Тиристор. Описание, принцип работы, свойства и характеристики

3. Симметричные тиристоры симисторы.

Динисторы и
тринисторы пропускают рабочий (основной)
ток только в одном направлении. Для того
чтобы основной ток протекал в обоих
направлениях, можно использовать
встречно-параллельное включение двух
тиристоров (рис. 6.2.2).

Эту же задачу можно
решить и более простым способом, применив
двухсторонние полупроводниковые ключи.
Структура таких приборов значительно
сложнее, чем у несимметричных, и в
простейшем случае содержит пять областей
с различными типами проводимости, как
показано на рис. 6.3.1, а. Здесь же приведено
условное графическое обозначение этого
типа тиристоров.

Рисунок
6.3.1. Структура и условное графическое
изображение симистора.

Такой
симметричный тиристор по принципу
действия аналогичен несимметричному
тиристору и имеет аналогичную вольтамперную
характеристику. Электрическая симметрия
относительно его крайних выводов,
называемых символическими анодом и
катодом, приводит к симметричной
вольтамперной характеристике относительно
начала координат, общий вид которой
приведен на рис. 6.3.1, б.

Такие приборы
называют
симисторами
,
или триаками.
Они широко применяются в устройствах
силовой электроники, работающими на
переменном токе. Внешний вид симисторов
представлен на рис.6.3.2.

Рисунок
6.3.2. Силовые симисторы производства
Франции.

Следует отметить
основные особенности данного класса
полупроводниковых приборов. По способу
управления (управление током) они
аналогичны биполярным транзисторам.
При этом они имеют весьма существенное
отличие от транзисторов: в них практически
отсутствует активный
режим
, т.е.
возможность плавного управления выходным
током. Все типы тиристоров работают в
так называемом ключевом
режиме
,
который характеризуется двумя
противоположными состояниями прибора
– открытым и закрытым. В промежуточном
состоянии тиристор находится в течение
очень короткого отрезка времени, при
этом процесс перехода из одного состояния
в другое практически неуправляем.
Поэтому при анализе работы тиристоров
не используют статические
характеристики (характеристики, снятые
без нагрузки в выходной цепи). Очевидно,
что подключение открытого тиристора
непосредственно к выходу источника
питания соответствует короткому
замыканию, что неизбежно приведет к
выходу из строя оборудования. Эти
особенности тиристоров необходимо
учитывать при разработке и расчете
устройств на их основе. Следует также
отметить, что принципы управления
тиристорами в значительной степени
отличаются от схемотехнических решений,
использующихся при работе с другими
типами электронных приборов, и изучаются
в рамках специальных дисциплин.

Контрольные
вопросы:

1. Какие
полупроводниковые приборы называют
тиристорами?

2.Опишите устройство
и принцип работы двухэлектродного

тиристора.

3. Поясните
вольтамперную характеристику тиристора.

4. Какие статические
параметры тиристора Вы знаете?

5.Какими параметрами
характеризуется быстродействие
тиристора?

6.
В чем заключается различие между
тринистором и симистором?

7.
Приведите примеры применения тиристоров.

Тиристор в цепи переменного тока

При подключении к источнику переменного тока тиристор работает несколько иначе. Это связано с периодическим изменением полярности переменного напряжения.

Поэтому применение в схемах с питанием переменным напряжением автоматически будет приводить к состоянию обратного смещения перехода. То есть в течение половины каждого цикла прибор будет находиться в состоянии «отключено».

Для варианта с переменным напряжением схема тиристорного запуска аналогична схеме с питанием постоянным напряжением. Разница незначительная — отсутствие дополнительного переключателя КН2 и дополнение диода D1.

Благодаря  диоду D1, предотвращается обратное смещение по отношению к управляющему электроду У.

Во время положительного полупериода синусоидальной формы сигнала, устройство смещено вперед, но при выключенном переключателе КН1, к тиристору подводится нулевой ток затвора и прибор остается «выключенным».

