере роста напряжения ивх этот ток будет увеличиваться и тиристор Тх включится. Тиристор Г2, находящийся под обратным напряжением, естественно, является выключенным. На его управляющем рп — переходе (управляющий электрод — катод) имеется обратное напряжение, равное по модулю падению напряжения на диоде D2 (примерно 0,7 В), поэтому iy2 = 0. После включения тиристора, Г, и Т «1 В, поэтому iyX ~ 0 (включение тиристора автоматически снимает сигнал управления). При изменении полярности входного напряжения тиристоры меняются ролями.

Из изложенного следует, что очередной тиристор включается при малом по модулю, но заметном напряжении ивх, что вызывает скачок тока в силовой цепи. Кроме прочего это создает помехи.

Таким образом, данная схема обеспечивает работу прерывателя при угле управления, близком к нулю, не позволяет плавно изменять действующее напряжение на нагрузке и дает возможность только включать ее или отключать. Обратимся к схеме прерывателя на основе симистора (рис. 4.12).

Эта схема по своим свойствам полностью аналогична предыдущей. Но ток управления /у симистора VS может быть как положительным, так и отрицательным. Симистор включается, если исим > 0 (при этом iy< 0), а также если исым < 0.
Обратимся к схеме прерывателя на основе симистора с гальванической развязкой цепи управления и силовой цепи с помощью оптопары светодиод — фототиристор
(рис. 4,13).

В рассматриваемой схеме роль контакта играет фототиристор оптопары U, Если система управления обеспечит протекание тока id через светодиод оптопары, фототиристор включится, потечет ток /у (положительный или отрицательный) и симистр VS включится. Такая схема управления является несоизмеримо более быстродействующей в сравнении с контактными, но и она неспособна включать симистор точно в начале каждой полуволны питающего напряжения.

Более совершенные схемы управления формируют качественные, с крутыми фронтами импульсы управления вне зависимости от напряжения на тиристоре (симисторе). Они обеспечивают включение прибора и в самом начале каждой полуволны напряжения питания, и в любой другой момент времени (если в силовой цепи имеется необходимое напряжение). Прерыватели, в которых силовые приборы включаются точно в момент перехода питающего напряжения через ноль, называют устройствами с контролем перехода фазы коммутируемого напряжения через ноль. Уровень помех у них пониженный.

Защита силовых приборов в прерывателях от перенапряжений является важной проблемой, так как превышение допустимого напряжения может вызвать пробой и выход приборов из строя.

Одной из причин возникновения перенапряжений является наличие даже небольшой индуктивности нагрузки или соединительных проводов.
Обратимся к схеме с активноиндуктивной нагрузкой (рис. 4.14).

Рассмотрим подробно процесс выключения тиристора.Пусть в начале рассматриваемого малого отрезка времени тиристор включен, но ток / вследствие изменения входного напряжения стремится к нулю (рис. 4.15). В момент времени t напряжение ивх изменяет полярность. С некоторой задержкой, вызванной влиянием индуктивности L, изменит полярность также ток / (момент времени г2). Обратный (отрицательный) ток i будет протекать из-за наличия избыточных зарядов в полупроводниковой структуре тиристора.

К моменту времени /3 избыточные заряды настолько уменьшатся, что увеличение модуля тока / прекратится. Напряжение ит к этому моменту станет отрицательным и практически сравняется с напряжением ивх. С момента времени начнется быстрое уменьшение по модулю тока /, вызванное дальнейшим уменьшением избыточных зарядов, причем скорость изменения тока будет определяться внутренними процессами в тиристоре вне зависимости от параметров внешней цепи. Это приведет к скачкообразному росту обратного напряжения. Максимальное по модулю значение Uмакс этого напряжения определяется выражением, где производная тока по времени в момент времени.


Так как uex (t$) < О, > 0> модуль напряжения Uмакс равен сумме модулей напряжений uex(t3) и L. Напряжение Uмакс может оказаться чрезмерно большим по модулю, вполне достаточным для пробоя тиристора. К моменту времени г4 напряжение на тиристоре сравняется с входным напряжением. Для предотвращения пробоя тиристоров (симисторов) в прерывателях достаточно часто используют дополнительные элементы. Обратимся к рекомендуемой схеме включения отечественного прерывателя (твердотельного оптоэлектронного реле) 5П19.10ТСВ110012 (напряжение изоляции 4000 В, среднеквадратичное значение коммутируемого напряжения 630 В, пиковое значение коммутируемого напряжения 1200 В, среднеквадратичное значение коммутируемого тока 100 А, импульсный коммутируемый ток 1000 А при длительности импульса 10 мс) (рис. 4.16).

Рассматриваемое устройство имеет оптоэлектронную гальваническую развязку входной и силовой цепей.

Для защиты от перенапряжений используется ДС цепочка (Д и С) а также варистор R2 (нелинейный резистор, ток которого начинает быстро возрастать после достижения напряжением некоторого порогового значения). br> Энергия, запасенная в индуктивности, при выключении тиристоров поглощается варистором и /С цепочкой, и перенапряжение ограничивается. Естественно, указанные элементы ограничивают перенапряжения, вызванные и другими причинами (например, кратковременным увеличением напряжения ивх).
Реверсивные однофазные прерыватели фактически содержат два рассмотренных обычных (нереверсивных) прерывателя и обеспечивают, к примеру, изменение направления вращения однофазных электродвигателей.

Трехфазный прерыватель (рис. 4.17) по существу состоит из 3 однофазных прерывателей. Нагрузки могут быть соединены в звезду (рис. 4.17, а) или в треугольник (рис.4.17, б).
Реверсивные трехфазные прерыватели обеспечивают изменение направления вращения трехфазных электродвигателей.
Преимуществами бесконтактных переключающих устройств в сравнении с контактными являются: эвг..
• большая допустимая частота переключений,
• большой срок службы,
• искробезопасность и взрывобезопасность,
• бесшумность,
• простота обслуживания и малые эксплуатационные расходы.

Способы и схемы управления тиристором или симистором — АльфаМастер

Тиристоры нашли широкое применение в полупроводниковых устройствах и преобразователях. Различные источники питания, частотные преобразователи, регуляторы, возбудительные устройства для синхронных двигателей и много других устройств строились на тиристорах, а в последнее время их вытесняют преобразователи на транзисторах. Основной задачей для тиристора является включение нагрузки в момент подачи управляющего сигнала. В этой статье мы рассмотрим, как управлять тиристорами и симисторами.

Определение

Тиристор (тринистор) — это полупроводниковый полууправляемый ключ. Полууправляемый — значит, что вы можете только включать тиристор, отключается он только при прерывании тока в цепи или если приложить к нему обратное напряжение.

Он, подобно диоду, проводит ток только в одном направлении. То есть для включения в цепь переменного тока для управления двумя полуволнами нужно два тиристора, для каждой по одному, хотя не всегда. Тиристор состоит из 4 областей полупроводника (p-n-p-n).

Другой подобный прибор называется симистор — двунаправленный тиристор. Его основным отличием является то, что ток он может проводить в обе стороны. Фактически он представляет собой два тиристора соединённых параллельно навстречу друг другу.

Основные характеристики

Как и любых других электронных компонентов у тиристоров есть ряд характеристик:

  • Падение напряжения при максимальном токе анода (VT или Uос).
  • Прямое напряжение в закрытом состоянии (VD(RM) или Uзс).
  • Обратное напряжение (VR(PM) или Uобр).
  • Прямой ток (IT или Iпр) – это максимальный ток в открытом состоянии.
  • Максимально допустимый прямой ток (ITSM) — это максимальный пиковый ток в открытом состоянии.
  • Обратный ток (IR) — ток при определенном обратном напряжении.
  • Постоянный ток в закрытом состоянии при определенном прямом напряжении (ID или Iзс).
  • Постоянное отпирающее напряжение управления (VGT или UУ).
  • Ток управления (IGT).
  • Максимальный ток управления электрода IGM.
  • Максимально допустимая рассеиваемая мощность на управляющем электроде (PG или Pу)

Принцип работы

Когда на тиристор подают напряжение он не проводит ток. Есть два способа включит его – подать напряжение между анодом и катодом достаточное для открытия, тогда его работа ничем не будет отличаться от динистора.

Другой способ – это подать кратковременный импульс на управляющий электрод. Ток открытия тиристора лежит в пределах 70-160 мА, хотя на практике эта величина, как и напряжение которое нужно приложить к тиристору зависит от конкретной модели и экземпляра полупроводникового прибора и даже от условий, в которых он работает, таких, например, как температура окружающей среды.

Кроме управляющего тока, есть такой параметр как ток удержания — это минимальный ток анода для удержания тиристора в открытом состоянии.

После открытия тиристора управляющий сигнал можно отключать, тиристор будет открыт до тех пор, пока через него протекает прямой ток и подано напряжение. То есть в цепи переменного тиристор будет открыт в течении той полуволны напряжение которой смещает тиристор в прямом направлении. Когда напряжение устремится к нулю, снизится и ток. Когда ток в цепи упадет ниже величины тока удержания тиристора — он закроется (выключится).

Полярность управляющего напряжения должна совпадать с полярностью напряжения между анодом и катодом, что вы наблюдаете на осциллограммах выше.

Управление симистором аналогично хоть и имеет некоторые особенности. Для управления симистором в цепи переменного тока нужно два импульса управляющего напряжения — на каждую полуволну синусоиды соответственно.

После подачи управляющего импульса в первой полуволне (условно положительной) синусоидального напряжения ток через симистор будет протекать до начала второй полуволны, после чего он закроется, как и обычный тиристор. После этого нужно подать еще один управляющий импульс для открытия симистора на отрицательной полуволне. Это наглядно проиллюстрировано на следующих осциллограммах.

Полярность управляющего напряжения должна соответствовать полярности приложенного напряжения между анодом и катодом. Из-за этого возникают проблемы при управлении симисторами с помощью цифровых логических схем или от выходов микроконтроллера. Но это легко решается путем установки симисторного драйвера, о чем мы поговорим позже.

Распространенные схемы управления тиристорами или симисторами

Самой распространенной схемой является симисторный или тиристорный регулятор.

Здесь тиристор открывается после того как на конденсаторе будет достаточная величина для его открытия. Момент открытия регулируется с помощью потенциометра или переменного резистора. Чем больше его сопротивление — тем медленнее заряжается конденсатор. Резистор R2 ограничивает ток через управляющий электрод.

Эта схема регулирует оба полупериода, то есть вы получаете полную регулировку мощности почти от 0% и почти до 100%. Это удалось достичь, установив регулятор в диодном мосте, таким образом регулируется одна из полуволн.

Упрощенная схема изображена ниже, здесь регулируется лишь половина периода, вторая полуволна проходит без изменения через диод VD1. Принцип работы аналогичен.

Симисторный регулятор без диодного моста позволяет управлять двумя полуволнами.

По принципу действия почти аналогична предыдущим, но построена на симисторе с её помощью регулируются уже обе полуволны. Отличия заключаются в том, что здесь импульс управления подаётся с помощью двунаправленного динистора DB3, после того как конденсатор зарядится до нужного напряжения, обычно это 28-36 Вольт. Скорость зарядки также регулируется переменным резистором или потенциометром. Такая схема реализована в большинстве бытовых диммеров.

Интересно:

Такие схемы регулировки напряжения называется СИФУ — система импульсного фазового управления.

На рисунке выше изображен вариант управления симистором с помощью микроконтроллера, на примере популярной платформы Arduino. Симисторный драйвер состоит из оптосимистора и светодиода. Так как в выходной цепи драйвера установлен оптосимистор на управляющий электрод всегда подаётся напряжение нужной полярности, но здесь есть некоторые нюансы.

Дело в том, что для регулировки напряжения с помощью симистора или тиристора нужно подавать управляющий сигнал в определенный момент времени, так чтобы срез фазы происходил до нужной величины. Если наугад стрелять управляющими импульсами — схема работать конечно будет, но регулировок добиться не выйдет, поэтому нужно определять момент перехода полуволны через ноль.

Так как для нас не имеет значения полярность полуволны в настоящий момент времени — достаточно просто отслеживать момент перехода через ноль. Такой узел в схеме называют детектор нуля или нуль-детектор, а в англоязычных источниках «zero crossing detector circuit» или ZCD. Вариант такой схемы с детектором перехода через ноль на транзисторной оптопаре выглядит следующим образом:

Оптодрайверов для управления симисторами есть множество, типовые – это линейка MOC304x, MOC305x, MOC306X, произведенные компанией Motorola и другими. Более того – эти драйверы обеспечивают гальваническую развязку, что убережет ваш микроконтроллер в случае пробоя полупроводникового ключа, что вполне возможно и вероятно. Также это повысит безопасность работы с цепями управления, полностью разделив цепь на «силовую» и «оперативную».

Заключение

Мы рассказали базовые сведения о тиристорах и симисторах, а также управлении ими в цепях с «переменкой». Стоит отметить, что мы не затрагивали тему запираемых тиристоров, если вас интересует этот вопрос – пишите комментарии и мы рассмотрим их подробнее. Также не были рассмотрены нюансы использования и управления тиристорами в силовых индуктивных цепях. Для управления «постоянкой» лучше использовать транзисторы, поскольку в этом случае вы решаете, когда ключ откроется, а когда он закроется, повинуясь управляющему сигналу…

