Principer för tyristor- och triackontroll

Låt oss börja med de enklaste scheman. I det enklaste fallet, för att styra en tyristor, räcker det att kortvarigt tillföra en konstant ström av ett visst värde till dess styrelektrod. Mekanismen för att tillföra denna ström kan visas schematiskt genom att avbilda en omkopplare som stänger och levererar ström, som utgångssteget på ett chip eller en transistor.

Detta är en till synes enkel metod, men styrkan hos styrsignalen här måste vara betydande. Så, under normala förhållanden för triac KU208, bör denna ström vara minst 160 mA, och för trinistor KU201 bör den vara minst 70 mA. Således, vid en spänning på 12 volt och med en medelström på, säg, 115 mA, blir styreffekten nu 1,4 W.

Polaritetskraven för styrsignalen är som följer: SCR kräver en styrspänning som är positiv med avseende på katoden, och triac (balanserad tyristor) kräver samma polaritet som anodströmmen, eller negativ för var och en av halvcyklerna .

Triacens kontrollelektrod är inte shuntad, trinistorn manipuleras med ett 51 ohm motstånd.Moderna tyristorer kräver mindre och mindre styrström, och mycket ofta kan man hitta kretsar där styrströmmen för SCR:er reduceras till cirka 24 mA, och för triacs till 50 mA.

Det kan hända att en kraftig minskning av strömmen i styrkretsen kommer att påverka enhetens tillförlitlighet, så ibland måste utvecklare välja tyristorer separat för varje krets. Annars, för att öppna lågströmstyristorn, måste dess anodspänning vara hög i det ögonblicket, vilket leder till skadlig inkopplingsström och störningar.

Bristen på kontroll enligt det enklaste schemat som beskrivs ovan är uppenbart: det finns en permanent galvanisk anslutning av styrkretsen med den elektriska kretsen. Triacs i vissa kretsar gör att en av styrkretsens terminaler kan anslutas till nollledningen. SCRs tillåter en sådan lösning endast genom att lägga till en diodbrygga till belastningskretsen.

Som ett resultat halveras effekten som tillförs belastningen eftersom spänningen tillförs belastningen i endast en av perioderna av nätsinusvågen. I praktiken har vi det faktum att kretsar med tyristorstyrning av likström utan galvanisk isolering av noder nästan aldrig används, förutom när styrningen av någon god anledning måste utföras på detta sätt.

En vanlig styrlösning för tyristor är där spänningen appliceras på gate-elektroden direkt från anoden genom ett motstånd genom att stänga omkopplaren i några mikrosekunder. Nyckeln här kan vara en bipolär högspänningstransistor, ett litet relä eller en fotoresistor.

Detta tillvägagångssätt är acceptabelt vid relativt hög anodspänning, det är bekvämt och enkelt även om lasten innehåller en reaktiv komponent. Men det finns också en nackdel: tvetydiga krav på det strömbegränsande motståndet, som måste vara litet i nominellt värde, så att tyristorn slås på närmare början av sinusvågens halvcykel när den först slås på, inte vid noll nätspänning (i avsaknad av synkronisering) kan 310 volt också komma till det, men strömmen genom omkopplaren och genom tyristorns kontrollelektrod bör inte överstiga de högsta tillåtna värdena för dem.

Själva tyristorn öppnar till spänningen Uop = Iop * Rlim. Som ett resultat kommer brus att uppstå och belastningsspänningen minskar något. Den beräknade resistansen för motståndet Rlim reduceras med värdet på resistansen i belastningskretsen (inklusive dess induktiva komponent), som råkar vara seriekopplad med motstånd vid tidpunkten för påslagning.

Men när det gäller uppvärmningsanordningar beaktas det faktum att deras motstånd i kallt tillstånd är tio gånger mindre än i en fungerande uppvärmd. Förresten, på grund av det faktum att i triacs startströmmen för positiva och negativa halvvågor kan skilja sig något, kan en liten konstant komponent visas på lasten.

Starttiden för SCR är vanligtvis inte mer än 10 μs, därför, för ekonomisk lasteffektkontroll, kan ett pulståg med en arbetscykel på 5, 10 eller 20 användas för frekvenser på 20, 10 och 5 kHz, respektive. Effekten kommer att minska från 5 till 20 gånger.

Nackdelen är följande: tyristorn kan slås på, och inte i början av halvcykeln.Det är fullt av vågor och buller. Och ändå, även om påslagning inträffar strax före början av spänningsökningen från noll, i detta ögonblick kanske strömmen för kontrollelektroden ännu inte når hållvärdet, då kommer tyristorn att stängas av omedelbart efter slutet av puls.

Som ett resultat kommer tyristorn först att slås på och av under korta intervaller tills strömmen slutligen antar en sinusform. För belastningar med en induktiv komponent kan strömmen inte nå hållvärdet, vilket sätter en nedre gräns för varaktigheten av styrpulserna, och strömförbrukningen kommer inte att minska mycket.

Separation av styrkretsen från nätverket tillhandahålls av den så kallade impulsstarten, som enkelt kan utföras genom att installera en liten isoleringstransformator på en ferritring med en diameter på mindre än 2 cm.Det är viktigt att isolationsspänningen av en sådan transformator bör vara hög, och inte bara som vilken industriell pulstransformator som helst...

För att avsevärt minska den effekt som krävs för kontroll kommer det att vara nödvändigt att tillgripa mer exakt kontroll. Grindströmmen måste stängas av precis när tyristorn slås på. När omkopplaren är stängd slås tyristorn på och när tyristorn börjar leda ström slutar mikrokretsen att leverera ström genom kontrollelektroden.

Detta tillvägagångssätt sparar verkligen den energi som behövs för att driva tyristorn. Om omkopplaren för närvarande är stängd är anodspänningen fortfarande inte tillräcklig, tyristorn kommer inte att öppnas av mikrokretsen (spänningen bör vara något mer än halva matningsspänningen för mikrokretsen). Inkopplingsspänningen är justerbar val av frånkopplingsmotstånd.

För att styra triacen på detta sätt är det nödvändigt att spåra polariteten, så ett block av ett par transistorer och tre motstånd läggs till kretsen, vilket fixar ögonblicket när spänningen korsar noll. Mer komplexa system ligger utanför ramen för denna artikel.