В отрицательном полупериоде устройство получает обратное смещение и также останется «выключенным», независимо от состояния переключателя КН1.

 Схема 3: КН1 — переключатель с фиксацией; D1 — диод любой под высокое напряжение; R1, R2 -резисторы постоянные 180 Ом и 1 кОм, Л1 — лампа накаливания 100 Вт

Если переключатель КН1 замкнуть, вначале каждого положительного полупериода полупроводник останется полностью «выключенным».

Но в результате достижения достаточного положительного триггерного напряжения (возрастания  тока управления) на электроде У, тиристор переключится в состояние «включено».

Фиксация состояния удержания остаётся стабильной при положительном полупериоде и автоматически сбрасывается, когда положительный полупериод заканчивается. Очевидно, т.к. здесь ток анода падает ниже текущего значения.

Во время следующего отрицательного полупериода, устройство будет полностью «отключено» до следующего положительного полупериода. Затем процесс вновь повторяется.

Получается, нагрузка имеет только половину доступной мощности источника питания. Тиристор действует как выпрямляющий диод и проводит переменный ток лишь во время положительных полуциклов, когда переход смещен вперед.

Управление половинной волной

Фазовое управление тиристором является наиболее распространенной формой управления мощностью переменного тока.

Пример базовой схемы управления фазой показан ниже. Здесь напряжение затвора тиристора формируется цепочкой R1C1 через триггерный диод D1.

Во время положительного полупериода, когда переход смещен вперед, конденсатор C1 заряжается через резистор R1 от напряжения питания схемы.

Управляющий электрод У активируются только тогда, когда уровень напряжения в точке «x» вызывает срабатывание диода D1. Конденсатор C1 разряжается на управляющий электрод У, устанавливая прибор в состояние «включено».

Длительность времени положительной половины цикла, когда открывается проводимость, контролируется постоянной времени цепочки R1C1, заданной переменным резистором R1.

 Схема 4: КН1 — переключатель с фиксацией; R1 — переменный резистор 1 кОм; С1 — конденсатор 0,1 мкф; D1 — диод любой на высокое напряжение; Л1 — лампа накаливания 100 Вт; П — синусоида проводимости

Увеличение значения R1 приводит к задержке запускающего напряжения, подаваемого на тиристорный управляющий электрод, что, в свою очередь, вызывает отставание по времени проводимости устройства.

В результате доля полупериода, когда устройство проводит, может регулироваться в диапазоне 0 -180º. Это означает, что половинная мощность, рассеиваемая нагрузкой (лампой), поддаётся регулировке.

Существует масса способов достижения полноволнового управления тиристорами. Например, можно включить один полупроводник в схему диодного мостового выпрямителя. Этим методом легко преобразовать переменную составляющую в однонаправленный ток тиристора.

Однако более распространенным методом считается вариант использования двух тиристоров, соединенных инверсной параллелью.

Самым практичным подходом видится применение одного симистора. Этот полупроводник допускает переход в обоих направлениях, что делает симисторы более пригодными для схем переключения переменного тока.

Принцип работы

Радиотехнический термин thyristor составлен из двух частей. В начале употреблено слово thyra, что означает на греческом языке «дверь» или «вход». Затем использовано окончание английского слова resistor, которое переводится как «сопротивление».

Тиристором называется полупроводниковое устройство, где на базе монокристалла собираются более двух p — n переходов. Суть электронно-дырочного соединения пары химических элементов — так расшифровывается понятие «p — n переход» — состоит в том, что при подключении прямого тока на выводах появляется разность потенциалов. При обратном токе совершается блокировка носителей заряда.

В устройство коммутируется сигнальный контакт, назначение которого состоит в управлении током пробоя границы разнозаряженных зон. На электрических схемах обозначение тиристора почти совпадает со значком диода. Различие состоит в том, что к катодному выводу пририсована стрелка управляющего электрода.