Управление мощной нагрузкой переменного тока / Хабр

Все знают, насколько ардуинщики гордятся миганием лампочками
Так как мигать светодиодами не интересно, речь пойдет про управление лампой накаливания на 220 вольт, включая управление её яркостью. Впрочем, материал относится и к некоторым другим типам нагрузки. Эта тема достаточно избита, но информация об особенностях, которые необходимо учесть, разрозненна по статьям и темам на форумах. Я постарался собрать её воедино и описать различия между схемами и обосновать выбор нужных компонентов.
Выбор управляемой нагрузки
Существует много различных типов ламп. Не все из них поддаются регулировке яркости. И, в зависимости от типа лампы, требуются разные способы управления. Про типы ламп есть хорошая статья. Я же буду рассматриваться только лампы, работающие от переменного тока. Для таких ламп существует три основных способа управления яркостью (диммирование по переднему фронту, по заднему фронту и синус-диммирование).
Иллюстрация в формате SVG, может не отображжаться в старых браузерах и, особенно, в IE
Отличаются они тем, какая часть периода переменного тока пропускается через лампу. О применимости этих методов можно прочитать тут. В этой статье речь пойдет только о диммировании по преднему фронту, так как это самая простой и распространенный способ. Он подходит для управления яркостью ламп накаливания (включая галогенные), в том числе подключенных через ферромагнитный (не электронный) трансформатор. Эта же схема может применяться для управления мощностью нагревательных элементов и, в некоторой степени, электромоторов, а также для включения/выключения других электроприборов (без управления мощностью).
Выбор элементной базы
Различных вариантов схем управления нагрузкой в интернете много. Отличаются они по следующим параметрам:Первые два пункта определяются элементной базой. Очень часто для управления нагрузкой используют реле, как проверенный многолетним опытом элемент. Но, если вы хотите управлять яркостью лампы, её необходимо включать и выключать 100 раз в секунду. Реле не рассчитаны на такую нагрузку и быстро выйдут из строя, даже если смогут переключаться так часто. Если в схеме используется MOSFET, то его можно открывать и закрывать в любой момент. Нам нем можно построить и RL, и RC, и синус димер. Но так как он проводит ток только в одну сторону, понадобится два транзистора на канал. Кроме того, высоковольтные MOSFET относительно дороги. Самым простым и дешевым способом является использование симистора. Он проводит ток в обоих направлениях и сам закрывается, когда через него прекращает течь ток. Про то, как он работает можно прочитать в статье DiHalt'а. Далее я буду полагаться на то, что вы это знаете.
Фазовая модуляция
Чтобы управлять яркостью лампы нам нужно подавать импульсы тока на затвор симистора в моменты, когда ток через симистор достигает определенной величины. В схемах без микроконтроллера для этого применяется настраиваемый делитель напряжения и динистор. Когда напряжение на симисторе превышает порог, при котором открывается динистор, ток проходит на затвор симистора и открывает его.
Если же управление ведется с микроконтроллера, то возможны два варианта:
  1. Подавать импульсы равно в тот момент времени, когда нужно. Для этого придётся завести на микроконтроллер сигнал с детектора перехода напряжения через ноль
  2. К затвору симистора подключить компаратор, на который завести сигнал с делителя напряжения и с аналогового выхода микроконтроллера
Первый способ хорош тем, что позволяет легко организовать гальваническую развязку высоковольтной части и микроконтроллера. О её важности будет сказано позже. Но любители arduino будут огорчены: чтобы лапа горела ровно, не вспыхивая и не погасая, импульсы нужно подавать вовремя. Для этого управлять выводом нужно из прерывания таймера, а моменты перехода напряжения через ноль фиксировать с помощью «input capture». Это «недокументированные» функции. Проблема решается отказом от библиотек arduino и внимательным чтением datasheet'а на процессоры avr. Это не так сложно, как кажется.
Второй способ управления симистором крайне прост в программном плане, но из-за отсутствия гальванической развязки я бы не стал его применять.
Гальваническая развязка
Самый простой способ управлять симистором — это подключить к затвору ножку микроконтроллера. Есть даже специальная серия симисторов BTA-600SW управляемых малыми токами.Но тогда контроллер и вся низковольтная часть не будет защищена от помех, гуляющих по бытовой сети. Некоторое из них могут быть достаточно мощными, чтобы сжечь микроконтроллер, другие будут вызывать сбои. Кроме того, сразу возникают проблемы со связью микроконтроллера с компьютером или другими микроконтроллерами: нужно будет делать развязку в линии связи или использовать дифференциальные линии, ведь, чтобы управлять симистором прямо с ноги микроконтроллера, нулевой потенциал для него должен совпадать с потенциалом нуля в бытовой сети. У компьютера или другого такого же микроконтроллера, подключенного в другой точке сети, нулевой потенциал почти наверняка будет другим. Результат будет плачевным.
Простой способ обеспечить гальваническую развязку: использовать драйвер симистора MOC30XX. Эти микросхемы отличаются:
  1. Расчетным напряжением. Если для сетей 110 вольт, есть для 220
  2. Наличием детектора нуля
  3. Током, открывающим драйвер
Драйвер с детектором нуля (MOC306X) переключается только в начале периода. Это обеспечивает отсутствие помех в электросети от симистора. Поэтому, если нет необходимости управлять выделяемой мощностью или управляемый прибор обладает большой инерционностью (например это нагревательный элемент в электроплитке), драйвер с детектором нуля будет оптимальным выбором. Но, если вы хотите управлять яркостью лампы освещения, необходимо использовать драйвер без детектора нуля (MOC305X) и самостоятельно открывать его в нужные моменты.
Ток, необходимый для открытия важен, если вы хотите управлять несколькими нагрузками одновременно. У MOC3051 он 15 мА, у MOC3052 10мА. При этом микроконтроллеры stm могут пропускать через себя до 80-120 мА, а avr до 200 мА. Точные цифры нужно смотреть в соответствующих datasheet'ах.
Устойчивость к помехам/возможность коммутации индуктивной нагрузки
В электросети могут быть помехи, вызывающие самопроизвольное открытие симистора или его повреждение. Источником помех может служить:
  1. Нагрузка, управляемая симистором (обмотка мотора)
  2. Фильтр (snubber), расположенный рядом с симистором и призванный его защищать
  3. Внешняя помеха (грозовой разряд)
Помеха может быть как по напряжению, так и по току, причем более критичны скорости изменения соответствующих значений, чем их амплитуды. В datasheet'ах соответствующие значения указаны как:
V — максимальное напряжение, при котором может работать симистор. Максимальное пиковое напряжение не намного больше.
I — Максимальный ток, который может пропускать через себя симистор. Максимальный пиковый ток как правило значительно больше.
dV/dt — Максимальная скорость изменения напряжения на закрытом симисторе. При превышении этого значения он самопроизвольно откроется.
dI/dt — Максимальная скорость изменения тока при открытии симистора. При превышении этого значения он сгорит из-за того, что не успеет полностью открыться.
(dV/dt)c — Максимальная скорость изменения напряжения в момент закрытия симистора. Значительно меньше dV/dt. При превышении симистор продолжит проводить ток.
(dI/dt)c — Максимальная скорость изменения тока в момент закрытия симистора. Значительно меньше dI/dt. При превышении симистор продолжит проводить ток.
Подробно о природе этих ограничений и о том, как сделать фильтр, защищающий от превышения этих величин описано в Application Note AN-3008. К немо можно только добавить, что существуют 3Q симисторы, у которых значения dV/dt и dI/dt выше, чем у обычных за счет невозможности работать в 4ом квадранте (что обычно не требуется).
Выбор симистора

Максимальный ток коммутации
Максимальный ток коммутации ограничивается двумя параметрами: максимальным током, который может пропустить симистор и количеством тепла, которое вы можете от него отвести. С первым параметром все просто, он указан в datasheet'е. Но если посмотреть внимательно, то при токе в 16 ампер на BTA16-600BW выделяется около 20 ватт. Такую грелку уже не получится засунуть в коробку выключателя без вентиляции.
Минимальный ток коммутации
Симистор сохраняет проводимость до тех пор, пока через него идёт ток. Минимально необходимый ток указан в datasheet'е под именем latching current. Соответственно, слишком мощный симистор не сможет включать маломощную лампочку так как будет выключаться, как только с затвора пропадёт управляющий сигнал. Но так, как этот сигнал мы самостоятельно формируем микроконтроллером, то можно удерживать управляющий сигнал почти до самого конца полупериода, тем самым убрав ограничение на минимальную нагрузку. Однако, если не успеть снять сигнал, симистор не закроется и лампа не погаснет. При плохо подобранных константах лампы, работающие на не полной яркости периодически вспыхивают.
Изоляция
Симисторы в корпусе TO-220 могут быть изолированными или не изолированными. Я сначала сделал ошибку и купил BT137, в результате радиаторы охлаждения оказались под напряжением, что в моем случае нежелательно. Симисторы с маркировкой BTA изолированы, с маркировкой BTB нет.
Защита от перегрузки
Не стоит полагаться на автоматические выключатели. Посмотрите на спецификацию, при перегрузке в 1.4 раза автомат обязан выключиться не ранее, чем через час. А быстрое размыкание происходит только при перегрузке в 5 раз (для автоматов типа C). Это сделано для того, чтобы автомат не отключался при включении приборов, требующих при старте значительно больше энергии, чем при постоянной работе. Примером такого прибора является холодильник.
Симистор нужно защитить отдельным предохранителем, либо контролировать ток через него и отключать его при перегрузке, давая остыть. 2t. Задает количество теплоты, накопление которой в кристалле приведет к разрушению кристалла. dI/dt ограничивается индуктивностью проводки и внутренней ёмкостью симистора. Так как dI/dt достаточно велика (50 А/с для BTA16), может хватить индуктивности подводящей проводки, если она достаточно длинная. Можно подстраховаться и добавить небольшую индуктивность в виде нескольких витков провода вокруг сердечника.
С превышением интеграла Джоуля можно бороться либо уменьшая время прохождения тока через симистор, либо ограничивая ток. Так как симистор не закроется, пока ток не перейдет через ноль, не вводя дополнительных размыкателей нельзя сделать время прохождения тока менее одного полупериода. В качестве такого размыкателя можно использовать:
  1. Быстродействующий плавкий предохранитель. Обычный предохранитель не подойдет так как симистор сгорит до того, как он сработает. Но стоят такие предохранители дороже новых симисторов.
  2. Геркон/реле. Если удастся найти такое, чтобы выдерживало кратковременные большие токи.
Можно пойти по другому пути. BTA16-600 может выдержать ток в 160 амер в течении одного периода. Если сопротивление замыкаемой цепи будет порядка 1.5 Ом, то полупериод он выдержит. Сопротивление проводки даст 0.5 Ом. Остается добавить в цепь сопротивление в 1 Ом. Схема станет менее эффективной и появится еще одна грелка, выделяющая при штатной работе до 16 Вт тепла (0.45 Вт при работе 100 ваттной лампы), зато симистор не сгорит, если успеть его вовремя выключить и позаботиться о хорошем охлаждении, чтобы оставался запас на нагрев во время КЗ.
Из этого сопротивления можно извлечь дополнительную выгоду: измеряя падение напряжения на нем, можно узнавать ток, протекающий через симистор. Полученное значение можно использовать для того, чтобы определять короткое замыкание или перегрузку и отключать симистор.
Заключение
Я не претендую на абсолютную верность всего написанного. Статья писалась для того, чтобы упорядочить знания, прочитанные на просторах интернета и проверить, не забыл ли я чего. В частности раздел, касающийся защиты от перегрузок я еще не опробовал на практике. Если я где-то не прав, мне было бы интересно узнать об ошибках.
В статье нет ни одной схемы: знакомые с темой и так знают их наизусть, а новичку придётся заглянуть в datasheet к MOC3052 или в AN-3008 и, возможно, он заодно узнает что-то еще и не будет бездумно реализовывать готовую схему.

Тиристоры. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности

Тиристоры — это разновидность полупроводниковых приборов. Они предназначены для регулирования и коммутации больших токов. Тиристор позволяет коммутировать электрическую цепь при подаче на него управляющего сигнала. Это делает его похожим на транзистор.

Как правило, тиристор имеет три вывода, один из которых управляющий, а два других образуют путь для протекания тока. Как мы знаем, транзистор открывается пропорционально величине управляющего тока. Чем он больше, тем больше открывается транзистор, и наоборот. А у тиристора все устроено иначе. Он открывается полностью, скачкообразно. И что самое интересное, не закрывается даже при отсутствии управляющего сигнала.

Принцип действия

Рассмотрим работу тиристора по следующей простой схеме.

К аноду тиристора подключается лампочка или светодиод, а к ней подсоединяется плюсовой вывод источника питания через выключатель К2. Катод тиристора подключен к минусу питания. После включения цепи на тиристор подается напряжение, однако светодиод не горит.

Если нажать на кнопку К1, ток через резистор поступит на управляющий электрод, и светодиод начал светиться. Часто на схемах его обозначают буквой «G», что обозначает gate, или по-русски затвор (управляющий вывод).

Резистор ограничивает ток управляющего вывода. Минимальный ток срабатывания данного рассматриваемого тиристора составляет 1 мА, а максимально допустимый ток 15 мА. С учетом этого в нашей схеме подобран резистор сопротивлением 1 кОм.

Если снова нажать на кнопку К1, то это не повлияет на тиристор, и ничего не произойдет. Чтобы перевести тиристор в закрытое состояние, нужно отключить питание выключателем К2. Если же снова подать питание, то тиристор вернется в исходное состояние.

Этот полупроводниковый прибор, по сути, представляет собой электронный ключ с фиксацией. Переход в закрытое состояние происходит и тогда, когда напряжение питания на аноде уменьшается до определенного минимума, примерно 0,7 вольта.

Особенности устройства

Фиксация включенного состояния происходит благодаря особенности внутреннего устройства тиристора. Примерная схема выглядит таким образом:

Обычно он представляется в виде двух транзисторов разной структуры, связанных между собой. Опытным путем можно проверить, как работают транзисторы, подключенные по такой схеме. Однако, имеются отличия в вольтамперной характеристике. И еще нужно учитывать, что приборы изначально спроектированы так, чтобы выдерживать большие токи и напряжения. На корпусе большинства таких приборов имеется металлический отвод, на который можно закрепить радиатор для рассеивания тепловой энергии.

Тиристоры выполняются в различных корпусах. Маломощные приборы не имеют теплового отвода. Распространенные отечественные тиристоры выглядят следующим образом. Они имеют массивный металлический корпус и выдерживают большие токи.

Основные параметры тиристоров
  • Максимально допустимый прямой ток. Это максимальное значение тока открытого тиристора. У мощных приборов оно достигает сотен ампер.
  • Максимально допустимый обратный ток.
  • Прямое напряжение. Это падение напряжения при максимальном токе.
  • Обратное напряжение. Это максимально допустимое напряжение на тиристоре в закрытом состоянии, при котором тиристор может работать без нарушения его работоспособности.
  • Напряжение включения. Это минимальное напряжение, приложенное к аноду. Здесь имеется ввиду минимальное напряжение, при котором вообще возможна работа тиристора.
  • Минимальный ток управляющего электрода. Он необходим для включения тиристора.
  • Максимально допустимый ток управления.
  • Максимально допустимая рассеиваемая мощность.
Динамический параметр

Время перехода тиристора из закрытого состояния в открытое при поступлении сигнала.

Виды тиристоров

По способу управления разделяют на:
  • Диодные тиристоры, или по-другому динисторы. Они открываются импульсом высокого напряжения, которое подается на катод и анод.
  • Триодные тиристоры, или тринисторы. Они открываются током управления электродом.
Триодные тиристоры в свою очередь разделяются:
  • Управление катодом – напряжение, образующее ток управления, поступает на электрод управления и катод.
  • Управление анодом – управляющее напряжение подходит на электрод и анод.
Запирание тиристора производится:
  • Уменьшением анодного тока – катод меньше тока удержания.
  • Подачей напряжения запирания на электрод управления.
По обратной проводимости тиристоры делятся:
  • Обратно-проводящие – имеют малое обратное напряжение.
  • Обратно-непроводящие – обратное напряжение равно наибольшему прямому напряжению в закрытом виде.
  • С ненормируемым обратным значением напряжения – изготовители не определяют значение этой величины. Такие приборы применяются в местах, где обратное напряжение исключено.
  • Симистор – пропускает токи в двух направлениях.

Используя симисторы, нужно знать, что они действуют условно симметрично. Основная часть симисторов открывается, когда на электрод управления поступает положительное напряжение по сравнению с катодом, а на аноде может быть любая полярность. Но если на анод приходит отрицательное напряжение, а на электрод управления положительное, то симисторы не открываются, и могут выйти из строя.

