שיטות ומעגלים לשליטה בתיריסטור או טריאק

תיריסטורים נמצאים בשימוש נרחב בהתקני מוליכים למחצה וממירים. מקורות כוח שונים, ממירי תדרים, ווסתים, התקני עירור למנועים סינכרוניים ומכשירים רבים אחרים נבנו על טיריסטורים, ולאחרונה הם מוחלפים על ידי ממירי טרנזיסטור. המשימה העיקרית עבור התיריסטור היא להפעיל את העומס בזמן הפעלת אות השליטה. במאמר זה נבחן כיצד לשלוט בתיריסטים וטריאקים.

הגדרה

ת'וריסטור (טריניסטור) הוא מפתח שנשלט למחצה למחצה. מבוקר למחצה - פירושו שניתן להפעיל רק את התיריסטור, הוא נכבה רק כאשר מופסק הזרם במעגל או אם מופעל עליו מתח הפוך.

הוא, כמו דיודה, מוליך זרם בכיוון אחד בלבד. כלומר, כדי לכלול במעגל זרם חילופין כדי לשלוט על שני גלים חצי, יש צורך בשני טיריסטורים, לכל אחד מהם, אם כי לא תמיד. התיריסטור מורכב מארבעה אזורים במוליכים למחצה (p-n-p-n).

מכשיר דומה נוסף נקרא טריאק - טיריסטור דו כיווני. ההבדל העיקרי שלו הוא שהוא יכול להוביל זרם לשני הכיוונים. למעשה, הוא מייצג שני טיריסטורים המחוברים זה בזה זה בזה.

תכונות עיקריות

כמו כל רכיב אלקטרוני אחר, לתיריסטורים יש מספר מאפיינים:

• ירידת מתח בזרם האנודה המרבי (VT או UОС).

• מתח סגור קדימה (VD (RM) או Ucc).

• מתח הפוך (VR (PM) או Urev).

• זרם קדימה (IT או Ipr) הוא הזרם המרבי במצב הפתוח.

• זרם קדימה מותר מקסימלי (ITSM) הוא זרם השיא המרבי במצב פתוח.

• זרם הפוך (IR) - זרם במתח הפוך מסוים.

• זרם ישר במצב סגור במתח קדימה מסוים (ID או ISc).

• מתח בקרת טריגר קבוע (VGT או UU).

• בקרת זרם (IGT).

• אלקטרודה שליטת זרם מקסימאלית IGM.

• פיזור הספק מרבי המותר באלקטרודת הבקרה (PG או Pу)

עקרון עבודה

כאשר מופעל מתח על התיריסטור הוא אינו מוליך זרם. ישנן שתי דרכים להפעיל אותו - החל מתח בין האנודה לקתודה מספיק כדי לפתוח, ואז פעולתו לא תהיה שונה מהדינוסטור.

דרך נוספת היא להחיל דופק לטווח קצר על אלקטרודת הבקרה. זרם הפתיחה של התיריסטור הוא בטווח של 70-160 מיליאמפר, אם כי בפועל ערך זה, כמו גם המתח שצריך להפעיל על התיריסטור, תלוי בדגם ובמופע המסוים של מכשיר מוליכים למחצה ואפילו בתנאים שבהם הוא פועל, כמו למשל טמפרטורת הסביבה. יום רביעי.

בנוסף לזרם הבקרה, יש פרמטר כזה כמו זרם ההחזקה - זהו זרם האנודה המינימלי כדי לשמור על התיריסטור במצב הפתוח.

לאחר פתיחת התיריסטור ניתן לכבות את אות השליטה, התיריסטור יהיה פתוח עד שזרם ישיר יזרום דרכו ויופעל מתח. כלומר במעגל משתנה, התיריסטור יהיה פתוח במהלך אותו חצי גל שהמתח שלו מהווה את התיריסטור לכיוון קדימה. כאשר המתח ממהר לאפס, הזרם יקטן. כאשר הזרם במעגל יורד מתחת לזרם האחיזה של התיריסטור, הוא ייסגר (כבה).

הקוטביות של מתח השליטה חייבת להיות בקנה אחד עם הקוטביות של המתח בין האנודה לקתודה, כפי שניתן לראות באוסילוגרמות שלמעלה.

השליטה בטריאק דומה, אם כי יש לה כמה תכונות. כדי לשלוט בטריאק במעגל זרם חילופין, נדרשים שני פעימות מתח שליטה - לכל חצי גל של סינוס, בהתאמה.

לאחר הפעלת דופק שליטה בחצי הגל הראשון (חיובי על תנאי) של מתח סינוסואידי, הזרם דרך הטריאק יזרום עד תחילת הגל השני, שאחריו ייסגר, כמו ת'וריסטור קונבנציונאלי. לאחר מכן, עליך להחיל דחף שליטה נוסף כדי לפתוח את הטריאק על חצי הגל השלילי. זה מודגם בבירור בתצורות הגל שלהלן.

הקוטביות של מתח השליטה חייבת להיות תואמת את הקוטביות של המתח המופעל בין האנודה לקתודה. מסיבה זו, מתעוררות בעיות בשליטה בטריאקים באמצעות מעגלי לוגיקה דיגיטליים או מתפוקות בקר מיקרו. אבל זה נפתר בקלות על ידי התקנת דרייבר דרייק, עליו נדבר בהמשך.

מעגלי בקרת תיריסטור נפוצים או טריאק

המעגל הנפוץ ביותר הוא ווסת טריאק או תיריסטור.

כאן, התייריסטור נפתח לאחר שיש כמות מספקת של הקבל בכדי לפתוח אותו. רגע הפתיחה מותאם באמצעות פוטנציומטר או נגד משתנה. ככל שהתנגדותו גדולה יותר, כך הקבל נטען לאט. נגד R2 מגביל את הזרם דרך אלקטרודת הבקרה.

תוכנית זו מסדירה את שתי תקופות המחצית, כלומר אתה מקבל שליטת כוח מלאה מכמעט 0% וכמעט 100%. זה הושג על ידי קביעת הרגולטור בגשר הדיודהלפיכך, אחד מגלי החצי מוסדר.

מעגל מפושט מוצג למטה, רק מחצית מהתקופה מוסדרת כאן, חצי הגל השני עובר ללא שינוי דרך הדיודה VD1. עקרון הפעולה דומה.

בקר Triac ללא גשר דיודה מאפשר לך לשלוט על שני גלים מחצי.

בעיקרון הפעולה זה כמעט דומה לקודמים, אך שני הגלים למחצה כבר מוסדרים בעזרת הטריאק. ההבדלים הם שכאן דופק הבקרה מסופק באמצעות דיניסטור דו-כיווני DB3, לאחר שהקבל נטען למתח הרצוי, בדרך כלל 28-36 וולט. מהירות הטעינה מוסדרת גם על ידי מתנגד או פוטנציומטר משתנה. תוכנית זו מיושמת ברובם דימרים ביתיים.

מעניין:

מעגלי בקרת מתח מסוג זה נקראים SIFU - מערכת בקרת שלבי דופק.

האיור שלמעלה מראה את האפשרות לשלוט בטריאק באמצעות מיקרו-בקר, באמצעות דוגמה פלטפורמת ארדואינו הפופולרית. נהג ה- triac מורכב מאופטוסימיסטור ומנורת לד. מכיוון שמותקן אופטוסימיסטור במעגל יציאת הנהג, מתח של הקוטביות הנדרשת מוחל תמיד על אלקטרודת הבקרה, אך ישנם כמה ניואנסים כאן.

העובדה היא שכדי להתאים את המתח בעזרת טריאק או ת'וריסטור, יש צורך להחיל אות בקרה בנקודת זמן מסוימת, כך שחתך הפאזות יתרחש לערך הרצוי. אם תצלם באופן אקראי פולסי בקרה, המעגל בהחלט יעבוד, אך ההתאמות לא יעבדו, ולכן עליכם לקבוע מתי גל חצי עובר באפס.

מכיוון שמבחינתנו הקוטביות של גל הגל לא משנה כרגע, זה מספיק פשוט לעקוב אחר רגע המעבר דרך אפס. צומת כזה במעגל נקרא גלאי אפס או גלאי אפס, ובמקורות באנגלית הוא מכונה "מעגל גלאי אפס מעבר" או ZCD. וריאנט של מעגל כזה עם גלאי חציית אפס במצבר אופטי טרנזיסטור הוא כדלקמן:

ישנם מנהלי התקנים אופטיים רבים לשליטה בטריאקים, אופייניים הם סדרות MOC304x, MOC305x, MOC306X, המיוצרות על ידי מוטורולה ואחרות. יתר על כן, מנהלי התקנים אלה מספקים בידוד גלווני, אשר יגן על בקר המיקרו שלך במקרה של פירוט של מפתח המוליכים למחצה, וזה בהחלט אפשרי וסביר. זה גם יגדיל את הבטיחות בעבודה עם מעגלי בקרה על ידי חלוקת המעגל לחלוטין ל"כוח "ו"תפעולי".

מסקנה

סיפרנו מידע בסיסי על טיריסטורים וטריאקים, כמו גם ניהולם במעגלים עם "שינוי".ראוי לציין שלא התייחסנו לנושא התיריסטורים הניתנים לנעילה, אם אתם מעוניינים בנושא זה - כתוב הערות ונשקול אותם ביתר פירוט. כמו כן, לא נלקחו בחשבון הניואנסים של שימוש ובקרת תיריסטורים במעגלים אינדוקטיביים חשמליים. עדיף להשתמש בטרנזיסטורים כדי לשלוט ב"קבוע ", מכיוון שבמקרה זה אתה מחליט מתי המפתח ייפתח, ומתי הוא ייסגר, מציית לאות הבקרה ...

Comments

[#1 איוון]

מאמר שימושי, תודה!

[#2 רוסלן]

כתוב כהלכה, בצורה מובנת. כבד!