Конструкция прибора

Полупроводниковый прибор представляет собой структуру, которую образуют четыре слоя разной полярности, соединённых последовательно. Образуется цепочка p — n — p — n типа. К наружному слою с положительным зарядом подключён анодный вывод, к отрицательному полупроводнику — катод. К внутренним прослойкам допустимо присоединение до двух управляющих контактов.

 Основообразующим элементом тиристора является кристалл кремния с заданной толщиной. Для формирования p-слоя применяются примеси бора и алюминия. Чтобы получить n-область используется фосфор. Нанесение добавок происходит с помощью диффузионной технологии. При температуре от 1000° C до 1300° C создаётся переходный слой глубиной 60 Мкм.

Внешний вид современных устройств непохож на детали, изготовленные два десятка лет назад. Раньше они выглядели как «летающие тарелки». Минусовый электрод и сигнальный контакт располагались на торце, а анодный вывод устанавливался с противоположной стороны или сбоку изделия. Сейчас тиристор представляет собой небольшой пластмассовый коробок с тремя электродами внизу. Расположение контактов указывается в описании устройства.

Режимы работы

Принцип действия тиристора характеризуется работой в двух устойчивых состояниях. Положение «закрыто» свидетельствует о низкой проводимости. Значение «открыто» указывает высокую электропроводность.

Как работает тиристор, для чайников объяснит диаграмма зависимости силы тока от напряжения. В исходной позиции полупроводниковый элемент заперт.

Но стоит подать ток на управляющий вывод, как тиристор откроется. В этот момент линейный отрезок на графике круто изменяет угол наклона, близкий к вертикальному положению. От величины сигнального тока зависит уровень пробойного напряжения. Вольт-амперная характеристика объясняет, зачем требуется применение управляющего электрода. После обнуления командного сигнала устройство останется открытым, пока напряжение не уменьшится до уровня удержания.

 Работа транзистора также основана на взаимодействии p — n переходов. От полупроводникового триода, который, как вентиль, плавно регулирует напряжение, тиристорный элемент отличается скачкообразным ростом разности потенциалов после появления сигнала управления. Своеобразный электронный ключ по команде открывает дорогу питанию электрической цепи.

Классификация тиристоров

По проводимости и количеству выводов:

  • тиристор диодный (доп. название «динистор») — тиристор, имеющий два вывода:
    • тиристор диодный, не проводящий в обратном направлении;
    • тиристор диодный, проводящий в обратном направлении;
    • тиристор диодный симметричный (англ. en:DIAC);
  • тиристор триодный (доп. название «тринистор») — тиристор, имеющий три вывода:
    • тиристор триодный, не проводящий в обратном направлении (доп. название «тиристор»);
    • тиристор триодный, проводящий в обратном направлении (доп. название «тиристор-диод»);
    • тиристор триодный симметричный (иначе, отечественное название — «симистор», англ. en:TRIAC);
    • тиристор триодный асимметричный;
    • запираемый тиристор (доп. название «тиристор триодный выключаемый»).

Ранее тиристоры в отечественной литературе назывались «управляемыми диодами».

Отличие динистора от тринистора

Принципиальных различий между динистором и тринистором нет, однако если открытие динистора происходит при достижении между выводами анода и катода определённого напряжения, зависящего от типа данного динистора, то в тринисторе напряжение открытия может быть специально снижено, путём подачи импульса тока определённой длительности и величины на его управляющий электрод при положительной разности потенциалов между анодом и катодом, и конструктивно тринистор отличается только наличием управляющего электрода. Тринисторы являются наиболее распространёнными приборами из «тиристорного» семейства.

Отличие тиристора триодного от запираемого тиристора

Переключение в закрытое состояние обычных тиристоров производят либо снижением тока через тиристор до значения Ih, либо изменением полярности напряжения между катодом и анодом.

Запираемые тиристоры, в отличие от обычных тиристоров, под воздействием тока управляющего электрода могут переходить из закрытого состояния в открытое состояние, и наоборот. Чтобы закрыть запираемый тиристор, необходимо через управляющий электрод пропустить ток противоположной полярности, чем полярность, которая вызывала его открытие.

Симистор

Основная статья: Симистор

Симистор (симметричный тиристор) представляет собой полупроводниковый прибор, по своей структуре является аналогом встречно-параллельного включения двух тиристоров. Способен пропускать электрический ток в обоих направлениях.

Виды тиристоров

Выше были рассмотрены запираемые, но существует еще немало типов полупроводниковых тиристоров, о которых также стоит упомянуть. В самых различных конструкциях (зарядные устройства, переключатели, регуляторы мощности) используются определенные типы тиристоров. Где-то требуется, чтобы управление проводилось путем подачи потока света, значит, используется оптотиристор. Его особенность заключается в том, что в цепи управления используется кристалл полупроводника, чувствительный к свету. Параметры тиристоров различны, у всех свои особенности, характерные только для них. Поэтому нужно хотя бы в общих чертах представлять, какие виды этих полупроводников существуют и где они могут применяться. Итак, вот весь список и основные особенности каждого типа:

  1. Диод-тиристор. Эквивалент этого элемента — тиристор, к которому подключен встречно-параллельно полупроводниковый диод.
  2. Динистор (диодный тиристор). Он может переходить в состояние полной проводимости, если превышается определенный уровень напряжения.
  3. Симистор (симметричный тиристор). Его эквивалент — два тиристора, включенных встречно-параллельно.
  4. Тиристор инверторный быстродействующий отличается высокой скоростью коммутации (5… 50 мкс).
  5. Тиристоры с управлением Часто можно встретить конструкции на основе МОП-транзисторов.
  6. Оптические тиристоры, которые управляются потоками света.

Контроль работоспособности

Перед установкой тиристора в схему необходимо убедиться в его исправности. Целостность детали проверяется мультиметром или лампочкой, подключённой к источнику питания.

На измерительном приборе устанавливают функцию прозвонки. Сначала щупы присоединяют к аноду и катоду попеременно в прямом и обратном направлении. Цифра «1» на дисплее укажет, что ток не проходит, и деталь исправна. Затем прозванивают линию от анода до сигнального контакта.

Работоспособность детали можно проверить, собрав простую электрическую цепь. Анодный контакт присоединяют к «плюсовому» зажиму батарейки. Катод замыкают на «минус» источника питания через лампочку. Куском провода кратковременно смыкаются анодный и управляющий выводы. Лампа должна загореться и не гаснуть после разрыва цепочки «анод — управляющий электрод».

Работающий осветительный прибор указывает на исправность тиристора. При проверке необходимо учитывать величину подаваемого напряжения, которая должна быть достаточной для включения лампы.

Технические характеристики

Области применения полупроводника разнообразны. В зависимости от того, для чего нужен тиристор, подбирается деталь с требуемыми техническими данными. Выбрать необходимый тип полупроводникового триода помогут рабочие параметры устройства:

  1. Максимальный ток от анода к катоду.
  2. Наибольшая величина обратного тока указывается только для типов, обладающих такой функцией.
  3. Максимальное прямоточное напряжение в положении «открыто».
  4. Минимальные напряжение и сила тока раскрытия p — n перехода.
  5. Предельный уровень сигнального тока, приводящий к пробою тиристора.
  6. Ток удержания определяет уровень, ниже которого наступает состояние «закрыто».
  7. Мощность указывает величину допустимой нагрузки.
  8. Время срабатывания.

Симисторы Симметричные тиристоры устройство, принцип действия, характеристики и параметры.

Симметричный
тиристор – это триодный тиристор,
который при подаче сигнала на его
управляющий электрод включается как в
прямом, так и в обрат-ном направлении.

Структура
симметричного тиристора состоит из
пяти областей с чередующимся типом
электропроводности, которые образуют
четыре p-n- перехода. Крайние переходы
зашунтированы объёмными сопротивлениями
прилегающих областей p-типа (рис. 6.5, а).
Вольтамперные характеристики симистора
приведены на рис. 6.5, б.

Так как
обратный ток невелик через p-n- переходы,
смещённые

в
обратном направлении, рассеиваемая
мощность в иристоре значительно меньше
при закрытом состоянии и обратном
напряжжения.

Исходными
материалами для тиристоров являются
кремний, а также арсенидгаллия, имеющие
большую ширину запрещённой зоны.
Тиристоры, изготовленные на основе
широкозонных полупроводников, имеют
большее значение максимальной рабочей
температуры, а следовательно, и максимально
допустимой плотности тока в открытом
состоянии, кроме того, напряжение про-боя
у них выше, что позволяет делать тиристоры
с большими значениями на-пряжения
включения и максимально допустимым
обратным напряжением .

Площадь
p-n-переходов рассчитывают исходя из
максимально допустимой плотности тока
в статическом режиме через открытый
тиристор 200 2смА. Максимально допустимые
токи в открытом состоянии для разных
тиристоров имеют значения от 40 мA до
1000 А. Напряжение в открытом состоянии
не превосходит 2 В. Время включения
тиристора определяется скоростью
перераспределения объёмных зарядов в
базах и переходах. За счёт влияния
ёмкостей перехода напряжение включения
при импульсном режиме оказывается ниже,
чем в статическом. Скорость переключения
определяется как и в транзисторах,
накоплением и рассасыванием зарядов в
базах и ёмкостях электронно-дырочных
переходов. По быстродействию тиристоры
уступают транзисторам.

Тиристоры
отличаются высокой надёжностью,
долговечностью и высокой экономичностью.

Достоинством
тиристора является свойство памяти.
При переключении в проводящее состояние
он может оставаться в этом состоянии
до тех пор, пока ток через него не станет
меньше тока включения.

Тиристоры широко
применяются в радиолокации, устройствах
радиосвязи, автоматике как приборы с
отрицательным сопротивлением, управляемые
ключи, пороговые элементы, преобразователи
энергии, триггеры

По сравнению с
биполярными транзисторами они могут
обеспечить большой коэффициент по току
включения, иметь большой ток и одновременно
высокое напряжение, что важно для
получения хороших характеристик мощных
устройств, позволяют получить высокий
КПД преобразования энергии

Диодные тиристоры
в настоящее время имеют ограниченное
применение.

Мощные высоковольтные
и инверторные тиристорные блоки позволяют
получить мощность в нагрузке до 100 МВт
при напряжениях до 100 кВ и токах до 1000
А.

Разработаны также
полевые тиристоры, которые работают
при более высоких температурах, чем
обычные тиристоры. Они используются в
быстродействующих схемах, требующих
малого времени включения и выключения.

Общие сведения. Устройство. Режимы работы

Тиристор — это полупроводниковый прибор с тремя и более р—п переходами, ВАХ которого имеет участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением.

При работе в схеме тиристор может находиться в двух состояниях. В одном состоянии (закрытом, или выключенном) тиристор имеет высокое сопротивление и пропускает малый ток, в другом (открытом, или включенном) — сопротивление тиристора мало и через него протекает большой ток.

Тиристоры широко применяются в радиолокации, устройствах радиосвязи, в автоматике — как приборы с отрицательной проводимостью, управляемые ключи и вентили, пороговые элементы, преобразователи энергии, триггеры, не потребляющие ток в исходном состоянии

По сравнению с биполярными транзисторами тиристоры могут обеспечить более высокий коэффициент усиления по току включения, иметь большой ток и одновременно высокое напряжение, что важно для получения хороших характеристик устройств, работающих при высоких уровнях мощности. Тиристоры обеспечивают высокий КПД преобразования энергии, обладают хорошей надежностью и долговечностью, имеют малые габариты, просты в эксплуатации

Устройство тиристоров. В зависимости от числа выводов тиристоры делятся на диодные, триодные и тетродные, имеющие соответственно два, три и четыре вывода от рпр—п структуры. Контакт к внешнему р слою называется анодом (А), а к

Рис. 5.1

внешнему л-слою — катодом (К) (рис. 5.1, а). Анодная р-область и катодная л-область называются соответственно р- и п-эмиттера- ми. Области л и р типа, расположенные между анодом и катодом, называются базами, а выводы от них образуют управляющие электроды (УЭ). Наиболее часто используются трехэлектродные приборы. Помимо четырехслойных структур, некоторые виды тиристоров имеют большее число полупроводниковых областей. К таким приборам относится симистор (симметричный тиристор), который может включаться при различных полярностях приложенного напряжения. Он сформирован структурой из пяти и более слоев и используется в цепях переменного тока как двусторонний ключ.

Типичное распределение эффективной концентрации атомов примеси в диффузионно-сплавном тиристоре представлено на рис. 5.1,6. На подложке л, методом двусторонней диффузии сформированы области р, и р2. Слой л2 создается методом сплавления или односторонней диффузии.

Режимы работы. В зависимости от напряжения на аноде и тока, протекающего через прибор, можно выделить несколько режимов работы тиристора. Эти режимы соответствуют определенным участкам ВАХ тиристора, представленной на рис. 5.1, в. В отсутствие тока в цепи УЭ, т. е. при 7=0, ВАХ вырождается в характеристику диодного тиристора, когда цепи управляющих электродов отсутствуют или разомкнуты. Чтобы снять такую характеристику, необходимо в качестве источника электрического питания использовать генератор тока с ЭДС А (см. рис. 5.1, а). В этом случае ток в цепи задается источником, и в зависимости от величины тока между катодом и анодом будет возникать соответствующая разность потенциалов. Выделяют пять основных режимов работы тиристора.

Режим 1 (область ВАХ О—1) — напряжение на аноде положительно относительно катода, ток незначителен (несколько мкА). Эта область соответствует закрытому состоянию (режим прямого запирания).

Режим 2 (область 1—2) — участок характеристики с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Начинается в точке ВАХ, когда (Ш/(1 = 0. Напряжение на тиристоре в этой точке называется напряжением включения (С/ВКЛ), а ток через прибор — током включения (/вкл).

Режим 3 (область 2—3) соответствует открытому состоянию (режим прямой проводимости), начинается в точке 2. Напряжение в этой точке называется напряжением в открытом состоянии (С/откр), или (реже) напряжением удержания (£/уд), а ток — током удержания (/уд). Параметры /уд и С/откр — соответственно минимальные ток и напряжение, необходимые для поддержания тиристора в открытом состоянии.

Режим 4 (область 0—4) называется режимом обратного запирания, в котором напряжение на аноде относительно катода отрицательно.

Режим 5 (область 4—5) — режим обратного пробоя. Начинается при напряжении на аноде, равном напряжению пробоя ти- ристора (1/про6).

4. Симметричные тиристоры симисторы

Вольт-амперная
характеристика этих тиристоров
практически симметрична при изменении
полярности напряжения на приборе.
Симистор может проводить большой ток
в обоих направлениях (дву­направленный
прибор). Симметричный диодный тиристор
называют диаком,
а симметричный
триодный тиристор –
триаком.

Структу­ра симистора-диака показана
на рис. 6.7. Верхняя
 -область
и ниж­няя -область
являются укороченными и имеют общие
металличе­ские контакты (электродыЭ
и Э)
с соседними областями p
и p
со­ответственно. Когда на электроде
Э1
положительное напряжение, а на электроде
Э
отрицательное, распределение напряжений
будет такое, что переходы имеют включения:
 p
обратное, p2
 пря­мое, p
обратное, p1
 прямое. Так как переход p
имеет обратное включение, то ток через
него пренебрежимо мал по срав­нению
с прямым током перехода p
 и шунтирующим влиянием перехода p
можно пренебречь. В этом случае
изображенная на рис. 6.7 структура
эквивалентна динистору p p
с током I,
как на рис. 6.1 с ВАХ, изображенной на рис.
6.3. Здесь анодом явля­ется область p,
а катодом – область
 .
При изменении полярности напряжения
(на рис. 6.7 полярность указана в скобках)
включения переходов следующие:
 p
прямое, p
 обратное, p
пря­мее, p
 обратное. В этом случае можно не учитывать
шунтирую­щее влияние переходаp
 .
Теперь динистор имеет структуру
 p
 p.

Область p
становится анодом, а
 – катодом. Направ­ление тока в цепи
станет противоположным, но ВАХ остается
прак­тически прежней. Полная ВАХ
показана на рис. 6.7,6 приIу
= 0
.

На основе пятислойной
структуры п-р-п-р-п
можно получить и уп­равляемые
симметричные тиристоры (триаки). Так,
если управляю­щий электрод присоединить
к базовой области
 ,
то прямой ветвью ВАХ можно управлять,
подавая отрицательное напряжение
относи­тельно нижнего электрода.
Включение прибора в обратном направ­лении
осуществляется за счет подачи
отрицательного относительно верхнего
электрода напряжения на управляющий
электрод. Приборы с таким управлением
не получили большого распространения,
так как требуют две цепи управления:
одну для прямого направления, а дру­гую
– для обратного. Кроме того, существует
ряд технологических трудностей
присоединения управляющих электродов
в условиях се­рийного производства.
Разработаны способы управления
переклю­чением структур р-п-р-п-р
с
помощью одного управляющего электро­да,
которые позволили избавиться от указанных
недостатков.

Семейство ВАХ
триака при различных знаках и величине
управ­ляющих токов показано на рис.
6.7. При Iу=0
получается ВАХ диака. С ростом тока
управления происходит уменьшение
напряжения пе­реключения.

56

Тиристор в цепи переменного тока

При включении тиристора в цепь переменного тока возможно осуществление следующих операций:

  • включение и отключение электрической цепи с активной и активно-реактивной нагрузкой;
  • изменение среднего и действующего значений тока через нагрузку за счёт того, что имеется возможность регулировать момент подачи сигнала управления.

Так как тиристорный ключ способен проводить электрический ток только в одном направлении, то для использования тиристоров на переменном токе применяется их встречно-параллельное включение (рис. 4,а).

Рис. 4. Встречно-параллельное включение тиристоров (а) и форма тока при активной нагрузке (б)

Среднее идействующее значения тока варьируются за счёт изменения момента подачи на тиристоры VS1 и VS2 открывающих сигналов, т.е. за счёт изменения угла и (рис. 4,б). Значения этого угла для тиристоров VS1 и VS2 при регулировании изменяется одновременно при помощи системы управления. Угол называется углом управления или углом отпирания тиристора.

Наиболее широкое применение в силовых электронных аппаратах получили фазовое (рис. 4,а,б) и широтно-импульсное управление тиристорами (рис. 4,в).

Рис. 5. Вид напряжения на нагрузке при: а) – фазовом управлении тиристором; б) – фазовом управлении тиристором с принудительной коммутацией; в) – широтно-импульсном управлении тиристором

При фазовом методе управления тиристором с принудительной коммутацией регулирование тока нагрузки возможно как за счёт изменения угла α, так и угла θ. Искусственная коммутация осуществляется с помощью специальных узлов или при использовании полностью управляемых (запираемых) тиристоров.

При широтно-импульсном управлении (широтно-импульсной модуляции – ШИМ) в течение времени Тоткр на тиристоры подан управляющий сигнал, они открыты и к нагрузке приложено напряжение Uн. В течение времени Тзакр управляющий сигнал отсутствует и тиристоры находятся в непроводящем состоянии. Действующее значение тока в нагрузке

где Iн.м. – ток нагрузки при Тзакр = 0.

Кривая тока в нагрузке при фазовом управлении тиристорами несинусоидальна, что вызывает искажение формы напряжения питающей сети и нарушения в работе потребителей, чувствительных к высокочастотным помехам – возникает так называемая электромагнитная несовместимость.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector