Triacs: من البسيط الى المعقد

في عام 1963 ، ظهرت عائلة كبيرة من Trinistors "قريب" آخر - صمام تحكم كهربائي. كيف يختلف عن "إخوانه" - الثالوثيون (الثايرستور)؟ تذكر خصائص هذه الأجهزة. غالبًا ما تتم مقارنة عملهم مع عمل الباب العادي: الجهاز مغلق - لا يوجد تيار في الدائرة (الباب مغلق - لا يوجد ممر) ، والجهاز مفتوح - يظهر تيار كهربائي في الدائرة (يفتح الباب - يدخل). لكن لديهم عيب مشترك. يمر الثايرستور الحالي في الاتجاه الأمامي - وبهذه الطريقة يفتح الباب العادي "من تلقاء نفسه" بسهولة ، ولكن بغض النظر عن المبلغ الذي تسحبه نحوك - في الاتجاه المعاكس ، فإن كل الجهود لن تكون مجدية.

عن طريق زيادة عدد طبقات أشباه الموصلات من الثايرستور من أربعة إلى خمسة وتجهيزها بقطب تحكم ، وجد العلماء أن الجهاز الذي به مثل هذا الهيكل (يُطلق عليه لاحقًا الترياك) قادر على تمرير التيار الكهربائي في كلا الاتجاهين الأمامي والخلفي.

إلقاء نظرة على الشكل 1 ، تصور هيكل طبقات أشباه الموصلات من التيرستورات. ظاهريا ، تشبه بنية الترانزستورن-r اكتب ، ولكن تختلف في أن لديهم ثلاثة مجالات إضافية مع نالتوصيل من. وإليك ما يثير الاهتمام: اتضح أن اثنين منهم ، يقعان في الكاثود والأنود ، يؤدون وظائف طبقة أشباه الموصلات واحدة فقط - الرابعة. أشكال الخامس منطقة مع نالموصلية الكذب بالقرب من القطب السيطرة.

من الواضح أن تشغيل مثل هذا الجهاز يعتمد على عمليات فيزيائية أكثر تعقيدًا من أنواع أخرى من الثايرستور. لفهم مبدأ عملية التيرستاك بشكل أفضل ، سوف نستخدم نظيرها الثايرستور. لماذا بالضبط الثايرستور؟ والحقيقة هي أن فصل طبقة أشباه الموصلات الرابعة من الترياك ليس عرضيا. بسبب هذا الهيكل ، في الاتجاه الأمامي للتيار المتدفق عبر الجهاز ، يؤدي الأنود والكاثود وظائفهما الرئيسية ، وإذا تم عكسهما ، فيبدو أنهما يتبادلان الأماكن - يصبح الأنود كاثودًا ، ويصبح الكاثود ، على العكس من ذلك ، أنودًا ، أي أنه يمكن اعتبار الترياك كائنين متوازيين الثايرستور في وضع التشغيل (الشكل 2).

ترينيور التيرستورات التماثلية

تخيل أنه يتم تطبيق إشارة الزناد إلى القطب التحكم. عندما يكون الجهد في أنود الجهاز قطبيًا موجبًا وسالبًا في الكاثود ، فإن التيار الكهربائي سوف يتدفق عبر ثلاثي الرسام الأيسر. إذا تم عكس قطبية الفولتية عبر أقطاب الطاقة ، فسيتم تشغيل ثلاثي الألوان الصحيح. ترسل طبقة أشباه الموصلات الخامسة ، مثل وحدة التحكم في حركة المرور التي تتحكم في حركة السيارات عند التقاطع ، إشارة تحريك ، تبعًا لمرحلة التيار ، إلى أحد الثالوثين. في حالة عدم وجود إشارة تحريك ، يتم إغلاق الصمام الثلاثي.

على العموم ، يمكن مقارنة نشاطها ، على سبيل المثال ، مع الباب الدوار في محطة المترو - في الاتجاه الذي تضغط عليه ، سوف يفتح بالتأكيد. في الواقع ، نحن نطبق جهد إلغاء القفل على قطب التحكم في الصمام الثلاثي - "دفعه" ، وسوف تتدفق الإلكترونات ، مثل الركاب الذين يسارعون إلى الصعود أو الخروج ، عبر الجهاز في الاتجاه الذي تمليه قطبية الأنود والكاثود.

تم تأكيد هذا الاستنتاج من خلال خاصية الجهد الحالي للجهاز (الشكل 3). يتكون من منحنيين متطابقين يدوران 180 درجة بالنسبة لبعضهما البعض. يتوافق شكلها مع خاصية الجهد الحالي للدينومترية ، ويمكن بسهولة التغلب على مناطق الحالة غير الموصلة ، مثل تلك الموجودة في الثالوث ، إذا تم تطبيق الجهد الزناد على قطب التحكم (يتم عرض أقسام تغيير المنحنيات بواسطة خطوط متقطعة).

نظرًا لتماثل خاصية الجهد الحالي ، كان يطلق على جهاز أشباه الموصلات الجديد الثايرستور المتماثل (باختصار - ثلاثي الأرجل). يُطلق عليه أحيانًا الترياك (وهو المصطلح الذي يأتي من اللغة الإنجليزية).

لقد ورث الترياق من سلفه ، الثايرستور ، كل أفضل خصائصه. لكن الميزة الأهم في الجدة هي أن جهازين شبه موصلين موجودان في الحال. القاضي لنفسك. للتحكم في دائرة التيار المباشر ، هناك حاجة إلى ثايرستور واحد ، حيث يجب أن يكون هناك دائرتان (قيد التشغيل على التوازي) للدائرة الحالية المتناوبة للأجهزة. وإذا أخذنا في الاعتبار أن كل واحد منهم يحتاج إلى مصدر منفصل لإلغاء تأمين الجهد ، والذي ، علاوة على ذلك ، يجب أن يقوم بتشغيل الجهاز بالضبط في لحظة تغيير مرحلة التيار ، يصبح من الواضح مدى صعوبة وحدة التحكم هذه. ل triac ، وهذا النوع من التيار لا يهم. جهاز واحد فقط من هذا القبيل مع مصدر لإلغاء تأمين الجهد يكفي ، وجهاز تحكم عالمي جاهز. يمكن استخدامه في دائرة التيار المستمر أو التيار المتردد.

أدت العلاقة الوثيقة بين الثايرستور و triac إلى حقيقة أن هذه الأجهزة لديها الكثير من القواسم المشتركة. وبالتالي فإن الخصائص الكهربائية لل triac تتميز بنفس المعلمات مثل الثايرستور. يتم تمييزها أيضًا بنفس الطريقة - بأحرف KU ، ورقم مكون من ثلاثة أرقام وفهرس الحروف في نهاية التعيين. في بعض الأحيان ، يتم تعيين triacs بشكل مختلف إلى حد ما - بالحرف TC ، مما يعني "الثايرستور متماثل".

يظهر الرسم البياني التقليدي للتعيينات على المخططات الدائرية في الشكل 4.

للحصول على معرفة عملية مع triacs ، سنختار أجهزة من سلسلة KU208 - الثايرستور ثلاثي الصمامات المتماثل من نوع p-p-p-p. يشار إلى أنواع الأجهزة من خلال مؤشرات الحروف في تعيينها - A أو B أو C أو G. والجهد الثابت الذي يمكن أن يتحمله triac مع الفهرس A عند إغلاقه هو 100 V و B - 200 V و V - 300 V و G - 400 V. المعلمات المتبقية لهذه الأجهزة متطابقة: الحد الأقصى للتيار المباشر المباشر في الحالة المفتوحة هو 5 أ ، والنبض الحالي هو 10 أ ، والتيار المتسرب في الحالة المغلقة هو 5 مللي أمبير ، والجهد بين الكاثود والأنود في الحالة الموصلة هو -2 فولت ، وقيمة الجهد فتح في القطب التحكم 5 فولت في 160 مللي أمبير ، تبددها السكن فى السلطة الصك 10 W، والحد الأقصى تردد التشغيل - 400 هرتز.

والآن دعنا ننتقل إلى أجهزة الإضاءة الكهربائية. لا يوجد شيء أسهل لإدارة عمل أي منهم. ضغطت ، على سبيل المثال ، مفتاح التبديل - وفي الغرفة أضاءت الثريا ، وضغطت مرة أخرى - خرج. ومع ذلك ، في بعض الأحيان ، تتحول هذه الميزة بشكل غير متوقع إلى عيب ، خاصة إذا كنت ترغب في جعل غرفتك مريحة ، وخلق شعور بالراحة ، ولهذا من المهم للغاية اختيار الإضاءة المناسبة. الآن ، إذا تغير وهج المصابيح بسلاسة ...

اتضح أنه لا يوجد شيء مستحيل. من الضروري فقط بدلاً من التبديل التقليدي توصيل جهاز إلكتروني يتحكم في سطوع المصباح. وظائف تحكم ، "قائد" المصابيح ، في مثل هذا الجهاز يؤدي التيرستورات أشباه الموصلات.

يمكنك إنشاء جهاز تحكم بسيط يساعدك في التحكم في سطوع توهج مصباح طاولة أو ثريا أو تغيير درجة حرارة الصفيحة الساخنة أو طرف مكواة لحام باستخدام الدائرة الموضحة في الشكل 5.

التين. 5. رسم تخطيطي للمنظم

يقوم المحول T1 بتحويل جهد التيار الكهربائي من 220 فولت إلى 12 - 25 فولت. يتم تصحيحه بواسطة كتلة الصمام الثنائي VD1-VD4 ويتم تغذيته إلى القطب الكهربائي للتحكم في الصمام الثلاثي VS1. يحد المقاوم R1 التيار من قطب التحكم ، ويتم التحكم في حجم الجهد السيطرة بواسطة المقاوم R2 متغير.

التين. 6. مخططات توقيت الجهد: أ - في الشبكة ؛ ب - على القطب التحكم في التيرستورات ، ج - على الحمل.

لتسهيل فهم تشغيل الجهاز ، نقوم ببناء ثلاثة مخططات زمنية للفولتية: التيار الكهربائي ، والقطب الكهربائي للثلاثي وعند الحمل (الشكل 6). بعد توصيل الجهاز بالشبكة ، يتم توفير جهد بديل قدره 220 فولت لمدخلاته (الشكل 6 أ). في الوقت نفسه ، يتم تطبيق الجهد الجيبي السلبي على القطب التحكم في التيرستورات VS1 (الشكل 66). في اللحظة التي تتجاوز فيها قيمتها جهد التبديل ، سيفتح الجهاز وسيتدفق التيار الكهربائي خلال الحمل.بعد أن تصبح قيمة الجهد الكهربي للتحكم أقل من العتبة ، يظل الصمام الثلاثي مفتوحًا نظرًا لحقيقة أن تيار الحمل يتجاوز تيار حمل الجهاز. في اللحظة التي يتغير فيها الجهد الكهربي عند مدخل المنظم ، يتم إغلاق الصمام. ثم تتكرر العملية. وبالتالي ، فإن الجهد في الحمل سيكون له شكل سن المنشار (الشكل 6C)

كلما كانت سعة جهد التحكم أكبر ، كلما كان التيرقان مبكرا ، وبالتالي ، كلما كان النبض الحالي سيكون في الحمل. بالمقابل ، كلما كانت سعة إشارة التحكم أصغر ، كانت مدة هذا النبضة أقصر. في الموضع الأيسر المتطرف للمقاوم المتغير للمحرك R2 وفقًا للرسم التخطيطي ، سيمتص الحمل "أجزاء" الطاقة الكاملة. إذا تم تشغيل منظم R2 في الاتجاه المعاكس ، تكون سعة إشارة التحكم أقل من قيمة العتبة ، وسيظل ثلاثي الأرجل في الحالة المغلقة ولن يتدفق التيار خلال الحمل.

من السهل تخمين أن جهازنا ينظم الطاقة التي يستهلكها الحمل ، وبالتالي يتغير سطوع المصباح أو درجة حرارة عنصر التدفئة.

يمكنك تطبيق العناصر التالية على جهازك. Triac KU208 مع الحرف B أو G. ديود كتلة KTs405 أو KTs407 مع أي فهرس إلكتروني ، أربعة مناسبة أيضا ديود أشباه الموصلات سلسلة D226 ، D237. المقاوم الدائم - MLT-0.25 ، متغير - SPO-2 أو أي قوة أخرى لا تقل عن 1 واط 1Р1 - قابس شبكة قياسي ، مقبس XS1. تم تصميم محول T1 لجهد متعرج ثانوي من 12-25 فولت.

إذا لم يكن هناك محول مناسب ، اصنعها بنفسك. يتكون النواة من Ш16 لوحة ، سماكة المجموعة 20 مم ، الملفوفة I تحتوي على 3300 لف من الأسلاك PEL-1 0.1 ، بينما تحتوي اللف الثاني على 300 دورة من PEL-1 0.3.

تبديل التبديل - أي فتيل الشبكة ، يجب أن يكون مصممًا لأقصى حمولة حالية.

يتم تجميع منظم في حالة من البلاستيك. يتم تركيب مفتاح تبديل ومقاوم متغير وصاحب فتيل ومقبس على اللوحة العلوية. يتم تثبيت محول ، كتلة الصمام الثنائي و triac في الجزء السفلي من القضية. يجب أن يكون التيراك مزودًا بمبرد تبديد الحرارة بسمك 1-2 مم ، ومساحة لا تقل عن 14 سم 2. حفر حفرة لسلك الطاقة في أحد الجدران الجانبية للهيكل.

لا يحتاج الجهاز إلى ضبطه ، ومن خلال التثبيت المناسب والأجزاء الصالحة للخدمة ، يبدأ العمل فورًا بعد توصيله بالشبكة.

باستخدام المنظم ، لا تنسى عن احتياطات السلامة. لا يمكنك فتح المنزل إلا من خلال فصل التطبيق من الشبكة!

ف. يانتسيف

Comments

[#1]

الشيء الجيد هو التيرستورات ، فهو لا يشبه التتابع عند التحكم في الحمل ، فهو أصغر في الحجم ، والشيء الرئيسي هو اختيار المبرد المناسب لتبريد 0.5 ... 1 فولت يسقط عند الانتقال. يمكنك التحكم في الجهد كما هو موضح في المثال ، وكذلك الفتح بنبض وحتى الإغلاق بنبض ذو قطبية مختلفة.

ولكن هناك أيضًا عيوب ، بالنسبة لأقطاب مختلفة من الفولتية المطبقة والتحكم ، فإن نقطة فتح الموجات النصف الموجبة والسالبة يتم إزاحتها قليلاً ، عند العمل على المحول يوجد عنصر ثابت في المغنطة بسبب هذا. في الجهاز الذي تم تصنيعه ، استهلك المحول وقت الخمول عدة مرات أكثر من الحمل. لقد قاتلنا لفترة طويلة لمعرفة السبب ، لكننا ما زلنا نجد السبب.

[#2]

إلى مؤلف المقال - Triacs من بسيطة إلى معقدة.

لا الذي الصمام الثنائي أو أي التيرستورات في الاتجاه المعاكس!
هذا هو الأساس لتشغيل الثنائيات أشباه الموصلات.

[#3 andy78]

فميش ، هل أنت جاد أم مزحة؟

يمكن تمثيل أي triac بواسطة اثنين من الثايرستورات متصلة متوازية ويمر التيار في كلا الاتجاهين ، أي يدير الترياك التيار من الأنود إلى الكاثود ومن الكاثود إلى الأنود. هذه هي أهم خاصية لها ، وهذا في الواقع يختلف التيرستورات عن الثايرستور (الثايرستور في الحالة المفتوحة يسيطر في اتجاه واحد فقط).

[#4]

هذا لا ، لم أكن أمزح.
أردت أن ألفت الانتباه إلى هذه الحقيقة. من الاقتباس الخاص بك ...

(يمكن تمثيل أي triac بواسطة اثنين من الثايرستورات متصلة في اتجاهين متوازيين وتمرير التيار في كلا الاتجاهين ، أي أن triac يجري التيار من كلا الأنود إلى الكاثود ومن الكاثود إلى الأنود)

ثم أين هو الأنود من triac وأين الكاثود؟
فقط عندما يكون الثايرستور الأول مفتوحًا ، يتم غلق 2nd_th ، عندما يكون الثايرستور الثاني مفتوحًا
1st_ مغلق.
والكتابة أن التيرستورات تجري في الاتجاه المعاكس ...
هناك حاجة على الأرجح للكتابة - تجري الحالية في كلا الاتجاهين ...

[#5 andy78]

انا ارى هذا ببساطة غموض في المصطلحات. أوافق على أن الترياك والأنود غائبان جسديًا عن الترياك ، لكنهما مشروطان ومفاهيميان.

هنا ، على سبيل المثال ، اقتباس من ويكيبيديا: "على عكس الثالوث الذي لديه كاثود وأنوود ، من الخطأ استدعاء المحطات الرئيسية (الطاقة) للترياك ككاثود أو أنود ، وذلك بسبب هيكل الترياك وهما كليهما في وقت واحد. من القطب ، تختلف المحطات الرئيسية للثلاثي ، وهناك تشابه مع الكاثود وأنوار الترينيور. يسمى واحد من أطراف الترياك بالكاثود الشرطي ، والآخر - الأنود الشرطي ...

حول "ترياك تجري الحالية في كلا الاتجاهين" أوافق ، لأن العبارة "triac تجري الحالية في الاتجاه المعاكس" ليست صحيحة تماما.

[#6]

إذن ، يمكن استبدال الترياك الموجود في هذه الدائرة بسهولة بواسطة اثنين من الثايرستورات المتصلة بالتوازي مع نفس القيم؟ وهل من الممكن القيام بذلك في كل حالة مع triacs؟

[#7 andy78]

ممكن من الناحية النظرية. يمكن أن يحل محل التيرستورات الثايرستورات المتصلة بعكس تيارين ، والعكس صحيح يمكن أن يحل محل التيرستورات المتصلا بشكل صحيح محل الترياك. من الناحية العملية ، تحتاج إلى استخدام دائرة تحكم مختلفة ، لأن كل تيريسترا لديها قطب تحكم خاص بها. هنا يمكنك أن ترى دوائر التحكم الثايرستور.

[#8]

مقالة ممتازة ، جاء كل شيء بوضوح وسهولة.

[#9]

الرجاء الإجابة على البريد ، مثل هذا السؤال. إذا بدلاً من التيرستورات استخدم الثايرستور ، هل الأنود والكاثود متصلان وفقًا للمخطط؟ ولكن على العكس ، لا شيء سيء سيأتي منه؟ وكيف تحدد بالضبط ، وليس غير ذلك؟

[#10]

مقالة رائعة.

لفترة طويلة كنت أبحث عن وسيلة لجعل تتابع أشباه الموصلات (صامت) ، لم أفهم كيفية التحكم. كل شيء بسيط جدا. شكرا للمؤلف

إمداد الطاقة إلى العداد ، بعد العداد فقط المحول الذي يزود التيرستورات. تعمل وحدة التحكم على لف المقابس ، وإغلاق الصمام الثلاثي ويتم إلغاء تنشيط كل شيء.

سأذهب لجمع الدائرة :)

[#11]

المقال جيد حقًا ، لكنني لست متعلمًا جدًا. أنت تكتب أنه في نفس الوقت يتم تطبيق الجهد الجيبي السلبي على القطب التحكم في التيرك VS1. ولكن كيف يمكن أن يكون الجيوب الأنفية إذا تم تطبيق موجة مقطوعة على قطب التحكم ، أي التيار المباشر. وهناك شيء آخر أطلب منك أن تنيرني - تكتب - ويتم التحكم في الجهد المتغير R2 بواسطة المقاوم المتغير R2. ولكن بعد كل هذا ، وفقًا للمخطط ، يمر التدفق بالفعل عبر المقاوم R1 ، كما أنه يحد التيار ، وكما يبدو لي ، الجهد. ثم لماذا نحتاج R1 إذا كان هناك مقياس الجهد؟ شكرا لكم مقدما على ردكم.

[#12]

تجميعها الدائرة.تعيين simistor tc112 ، لم يكن بحاجة إلى استبعاد جسر الصمام الثنائي ، حيث يجب أن يتزامن قطبية نصف الموجة على قطب التحكم (UE) مع قطبية الشبكة ، ويعمل الجهاز عند النصف ، يتوهج المصباح من نصف السطوع إلى الحد الأقصى. يفسر ذلك حقيقة أن المحاكاة تفتح نصف الموجة نصفية على UE عندما تزداد ، وتغلق عندما تمر الموجة النصفية إلى الصفر.

[#13]

وفقًا للمخطط: ينخفض ​​المحول إلى 12 - 25 فولت وينتج جهدًا تناوبًا بتردد 50 هرتز. علاوة على ذلك: لا يعطي مقوم الخرج ثابتًا ، ولكن الجهد النبضي الجيبية بتردد 100 هرتز. ما الذي يحدث؟: الإشارات الموجودة على قطب التحكم في الشكل الجيبي SYMISTOR بتردد 100 هرتز تبقي الجهاز مفتوحًا. وإذا بدلاً من التيرستورات ، ضع 2 من الثايرستورات بعكس اتجاه عقارب الساعة ، ثم سيفتحون ويغلقون بتردد 50 هرتز ، لأن في التيار الكهربائي من الدائرة تيار متناوب بدقة هذا التردد. أضف الآن متغير مقاوم إلى المقاوم الحد الحالي ، والبدء في اللعب معها. يتغير حجم نبضات التحكم ، ونتيجة لذلك ، لحظة فتح الثايرستور (أو الترياق). يتم تحميل قوة الحمل. ولكن على حساب حقيقة أن الحمل يعمل من النصف إلى الحد الأقصى من قوتها المقدرة: الثايرستورات والتيرستورات لديها أقصى ما يسمى زوايا فتح الحد الأقصى (الحد الأدنى والحد الأقصى). لذلك ، يجب عليك اختيار وإيجاد COMPROMISE للحصول على الطاقة min / max. آمل أن تكون واضحة؟

[#14]

مقال مثير للاهتمام ، لقد أحببته كثيرًا. لا أستطيع أن أفهم ، أن دائرة اللف الثانوي للمحول مغلقة من خلال مقياس الجهد ويتم إزالة إشارة التحكم منه ، ولكن لماذا الصنبور من هذه الدائرة إلى جهد التيار الكهربائي؟

[#15 كوكون]

attilla,
إذا لم يكن هناك هذا الاتصال ، فلن يتدفق التيار عبر محطة التحكم ، حيث يجب إغلاق الدائرة ، لا يتدفق التيار في الدائرة المفتوحة ، يقوم المحول بفصل الدائرة الثانوية عن الدائرة الابتدائية ، وإذا قمت بإزالة هذا الاتصال ، فلن يتدفق التيار في الدائرة الثانوية إلا عبر الجهد ، لن يكون هناك تيار في محطة التحكم ، نسبة إلى المحطات الأخرى (باستثناء التيارات التسرب الخاصة به). إذا قمنا بتشابه مع الأبواب ، فهو يتعلق بكيفية محاولة فتح الباب بالمقبض ، أثناء تعليقه على الباب نفسه ، لن يفتح ، لأنه لا يوجد سبب لدفعه ، عندما نقف على الأرض ، نفتح الباب بالنسبة إلى الأرض.

[#16]

ولدي هذا السؤال: لدينا تتابع الحالة الصلبة. مصنوعة بشكل بناء للسيطرة على التيار المتردد (داخل التيرستورات) ، وتوفير التيار المباشر إلى المدخلات. هل سيتحكم هذا التتابع في التيار المباشر؟ شكرا لكم جميعا على ردكم.

[#17 الكسندر]

أنا أحاول معرفة عمل التيرستورات. شكرا على المقال
ملاحظة لمثل هذه الخطة. يوفر العديد من المؤلفين على المواقع ، عند شرح تشغيل التيرستورات ، دائرة مكافئة من اثنين من الثايرستور مع أقطاب تحكم متصلة. ولكن كما أفهمها ، فإن مثل هذا المخطط لا يعمل. منذ فتح الثايرستور ، تحتاج إلى تطبيق إشارة نسبة إلى الكاثود. بالنسبة لأحد الثايرستور ، هذا ليس صحيحًا بالنسبة لآخر.
لذلك ، مثل هذا المخطط مضلل فقط.
لبدء مثل هذه الدائرة من اثنين من الثايرستور ، يحتاج المرء إلى كسر أقطاب التحكم ومصدري الطاقة.
أم أنا مخطئ ؟؟

[#18 DEHA]

عموما يمكن استبدال الصمام الثنائي مع البطارية.