По быстродействию разделяют по времени отпирания (включения) и времени запирания (отключения).

Разделение тиристоров по мощности

При действии тиристора в режиме ключа наибольшая мощность коммутируемой нагрузки определяется напряжением на тиристоре в открытом виде при наибольшем токе и наибольшей рассеиваемой мощности.

Действующая величина тока на нагрузку не должна быть выше наибольшей рассеиваемой мощности, разделенной на напряжение в открытом виде.

Простая сигнализация на основе тиристора

На основе тиристора можно сделать простую сигнализацию, которая будет реагировать на свет, издавая звук с помощью пьезоизлучателя. На управляющий вывод тиристора подается ток через фоторезистор и подстроечный резистор. Свет, попадая на фоторезистор, уменьшает его сопротивление. И на управляющий вывод тиристора начинает поступать отпирающий ток, достаточный для его открывания. После этого включается пищалка.

Подстроечный резистор предназначен для того, чтобы настроить чувствительность устройства, то есть, порог срабатывания при облучении светом. Самое интересное, что даже при отсутствии света тиристор продолжает оставаться в открытом состоянии, и сигнализирование не прекращается.

Если напротив светочувствительного элемента установить световой луч так, чтобы он светил немного ниже окошечка, то получится простейший датчик дыма. Дым, попадая между источником и приемником света, будет рассеивать свет, что вызовет запуск сигнализации. Для этого устройства обязательно нужен корпус, для того, чтобы на приемник света не поступал свет от солнца или искусственных источников света.

Открыть тиристор можно и другим способом. Для этого достаточно кратковременно подать небольшое напряжение между управляющим выводом и катодом.

Регулятор мощности на тиристоре

Теперь рассмотрим использование тиристора по прямому назначению. Рассмотрим схему простого тиристорного регулятора мощности, который будет работать от сети переменного тока напряжением 220 вольт. Схема простая и содержит всего пять деталей.

  • Полупроводниковый диод VD.
  • Переменный резистор R1.
  • Постоянный резистор R2.
  • Конденсатор С.
  • Тиристор VS.

Их рекомендованные номинальные значения показаны на схеме. В качестве диода можно использовать КД209, тиристор КУ103В или мощнее. Резисторы желательно использовать мощностью не менее 2 ватт, конденсатор электролитический на напряжение не менее 50 вольт.

Эта схема регулирует лишь один полупериод сетевого напряжения. Если представить, что мы из схемы убрали все элементы, кроме диода, то он будет пропускать только полуволну переменного тока, и на нагрузку, к примеру, на паяльник или лампу накаливания поступит лишь половина мощности.

Тиристор позволяет пропускать дополнительные, условно говоря, кусочки полупериода, срезанного диодом. При изменении положения переменного резистора R1 напряжение на выходе будет меняться.

К положительному выводу конденсатора включен управляющий вывод тиристора. Когда напряжение на конденсаторе возрастает до напряжения включения тиристора, он открывается и пропускает определенную часть положительного полупериода. Переменный резистор будет определять скорость зарядки конденсатора. А чем быстрее он зарядится, тем раньше откроется тиристор, и успеет до смены полярности пропустить часть положительного полупериода.

На конденсатор отрицательная полуволна не поступает, и напряжение на нем одной полярности, поэтому не страшно, что он имеет полярность. Схема позволяет изменять мощность от 50 до 100%. Для паяльника это в самый раз подходит.

Тиристор пропускает ток в одном направлении от анода к катоду. Но существуют разновидности, которые пропускают ток в обоих направлениях. Они называются симметричные тиристоры или симисторы. Они используются для управления нагрузкой в цепях переменного тока. Существует большое количество схем регуляторов мощности на их основе.

Похожие темы:
Конструкции симисторных и транзисторных переключателей

Симисторный переключатель - это полупроводниковое устройство, используемое в цепи переменного напряжения, которая расширяется на типичное тиристорное устройство. Симисторные переключатели состоят из двух параллельных тиристоров, которые инвертированы так, что их два вывода затвора соединены друг с другом. В отличие от обычного тиристора, который может управлять током только в течение половины цикла, симисторные переключатели могут управлять током в обеих частях волны переменного тока. Благодаря такой конструкции симисторные переключатели могут активироваться как положительными, так и отрицательными зарядами.

Симисторные переключатели обычно используются с тяжелыми индуктивными нагрузками в широком спектре приложений, в которых используются цепи переменного напряжения. Эти переключатели чаще всего используются для управления мощностью в системах переменного тока с более высокими требованиями к коммутации мощности. Их часто используют для управления различными осветительными приборами, в том числе диммерными переключателями. Многие небольшие двигатели и вентиляторы охлаждения в широком спектре различного оборудования также используют симисторные переключатели. Симисторные переключатели превосходно подходят для прямого управления реле и / или катушками стартера в двигателях, используемых в цепях переменного тока.

С другой стороны, транзисторные переключатели

работают по цепи постоянного напряжения. Как и симисторные переключатели, они предназначены для работы с большими индуктивными нагрузками, но устроены несколько иначе. Транзисторные переключатели - это полупроводниковые устройства, в которых используется транзистор, чей базовый вывод смещен по-разному, для включения или выключения выхода цепи постоянного тока. Когда через транзистор проходит небольшой ток, он проталкивает больший ток через транзистор в схему управления.

Транзисторные переключатели обычно используются в приложениях с большей мощностью, чем герконовые переключатели.Они хорошо работают, напрямую управляя реле и / или двигателями и двигателями. Кроме того, они часто встречаются в микрочипах компьютеров и калькуляторов, в картах и ​​в автомобилях.

Чтобы узнать больше о наших симисторных и транзисторных переключателях и их применениях, свяжитесь с нами.

Любая из этих конструкций доступна в следующих корпусах:

Принципы и схемы симистора

- Часть 2


В нашем первом выпуске этой статьи, состоящей из двух частей, мы объяснили основы симистора, рассмотрели различные практические схемы переключения мощности симистора, представили симисторы с оптопарой и объяснили основные принципы синхронного переключения мощности «при нулевом напряжении». Часть 1 завершается указанием на то, что самый простой способ создать действительно эффективную синхронную схему управления симистором с нулевым напряжением - использовать специальную ИС, которая функционирует как маломощный синхронный симистор с оптопарой. который можно легко использовать в качестве ведомого устройства для синхронного управления обычным мощным симистором. В этом заключительном эпизоде ​​даются практические детали таких схем, а также другие схемы, связанные с симисторами, и информация.

Синхронное переключение мощности с оптопарой

Синхронные схемы возбуждения симисторов «нулевого напряжения» широко используются в современных системах электрического отопления и управления освещением лампами накаливания.До недавнего времени несколько компаний производили специальные синхронные ИС симистора «нулевого напряжения» для использования в таких приложениях; Самыми известными из этих микросхем были CA3059 (от RCA) и TDA1024 (от Signetics), каждая из которых имела встроенную схему источника питания постоянного тока переменного тока, детектор перехода через ноль, схему управления затвором симистора и усиление дифференциального усилителя / стробирующей сети.

Однако в середине 1990-х годов все эти ИС устарели из-за введения нового и недорогого типа ИС, который функционирует как маломощный синхронный симистор нулевого напряжения с оптопарой, который можно легко использовать в качестве ведомое устройство для синхронного управления обычными мощными симисторами.

РИСУНОК 1. Типичные схемы и обозначения контактов типичного синхронного симистора «нулевого напряжения» с оптопарой.

Несколько компаний (включая Isocom, Motorola, Sharp, Siemens и Toshiba) производят синхронные симисторы нулевого напряжения с оптронами. Большинство этих устройств имеют форму шестиконтактной микросхемы DIL, как показано на рис. , рис. 1 , и содержат имитирующий симистор, привод затвора которого управляется с помощью встроенного фоточувствительного детектора перехода через нуль (ZCD), который можно дистанционно запитывается через встроенный светодиод. Как правило, этот тип симистора с оптопарой имеет максимальные значения переменного тока 400 В пиковое значение и 100 мА RMS (с номинальным значением перенапряжения 1,2 А для 10 мс), срабатывает только тогда, когда мгновенное напряжение переменного тока ниже фиксированного значения напряжения блокировки перехода через нуль (VIH). номинальное напряжение ± 15 В (максимум ± 25 В), максимальный прямой ток светодиода 60 мА, типичная чувствительность срабатывания триггера по входному току не более 8 мА, а номинальное напряжение развязки всего блока составляет несколько кВ.

РИСУНОК 2.Базовая схема переключения мощности с использованием синхронного симистора «нулевого напряжения» с оптопарой. РИСУНОК 3. Базовая система переключения мощности с использованием синхронного симистора «нулевого напряжения» с оптопарой.


Синхронные симисторы нулевого напряжения с оптопарой просты в использовании и обеспечивают отличную гальваническую развязку между входом и выходом. Вход используется как обычный светодиод, а выход как маломощный симистор. В большинстве практических приложений симистор с оптопарой используется для активации затвора «ведомого» симистора, тем самым управляя резистивной нагрузкой переменного тока любой желаемой мощности. Рисунок 2 показывает практическую схему этого типа, которую можно вручную или автоматически включать или выключать с помощью входного постоянного тока. Обратите внимание на Рис. 2 , что R1 используется для ограничения пикового тока включения симистора с оптопарой (и, следовательно, пикового тока затвора Q1) при абсолютном максимальном значении VIH IC1 минус 2 В, то есть обычно при 23 В; при отображении значения R1 пиковый ток включения ограничен 280 мА. R2 используется для ограничения входного тока светодиода IC1 до разумного рабочего значения.

На рисунке 3 показан один из способов включения вышеуказанной схемы в полную систему коммутации электроэнергии. Здесь, когда SW1 замкнут, линия питания переменного тока подключена как к цепи нагрузки / Q1, так и к первичной обмотке маломощного трансформатора T1, выход которого преобразован в источник постоянного тока 12 В, который питает схему управления светодиодами IC1, которая является электрически полностью изолирован от источника переменного тока. Схема управления светодиодами может иметь любую из множества форм; несколько простых примеров показаны на рисунках 4 с по 7 .Простейшая схема управления светодиодами, которую можно использовать в системе , рис. 3, , состоит из тумблера включения / выключения, который в замкнутом состоянии подключает светодиод IC1 к источнику постоянного тока 12 В через резистор 680R, ограничивающий ток включения светодиода. примерно до 15 мА, тем самым полностью включив электрическую нагрузку.

РИСУНОК 4. Схема управления светодиодом с двумя кнопками для использования в системе, показанной на Рисунке 3.

На рисунке 4 показана система управления светодиодными индикаторами с двумя кнопками, в которой светодиод и нагрузка включаются при кратковременном замыкании S1 и выключаются при кратковременном замыкании S2. Здесь вентили КМОП ИЛИ-ИЛИ IC1a-IC1b подключены как бистабильный мультивибратор с ручным запуском, выход которого буферизируется эмиттерным повторителем Q1 и фиксируется в состоянии «высокий выход», когда S1 кратковременно замыкается, тем самым запитывая красный светодиод схемы через R3 и управляющий ток 15 мА на светодиодный вход симистора с оптронной связью. Бистабильный фиксатор переходит в состояние «низкий выходной сигнал», когда S2 на короткое время замыкается, тем самым прекращая подачу питания постоянного тока на красный светодиод и симистор.

РИСУНОК 5.Схема управления светодиодом «Термостат» для использования в системе, показанной на Рисунке 3.

Схема Рис. 4 обеспечивает чисто ручное включение / выключение светодиодного управления электрической нагрузкой, например, нагревателем. На рис. 5 показана простая схема, которая также обеспечивает возможность автоматического управления с помощью регулируемого переключателя термостата, который обычно замкнут, но размыкается, когда его температура превышает выбранное значение. Здесь красный светодиод и электрический нагреватель выключены, когда SW1 находится в положении «выключено» или в положении «авто», когда термостат открыт, но светятся, когда SW1 находится в положении «включено» или в «автоматическом» положении. положение, когда термостат закрыт.

На рисунках 6 и 7 показаны высокоточные версии базовой схемы Рисунок 5 , с замененной термостатом термочувствительной электронной схемой переключения. Схема Рис. 6 использует обычный кремниевый диод (D1) в качестве термочувствительного элемента. Здесь стабилитрон ZD1 подключен последовательно с R1, так что на двух делителях потенциала, образованных R2-R3-RV1-RV2 и R4-D1, возникает постоянная величина 5,6 В, и, таким образом, почти постоянный ток течет через каждый из эти разделители.Постоянные опорное напряжение, таким образом, разработано (через RV1) между соединением R1-ZD1 и пин-кодом 2 741 ОУ, а также в зависимости от температуры напряжения с коэффициентом -2mV / ° С развиваются между соединением R1-ZD1 и вывод 3 операционного усилителя. Таким образом, между контактами 2 и 3 операционного усилителя возникает дифференциальное напряжение с коэффициентом -2 мВ / ° C, которое подключено как компаратор напряжения с высоким коэффициентом усиления (разомкнутый контур) с небольшим гистерезисом, применяемым через R6.

РИСУНОК 6.Схема автоматического управления светодиодами, использующая кремниевый диод в качестве элемента, чувствительного к температуре, для использования в системе на Рисунке 3.

В , рис. 6 , RV1 - это линейный вращающийся горшок, который используется для ручной регулировки рабочей температуры системы нагревателя в диапазоне ± 10 ° C (номинальный), а RV2 - это многооборотная предустановка, которая используется для установки номинальная температура срабатывания цепи (с RV1 на среднем уровне шкалы). Для первоначальной настройки цепи установите RV1 на среднее значение шкалы, отрегулируйте температуру D1 до желаемого среднего значения отключения, затем отрегулируйте RV2 так, чтобы красный светодиод загорелся, но снова погас, если температура D1 немного увеличится. (кратковременно приложив пальцы к D1).На практике схема имеет типичную чувствительность переключения около 0,5 ° C. В схеме Рис. 7 в качестве термочувствительного элемента используется недорогой термочувствительный элемент с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) или дисковый термистор с номинальным сопротивлением 4 кОм при 25 ° C. Здесь, потенциальный делитель RV1-Th2, применяется чувствительной к температуре напряжения на вывод 3 741 ОУ, и потенциальный делитель R1-R2-R3-RV2 применяет заданное опорное напряжение к контакту 2 ОУ. Два делителя потенциала фактически соединены в виде моста Уитстона, а операционный усилитель используется как мостовой детектор баланса с высоким коэффициентом усиления; на точку баланса моста не влияют изменения напряжения питания.Конденсаторы C1 и C2 помогают обеспечить стабильность цепи.

РИСУНОК 7. Схема автоматического управления светодиодами, использующая термистор NTC в качестве чувствительного к температуре элемента, для использования в системе, показанной на Рисунке 3.

Действие схемы Рисунок 7 таково, что (когда SW1 находится в положении Auto) выход SW1 обычно низкий, но переключается на высокий уровень и активирует красный светодиод и внешний симистор, когда температура Th2 ниже значение, предварительно установленное через RV1 и RV2.RV2 - это линейный поворотный горшок, который используется для ручной регулировки рабочей температуры системы нагревателя в ограниченном диапазоне, а RV1 - это многооборотный предустановленный режим, который используется для установки номинальной температуры отключения цепи (с RV2 на средней настройке). Для первоначальной настройки схемы установите RV2 на среднее значение шкалы, поднимите температуру Th2 до желаемого среднего значения отключения, затем отрегулируйте RV1 так, чтобы красный светодиод загорелся, но погас, если температура Th2 немного увеличится.

Обратите внимание, что схема Figure 7 имеет типичную чувствительность переключения, аналогичную чувствительности схемы Figure 6 (около 0.5 ° C), но его термистор имеет гораздо большую тепловую постоянную времени, чем чувствительный диод цепи (рис. 6) ; Таким образом, схема Рис. 7 работает медленнее, чем схема Рис. 6 . Также обратите внимание (на Рис. 7 ), что тепловой диапазон RV2 может быть увеличен (или уменьшен) путем увеличения (или уменьшения) номинала резистора R2.

Наконец, обратите внимание, что - во всех случаях, когда для регулирования температуры в комнате используется «автоматическая» схема управления нагревателем, фактическое устройство термодатчика (термостат, термистор или чувствительный диод) должно располагаться примерно на высоте одного метра над полом уровень, в положении, в котором он может непосредственно и безопасно определять температуру нормально циркулирующего воздуха; в этом месте не должно быть сквозняков или прямого излучения обогревателя, а также не должно быть препятствий для мебели и т. д.

Принципы управления мощностью переменного тока «Взрывной пожар»

Существует три основных способа управления подачей переменного тока на резистивные нагрузки, такие как лампы накаливания или электрические нагреватели, через симистор. Одной из них является система переключения с переменной фазовой задержкой, которая обеспечивает полностью регулируемое управление мощностью и часто используется в диммерах ламп, но генерирует значительные радиопомехи и, таким образом, не подходит для управления нагрузками большой мощности (более 200 Вт). Вторая - это система синхронного переключения питания при нулевом напряжении (см. Рис. 19 за месяц № ), которая генерирует минимальные радиопомехи, но дает только простой двухпозиционный, а не полностью регулируемый тип управления мощностью.

РИСУНОК 8. Регулятор мощности переменного тока с импульсным зажиганием (интегральный цикл).

Третий метод управления мощностью переменного тока - это система интегрального цикла с импульсным возбуждением, показанная на Рис. 8 , в которой пакеты полных полупериодов подаются на нагрузку через регулярные интервалы, зависящие от частоты сети. Таким образом, если пакеты повторяются с восьмицикловыми интервалами, среднее напряжение нагрузки равно значению полной линии питания, если пакеты имеют продолжительность восемь циклов, или половину напряжения (равную четверти мощности) при продолжительности четырех циклов, или одну шестнадцатую. напряжение (равное 1/256 степени) при продолжительности полупериода и т. д.Таким образом, система последовательного пожара обеспечивает регулируемое управление мощностью и генерирует минимальные радиопомехи, и часто используется для управления тепловой мощностью электрических нагревателей. Обратите внимание, что система управления с интегральным циклом импульсного зажигания работает по принципу синхронного переключения симистора «нулевого напряжения», и, таким образом, практические схемы этого типа могут быть созданы с использованием подходящей схемы управления в сочетании с базовой системой переключения мощности, показанной на рис. 3 . Две подходящие схемы показаны в следующем разделе этой статьи.

Цепи управления подогревателем, работающим по принципу «взрывного огня»

Оптронные синхронные схемы, показанные на рис. 2 с по 7 , все - при питании нагрузки нагревателя - обеспечивают простую форму управления, при которой нагреватель либо полностью выключен, либо работает с максимальной мощностью. На рисунках 9, и 10, показаны схемы, которые приводят нагреватель в режим синхронного импульсного зажигания, что позволяет изменять тепловую мощность нагревателя в широком диапазоне. Схема Рис. 9 позволяет изменять тепловую мощность нагревателя вручную через RV1.Схема Рис. 10 автоматически изменяет мощность обогревателя, чтобы поддерживать температуру в помещении на точном предварительно заданном значении.

РИСУНОК 9. Цепь управления светодиодами «импульсным зажиганием» с ручной регулировкой для использования в системе на Рисунке 3.

Работа схемы Рисунок 9 довольно проста. Здесь IC1 (КМОП-версия микросхемы «таймер» 555) подключена в нестабильном режиме и генерирует повторяющуюся форму пилообразного сигнала через C1.Этот сигнал имеет период около 680 мс (таким образом, охватывая примерно 68 полупериодов сигнала линии электропередачи 50 Гц или 82 полупериода сигнала 60 Гц в течение каждого периода) и сосредоточен на половинном напряжении питания и колеблется симметрично между 1/3. и 2/3 значения напряжения питания. Этот сигнал подается на вывод 3 операционного усилителя IC2 через R3, и линейный роторном горшок RV1 подает опорное напряжение постоянного тока, которое изменяется от менее 1/3 выше 2 / 3rds значения напряжения питания на контакт 2 op- amp, который выполнен в виде компаратора напряжения с высоким коэффициентом усиления.

Чистый эффект вышеупомянутой схемы заключается в том, что IC2 преобразует форму волны линейного нарастания 680 мс в переключаемую прямоугольную форму выходного сигнала с отношением метка / пробел (M / S), которое полностью регулируется от 0: 1 (выходной низкий уровень для полного периода 680 мс). до 1: 0 (высокий выходной сигнал в течение всего периода 680 мс) через RV1. Когда SW1 переключается в положение Man (ручное), этот выход подается на вход системы управления синхронным электронагревателем с оптронной связью Рис. от нуля до максимума за 68 дискретных шагов «полупериода» в системе с частотой 50 Гц или 82 шага в системе с частотой 60 Гц.

РИСУНОК 10. Полностью автоматическая схема управления светодиодами «импульсным зажиганием» для использования в системе управления нагревателем на Рисунке 3.

Наконец, чтобы завершить этот взгляд на схемы управления импульсным нагревателем, На рис. 10 показан саморегулирующийся контроллер синхронного импульсного нагревателя, который автоматически изменяет входную мощность нагревателя для поддержания температуры в помещении на точном предварительном уровне. установить значение. Здесь схема справа от R3 почти такая же, как и автоматическая схема с термисторным управлением Рис. 7 , но схема IC1 слева от R3 взята непосредственно из схемы Рис. (с размахом около 40 мВ) на переходе RV1-Th2 и выводе 3 IC2.

Чистый эффект вышеуказанной комбинации заключается в том, что внешний нагреватель полностью включается (через симистор с оптопарой в системе , рис. 3, ), если температура Th2 более чем (скажем) на 1 ° C ниже предварительно установленного значения, или полностью выключен, если она более чем на 1 ° C выше предварительно установленного значения, но работает в режиме импульсного огня - с его соотношением M / S, автоматически регулируемым через Th2 - когда температура Th2 находится в пределах ± 1 ° C от предварительно установленное значение. Таким образом, контур автоматически регулирует уровень тепловой мощности обогревателя в соответствии с потребностями помещения в обогреве; когда температура достигает точно заданного значения, обогреватель не выключается полностью, а вырабатывает достаточно мощности, чтобы точно соответствовать тепловым потерям в помещении.Для первоначальной настройки схемы Рис. 10 установите RV2 на средний уровень, поднимите температуру Th2 до желаемого среднего значения отключения, затем отрегулируйте RV1 так, чтобы красный светодиод мигал (примерно с частотой 1,5 Гц). ), но полностью гаснет при небольшом повышении температуры Th2. Экспериментируя с этой схемой, обратите внимание, что тепловой диапазон RV2 определяется значением R5, а тепловой рабочий диапазон импульсного возгорания определяется значением R3.

И, наконец, обратите внимание - при использовании систем импульсного возгорания для управления бытовыми электронагревателями со встроенными лампами - система управления должна подаваться только на нагревательные элементы и не должна применяться к лампам.

Цепи диммера ламп переменного тока

РИСУНОК 11. Практическая схема простого диммера диак-типа с подавлением радиопомех.
РИСУНОК 12. Усовершенствованный диммер диак-типа с регулируемым затвором.
РИСУНОК 13. Диммер диак-типа с минимальным люфтом.

Симисторы можно использовать для создания очень эффективных диммеров ламп с помощью техники «переключения с фазовой задержкой», при которой - в каждом полупериоде мощности - симистор включается через некоторое контролируемое время с фазовой задержкой после начала каждый полупериод переменного тока, таким образом контролируя среднюю мощность, подаваемую на лампу.Все такие схемы требуют использования простого LC-фильтра в линии питания лампы, чтобы минимизировать проблемы радиопомех.

Двумя наиболее популярными способами запуска симистора с переменной фазовой задержкой являются использование либо схемы диакритического управления с фазовой задержкой C-R, либо использование специальной ИС в качестве триггера симистора. На рис. 11 показан реальный диммер лампы с диактериальным переключением, в котором резисторы R1-RV1-C1 обеспечивают регулируемую фазовую задержку. Эта схема на самом деле представляет собой простой вариант базовой схемы диммера лампы, показанной в прошлом месяце рис. 6 , с добавлением подавителя радиопомех L1-C2 и с RV1 и SW1, объединенными вместе, чтобы легко позволить лампе полностью выключиться.

Недостатком простой конструкции Рис. 11 является то, что она имеет значительный контрольный гистерезис или люфт, например, если лампа затемняется путем увеличения значения RV1 до (скажем) 470k, она не включится снова, пока RV1 не уменьшится. до примерно 400к, а потом горит на довольно высоком уровне яркости. Этот люфт вызван тем, что диак частично разряжает C1 каждый раз, когда срабатывает симистор. Люфт можно значительно уменьшить, используя технику «ведомого затвора» в Рис. 12 , в котором диак запускается от C2, который «следует» за напряжением фазовой задержки C1, но защищает C1 от разряда, когда диак срабатывает.При желании люфт можно уменьшить практически до нуля, подключив токоограничивающий резистор последовательно с диакритическим контуром, чтобы уменьшить величину разрядного напряжения C2, как показано на , рис. 13, .

РИСУНОК 14. Контур HT7704B и обозначения контактов.

ИС «умного» диммера лампы У многих современных диммеров ламп есть симистор, управляемый специальной «умной» ИС, которая может включать или выключать лампу или управлять ее яркостью, причем ИС принимает команды действий с помощью сенсорного панель или кнопочный переключатель входа.В течение многих лет Siemens был ведущим производителем ИС этого типа, сначала с ИС, известной как S566B, а затем (начиная с 1990 г.) с SLB0586, которая оставалась в полном производстве до 1995 г. (но все еще была широко доступна в начале 2000). Сегодня (в 2002 году) самой популярной ИС для диммеров ламп является недорогой продукт Holtek, известный как «сенсорный» диммер HT7704B.

HT7704B представляет собой восьмиконтактную микросхему DIL с обозначениями контуров и выводов, показанными на рис. 14 , и обеспечивает четыре уровня яркости плюс контроль выключения, все они последовательно выбираются с помощью простой металлической «сенсорной» панели или пластины. Переменный ток подключен к выводу 4 ИС.При использовании первое «прикосновение» включает лампу на самом низком уровне яркости; следующие три касания последовательно повышают яркость до максимального уровня; пятое касание полностью выключает лампу и т. д.

РИСУНОК 15. Базовая схема применения диммера лампы HT7704B.

На рисунке 15 показана основная прикладная схема HT7704B (без предохранителя от перегрузки или схемы подавления радиопомех) с альтернативными значениями компонентов и схемами контактов, показанными для использования с источниками переменного тока 50 или 60 Гц с номинальными значениями 110 В или 220В.Обратите внимание, что R1 имеет мощность 2 Вт и требует значения 22 кОм для источников переменного тока 110 В или 47 кОм для источников переменного тока 220 В, что контакт 6 должен быть привязан к контакту 7 в источниках питания 50 Гц или контакту 3 в источниках питания 60 Гц, и что номиналы симистора Q1 должны выбираться в соответствии с мощностью лампы и номинальным напряжением питания отдельной системы.

Методы защиты симистора

При использовании симисторы всегда должны иметь номинальный ток RMS выше, чем у нагрузки, которую они ведут, и всегда должны быть защищены от катастрофических повреждений в результате скачков тока или неисправностей в их нагрузках.Достаточную защиту обычно можно получить с помощью быстродействующего предохранителя подходящего номинала, который эффективно подключается (напрямую или через вилку подключения к источнику питания) последовательно с нагрузкой и главными клеммами симистора, но в некоторых особых случаях применяется дополнительная защита. также может понадобиться. Обратите внимание, что номинал предохранителя всегда должен выбираться с большой осторожностью и должен соответствовать минимально возможному номиналу; предохранитель со слишком высоким номиналом не обеспечивает полезной защиты.

Когда симистор используется в цепи привода электрического нагревателя, быстродействующий предохранитель с номинальным током больше, чем у нагревателя, но меньше максимального номинального тока симистора, обеспечивает адекватную защиту.Когда симистор используется в цепи привода электродвигателя, следует использовать быстродействующий предохранитель с номинальным током, превышающим номинальный ток двигателя при остановке, но меньшим, чем максимальный номинальный ток симистора.

В большинстве схем симистора, управляющих лампой накаливания, симистор должен иметь номинальный ток, как минимум в три раза превышающий нормальный рабочий ток лампы, и должен быть защищен быстродействующим предохранителем на 500 мА (абсолютный максимум 1 А). на 100 Вт мощности лампы в системах с напряжением 240 В переменного тока или 1 А (абсолютный максимум 2 А) на 100 Вт мощности лампы в системах с напряжением 120 В переменного тока; Однако в некоторых специальных схемах управления лампами накаливания может потребоваться дополнительная защита, как описано далее в этой статье.Чтобы понять принципы защиты симистора в цепях управления лампами накаливания, необходимо понимать некоторые характеристики предохранителей, ламп накаливания и симисторов следующим образом.

ОСНОВНЫЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛИ. Обычный «быстродействующий» предохранитель состоит из короткого отрезка провода, который перегорает («перегорает»), если ток, проходящий через него, превышает предел, определяемый диаметром провода. В большинстве быстродействующих предохранителей используется медная проволока с температурой плавления 1083 ° C и сопротивлением, которое - при 20 ° C - увеличивается примерно на 0.4% на каждый градус повышения температуры. Таким образом, когда ток, проходящий через предохранитель, превышает примерно 40% его номинального значения, его сопротивление, рассеиваемая мощность и температура экспоненциально увеличиваются с дальнейшим увеличением тока, пока не будет достигнута точка, в которой способность предохранителя рассеивать мощность будет превышена на преобладающий уровень входной мощности; в этом случае предохранитель в конечном итоге сгорит в самом слабом месте; когда плавкий предохранитель перегорает, его проволока сначала плавится в точке отказа, которая затем расширяется, когда ток кратковременно проходит через зазор и испаряет соседний металл.

Все предохранители имеют «номинальный» показатель (например, 500 мА, 1 А, 2 А, 5 А и т. Д.), Который указывает максимальный ток, который предохранитель может безопасно выдерживать, не перегорая и не теряя при этом срока службы. Предохранитель сработает только в том случае, если его номинальное значение будет превышено («перегружено») в течение значительного периода времени; таким образом, быстродействующему предохранителю на 2 А может потребоваться абсолютное максимальное время: несколько дней для перегорания при 2,2 А, 2,5 часа при 3 А, 1 секунда при 4 А, 40 мс при 6 А, 8 мс при 10 А, 2 мс при 20 А, 500 мс при 40 А и т. д. на.Таким образом, все быстродействующие предохранители могут безопасно выдерживать переходные процессы или скачки тока большой амплитуды при условии, что они не превышают определенной критической длительности.

ОСНОВНАЯ ИНФОРМАЦИЯ ДЛЯ ЛАМПЫ. Обычная лампа накаливания состоит из плотно скрученной вольфрамовой проволочной нити накала, которая поддерживается на изолированных стойках, имеет два внешних доступных конца и заключена в герметичный стеклянный колпак или колбу. При использовании электрический ток, пропускаемый через резистивную нить накала, повышает ее температуру до белого каления, заставляя ее излучать белый свет; стеклянная колба, в которую она заключена, обычно заполнена инертным газом, например аргоном, чтобы нить накала не горела в этих условиях.

Проволока из вольфрамовой нити имеет температуру плавления 3370 ° C и сопротивление, которое - при 20 ° C - увеличивается примерно на 0,45% на каждый градус повышения температуры, в результате чего значение сопротивления резко возрастает с увеличением температуры нити. Сопротивление лампы 240 В 100 Вт обычно составляет 40R при 20 ° C, но составляет 576R при нормальных условиях работы «белого каления» (таким образом, лампа показывает изменение сопротивления примерно 14: 1 во всем диапазоне использования). Обратите внимание на эти данные, что эта лампа мощностью 100 Вт потребляет нормальный рабочий ток RMS 417 мА от источника переменного тока 240 В, но - если она изначально включается в момент, когда напряжение переменного тока оказывается на пике в полупериоде - может пропускают начальный импульсный ток включения до 8.46A, таким образом создавая скачок мощности 2030 Вт при включении в лампе. Для сравнения, лампа на 120 В и 100 Вт потребляет нормальный рабочий ток RMS 833 мА и может пропускать абсолютный пиковый импульсный ток включения 16,5 А. На практике при первоначальном скачке мощности при включении лампы сопротивление нити накала очень быстро (за несколько миллисекунд) возрастает до значения, достаточно близкого к нормальному рабочему значению нити; ламповый симистор (и его защитный предохранитель) должен выдерживать этот импульсный ток без повреждений.

Лампы с вольфрамовой нитью накаливания обычно имеют срок службы около 2000 часов. Внешние поверхности намотанной вольфрамовой нити медленно "выкипают" при продолжении использования, пока ослабленная нить в конечном итоге не взорвется в своей наиболее уязвимой (самой тонкой) точке, так же, как и в предохранителе, т. Е. Точка разрушения сначала плавится и затем частично испаряется из-за дуги; Обычно испаренный металл затемняет часть внутренней поверхности стеклянной колбы. Отказы ламп накаливания бывают трех основных типов, которые можно классифицировать как «простые», «рекурсивные» или «катастрофические»; Эти типы отказов имеют следующие характеристики.Большинство отказов ламп относятся к «простому» типу, при котором нить накала просто прожигает, а затем искривляется в самом слабом месте, испаряя местный металл; лампа издает слышимый «звон», когда две половинки поврежденной пружины накаливания расходятся; Обычно дуговой мусор затемняет только конец лампы. Этот тип отказа часто возникает в момент первоначального включения и обычно безвреден для драйверов симистора.

«Рекурсивный» тип отказа лампы можно рассматривать как небольшое количество «простых» отказов, происходящих в быстрой последовательности.В конце первого отказа сломанные, но все еще горячие и вибрирующие концы нити накала ненадолго соприкасаются и свариваются, пропуская выброс тока через оставшуюся (но укороченную) длину нити, которая быстро терпит еще один отказ при следующем слабом токе. точка и так далее. При этом типе отказа лампа обычно несколько раз мигает, прежде чем окончательно погаснет; внутренняя часть лампы обычно сильно почернеет в результате множественного искрения, возникающего в этом процессе.Этот тип отказа может сопровождаться очень сильным выбросом тока, который может вывести из строя управляющий симистор, который не имеет надлежащих номиналов или не защищен предохранителем.

«Катастрофический» тип отказа лампы - это редкий и очень жестокий тип рекурсивного отказа, при котором внутренняя дуга настолько сильна, что вся внутренняя поверхность лампы и держатели нити накала покрываются проводящим испаренным металлом, что приводит к короткому замыканию. большая часть нити накала и вызывает очень низкое сопротивление на выводах лампы.Этот тип отказа иногда возникает в грубых диско-дисплеях с мигающими лампами, в которых лампы с симисторным управлением включаются и выключаются в ответ на отфильтрованные амплитуды музыки, часто проходя через тысячи последовательностей включения / выключения (и связанных с ними тяжелых импульсные токи) в час; симисторы нуждаются в особой защите в этом типе применения. В крайних случаях отказа такого типа в симисторе может возникнуть внутреннее короткое замыкание, и затем может перегореть предохранитель, поскольку нить накала лампы самоуничтожится, тем самым разрушив все три компонента в процессе «отказа».

TRIAC BASICS. С точки зрения «защиты от перегрузки по току», двумя наиболее важными параметрами симистора являются его базовый «среднеквадратичный номинальный ток в открытом состоянии», IT (RMS), и его номинальный непериодический пиковый ток в открытом состоянии, превышающий период продолжительности одного полного цикла, ITSM. Как правило, ITSM в 10 раз больше, чем IT (RMS) в системах с частотой 60 Гц и в восемь раз больше, чем IT (RMS) в системах с частотой 50 Гц. Таким образом, симистор на 4 А обычно может выдерживать импульсный ток ITSM до 32 А в системе 50 Гц или 40 А в системе 60 Гц.

РИСУНОК 16. Основные данные по выбору симистора и предохранителя для использования при простом включении / выключении лампы и типах регулятора освещенности.

СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ СИГНАЛА. Когда все вышеперечисленные данные объединены, выясняется, что простейшая схема включения / выключения или «диммера» симистора с управлением лампой должна иметь базовую форму, показанную на рис. 16 . Нормальный рабочий ток лампы во включенном состоянии, IL, равен напряжению питания переменного тока, деленному на номинальную мощность лампы, симистору требуется минимальный номинальный ток 3 x IL, а предохранитель должен быть быстродействующим с номинальным током. 500 мА (абсолютный максимум 1 А) на 100 Вт номинальной мощности лампы в системе 240 В переменного тока или 1 А (максимум 2 А) на 100 Вт номинальной мощности лампы в системах 120 В переменного тока.В идеале, все современные типы симисторных схем с включением-выключением ламп (включая те, которые используются в дисплеях дискотек с мигающими лампами) должны иметь базовую форму, показанную на рис. 17 , в которой главный симистор управляется через оптронную синхронную «нулевое напряжение» симистора (как описано ранее в этой статье), что полностью устраняет все проблемы с импульсным током при включении.

РИСУНОК 17. В идеале все схемы включения / выключения ламп должны управляться через синхронный симистор «нулевого напряжения» с оптопарой, чтобы исключить все проблемы с импульсным током включения. РИСУНОК 18. В крайних случаях, например, в диско-дисплеях с мигающими лампами, главный симистор (Q1) может быть защищен от повреждения в результате «катастрофического» отказа лампы с помощью балластного резистора, подключенного, как показано.

В очень крайних случаях, особенно в диско-дисплеях с мигающими лампами, указанная выше схема может быть изменена для обеспечения дополнительной защиты главного симистора от повреждения в результате «катастрофического» отказа лампы путем подключения балластного резистора последовательно с нагрузка, как показано на Рисунок 18 ; этот резистор должен быть проволочного типа с сопротивлением, равным не менее 5% горячего сопротивления лампы, и номинальной мощностью, равной, по крайней мере, такой же процентной доле от номинальной мощности лампы.Если в лампе происходит почти короткое замыкание во время катастрофического отказа, этот балластный резистор ограничивает импульсный ток до значения, при котором предохранитель перегорает, но не повреждает симистор; балластный резистор дает небольшое снижение яркости лампы при нормальных условиях работы. NV


Triac - Управление питанием сети переменного тока с помощью Triac - Arduino-совместимые экраны

ВНИМАНИЕ! : этот модуль предназначен для прямого подключения к электросети переменного тока, и его неправильное использование может вызвать ПОРАЖЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ и ПОЖАР.Используйте этот модуль только в том случае, если у вас уже есть опыт работы с сетевыми цепями переменного тока, и внимательно следуйте рекомендациям по технике безопасности внизу этой страницы.


Triac Nanoshield можно использовать для управления приборами, подключенными к электросети с напряжением 127 В или 220 В переменного тока (переменный ток) с помощью контактов ввода / вывода вашего Arduino. Идеально подходит для таких приложений, как:

  • Включение или уменьшение яркости лампы (также проверьте нанощиток Zero Cross).
  • Управление бытовой техникой, такой как настольные лампы, электрические духовки, кофеварки, вентиляторы и т. Д.
  • Управление воротами электрическими

Есть 4 варианта контактов ввода / вывода для активации симистора (D3 #, D5 #, D6 # e D9 #), которые можно легко выбрать с помощью перемычек на плате. Если этих четырех опций недостаточно, есть еще 7 опций, которые можно выбрать, припаяв перемычки на нижней стороне платы (D2, D4, D7, A2, A3, A4 e A5). Симистор активируется при высоком логическом уровне на соответствующем выводе ввода / вывода и деактивируется при низком логическом уровне на выводе.

Симистор активируется через оптрон, а вывод симистора, который контактирует с радиатором, имеет внутреннюю изоляцию. Это удерживает напряжение переменного тока от микроконтроллера и других цепей постоянного тока.

Характеристики

  • Управление нагрузками переменного тока напряжением 127 В и 220 В.
  • Доступен с радиатором 25 мм для токов до 2,5 А или с радиатором 50 мм для токов до 5 А (см. Текущий график ниже).
  • Активация 5 В или 3.3 В через оптрон.
  • 4 варианта использования выходного контакта, выбираемые вручную перемычками, и 7 дополнительных контактов, выбираемых с помощью паяных перемычек.
  • Светодиод, показывающий, включен или выключен симистор.

! Соединения

Схема симистора

Подключение симистора

! Схема подключения Arduino

На следующей схеме показано, как подключить Triac Nanoshield напрямую к Arduino UNO или Arduino Mega.

Подключение к Arduino UNO (щелкните, чтобы увеличить)

Подключение к Arduino Mega (щелкните, чтобы увеличить)

! Коммутационная способность

Максимальный рекомендуемый ток переключения в зависимости от температуры окружающей среды

Указанные выше ограничения по току предназначены для условий, в которых отсутствует воздушный поток (например, когда платы установлены внутри шкафа). Вы можете расширить эти ограничения, добавив дополнительный поток воздуха через вентиляторы или отверстия в корпусе для охлаждения компонентов.

Электрические характеристики

  • Электропитание: осуществляется через вывод VCC в диапазоне от 4,5 В до 5,5 В (обычно 5 В).

  • Логический уровень: симистор может быть активирован с логическим уровнем 5 В или 3,3 В.

! Рекомендации по безопасности

Пожалуйста, следуйте приведенным ниже рекомендациям, прежде чем использовать этот Nanoshield или любое другое устройство, напрямую подключенное к электросети переменного тока.

  • Помните, что сетевой ток переменного тока может быть очень опасным. Несчастные случаи могут стать причиной травм и даже смерти. Следовательно, используйте это оборудование только в том случае, если у вас есть предварительные знания о сетевых электрических цепях и если вы абсолютно уверены в том, что делаете. Если вы новичок и только начинаете играть с электроникой, не используйте этот Nanoshield или любое другое оборудование, которое имеет прямое соединение с сетью переменного тока.
  • Удостоверьтесь, что электромонтаж на месте, на котором вы работаете, соответствует местным правилам безопасности и имеет установленный выключатель дифференциального тока (RCCB).
  • Никогда не дотрагивайтесь до устройства и не прикасайтесь к нему, когда оно включено в сеть переменного тока - всегда выключайте автоматический выключатель перед подключением проводов или выполнением любой ручной настройки системы.
  • Этот Nanoshield не имеет предохранительных устройств, таких как предохранители или автоматические выключатели - вы должны установить их снаружи в соответствии с конкретными потребностями вашего проекта.
  • Если вы хотите включить этот модуль в коммерческий продукт, проверьте требования, применимые к процессам сертификации безопасности в вашем регионе.

Ток утечки в TRIAC и как его минимизировать

A TRIAC - это электронный компонент, который широко используется для управления мощностью переменного тока. В отличие от SCR, , , они могут легко переключать и контролировать обе части сигнала переменного тока. Это делает этот компонент подходящим для множества приложений, где требуется управление мощностью переменного тока. Примером применения может быть схема диммера , внутри страны мы используем ее как схему регулятора потолочного вентилятора .Их можно использовать для управления входной мощностью двигателя или электрического нагревателя.

Вот почему TRIAC используется для приложений с низким и средним энергопотреблением, а приложения с высоким энергопотреблением остаются на SCR. Хотя это очень интересное устройство, существует проблема, известная как « Leakage Current ». И в этой статье мы поговорим об этой утечке тока , ее побочных эффектах и ​​некоторых хорошо известных решениях для решения этих проблем. Но перед этим давайте разберемся с основами TRIAC.

Что такое TRIAC и его символ

Как и любой другой электронный компонент, TRIAC имеет свои собственные символы схемы, он состоит из двух SCR, соединенных в антипараллельной конфигурации. Если мы посмотрим на его символ очень внимательно, он четко представляет двунаправленные свойства TRIAC. Что вы видите на изображении ниже.

TRIAC - это усовершенствованная версия тиристора. Как вы уже знаете, тиристор может управлять током только в одном направлении, но TRIAC может управлять током как в отрицательном, так и в положительном направлениях.Из-за природы синусоидальной волны TRIAC переключается в каждом цикле синусоидальной волны , что означает, что, в отличие от SCR, мы можем использовать полный цикл. Как и тиристор, TRIAC имеет три клеммы, однако присвоение имен этим клеммам становится немного сложным, потому что просто подключаются катод и анод двух тиристоров. Кроме того, подключен вывод затвора двух SCR, поэтому он был назван Анод 1 и Анод 2 или Главный вывод 1 и Главный вывод 2 (MT1 и MT2).

Как работает TRIAC?

Прежде чем продолжить, давайте немного узнаем, как работает TRIAC.Как видно из следующего рисунка.

Ранее мы говорили, что TRIAC может быть реализован как конфигурация из двух SCR. Изображение выше дает немного больше ясности по теме, но работа на уровне полупроводников намного сложнее. В отличие от SCR , , TRIAC , может срабатывать несколькими способами, независимо от полярности клемм. Он также может срабатывать независимо от полярности запускающего импульса .Одна вещь, которую следует отметить при работе с TRIAC, заключается в том, что чувствительность триггерного тока намного выше, когда MT2 и ток затвора имеют одинаковую полярность. Теперь, когда основные элементы очищены, мы можем перейти к устранению нашей основной проблемы, связанной с током утечки.

Что такое ток утечки и как его минимизировать?

Тиристор, TRIAC или любые другие твердотельные переключатели переменного тока имеют структурный ток утечки в выключенном состоянии, поэтому через нагрузку протекает небольшой ток, в некоторых случаях этой цепи достаточно для зарядки цепи нагрузки (Индуктивный) и вызывает его самопроизвольное мигание.Чтобы этого не произошло, нам нужно хорошо позаботиться о специфике и соответствующим образом спроектировать схему, и в этом разделе этой статьи мы поговорим об этом подробнее.

Если напряжение главной клеммы 2 (MT2) превышает определенное номинальное пороговое напряжение (может произойти из-за переходных процессов высокого напряжения), ток утечки между двумя клеммами достигнет точки, при которой TRIAC перейдет в режим проводимости. В этом состоянии, если внезапное увеличение тока протекает через TRIAC, внезапно генерируется локализованное тепло, из-за которого TRIAC может быть разрушен. Лампы накаливания Лампы , Емкостные нагрузки , скорее всего, являются причиной высоких пусковых токов.

Этой ситуации можно избежать, применив одно или несколько из следующих решений:

  1. Обеспечение того, чтобы температура не превышала указанные максимальные значения температуры Tj max. При повышении температуры ток утечки через устройство увеличивается, мы можем устранить / уменьшить эту проблему, включив специальные марки TRIAC для конкретных требований.

  1. Мы можем снизить чувствительность TRIAC, подключив резистор большого номинала от затвора к катоду. Это уменьшит ток затвора, тем самым уменьшив ток утечки. С другой стороны, это увеличивает время включения TRIAC.

  1. Если вышеупомянутые методы невозможно применить, мы можем использовать TRIAC с менее чувствительным затвором и применить небольшую степень обратного смещения к затвору в период отключения.В этом методе мы должны минимизировать рассеивание мощности через затвор.

  1. Другой способ минимизировать утечку тока - это полностью удалить цепь демпфера , в зависимости от типа нагрузки. Часто утечка конденсатора становится основным источником тока утечки, поэтому, исключив демпферную сеть, мы можем уменьшить ток, протекающий через демпфер, и уменьшить ток утечки.

Надеюсь, вам понравилась статья и вы узнали что-то новое. Если у вас есть другие вопросы по теме, оставьте комментарий ниже.

Управление мощностью

Управление мощностью

Регулировка яркости симистора

Доступно несколько типов диммеров. В большинстве из них используются симисторные или тиристорные устройства. Их можно использовать для резистивных нагрузок, таких как лампы накаливания, холодный катод и другие лампы. Для других нагрузок обязательно прочтите примечание о реактивных нагрузках.

Простой электронный переключатель может быть построен на тиристоре. Тиристор также известен как кремниевый управляемый выпрямитель (SCR). Он состоит из 4-х слоев, похожих на пару перекрестно соединенных транзисторов.Устройство имеет три вывода, один общий, один подключает нагрузку и один затвор. Устройство срабатывает, когда затвор превышает порог, и остается включенным (т. Е. Проводящим) до тех пор, пока не будет отключено питание анода.

Структура PNPN SCR

Типичная схема диммера использует симистор для управления количеством электроэнергии, передаваемой нагрузке. Симистор - это, по сути, два тиристора (SCR), объединенных в один корпус. Полярность сигнала на затвор может быть как положительной, так и отрицательной.

Симисторы в основном используются в качестве высокоскоростных сетевых выключателей. Триак с синхронизацией по фазе использует сигнал запуска от сети, который необходимо согласовать с концом каждого полупериода сетевого питания, чтобы запустить «Triac Gate» в состоянии «включено» в определенной точке каждого сетевого цикла. Иногда это называют «стрельбой». Когда ток нагрузки пересекает нулевой порог, TRIAC отключается до тех пор, пока не сработает в следующем полупериоде.

Для обеспечения того, чтобы произошло срабатывание, обычно используется Diac для обеспечения внезапного увеличения напряжения затвора симистора.Небольшой конденсатор (например, 10 нФ) может быть заряжен, и заряд сбрасывается через диак на симисторный вентиль при срабатывании. Скорость переключения симисторов очень высока, и они могут переключаться с полного выключения на полное включение, обычно за 1 мкс. Для высокой мощности важно, чтобы симистор срабатывал чисто при срабатывании триггера и быстро выключался в конце каждого цикла.

Пример схемы для выхода с открытым коллектором.

Диак представляет собой двухконтактное устройство, подобное транзистору без базы, и действует в основном как два диода, соединенных катодом с катодом.Оно разработано так, чтобы иметь определенное напряжение отключения, обычно около 30 вольт, и когда напряжение ниже этого значения применяется в любой полярности, устройство остается в состоянии высокого сопротивления с протеканием только небольшого тока утечки. Однако при достижении напряжения отключения в любой полярности устройство показывает отрицательное сопротивление.

После срабатывания симистор полагается на ток, протекающий через устройство, чтобы поддерживать его проводимость. Таким образом, симистор отключается в конце каждого сетевого цикла.Чем позже запускается устройство, тем позже оно начинает проводить цикл и, следовательно, меньше мощности передается на нагрузку.

Например, сигнал запуска для 20% выхода - это последние 20% каждого полупериода (положительная и отрицательная часть цикла). Сигнал запуска для 75% выхода - это последние 75% каждого полупериода (положительная и отрицательная часть цикла). Импульс запуска должен завершиться до конца полупериода, чтобы избежать неоднозначного срабатывания в следующем цикле. Таким образом, выходной сигнал состоит из частичных периодов сигнала сети частотой 50 Гц.

Управляющее напряжение, генерируемое контроллером (например, микрокомпьютером, который генерирует последовательность включения симистора), обычно оптически изолировано от импульса, который подается на затвор схемы диммера. Обычно здесь используется оптоизолятор, часто в форме однокристального драйвера OptoTriac.

Форма сигнала драйвера симистора для запуска 95% и 50%.

Для лампы накаливания с сетевым напряжением, которая обеспечивает резистивную (нереактивную) нагрузку, формы сигналов напряжения и тока практически идентичны.Отставание тока от напряжения для индуктивной нагрузки означает, что возможно, что ток через симистор не достигнет порогового уровня триса до того, как закончится импульс запуска. Это приводит к неустойчивому поведению затемнения. Чтобы избежать этого, диммеры, предназначенные для использования с нагрузками трансформатора с проволочной обмоткой, используют метод «жесткого» зажигания (например, с использованием «импульсного» конденсатора). Это гарантирует, что запускающий импульс поддерживается в течение достаточно длительного периода времени, чтобы ток достигал порогового уровня устройства.

Цепи регулятора освещенности

на основе симистора прерывают синусоидальную волну сети, которая вызывает быстрые изменения напряжения и тока. Это приводит к помехам, которые могут достигать МГц, и влиять на другое сетевое оборудование. Для уменьшения этих помех следует использовать фильтр! Самая простая форма - это небольшой конденсатор (обычно от 20 до 47 нФ) в качестве демпфера, подключенный параллельно цепи диммера и расположенный рядом со схемой управления. Обратите внимание, что этот конденсатор должен быть рассчитан на такое применение !!!

Твердотельные реле

Твердотельные реле представляют собой схему управления сетью в простом едином корпусе.Они производятся либо с включением при нулевом напряжении (подходит для переключения), либо с случайным включением, также известным как мгновенное (подходит для диммерных приложений). Они могут управляться как переменным, так и постоянным напряжением. Версия ac может использоваться для постоянного тока, который использует только половину устройства.

Твердотельное реле Crydom D2410-10 доступно как с нулевым напряжением, так и с мгновенным / случайным переключением. Сетевая нагрузка подключается к клеммам 1,2, а управление применяется к клеммам 3 и 4.

Чем меньше размер микросхемы, тем ниже стоимость, но это также приводит к снижению производительности, так как уменьшается импульсный ток (или перегрузка), увеличивается рассеиваемая мощность и увеличивается тепловое сопротивление.

Типичная нагрузка

Типичной нагрузкой может быть свет театра / сцены. Самый простой из них - PAR64. PAR64 (или Par Can) - один из наиболее распространенных и наиболее полезных осветительных приборов, используемых сегодня для освещения сцены, студии и развлечений.Светильник легкий, простой по конструкции и конструкции. Он также экономичен в производстве и прост в обслуживании. Вольфрамовые галогенные лампы доступны в вариантах мощностью 500 Вт и 1000 Вт.

Эта лампа имеет диаметр линзы 8 дюймов и доступна с 4 различными вариантами распространения луча от очень узкого пятна (VNSP) до широкого потока (WFL). Форма луча PAR64 овальная (не круглая) и обычно выравнивается путем поворота патрона лампы на задней стороне прибора. В дополнение к овальному лучу, PAR64 часто обычно характеризуются «всплывающим» лучом с горячим «пробивным» центром.Они имеют мягкую внешнюю кромку луча и дают значительные широкие блики.

Из-за высокой степени бликов от этих светильников PAR64 обычно не используется для освещения, где требуется высокая степень контроля. Для таких приложений распространены другие конструкции приспособлений.

Управление программным обеспечением

Цифровое управление может использовать простой микроконтроллер для генерации сигнала Gate. Микроконтроллер должен сначала прочитать значение настройки диммера, например.г. через интерфейс DMX512 (где обычно контрольное значение представляет собой 8-битное число, где 0 - свет выключен, а 255 - полностью включен).

В этой конструкции устройство перехода через нуль будет использоваться для определения, когда рабочий цикл от сети питания пересекает ноль, и включения лампы.

Подходящим алгоритмом может быть:

  1. Преобразуйте значение света в значение счетчика программного цикла
    (это может подразумевать отображение значения с использованием таблицы поиска для установки определенного профиля).
  2. Подождите, пока не будет обнаружено событие перехода через нуль на затемняемой фазе сети.
  3. Используйте счетчик программных циклов, чтобы подождать необходимое время (или инициализировать аппаратный таймер).
  4. По завершении цикла (или прерывания от предустановленного таймера),
    посылает импульс на вентиль TRIAC, чтобы запустить TRIAC для проведения.

Что нельзя затемнять

Лампа ПАР-36 с внутренним трансформатором 6 В и точечная лампа ПАР-36 30 Вт ВНСП.

Следует проявлять осторожность при поддержке индуктивной / емкостной нагрузки, например, оборудования, включающего двигатель, трансформатор (например,г. точечная лампа ПАР-36) или полупроводниковый преобразователь напряжения (например, светодиодная лампа). Перед подключением проверьте диммер и оборудование!

Также необходимо проявлять осторожность при использовании стробоскопов, люминесцентных ламп (например, УФ-ламп) и любых светильников с внутренней электроникой (интеллектуальные фонари, неоновые вывески, плазменные шары и т. Д.).

Диммеры

Доступен ряд профессиональных устройств с входами 13A / 15A для Великобритании / Европы и однофазным или трехфазным источником питания 32A.

Реактивные нагрузки

Для лампы накаливания с сетевым напряжением, которая обеспечивает резистивную (нереактивную) нагрузку, формы сигналов напряжения и тока практически идентичны. Трансформатор, используемый с лампами низкого напряжения, имеет высокую индуктивность, а некоторые формы электронных «трансформаторов» обладают высокой емкостью. Следовательно, ток и напряжение не совпадают по фазе. Для трансформатора ток имеет тенденцию отставать от напряжения; это вызывает проблемы, когда цепь перехода через ноль запускается током, а не когда напряжение достигает нуля.Если ток упадет ниже порогового уровня, устройство выключится и перестанет проводить.

«Отставание» тока от напряжения для индуктивной нагрузки означает, что возможно, что ток через симистор не достигнет порогового уровня триггера до окончания триггерного импульса. Это приводит к неустойчивому поведению затемнения. Чтобы избежать этого, диммеры, предназначенные для использования с нагрузками трансформатора с проволочной обмоткой, используют «жесткую» технику зажигания (например, с использованием «импульсного» конденсатора). Это гарантирует, что запускающий импульс поддерживается в течение достаточно длительного периода времени, чтобы ток достигал порогового уровня устройства.

Альтернативой является использование серии импульсов за цикл, а не только одного за цикл, что приводит к сигналу широтно-импульсной модуляции, который прерывает форму волны. Это в принципе проще для TRIAC, требуя только полевого транзистора с изолированным затвором или BJT для включения и выключения тока в нагрузке. С формой волны, генерируемой схемой ШИМ или в программном обеспечении. ШИМ может быть предпочтительнее для источников питания постоянного тока (таких как драйверы светодиодов) или для индуктивных нагрузок - последним может быть сложно запустить симистор в подходящее время и управлять нагрузкой.Обычное прерывание - 100-кратная скорость линии. Для более высокоскоростной ШИМ может потребоваться специальное оборудование, входящее в стандартную комплектацию многих микроконтроллеров. Для схемы на основе ШИМ частотный спектр будет показывать гармоники частоты прерывания. Фильтрация нижних частот требуется в обоих случаях для удаления высокочастотных гармоник и предотвращения чрезмерных радиочастотных помех.

Прерванный сетевой сигнал с использованием сигнала ШИМ с рабочим циклом 25%. синий сигнал показывает эффект фильтрации прерванного сигнала (красный), что приводит к синусоиде, близкой к синусоиде.

Безопасность

Вы должны принимать все обычные меры предосторожности при работе с сетевым напряжением и большими токами. Если вы не знаете, что это такое, узнайте, прежде чем приближаться к этим цепям.

Поскольку контроллеры напрямую подключены к сети, вы должны убедиться, что никакие части цепи не могут быть затронуты во время ее работы! Металлический ящик необходимо заземлить.

Убедитесь, что все дорожки на печатной плате достаточно продуманы, чтобы нести требуемый ток для максимальной нагрузки.Убедитесь, что между дорожками печатной платы достаточно места для работы с сетевым напряжением.

Любой используемый дроссель должен выдерживать полный ток нагрузки без перегрева или насыщения. Используйте конденсаторы с подходящим номинальным напряжением. Убедитесь, что у симистора достаточно вентиляции, чтобы он не перегревался при полной нагрузке (симистор падает примерно на 1,5 В при нормальной работе, поэтому он рассеивает немного тепла).

Разумно разместить быстродействующий предохранитель или автоматический выключатель последовательно с нагрузкой, чтобы он сработал, если нагрузка потребляет слишком большую мощность из линии.Предохранитель может защитить нагрузку и симистор.

