طرق ودوائر للسيطرة على الثايرستور أو التيرستورات

وتستخدم الثايرستور على نطاق واسع في أجهزة أشباه الموصلات والمحولات. بنيت مصادر الطاقة المختلفة ، محولات التردد ، والمنظمين ، وأجهزة الإثارة للمحركات المتزامنة والعديد من الأجهزة الأخرى على الثايرستور ، ومؤخراً تم استبدالهم بمحول ترانزستور. المهمة الرئيسية للثايرستور هي تشغيل الحمل في وقت تطبيق إشارة التحكم. في هذه المقالة سوف ننظر في كيفية السيطرة على الثايرستور و triacs.

تعريف

الثايرستور (ثلاثي الألوان) هو مفتاح شبه أشباه الموصلات. شبه تحكم - وهذا يعني أنه يمكنك فقط تشغيل الثايرستور ، لا يتم إيقافه إلا عند انقطاع التيار في الدائرة أو إذا تم تطبيق الجهد العكسي عليه.

إنه ، مثل الصمام الثنائي ، يجري التيار في اتجاه واحد فقط. وهذا يعني ، لإدراجها في دائرة AC للسيطرة على اثنين من موجات نصف ، هناك حاجة إلى اثنين من الثايرستور ، كل واحدة ، وإن لم يكن دائما. يتكون الثايرستور من 4 مناطق من أشباه الموصلات (p-n-p-n).

يسمى جهاز آخر مماثل صمام تحكم كهربائي - الثايرستور ثنائي الاتجاه. الفرق الرئيسي هو أنه يمكن أن تجري الحالية في كلا الاتجاهين. في الواقع ، فإنه يمثل اثنين من الثايرستورات متصلة بالتوازي مع بعضها البعض.

الميزات الرئيسية

مثل أي مكون إلكتروني آخر ، فإن الثايرستور لديه عدد من الخصائص:

• انخفاض الجهد في الحد الأقصى الحالي الأنود (VT أو UОС).

• الجهد المغلق للأمام (VD (RM) أو Ucc).

• الجهد العكسي (VR (PM) أو Urev).

• التيار الأمامي (IT أو Ipr) هو الحد الأقصى الحالي في الحالة المفتوحة.

• الحد الأقصى المسموح به الحالي إلى الأمام (ITSM) هو الحد الأقصى الحالي الذروة المفتوحة.

• التيار العكسي (IR) - التيار بجهد عكسي معين.

• التيار المباشر في حالة مغلقة عند بعض الجهد الأمامي (ID أو ISc).

• ثابت الجهد الزناد السيطرة (VGT أو UU).

• السيطرة الحالية (IGT).

• الحد الأقصى الحالي التحكم الكهربائي IGM.

• الحد الأقصى المسموح به لتبديد الطاقة في القطب التحكم (PG أو PUR)

مبدأ العمل

عندما يتم تطبيق الجهد على الثايرستور ، فإنه لا يجري التيار. هناك طريقتان لتشغيله - تطبيق الجهد بين الأنود والكاثود بما يكفي لفتح ، ثم لن يختلف تشغيله عن dinistor.

هناك طريقة أخرى تتمثل في تطبيق نبض قصير المدى على قطب التحكم. يتراوح تيار فتح الثايرستور بين 70 و 160 مللي أمبير ، على الرغم من أن هذه القيمة في الواقع العملي ، وكذلك الجهد الذي يجب تطبيقه على الثايرستور ، يعتمد على الطراز المحدد ومثيل جهاز أشباه الموصلات وحتى على الظروف التي يعمل فيها ، على سبيل المثال ، درجة الحرارة المحيطة البيئة.

بالإضافة إلى عنصر التحكم الحالي ، هناك مثل هذه المعلمة الحالية الحالية - وهذا هو الحد الأدنى الحالي الأنود للحفاظ على الثايرستور في حالة مفتوحة.

بعد فتح الثايرستور ، يمكن إيقاف تشغيل إشارة التحكم ، وسوف يكون الثايرستور مفتوحًا طالما يتدفق التيار المباشر من خلاله ويتم تطبيق الجهد. أي أنه في دائرة متغيرة ، سيكون الثايرستور مفتوحًا خلال تلك الموجة نصفية ، التي يتحيز جهدها عن الثايرستور في الاتجاه الأمامي. عندما يندفع الجهد إلى الصفر ، سينخفض ​​التيار. عندما ينخفض ​​التيار في الدائرة إلى أقل من تيار الثايرستور ، فإنه يغلق (إيقاف).

يجب أن يتزامن قطبية جهد التحكم مع قطبية الجهد بين الأنود والكاثود ، كما ترون في التذبذبات أعلاه.

يشبه التحكم في التيرستاك ، على الرغم من أنه يحتوي على بعض الميزات. للتحكم في التيرستورات في دائرة التيار المتردد ، هناك حاجة إلى نبضين من جهد التحكم - لكل موجة نصف موجة جيبية ، على التوالي.

بعد تطبيق نبضة تحكم في النصف الأول من الموجة (إيجابية مشروطة) للجهد الجيبي ، فإن التيار من خلال الترياك سوف يتدفق حتى بداية النصف الثاني من الموجة ، وبعد ذلك سوف يغلق ، مثل الثايرستور التقليدي. بعد ذلك ، تحتاج إلى تطبيق دفعة تحكم أخرى لفتح التيرستورات في نصف الموجة السلبي. ويتضح هذا بوضوح في الطول الموجي التالي.

يجب أن تتوافق قطبية جهد التحكم مع قطبية الجهد المطبق بين الأنود والكاثود. ولهذا السبب ، تنشأ مشاكل عند التحكم في استخدام triacs باستخدام دوائر المنطق الرقمية أو من مخرجات متحكم دقيق. ولكن يمكن حلها بسهولة عن طريق تثبيت برنامج تشغيل ثلاثي ، والذي سنتحدث عنه لاحقًا.

دوائر الثايرستور أو دوائر التحكم الثلاثية

الدائرة الأكثر شيوعا هو منظم التيرستورات أو الثايرستور.

هنا ، يفتح الثايرستور بعد وجود كمية كافية على المكثف لفتحه. يتم ضبط لحظة الافتتاح باستخدام مقياس الجهد أو المقاوم المتغير. كلما زادت مقاومته ، كلما كان شحن المكثف أبطأ. يحد المقاوم R2 التيار من خلال قطب التحكم.

ينظم هذا المخطط كلا الفترتين ، أي أنه يمكنك التحكم الكامل في الطاقة من حوالي 0٪ إلى 100٪ تقريبًا. وقد تحقق ذلك من خلال وضع المنظم في جسر الصمام الثنائيوبالتالي ، يتم تنظيم واحدة من نصف الموجات.

تظهر أدناه دائرة مبسطة ، ويتم تنظيم نصف الفترة فقط هنا ، ويمر نصف الموجة الثاني دون تغيير خلال الصمام الثنائي VD1. مبدأ العملية مشابه.

يسمح لك جهاز التحكم Triac بدون جسر الصمام الثنائي بالتحكم في موجتين نصفيتين.

وفقًا لمبدأ التشغيل ، فإنه يشبه تقريبًا مثيله السابق ، ولكن كلا الأمواج النصفية يتم تنظيمها بالفعل بمساعدة الترياك. وتتمثل الاختلافات في أنه يتم توفير نبض التحكم هنا باستخدام أداة قياس DB3 ثنائية الاتجاه ، بعد شحن المكثف إلى الجهد المطلوب ، وعادة ما يكون 28-36 فولت. كما يتم تنظيم سرعة الشحن بواسطة متغير المقاوم أو الجهد. يتم تنفيذ هذا المخطط في معظم المخفتات المنزلية.

عجب الأول:

تسمى دوائر التحكم في الجهد هذه SIFU - نظام التحكم في طور النبض.

يوضح الشكل أعلاه خيار التحكم في التيرستورات باستخدام متحكم دقيق ، باستخدام مثال منصة اردوينو شعبية. يتكون برنامج التشغيل triac من المقاوم البصري والصمام. نظرًا لأنه يتم تثبيت optosymistor في دائرة خرج السائق ، يتم دائمًا استخدام جهد الاستقطاب المطلوب في القطب الكهربائي ، ولكن هناك بعض الفروق الدقيقة هنا.

الحقيقة هي أنه لضبط الجهد بمساعدة triac أو الثايرستور ، من الضروري تطبيق إشارة تحكم في وقت معين ، حتى يحدث قطع الطور في القيمة المطلوبة. إذا قمت بتصوير نبضات التحكم بشكل عشوائي ، فستعمل الدائرة بالتأكيد ، ولكن لن تعمل التعديلات ، لذلك تحتاج إلى تحديد وقت مرور نصف الموجة إلى الصفر.

نظرًا لأن استقطاب نصف الموجة لا يهم في الوقت الحالي ، يكفي تتبع لحظة الانتقال إلى الصفر. تسمى هذه العقدة في الدائرة كاشف الصفر أو كاشف الصفر ، وفي المصادر الإنجليزية تسمى "كاشف الصفر عبور الدائرة" أو ZCD. متغير من هذه الدائرة مع كاشف عبور الصفر على optocoupler الترانزستور على النحو التالي:

هناك العديد من محركات الأقراص الضوئية للتحكم في triacs ، منها نموذجي MOC304x ، MOC305x ، MOC306X ، الذي تم تصنيعه بواسطة Motorola وغيرها. علاوة على ذلك ، توفر برامج التشغيل هذه عزلًا كلفانيًا ، مما يحمي متحكمك في حالة تعطل مفتاح أشباه الموصلات ، وهو أمر ممكن ومحتمل تمامًا. كما سيزيد من سلامة العمل مع دوائر التحكم عن طريق تقسيم الدائرة بالكامل إلى "طاقة" و "تشغيلية".

استنتاج

قلنا المعلومات الأساسية حول الثايرستور و triacs ، وكذلك إدارتها في دوائر مع "التغيير".تجدر الإشارة إلى أننا لم نعالج موضوع الثايرستور القابل للقفل ، إذا كنت مهتمًا بهذه المشكلة - اكتب التعليقات وسننظر فيها بمزيد من التفاصيل. أيضا ، لم يتم النظر في الفروق الدقيقة في استخدام الثايرستور والسيطرة عليه في دوائر الطاقة الاستقرائية. للتحكم في "الثابت" ، من الأفضل استخدام الترانزستورات ، لأنه في هذه الحالة عليك أن تقرر متى سيتم فتح المفتاح ، ومتى يتم إغلاقه ، وطاعة إشارة التحكم ...

Comments

[#1 ايفان]

مقالة مفيدة ، شكرا!

[#2 رسلان]

مكتوبة بشكل صحيح ، بشكل واضح. احترام!