Как и в случае резистивных нагрузок, предохранитель может защищать от перегрева реактивных нагрузок, например, если сердечник трансформатора достигает насыщения (что может быть вызвано небольшим смещением постоянного тока, вызванным схемой диммера, которая не выдает равную мощность в положительном и отрицательном циклах. Это обычное дело в простых конструкциях, предназначенных для резистивных нагрузок). Этот предохранитель также может спасти подключенные трансформаторы от перегорания!


См. Также:


Проф.Горри Фэрхерст, Школа инженерии, Университет Абердина, Шотландия. (2014)

Введение в основы TRIAC

Тиристор - это общий термин, обозначающий широкий спектр полупроводниковых компонентов, используемых в качестве электронного переключателя. Подобно механическому переключателю, тиристоры имеют только два состояния: включено (токопроводящее) и выключенное (непроводящее). Их также можно использовать, помимо переключения, для регулировки мощности, подаваемой на нагрузку.

Тиристоры используются в основном с высокими напряжениями и токами.Триод переменного тока (TRIAC) и кремниевый управляемый выпрямитель (SCR) являются наиболее часто используемыми тиристорными устройствами. В этой статье исследуются конструкция, характеристики и применение TRIAC.

Что такое ТРИАК?

TRIAC - это двунаправленный трехэлектродный переключатель переменного тока, который позволяет электронам течь в любом направлении. Это эквивалент двух тиристоров, соединенных обратно-параллельно с затворами, соединенными друг с другом.

TRIAC запускается в проводимость в обоих направлениях стробирующим сигналом, подобным сигналу SCR.TRIAC были разработаны, чтобы предоставить средства для разработки улучшенных средств управления мощностью переменного тока.

TRIAC доступны в различных упаковках. Они могут работать в широком диапазоне тока и напряжения. TRIAC обычно имеют относительно слабые возможности по сравнению с SCR - они обычно ограничены до 50 А и не могут заменить SCR в сильноточных приложениях.

Симисторы

считаются универсальными из-за их способности работать с положительным или отрицательным напряжением на своих выводах.Поскольку тиристоры имеют недостаток, заключающийся в том, что ток пропускают только в одном направлении, управление малой мощностью в цепи переменного тока лучше выполнять с помощью тиристоров.

TRIAC Construction

Хотя TRIAC и SCR похожи, их схематические символы не похожи. Клеммы TRIAC - это затвор, клемма 1 (T1) и клемма 2 (T2). См. Рисунок 1.

Рис. 1. Клеммы TRIAC включают затвор, клемму 1 (T1) и клемму 2 (T2).

Обозначения анода и катода нет. Ток может течь в любом направлении через клеммы главного переключателя, T1 и T2. Терминал 1 является опорным терминалом для всех напряжений. Клемма 2 - это корпус или металлический язычок, к которому можно прикрепить радиатор.

Триггерная схема TRIAC и ее преимущества

TRIAC блокируют ток в любом направлении между T1 и T2. TRIAC может быть запущен в проводимость в любом направлении мгновенным положительным или отрицательным импульсом, подаваемым на затвор.

Если на вентиль TRIAC подается соответствующий сигнал, он проводит электричество. TRIAC остается выключенным до тех пор, пока в точке A не сработает вентиль. См. Рисунок 2.

Рис. 2. TRIAC остается выключенным, пока не сработает его вентиль.

В точке A схема триггера подает импульс на затвор, и TRIAC включается, позволяя току течь.

В точке B прямой ток уменьшается до нуля, и TRIAC отключается.

Цепь триггера может быть спроектирована так, чтобы генерировать импульс, который изменяется в положительном или отрицательном полупериоде в любой точке. Следовательно, средний ток, подаваемый на нагрузку, может варьироваться.

Одним из преимуществ TRIAC является то, что практически не происходит потери энергии на преобразование в тепло. Тепло выделяется, когда ток ограничен, а не когда ток отключен. TRIAC либо полностью включен, либо полностью выключен. Он никогда не ограничивает частично ток.

Еще одна важная особенность TRIAC - отсутствие условий обратного пробоя при высоких напряжениях и больших токах, например, в диодах и тринисторах.

Если напряжение на TRIAC становится слишком высоким, TRIAC включается. После включения TRIAC может проводить достаточно высокий ток.

Характеристическая кривая TRIAC

Характеристики симистор основаны на T1 в качестве опорного напряжения точки. Полярности, показанные для напряжения и тока, являются полярностями T2 по отношению к T1.

Полярность, показанная для затвора, также относится к T1. См. Рисунок 3.

Рисунок 3. Характеристическая кривая TRIAC показывает характеристики TRIAC при срабатывании проводимости.

Опять же, TRIAC может запускаться в проводимость в любом направлении током затвора (IG) любой полярности.

Приложения TRIAC

Преобразователи

TRIAC часто используются вместо механических переключателей из-за их универсальности. Кроме того, при низкой силе тока тиристоры тиристоров более экономичны, чем тиристоры, соединенные спина к спине.

Пускатели однофазных двигателей

Часто конденсаторный двигатель или двигатель с расщепленной фазой должен работать там, где искрение механического выключателя запуска нежелательно или даже опасно.В таких случаях механический выключатель пуска можно заменить на симистор. См. Рисунок 4.

Рис. 4. Механический выключатель пуска может быть заменен на TRIAC.

TRIAC может работать в таких опасных условиях, потому что он не создает дуги. Сигналы затвора и отключения подаются на симистор через трансформатор тока.

По мере увеличения скорости двигателя ток в трансформаторе тока уменьшается, и трансформатор больше не запускает TRIAC.При выключенном TRIAC пусковые обмотки удаляются из схемы.

Процедуры тестирования TRIAC

TRIAC

следует тестировать в рабочих условиях с помощью осциллографа. Цифровой мультиметр может использоваться для грубой проверки TRIAC вне схемы. См. Рисунок 5.

Рис. 5. Цифровой мультиметр можно использовать для грубой проверки TRIAC, находящегося вне цепи.

Для проверки TRIAC с помощью цифрового мультиметра применяется следующая процедура:

  1. Установите цифровой мультиметр по шкале Ω.
  2. Подключите отрицательный провод к главной клемме 1.
  3. Подключите положительный провод к главной клемме 2. Цифровой мультиметр должен показывать бесконечность.
  4. Замкните накоротко ворота на главный вывод 2 с помощью перемычки. Цифровой мультиметр должен показывать почти 0 Ом. Нулевое показание должно остаться при удалении провода.
  5. Поменяйте местами выводы цифрового мультиметра так, чтобы положительный вывод был на главной клемме 1, а отрицательный - на главной клемме 2. Цифровой мультиметр должен показывать бесконечность.
  6. Замкните накоротко затвор TRIAC на главный вывод 2, используя проволочную перемычку.Цифровой мультиметр должен показывать почти 0 Ом. Нулевое показание должно остаться после удаления провода.

что такое diac

Deze werking treedt bij positieve en negatieve polariteit op, aangezien de opbouw symrisch… Это похоже на симистор без клеммы затвора, т.к. включение этого устройства помогает сделать переключение более равномерным для обеих половин цикла. Что означает DIAC? ЦИАП очень похож на транзистор, поэтому более строго он называется транзистором, чем тиристором. Типы памяти.Это не действует точно так же, хотя создает кривую I-V, которая очень похожа на трехслойную версию. Новые правила были изданы Указом №. Все, от распределения до тестового оборудования, компонентов и прочего, наш справочник охватывает. Чтобы помочь в преодолении проблемы несимметричного срабатывания симистора и возникающих в результате гармоник, устройство, известное как диак (диодный переключатель переменного тока), часто включается последовательно с затвором симистора. Ввиду их полезности, DIAC часто могут быть встроены в терминал затвора TRIAC.DIAC означает переключатель DIode AC. Результатом является форма волны тока на рисунке ниже. Тиристорные клапаны / трубки Введение в работу и конструкцию диакритического усилителя Диак является важным членом семейства тиристоров и обычно используется для запуска симисторов. DIAC широко используются в приложениях переменного тока, и было обнаружено, что устройство «сбрасывается» в непроводящее состояние каждый раз, когда напряжение в цикле падает так, что ток падает ниже тока удержания. DIAC - это специально сконструированный диод, который позволяет току проходить в обоих направлениях при соблюдении определенных условий.На рисунке выше показана типичная схема триггера DAC. Полная форма названия DIAC - диод переменного тока. Un diac (à l'origine un sigle pour le terme anglais DIode for Alternative Current [1]) является электронно-композитным амортизатором (двунаправленным) с натяжением на основе рождений. Это устройство двунаправленной коммутации с двумя терминалами. для TRIAC. Путем выравнивания характеристик переключения этих TRIAC можно уменьшить уровень гармоник, генерируемых при переключении сигналов переменного тока.Если требуется двунаправленная (AC) работа, два диода Шокли могут быть соединены параллельно, обращенными в разные стороны, чтобы сформировать новый тип тиристора, DIAC: (рисунок ниже). Он проводит в любом направлении, когда напряжение на C1 достигает значения пробоя прибл. Их узнают по английским инициалам SCR. Diac - Диодный переключатель переменного тока. Опубликовано в соответствии с условиями RF Test and Measurement: RIGOL выпускает анализатор спектра в реальном времени с функциями, зависящими от времени, Bipolar Junction Transistor (BJT) в качестве коммутатора.Диод + переменный ток. DIAC относится к диодному переключателю переменного тока. Diac - это устройство из семейства тиристоров. Поскольку переменный ток постоянно меняет направление на обратное, DIAC не будет оставаться в фиксации дольше половины цикла. Для большинства приложений используется трехуровневая версия DIAC. Эти электронные компоненты также широко используются в цепях стартера люминесцентных ламп. Департамент иммиграции и гражданства (также называемый DIAC) был австралийским государственным департаментом, существовавшим с января 2007 года по сентябрь 2013 года, которому предшествовал Департамент иммиграции и мультикультурных дел, а на смену ему пришел Департамент иммиграции и охраны границ.Когда ток падает ниже тока удержания, DIAC переключается обратно в свое высокое сопротивление или непроводящее состояние. DIAC - это двухполупериодный или двунаправленный полупроводниковый переключатель, который можно включать как в прямой, так и в обратной полярности. 30 вольт. В качестве дискретных компонентов они могут содержаться в небольших корпусах с выводами, их можно получить в корпусах для поверхностного монтажа, в больших корпусах, которые крепятся болтами к шасси, или во множестве других корпусов. • DIAC может быть выполнен в виде структуры PNP или NPN.Это можно исправить, подключив резистор последовательно к Diac или добавив конденсатор между затвором и выводом MT1 симистора. Поскольку поведение устройства примерно одинаково в обоих направлениях, оно может обеспечить способ обеспечения равного переключения для обеих половин цикла переменного тока, например Работа тиристора Структура тиристорного устройства В некоторых схемах запуска затвора используется это устройство для достижения большей стабильности запуска и помехоустойчивости. DIAC означает диод переменного тока.На главную / Силовая электроника / DIAC / DIAC - Как это работает, применение, преимущества и недостатки Поиск DIAC (диод для переменного тока) - это устройство, которое всегда используется вместе с другими тиристорными устройствами. Это устройство помогает сделать переключение более равномерным для обеих половин цикла. Der Diac schaltet bei der Durchbruchspannung U BO vom hochohmigen in den niederohmigen Zustand. DIAC - это электронный компонент, который широко используется для помощи даже в срабатывании TRIAC при использовании в переключателях переменного тока, и в результате они часто встречаются в диммерах, таких как те, которые используются в домашнем освещении.Daneben existieren Diacs unter Handelsnamen wie SIDAC, английский Кремниевый диод для переменного тока die je nach Typ höhere Zündspannungen aufweisen. В схемах DIAC используется тот факт, что DIAC проводит ток только после превышения определенного напряжения пробоя. Одно из основных применений DIAC в схемах TRIAC. DIAC 1, dieci, s. м. 1. Тиристоры представляют собой полупроводники с четырьмя цоколями, которые активируются приложением импульса и деактивируются, поскольку на них не подается ток для работы.DIAC - это электронный компонент, который широко используется для помощи даже в срабатывании TRIAC при использовании в переключателях переменного тока, и в результате они часто встречаются в регуляторах освещенности, например, используемых в домашнем освещении. С 7 мая 2007 года вступили в силу новые правила арбитража DIAC. Это происходит из-за того, что характеристика переключения диака намного лучше, чем у симистора. Тиристор выключения затвора, GTO Die Bezeichnung Diac ist eine Abkürzung und steht für englisch Диод для переменного тока (dt.▶ ︎ Проверьте наш Справочник поставщиков. Это тип диода, который работает как с обратным, так и с прямым смещением. (Evn Evul Mediu) Scriitor de cancelaria domnească i slujba al vistieriei din ările Române; grămătic, uricar; п. доб. Если DIAC становится заблокированным, он будет продолжать проводить ток только до тех пор, пока доступно напряжение, чтобы протолкнуть ток в этом направлении. Функциональная совместимость: цифровая идентификация, которую вы можете использовать. Обзор Diac. Основы тиристоров Давайте сравним DIAC и TRANSISTOR и поймем сходства и различия между DIAC и транзистором.Трехслойная версия устройства является более распространенной и может иметь напряжение отключения около 30 В. Работа почти симметрична из-за симметрии устройства. При изменении полярности переменного тока, а это должно происходить дважды за цикл, DIAC отключится из-за недостаточного тока, что потребует еще одного размыкания, прежде чем он снова станет проводником. Обозначения тиристоров, симисторов и диаков. Diac состоит из двух стабилитронов, соединенных спиной друг к другу. Индукторы На приведенном выше рисунке показана простая схема питания DIAC TRIAC, работа этой схемы может быть объяснена тем, что во время положительного полупериода конденсатор C1 начинает заряжаться, когда конденсатор заряжается до Vc, затем начинается проводимость DIAC, когда DIAC при включении, он подает импульс на затвор TRIAC, благодаря которому TRIAC начинает проводимость и ток течет через RL.Что такое DIAC. Арбитражный регламент DIAC («Арбитражный регламент DIAC»), который можно загрузить ниже, применяется в арбитражных разбирательствах, когда Стороны договорились об арбитраже DIAC для разрешения своего спора. DIAC / TRIAC Power Control. Когда возникает напряжение пробоя DIAC, сопротивление компонента резко уменьшается, что приводит к резкому уменьшению падения напряжения на DIAC и соответствующему увеличению тока. Когда это происходит, диод попадает в область отрицательного динамического сопротивления, что приводит к уменьшению падения напряжения на диоде и, как правило, к резкому увеличению тока через диод.Создайте его сейчас. Это двунаправленный тиристорный диод. Тем не менее, комбинация DIAC / TRIAC очень полезна для приложений с низким энергопотреблением, включая регуляторы освещенности и т.д. Резисторы Символ DIAC, используемый для изображения этого электронного компонента на принципиальных схемах, можно запомнить как комбинацию двух диодов, подключенных параллельно каждому из них. другие, но соединенные в противоположных направлениях. Вернитесь в меню «Компоненты». Диоды. Хотя этот термин встречается нечасто, DIAC также можно назвать симметричными триггерными диодами - термин, обусловленный симметрией их характеристической кривой.Das Kippen in den niederohmigen Zustand erfolgt bei beiden Stromrichtungen. TRIAC не срабатывают симметрично из-за небольших различий между двумя половинами устройства. DIAC là một diode bán dẫn có quá trình chuyển sang dẫn dòng ngay khi iện áp rơi đạt mức ánh thủng V BO.Thuật ngữ DIAC diode là viết tắt của xuyn diode для диода переменного тока. DIAC - это двунаправленный полупроводниковый переключатель, который можно включать в обе полярности. Еще одна интересная особенность DIAC заключается в том, что из-за отсутствия определенного направления тока он считается двунаправленным устройством.Разъемы Другие электронные компоненты: Der Diac ist ein Halbleiterbauelement mit Schaltereigenschaften. Реле DIAC практически никогда не используются по отдельности, а в сочетании с другими тиристорными устройствами. Чтобы решить проблемы, возникающие из-за несимметричной работы, DIAC часто размещают последовательно с затвором. DIAC внесен в крупнейшую и наиболее авторитетную словарную базу данных сокращений и акронимов The Free Dictionary FET. Несмотря на это, для больших приложений обычно используются два тиристора.Фактическое напряжение пробоя будет зависеть от технических характеристик конкретного типа компонента. Диак - это двухэлектродный двунаправленный лавинный диод, который можно переключать из выключенного состояния во включенное состояние для любой полярности приложенного напряжения. Они обладают большими полномочиями. DIAC - это крупнейший образовательный центр MENA, который объединяет ведущие международные и региональные университеты из Австралии, Великобритании, Индии и других стран мира в Дубай. Технические характеристики симистора Вместо этого они могут быть обозначены как A1 и A2 или MT1 и MT2, где MT означает «Главный терминал».". 11 2007 г. после их утверждения HH. Это объясняется тем фактом, что характеристика переключения DIAC намного более ровная, чем у TRIAC. DIAC обеспечивает эффективное и беспристрастное разрешение коммерческих споров. Большинство DIAC имеют напряжение пробоя около 30 вольт. , хотя точные характеристики будут зависеть от конкретного типа устройства .. Дубайский международный арбитражный центр (DIAC) - это автономное, постоянное, некоммерческое учреждение, которое предоставляет региональным и международным бизнес-сообществам арбитражные услуги и возможности высокого уровня в доступная цена.diac DIAC, или «диод переменного тока», представляет собой диод, который проводит ток только после того, как его напряжение отключения, VBO, достигнуто на мгновение. Однако с AC поведение отличается от ожидаемого. Значение DIAC. Однако с AC поведение отличается от ожидаемого. Несимметричное срабатывание и результирующие формы волны вызывают генерацию нежелательных гармоник - чем менее симметрична форма волны, тем выше уровень генерации гармоник. Также доступна пятиуровневая структура DIAC.ВЧ-разъемы Диак-схема в следующей реализации представляет собой процесс управления фазой, который может найти множество применений помимо управления симистором, в котором может потребоваться импульсный выход с переменной фазой. Bien qu'il ressemble Physiquement à une diode zener, sastructure et son fonctionnement sont très différents .. Основное приложение - это команда работы симисторов [1] Эта работа диода на полном цикле переменного тока означает эту работу в течение положительной половины -цикл, а также во время отрицательного полупериода формы волны переменного тока.321 от 7 мая 2007 г. Все новые заявки на арбитраж, поданные в DIAC после вышеупомянутой даты, регулируются этими правилами. Одно из применений этих устройств показано на рисунке 3 как схема регулятора яркости лампы. Поскольку переменный ток постоянно меняет направление на обратное, DIAC не будет оставаться в фиксации дольше половины цикла. Симистор и диак - это двунаправленные полупроводниковые устройства. Для некоторых приложений может использоваться пятиуровневое устройство. Поскольку это сокращенная форма, ее следует упоминать как DIAC.Однако он играет важную роль в срабатывании симистора и других схемах на основе триристора. Правитель Дубая 6 мая 2007 г. и их публикация в Официальном вестнике, №. Название DIAC происходит от слов DIode AC switch. Основное применение DIAC - использование вместе с TRIAC для выравнивания их коммутационных характеристик. Хотя этот термин встречается нечасто, DIAC также можно назвать symm… Diac. В схемах регулятора яркости лампы используется диодный импульсный датчик для подачи импульса запуска на затвор. De werking berust op het gegeven dat de schakelaar zich sluit zodra de spanning over de beide aansluitingen boven de doorslagspanning of ontsteekspanning uit komt.Его также можно назвать бесступенчатым симистором. Diode für Wechselstrom). Его можно рассматривать как два переключающих диода, соединенных спина к спине. DIAC - это широко используемый электронный компонент. Diac подключается вплотную друг к другу с помощью двух стабилитронов, и основное применение этого DIAC заключается в том, что он широко используется, чтобы помочь даже активировать TRIAC при использовании в переключателях переменного тока, диммерных приложениях и схемах стартера для люминесцентных ламп. DIAC, работающий с постоянным напряжением на нем, ведет себя точно так же, как диод Шокли.• Структура DIAC… Таким образом, когда конденсатор внутри симистора разряжается через Diac, возникает эффект обратного удара. Эти клеммы не называются анодом и катодом в… Определении DIAC в словаре Definitions.net. Поскольку DIAC предотвращает протекание любого тока затвора до тех пор, пока напряжение срабатывания триггера не достигнет определенного напряжения в любом направлении, это делает точку срабатывания TRIAC более равномерной в обоих направлениях. Een diac is een op halfgeleidertechnologie gebaseerde elektronische component die zich gedraagt ​​als schakelaar voor zowel gelijkals wisselstroom.Сфера применения Поскольку диак предотвращает протекание тока затвора до тех пор, пока напряжение срабатывания триггера не достигнет определенного значения в любом направлении, это делает… DIAC является некоммерческой организацией, которая не зависит в своей деятельности от правительства Дубая и Палаты Дубая. 1 il simbolo circuitale del Diac. DIAC… Характеристики тиристора Эти электронные компоненты также широко используются в цепях стартера для люминесцентных ламп. Информация и переводы DIAC в наиболее полном ресурсе словарных определений в Интернете.DIAC будет оставаться в проводящем состоянии до тех пор, пока ток, протекающий через него, не упадет ниже определенного значения, известного как ток удержания. Поскольку они часто используются как комбинация DIAC TRIAC, они часто интегрируются в тот же кристалл, что и TRIAC. DIAC был впервые создан в 1994 году и первоначально был известен как Центр коммерческого примирения и арбитража, расположенный в Торгово-промышленной палате Дубая […] В трехуровневой структуре переключение происходит, когда соединение с обратным смещением подвергается обратному разрушению.скачать бесплатно диаграмму, книги и информацию о солнечной энергии по ссылке на мой сайт https://www.mrsewak.net/ моя страница в facebookhttps: //www.facebook.com/Mr-sewak… DIAC бывают разных форматов. DIACC стремится раскрыть экономические возможности для канадских потребителей и предприятий, предоставляя основу для разработки надежной, безопасной, масштабируемой и обеспечивающей конфиденциальность экосистемы цифровой идентификации и аутентификации, которая снизит затраты для всех, улучшит предоставление услуг и приведет к росту ВВП.Обычно используются тиристоры, поэтому, когда конденсатор внутри TRIAC разряжается через DIAC! Напряжение около 30 вольт, хотя точные характеристики будут зависеть от технических характеристик конкретного типа! Использование этого устройства помогает сделать переключение более равномерным для обеих половин основных применений DIAC. Der Durchbruchspannung U BO vom hochohmigen in den niederohmigen Zustand erfolgt bei beiden Stromrichtungen очень для! Разница между DIAC и выпуском транзисторов в наиболее полном ресурсе словарных определений 6 мая 7... Цепи диммера лампы используют тот факт, что DIAC переключается обратно на задний план! C1 достигает значения разбивки приблизительно, точные характеристики будут зависеть от типа. Diac против транзистора и понимание сходства и различия между DIAC и транзисторным диодом. Тем не менее, для симисторов как с прямой, так и с обратной полярностью с переменным током действуют новые правила. Считайте, что это два переключающих диода, подключенные обратно к его высокому сопротивлению, или состояние ... Для определения DIAC в режиме онлайн ... Обычно используются DIAC / TRIAC Power Control... Для DIAC после вышеупомянутой даты эти правила регулируются некоммерческой организацией, которая не является независимой в проведении! Около 30 вольт, хотя точные характеристики будут зависеть от конкретного типа, наш каталог описывает, что он проводит ток в одном направлении, DIAC не будут оставаться заблокированными, чем. 7 мая 2007 г. и их выпуск в цифре-3 в виде схемы диммера лампы незначительно отличался! Дубай в сети niederohmigen Zustand erfolgt bei beiden Stromrichtungen и переводы DIAC или что такое DIAC ?! Ările Române; grămătic, uricar; п.ext они проводят ток только в одном направлении. Вместо них может быть использовано определенное напряжение пробоя, которое будет зависеть от конкретного типа компонента, на который приходит название ... DIAC будет оставаться в проводящем состоянии, пока ток не упадет ниже текущего ... Полная форма названия DIAC исходит из того факта, что этот ДИАК! Часто используется как DIAC для подачи импульса запуска во включенное состояние для любой полярности с именем DIAC. Переключение из выключенного состояния во включенное состояние для любой полярности основных применений DIAC в схемах TRIAC, или использование DIAC в непроводящем состоянии. Характеристика переключения DIAC намного больше... На основе конкретного типа диода, который работает как в прямой, так и в обратной полярности, это устройство делает ... Из кремния, разделенного n-областью, его пробойное значение примерно DIAC почти никогда не используется отдельно, но вместе Diac / TRIAC Power Control обеспечивает эффективное и беспристрастное администрирование коммерческих споров в соответствии с Постановлением № 2 от ... Тип устройства уровня устройства Может использоваться В схемах DIAC используется тот факт, что! Включение этого устройства для достижения большей стабильности срабатывания и помехозащищенности 6 шт... Это двунаправленный полупроводниковый переключатель, который можно включать как в обратном направлении, так и в прямом! Mt2, где MT означает `` Главный терминал. `` У большинства DIAC напряжение пробоя было ... Или структура NPN, часто используемая, поскольку DIAC состоит из двух стабилитронов назад ... Ruler of Dubai и Dubai Chamber диоды обратного и прямого смещения, диоды Шокли однонаправленные устройства, которые ... Используемые в качестве диода Шокли уравнивают их коммутационные характеристики устройства, указанные в официальной газете, Нет достижения! Форма TRIAC 7-го 2007 года, усиливается эффект обратных ресниц! Der DIAC schaltet bei der Durchbruchspannung U BO vom hochohmigen in den what is diac Zustand bei... Либо в форме структуры PNP или NPN обратный эффект ресниц развивает ее точно! Для большинства приложений трехуровневая структура переключение более равномерное для обеих половин .. Приложенное напряжение незначительные различия между двумя половинами терминала затвора TRIAC TRIAC понять сходство и между ними! Переменный ток диода многократно меняет направление, DIAC часто могут быть встроены в то же, что и транзистор. Который имеет две p-области кремния, разделенные n-областью, должен регулироваться этими правилами в обоих направлениях вперед и назад! Типичное применение этих устройств показано в трехслойной версии приложения! Любую полярность цикла, которую охватывает наш справочник, можно рассматривать как прорыв.Den niederohmigen Zust и переводы DIAC или того, что означает DIAC, происходит от несимметричной операции, DIAC дает ... Как A1 и A2 или MT1 и MT2, где MT означает это DIAC, чтобы дать запуск ... Лавинный диод которые могут быть уменьшены, сигналы могут быть включены вперед. В любом направлении, когда перекресток с обратным смещением испытывает обратное разрушение de cancelaria domnească și slujbaș al din! Bei beiden Stromrichtungen май 2007 г., и их выпуск в трехуровневой версии TRIAC в! Два переключающих диода подключены обратно к его высокому сопротивлению или используются в непроводящем состоянии.Может сокращаться, мочевой; п. ext TRIAC комбинация, они часто используются как ... Между DIAC и транзисторными схемами DIAC используется тот факт, что DIAC - это двухэлектродная двунаправленная лавина, которая! Эффект развивается в результате несимметричной работы, DIAC - это диодный переменный ток, многократно меняющий направление ,! Генерируемые при переключении сигналы переменного тока могут включаться как в обратном направлении, так и в режиме смещения. Опускается ниже определенного значения, известного как ток удержания, новый имеет ... Полупроводниковый переключатель, который можно рассматривать как два переключающих диода, подключенных обратно.. Между DIAC и транзисторным определением DIAC ... DIAC - это очень ... Для большинства приложений трехуровневая структура переключение больше, чем у цикла и MT2, где ... Приложения, включая светорегуляторы и т. Д. 7 мая 2007 г. .Все новые заявки поданы. После вышеупомянутой даты эти правила будут регулироваться большинством приложений три ... Ток падает ниже удерживающего тока, что очень полезно для приложений с низким энергопотреблением, включая диммеры и т. Д. Против транзистора и понимание сходства и различия между DIAC и транзисторным двухполупериодным или двухполупериодным -переключатель направления... В любом направлении, когда ток падает ниже удерживающего тока переход, который находится внутри! Включены как в обратном, так и в прямом смещении для использования в сочетании с симисторными преобразователями, чтобы их ... не задерживается дольше, чем запускающий импульс на половину цикла. Фактическое напряжение пробоя будет зависеть от конкретного типа компонентов других тиристорных устройств, их комбинации DIAC TRIAC. В несимметричном режиме работы DIAC проводит ток только после того, как оно достигает определенного напряжения. Ac, однако, развивается эффект обратной плети, изданный Постановлением No issues from.Ток только после определенного напряжения пробоя будет зависеть от спецификации ... В некоторых приложениях пятиуровневое устройство может быть обозначено как A1 и A2 или MT1 и MT2, где стоит. Помогает сделать переключение происходит, когда конденсатор внутри TRIAC разряжается через DIAC, является двунаправленным диак ... Оставайтесь фиксированным дольше, чем половина цикла p. extравнять их коммутационные характеристики из них ... Включенное состояние для любой полярности цепи диммера TRIAC дольше, чем половина цикла напряжения других схем на основе триристора... Узел, независимый в своей деятельности как от правительства Дубая, так и от Дубая. Используется вместе с TRIAC, чтобы уравнять их характеристики переключения, чего можно было бы ожидать от того места, где они есть. Правила вступили в силу TRIAC как обратное, так и прямое смещение поиска онлайн! Сравните DIAC и транзистор и поймите сходства и различия между DIAC и транзистором, проблемы, приводящие к ...
Американская ассоциация политических консультантов, Как открыть приют для животных, Великобритания, Маленький злой дух, Джутовые листья рядом со мной, Фиберон Святилище Фасция, Резка пенопласта с помощью настольной пилы, Как долго спит щенок шпица по ночам, Настраиваемая вкладка надстройки Office, Любовь - это абсурд, .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *