Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

триак – это… Что такое триак?

  • триак — simetrinis trinistorius statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. bidirectional triode thyristor vok. Doppelwegthyristor, m rus. симистор, m; симметричный триодный тиристор, m; триак, m pranc. thyristor triode bidirectionnel, f; triac …   Radioelektronikos terminų žodynas

  • симметричный триодный тиристор — триак Триодный тиристор, который при подаче сигнала на его управляющий вывод включается как в прямом, так и в обратном направлениях [ГОСТ 15133 77] Тематики полупроводниковые приборы Синонимы симистортриак EN bi directional triode thyristortriac… …   Справочник технического переводчика

  • Тиристор — Обозначение на схемах Тиристор  полупроводниковый прибор, выполненный на основе монокристалла полупроводника с тремя или более p n переходами и имеющий два устой …   Википедия

  • Прометей (НИИ) — У этого термина существуют и другие значения, см.

    Прометей (значения). НИИ «Прометей» (до 1995 года специальное конструкторское бюро (СКБ) «Прометей»)  основанное в 1962 году в Казани предприятие, специализирующееся на разработке… …   Википедия

  • Симистор — Обозначение на схемах Эквивалентная схема симистора …   Википедия

  • Классификация фонтанов — Содержание 1 Классификация фонтанов 1.1 Фонтаны естественные 1.2 Фонтаны искусственные 1.2 …   Википедия

  • симистор — сущ., кол во синонимов: 2 • тиристор (2) • триак (1) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 …   Словарь синонимов

  • Doppelwegthyristor — simetrinis trinistorius statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. bidirectional triode thyristor vok. Doppelwegthyristor, m rus. симистор, m; симметричный триодный тиристор, m; триак, m pranc. thyristor triode bidirectionnel, f; triac …   Radioelektronikos terminų žodynas

  • bidirectional triode thyristor — simetrinis trinistorius statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. bidirectional triode thyristor vok. Doppelwegthyristor, m rus. симистор, m; симметричный триодный тиристор, m; триак, m pranc. thyristor triode bidirectionnel, f; triac …   Radioelektronikos terminų žodynas

  • simetrinis trinistorius — statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. bidirectional triode thyristor vok. Doppelwegthyristor, m rus. симистор, m; симметричный триодный тиристор, m; триак, m pranc. thyristor triode bidirectionnel, f; triac, m …   Radioelektronikos terminų žodynas

  • Что такое триак?

    TRIAC – это электрический компонент, который имеет два провода, используемые для подключения переменного тока (AC), и третий провод, используемый для запуска устройства. В отличие от некоторых других устройств, таких как транзисторы и диоды, TRIAC может проводить ток в любом направлении между двумя проводящими проводами. Триггерная часть устройства, называемая его затвором, включает или выключает устройство в различной степени.

    Используя затвор в сочетании с фазой переменного тока, TRIAC может быть настроен так, чтобы пропускать через него только часть сигнала переменного тока, и часто используется в таких устройствах, как диммерные переключатели и регуляторы скорости электрического двигателя.

    Слово TRIAC, созданное путем слияния триода с переменным током, первоначально было торговым названием, используемым компанией General Electric для своей версии двухполупериодного переключателя переменного тока на основе кремния, управляемого затвором. Однако с момента своего первоначального выпуска это слово стало общим названием для всех таких устройств. В правильном смысле устройства называются двунаправленными или двусторонними триодными тиристорами. Иногда устройство просто называют тиристором, что удобно, но не совсем точно, так как устройство представляет собой конфигурацию двух тиристоров.

    Тиристор представляет собой специализированное полупроводниковое устройство, обычно изготовленное из четырех слоев кремния, сплавленных вместе. Четыре отдельных слоя кремния обрабатываются таким образом, чтобы они обладали переменными электрическими зарядами положительно-отрицательно-положительно-отрицательно или PNPN. Каждый конец слоев служит разъемом для доступа к тиристору. Положительным концом является анод устройства, а отрицательным – его катод. Соединение затвора также выполнено с положительно заряженным слоем, расположенным между двумя отрицательно заряженными слоями.

    В статических условиях переменные слои заряда сопротивляются, позволяя электрическому току течь через тиристор. Однако существует предел величины напряжения, которому устройство может противостоять. Если напряжение, подаваемое на устройство, превышает этот предел, устройство поддается эффекту, называемому лавиной, и начинает проводить электрический ток.

    Для управления тиристором на его затвор подается отрицательное напряжение. Это изменяет заряд в положительном слое на более отрицательный наклон, который может вызвать лавину. Изменяя напряжение на затворе, лавинная точка тиристора может изменяться, позволяя устройству проводить электрический ток только при или выше предварительно определенного напряжения.

    Сигналы переменного тока непрерывно чередуются от полного положительного напряжения к нулевому напряжению, затем к полному отрицательному напряжению, обратно к нулевому напряжению и затем снова к полному положительному напряжению. Это означает, что сигнал переменного тока постоянно меняет свой уровень напряжения. В результате, изменяя напряжение затвора тиристора, процент переменного напряжения, которое может проходить через устройство, можно варьировать и контролировать.

    Тиристоры, однако, могут проводить электрический ток только в одном направлении, что блокирует половину переменного напряжения точно так же, как диод. Чтобы использовать полное напряжение переменного тока, TRIAC состоит из двух тиристоров. При подключении анода одного тиристора к катоду другого на одном конце и оставшихся катода и анода на другом конце оба устройства могут проводить одно переменное напряжение в обоих направлениях. Два шлюза, также соединенные между собой, позволяют одному управляющему сигналу на затворе управлять сигналом переменного тока, проходящим через TRIAC.

    Таким образом, TRIAC может подавать любую желаемую часть напряжения переменного тока на устройство, такое как двигатель, и, изменяя напряжение затвора, изменять скорость двигателя.

    ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

    назначение и основные характеристики, принцип работы для «чайников» и проверка в схемах

    Полупроводниковые элементы применяются для создания различных устройств и техники. Некоторые из них выполняют функции электронных ключей, например, симисторы. Большинство радиолюбителей сталкивается с ремонтом различной техники, в которой он применяется. Для выполнения качественного ремонта следует получить подробную информацию о детали, выяснить ее структуру и принцип работы.

    Общие сведения

    Симистор (триак) является одним из видов тиристора и обладает большим количеством переходов p-n-типа. Его целесообразно применять в цепях переменного тока для электронного управления. Чтобы понять принцип работы симистора «чайникам» в этом вопросе, следует рассмотреть его структуру, функцию и сферы применения.

    Информация о ключах

    Ключи — устройства, которые применяются для коммутации или переключения в электрических цепях. Существует три их вида, и каждый из них обладает своими достоинствами и недостатками. Классифицируются ключи по типу переключения:

    1. Механические.
    2. Электромеханические.
    3. Электронные.

    К механическим ключам относятся выключатели и рубильники. Применяются они в случаях необходимости ручной коммутации для замыкания одного или нескольких групп контактов. К виду электромеханических ключей следует отнести реле (контакторы). Электромагнитное реле состоит из магнита, представляющего катушку с подвижным сердечником. При подаче питания на катушку она притягивает сердечник с группой контактов: одни контакты замыкаются, а другие — размыкаются.

    Среди достоинств применения электромеханических ключей можно выделить следующие: отсутствие падения напряжения и потери мощности на контактах, а также изолирование цепей нагрузки и коммутации. У этого типа ключей есть и недостатки:

    1. Число переключений ограниченно, поскольку контакты изнашиваются.
    2. При размыкании возникает электрическая дуга, которая приводит к разрушению контактов (электроэрозии). Невозможно применять во взрывоопасных средах.
    3. Очень низкое быстродействие.

    Электронные ключи бывают на разной базе полупроводниковых элементов: транзисторах, управляемых диодах (тиристорах) и симметричных управляемых диодах (симисторах). Простейшим электронным ключом является транзистор биполярного типа с коллектором, эмиттером и базой, состоящего из 2 p-n-переходов. По структуре они бывают 2 типов: n-p-n и р-n-p.

    Поскольку транзистор состоит из 2 p-n-переходов, то в зависимости от состояния, в которых они находятся, различают 4 режима работы: основной, инверсный, насыщения и отсечки. При активном режиме открыт коллекторный переход, а при инверсном — эмиттерный. При двух открытых переходах транзистор работает в режиме насыщения. При условии, что закрыты оба перехода, он будет работать в режиме отсечки.

    Для использования транзистора необходимо всего 2 его состояния. Режим отсечки происходит при отсутствии тока базы, следовательно, при этом ток коллектора равен 0. При подаче достаточного значения тока на базу полупроводниковый прибор будет работать в режиме насыщения, т. е. в открытом состоянии.

    Если рассматривать ключи на полевых транзисторах, то появляется возможность менять его проводимость при изменении величины напряжения на затворе, выполняющего функцию управляющего электрода. Управляя его работой при помощи воздействия на затвор, можно получить два состояния: открытое и закрытое. Ключи на полевых транзисторах обладают высоким быстродействием, чем на биполярных.

    Электронные ключи, выполненные на тиристорах, обладают некоторыми особенностями. Тиристор является полупроводниковым радиоэлементом с p-n-p-n или n-p-n-p переходам и имеет 3, а иногда и 4 вывода. Состоит он из p-слоя (катода), n-слоя (анода) и управляющего электрода (базы). Его можно заменить 2 транзисторами разной структуры. Он представляет 2 ключа транзисторного типа, которые включены встречно. База одного транзистора подключается к коллектору другого.

    При подаче на базу отпирающего тока управляемый диод откроется и останется в этом состоянии, пока величина тока не будет снижена до нулевого значения. При большом значении тока базы тиристор является обыкновенным полупроводниковым диодом, проводящим ток в одном направлении.

    Он может функционировать в цепях переменного тока, но только на половину мощности. Для этих целей необходимо применять симистор.

    Принцип работы симистора

    Основным отличием симистора от тиристора является проводимость сразу в двух направлениях. Симистор можно заменить 2 тиристорами, которые имеют встречно-параллельное подключение на рисунке 1. На нем представлено условное графическое обозначение триака на электрических принципиальных схемах. В некоторой литературе можно встретить и другие названия: триак и симметричный управляемый диод.

    Рисунок 1. Симистор (схема включения 2 тиристоров) и его графическое обозначение

    Существует простой пример, который позволит понять даже «чайникам», как работает симистор. Дверь в гостинице можно открывать в двух направлениях, причем в нее могут войти и выйти сразу 2 человека. Этот простой пример показывает, что триак может пропускать ток сразу в двух направлениях (прямом и обратном), поскольку он состоит из 5 p-n-переходов. Управление его работой осуществляется при помощи базы.

    Слои симисторного ключа, изготовленные из полупроводника, похожи на переход транзистора, но имеют еще 3 дополнительных области n-типа. Четвертый слой находится возле катода и является разделенным, поскольку анод и катод при движении тока выполняют некоторые функции, а при обратном направлении движения — меняются местами. Пятый слой находится возле базы.

    При подаче сигнала на управляющий вывод произойдет отпирание симметричного управляющегося диода, поскольку его анод будет иметь положительный потенциал. В этом случае по верхнему тиристору потечет ток. При изменении полярности ток будет течь по нижнему тиристору (рисунок 1). Об этом свидетельствует его вольт-амперная характеристика (ВАХ) на рисунке 2. Она состоит из двух кривых, повернутых на 180 градусов.

    Рисунок 2. ВАХ триака

    Литерой «А» обозначено его закрытое состояние, а «В» — открытое. Urrm и Udrm — допустимые значения прямого и обратного напряжений. Idrm и Irrm — прямой и обратный токи.

    Виды и сферы применения

    Поскольку симистор является видом тиристора, то основным их отличием является параметры управляющего электрода (базы). Кроме того, они классифицируются по другим признакам:

    1. Конструкция.
    2. Величина тока, при которой наступает перегрузка.
    3. Характеристики базы.
    4. Значения прямых и обратных токов.
    5. Величина прямого и обратного напряжений.
    6. Тип электрической нагрузки. Бывают силовыми и обычными.
    7. Параметр силы тока, необходимой для открытия затвора.
    8. Коэффициент dv/dt или скорость, с которой происходит переключение.
    9. Производитель.
    10. Мощность.

    Благодаря особенности пропускания тока в двух направлениях, их используют в цепях переменного тока, поскольку тиристор не может работать на полную мощность. Симметричные тиристоры получили широкое применение в таких устройствах:

    1. Приборах для регулировки яркости света или диммерах.
    2. Регуляторах оборотов для различного инструмента (лобзики, шуруповерты и т. д.).
    3. Электронной регулировке температур для индукционных плит.
    4. Холодильной аппаратуре для плавного запуска двигателя.
    5. Бытовой технике.
    6. Промышленности для освещения, плавного пуска приводов машин и механизмов.

    Среди достоинств симисторов можно выделить незначительную стоимость, надежность и они не генерируют помехи (не используются контакты механического типа), а также длительный срок эксплуатации. К основным недостаткам следует отнести следующие: необходимость в дополнительном теплоотводе, невозможность использования на высоких частотах, а также влияние помех и шумов различного рода.

    Для подавления помех следует подсоединить параллельно триаку, между катодом и анодом, цепочку из конденсатора и резистора с номиналами от 0,02 до 0,3 мкФ и от 45 до 500 Ом соответственно. Для применения в какой-либо схеме или устройстве следует знать основные технические характеристики, поскольку владение этой информацией поможет избежать множества трудностей перед начинающим радиолюбителем.

    Технические характеристики

    У триаков существуют характеристики, позволяющие применять их в какой-либо схеме. Кроме того, они отличаются также и производителем — бывают отечественные и импортные. Основное отличие импортных состоит в том, что нет необходимости подстраивать их работу при помощи дополнительных радиоэлементов, т. е. собирать дополнительную схему управления симистором. У симисторов существуют следующие характеристики:

    1. Величина максимального обратного и импульсного значений напряжений, на которые он рассчитан.
    2. Минимальное и максимальное значения тока, при котором происходит открытие его перехода, а также значение максимального импульсного тока, необходимого для его открытия.
    3. Период включения и выключения.
    4. Коэффициент dv/dt.

    Характеристики в основном определяются по маркировке триаков с использованием справочника. В справочной информации имеется информация о том, как он выглядит, и дается его распиновка. При использовании триака следует учитывать такую характеристику, как dv/dt. Она показывает значения коэффициента, при котором не происходит самопроизвольное включение из-за скачков напряжения. Причинами такого включения могут служить помехи импульсного происхождения и падение напряжения при коммутации ключа. Кроме того, чтобы избежать последствий, следует применять RC-цепочку, а также ограничивающие диоды или варистор. Эта цепочка подсоединяется к эмиттеру и коллектору симистора.

    При выборе триака следует обратить внимание на все характеристики, поскольку не имеет смысла использовать высоковольтный тип в схемах с низким напряжением. Например, если устройство работает от напряжения 36 В, то зарубежный симистор Zo607 с напряжением 600 В (его аналог — вта41600в) не следует применять.

    Кроме того, в некоторых источниках можно встретить понятие бесснабберного симистора. Это тип, который применяется при индуктивных нагрузках. Примером такой модели являются m10lz47, mac12n и tg35c60.

    Диагностика в схемах

    В некоторых случаях радиолюбитель сталкивается с проверкой симистора, однако не всегда может ее корректно произвести. В случае выхода триака из строя его желательно выпаять из платы и произвести его проверку. Обычный цифровой мультиметр для этой цели не подойдет, поскольку его ток слишком мал, чтобы открыть переход детали. Для этого подойдет обыкновенный стрелочный омметр. Вариантов проверки всего два: использовать стрелочный прибор или собрать спецсхему для этой операции. Для осуществления проверки по первому варианту необходимо руководствоваться следующим алгоритмом:

    1. Включить прибор в режим измерения величины сопротивления.
    2. Подключить щупы тестера к эмиттеру и коллектору. Если прибор показывает бесконечное сопротивление, то деталь исправна. Остальные случаи указывают на ее неисправность.
    3. Соединить базу и вывод Т2. В этом случае сопротивление будет в пределах от 40 до 250 Ом. Если поменять местами щупы, то прибор снова покажет бесконечность. Это свидетельствует об исправности симистора.

    Однако первый метод диагностики в некоторых случаях дает не совсем нужные и верные результаты. Очень часто проверенная таким способом деталь в схеме не работает. Это связано с тем, что герметичность ее корпуса нарушена. Недостаток метода — неточная диагностика. Для более точной диагностики следует проверить триак в работе (схема 1). Для этого необходимо использовать лампу накаливания и аккумулятор.

    Схема 1. Проверка симметричного тиристора при помощи лампы накаливания и источника питания

    В этой схеме симистор будет проверен под нагрузкой. При касании управляющего электрода, лампочка загорится и будет гореть некоторое время, пока не пропадет питание на аноде или ток на базе не будет малой величины. Недостаток метода — простая конструкция, при которой неудобно осуществлять проверку, поскольку следует напаивать провода на выводы триака. После проверки при неисправной детали следует произвести замену.

    Таким образом, симисторы используются в управляемых устройствах в качестве электронных ключей, способных пропускать ток в двух направлениях. Их несложно проверить и желательно использовать специальную схему для этой операции.

    Симметричный тринистор (TRIAC, триак)

    Добавлено 13 октября 2018 в 21:04

    Сохранить или поделиться

    SCR тиристоры являются однонаправленными (односторонними) относительно тока устройствами, что делает их полезными для управления только постоянным током. Если объединить два SCR тиристора параллельно друг другу, но в противоположных направлениях, как были объединены два динистора (диода Шокли), чтобы сформировать симметричный динистор (DIAC), мы получим новое устройство, известное как симметричный тринистор, TRIAC (триак) (рисунок ниже).

    Симметричный тринистор (TRIAC, триак)Эквивалентная схема на базе SCR тиристоров и условное обозначение симметричного тринистора (TRIAC тиристора)

    Поскольку отдельные SCR тиристоры более гибки для использования в современных системах управления, они чаще встречаются в схемах, таких как драйверы двигателей; симметричные тринисторы (TRIAC) обычно встречаются в простых, маломощных приложениях, таких как бытовые диммерные коммутаторы. На рисунке ниже показана простая схема регулировки яркости лампы вместе с фазосдвигающей резисторно-конденсаторной цепью, необходимой для срабатывания после пика.

    Управление питанием с использованием фазы на основе симметричного тринистора (TRIAC)

    Симметричные тринисторы (TRIAC) известны тем, что они отпираются несимметрично. Это означает, что они обычно не срабатывают при одном и том же уровне напряжения управляющего электрода как для одной полярности, так и для другой. Вообще говоря, это нежелательно, так как несимметричное срабатывание приводит к формированию формы сигнала тока с множеством гармонических частот. Формы сигналов, симметричные выше и ниже их средних осевых линий, состоят только из гармоник с нечетными номерами. С другой стороны, несимметричные формы сигналов содержат четные гармоники (которые могут сопровождаться или нет гармониками с нечетными номерами).

    В интересах уменьшения общего содержания гармоник в системах питания, чем меньше и менее разнообразны гармоники, тем лучше, – еще одна причина, почему для сложных, высокомощных схемах управления предпочитают отдельные SCR тиристоры, а не симметричные тринисторы (TRIAC). Одним из способов получения симметричной формы сигнала тока через TRIAC является использование устройства, внешнего по отношению к симметричному тринистору, для выбора момента выдачи переключающего импульса. Симметричный динистор, помещенный последовательно с управляющим электродом, прекрасно справляется с этой задачей (рисунок ниже).

    Симметричный динистор (DIAC) улучшает симметричность управления

    Напряжения переключения симметричного динистора (DIAC) имеют тенденцию быть гораздо более симметричными (для одной полярности такое же, как для другой), чем пороги напряжения переключения симметричного тринистора (TRIAC). Поскольку симметричный динистор (DIAC) предотвращает любой ток управляющего электрода до тех пор, пока переключающее напряжение не достигнет определенного, повторяемого уровня в любом направлении, точка отпирания симметричного тринистора (TRIAC) в одном полупериоде и в следующем имеет тенденцию быть более постоянной, а форма сигнала – более симметричной выше и ниже относительно его осевой линии.

    Практически все характеристики и параметры SCR тиристоров одинаково применимы и симметричным тринисторам (TRIAC), за исключением того, что TRIAC, конечно, является двунаправленным (может проводить ток в обоих направлениях). Об этом устройстве больше нечего рассказывать, кроме важной оговорки относительно обозначений его выводов.

    Из эквивалентной схемы, показанной ранее, можно подумать, что основные выводы 1 и 2 являются взаимозаменяемыми. Это не так! Хотя полезно представлять, что симметричный тринистор TRIAC состоит из двух тринисторов (SCR тиристоров), соединенных вместе, он фактически построен из одного куска полупроводникового материала, легированного и разделенного на слои соответствующим образом. Фактические рабочие характеристики могут несколько отличаться от характеристик эквивалентной модели.

    Это становится наиболее очевидным, противопоставляя две простые схемы, из которых одна работает, а другая – нет. Следующие две схемы представляют собой варианты схемы диммера лампы, показанной ранее, в которой для упрощения удалены фазосдвигающий конденсатор и симметричный динистор (DIAC). Хотя в результирующей схеме отсутствует возможность тонкой настройки управления ее более сложной версии (с конденсатором и DIAC), она работает (рисунок ниже).

    Схема с соединенными управляющим электродом и основным выводом 2 работает

    Предположим, мы должны были поменять местами два основных вывода симметричного тринистора (TRIAC). Согласно эквивалентной принципиальной схеме, показанной в этой статье ранее, обмен местами не должен иметь никакого значения. Эта схема должна работать (рисунок ниже).

    Схема с соединенными управляющим электродом и основным выводом 1 не работает

    Однако если эта схема будет собрана, выяснится, что она не работает! На нагрузку не будет подаваться питание, симметричный тринистор TRIAC не будет отпираться вообще, независимо от того, насколько низкое или высокое значение сопротивления установлено на резисторе управления. Ключом к успешному запуску симметричного тринистора TRIAC является то, что управляющий электрод получает свой переключающий ток со стороны основного вывода 2 (основной вывод на противоположной стороне условного обозначения TRIAC от вывода управляющего электрода) в схеме. Идентификация выводов ОВ1 и ОВ2 должна выполняться по модели детали через техническое описание или справочник.

    Резюме

    • Симметричный тринистор TRIAC действует так же, как два SCR тиристора, подключенных друг к другу в противоположных направлениях для двунаправленной работы (с переменным током).
    • Управление на симметричном тринисторе TRIAC чаще встречается в простых схемах с малой мощностью, а не в сложных схемах высокой мощности. В больших схемах управления питанием, как правило, предпочитают несколько SCR тиристоров.
    • При использовании для управления питанием нагрузки переменным током симметричные тринисторы TRIAC часто сопровождаются симметричными динисторами DIAC, подключенными последовательно с их управляющими электродами. Симметричный динистор DIAC помогает симметричному тринистору TRIAC отпираться более симметрично (более одинаково в обеих полярностях).
    • Основные выводы 1 и 2 у симметричного тринистора TRIAC не являются взаимозаменяемыми.
    • Для успешного запуска симметричного тринистора TRIAC ток управляющего электрода должен поступать со стороны основного вывода 2 (ОВ2) в схеме!

    Оригинал статьи:

    Теги

    SCR / тринистор (кремниевый управляемый выпрямитель)ОбучениеСимистор / TRIAC / триак (симметричный тринистор)ТиристорЭлектроника

    Сохранить или поделиться

    принцип работы и виды, основные характеристики, способы проверки мультиметром и схемы пробников


    Широкое применение в электронике и радиотехнике получило электронное регулирование параметров питания в различных цепях переменного тока при помощи симистора. Бывают случаи, когда он выходит из строя и возникает необходимость правильной проверки на предмет исправности. Для того чтобы это сделать, необходимо знать его принцип работы, предназначение и способы проверки мультиметром и другими приборами.

    Что это за устройство, его обозначение

    Симистор — это симметричный тиристор. В англоговорящих странах используется название triak, встречается и у нас транслитерация этого названия — триак. Понять принцип его работы несложно, если знаете как работает тиристор. Если коротко, тиристор пропускает ток только в одном направлении. И в этом он похож на диод, но ток проходит только при появлении сигнала на управляющем выводе. То есть, ток проходит только при определенных условиях. Прекращается его «подача» при снижении силы тока ниже определенного значения или разрывом цепи (даже кратковременным). Так как симистор, по сути, двусторонний тиристор, при появлении управляющего сигнала он пропускает ток в обоих направлениях направления.

    В открытом состоянии симистор проводит ток в обоих направлениях.

    На схеме он изображается как два включенных навстречу друг на другу тиристора с общим управляющим выводом.

    Внешний вид симистора и его обозначение на схемах

    Симистор имеет три вывода: два силовых и один управляющий. Через силовые выводы можно пропускать ток высокого напряжение, на управляющий подаются низковольтные сигналы. Пока на управляющем выводе не появится потенциал, ток не будет протекать ни в одном направлении.

    Характеристики

    Симистор имеет несколько параметров, которые можно расположить по порядку убывания важности (лучше сказать, частоты использования) следующим образом:

    • Напряжение обратного пробоя, Uобр, В;
    • Напряжение закрытого состояния, Uзс, В;
    • Ток открытого состояния средний, Iос, А;
    • Время включения, tвк, мкс;
    • Время выключения, tвык, мкс;
    • Ток открытого состояния импульсный, Iос, А;
    • Ток закрытого состояния, Iзс, мА;
    • Обратный ток, Iобр, мА;
    • Напряжение открытого состояния, Uос, В;
    • Управляющее напряжение, Uупр, В;
    • Ток управления, Iупр, мА;
    • Скорость нарастания напряжения, dU/dt, В/мкс;
    • Скорость нарастания тока, dI/dt, А/мкс.


    Вольт-амперная характеристика триака

    Обратите внимание! Параметр «напряжение обратного пробоя» означает максимальное напряжение, которое способен выдержать симистор или тринистор без выхода из строя. Напряжение закрытого состояния характеризует только динисторный эффект.

    Где используется и как выглядит

    Чаще всего симистор используется для коммутации в цепях переменного тока (подачи питания на нагрузку). Это удобно, так как при помощи напряжения малого номинала можно управлять высоковольтным питанием. В некоторых схемах ставят симистор вместо обычного электромеханического реле. Плюс очевиден — нет физического контакта, что делает включение питания более надежным. Второе достоинство — относительно невысокая цена. И это при значительном времени наработки и высокой надежности схемы.

    Минусы тоже есть. Приборы могут сильно нагреваться под нагрузкой, поэтому необходимо обеспечить отвод тепла. Мощные симисторы (называют обычно «силовые») монтируются на радиаторы. Еще один минус — напряжение на выходе симистора пилообразное. То есть подключаться может только нагрузка, которая не предъявляет высоких требований к качеству электропитания. Если нужна синусоида, такой способ коммутации не подходит.

    Заменить симистор можно двумя тиристорами. Но надо правильно подобрать их по параметрам, да и схему управления придется переделывать — в таком варианте управляющих вывода два

    По внешнему виду отличить тиристор и симистор нереально. Даже маркировка может быть похожей — с буквой «К». Но есть и серии, у которых название начинается с «ТС», что означает «тиристор симметричный». Если говорить о цоколевке, то это то, что отличает тиристор от симистора. У тиристора есть анод, катод и управляющий вывод. У симистора названия «анод» и «катод» неприменимы, так как вывод может быть и катодом, и анодом. Так что их обычно называют просто «силовой вывод» и добавляют к нему цифру. Тот который левее — это первый, который правее — второй. Управляющий электрод может называться затвором (от английского слова Gate, которым обозначается этот вывод).

    Тестирование

    У каждого радиолюбителя есть свои способы проверить симистор. Для этого можно использовать специальные приборы или подручные материалы. Главное – знать, как проверить правильно прибор на основе принципа его работы.

    Способ №1

    Самый простой способ – это протестировать симистор омметром. Для этого необходимо катод детали соединить с отрицательным контактом омметра, анод с положительным контактом. А затем закоротить анод с управляющим электродом. На самом омметре необходимо выставить единицу (х1). Если при этом стрелка покажет сопротивление прибора в пределах 15-50 Ом, можно считать, что симистор цел и пригоден для установки в любой радиоприбор.

    Но тут есть один важный момент. Если в таком положении с анода убрать все контакты, и показания сопротивления при этом не изменятся, то это подтверждает целостность детали. Если стрелка начнет отклоняться к нулю, то выбросите симистор в мусор.

    Способ №2

    Конечно, можно придумать большое количество различных приборов, с помощью которых провести проверку симистра будет несложно. Но для этого придется прикладывать усилия и тратить свое время на сборку, хотя для многих это будет в удовольствие. Для примера приводим одну из схем такого тестового устройства, вот она на рисунке снизу.

    Схема подключения данного прибора к симистру точно такая же, как и в случае с тестированием при помощи омметра. Но в этом устройстве установлен светодиод (HL1). Так вот при подаче напряжения на симистор через кнопку (ключ) световой источник должен загореться. А это говорит об исправности детали.

    Обратите внимание на резисторы. Их сопротивления рассчитывается под номинальное напряжение. Практика показала, что сопротивление в диапазоне 9-12 Ом достаточная величина.

    Принцип работы симистора

    Давайте разберем, как работает симистор на примере простой схемы, в которой переменное напряжение подается на нагрузку через электронный ключ на базе этого элемента. В качестве нагрузки представим лампочку — так удобнее будет объяснять принцип работы.

    Схема реле на симисторе (триаке)

    В исходном положении прибор находится в запертом состоянии, ток не проходит, лампочка не горит. При замыкании ключа SW1 питание подается на на затвор G. Симистор переходит в открытое состояние, пропускает через себя ток, лампочка загорается. Поскольку схема работает от сети переменного напряжения, полярность на контактах симистора постоянно меняется. Вне зависимости от этого, лампочка горит, так как прибор пропускает ток в обоих направлениях.

    При использовании в качестве питания источника переменного напряжения, ключ SW1 должен быть замкнуть все время, пока необходимо чтобы нагрузка была в работе. При размыкании контакта во время очередной смены полярности цепь разрывается, лампочка гаснет. Зажжется она снова только после замыкания ключа.

    Если в той же схеме использовать источник постоянного тока, картина изменится. После того как ключ SW1 замкнется, симистор откроется, потечет ток, лампочка загорится. Дальше этот ключ может возвращаться в разомкнутое состояние. При этом цепь питания нагрузки (лампочки) не разрывается, так как симистор остается в открытом состоянии. Чтобы отключить питание, надо либо понизить ток ниже величины удержания (одна из технических характеристик), либо кратковременно разорвать цепь питания.

    Электромеханические ключи

    Для коммутации в электрических схемах используются ключи различного типа:

    • механические;
    • электромеханические;
    • электронные.

    К электромеханической группе относятся реле или контакторы. Замыканием и размыканием контактов управляет электромагнит. На катушку электромагнита подается управляющее напряжение, которое может быть как постоянным, так и переменным. Механические контакты реле могут коммутировать практически любые токи. Сопротивление контактной пары ничтожно, падение напряжения на контактах практически отсутствует. Нет потерь мощности при коммутации нагрузок, хотя есть потери на питание управляющей катушки.

    Огромным преимуществом контакторов является то, что цепи нагрузки и управления электрически изолированы.

    Недостатков тоже немало:

    • Ограниченно число переключений. Контакты изнашиваются;
    • Возникновение электрической дуги при размыкании — искрение контактов. Приводит к электроэрозии и недопустимо во взрывоопасных средах;
    • Низкое быстродействие.

    Там, где применение контакторов невозможно или нецелесообразно, применяют электронные ключи.

    Скорее всего, Вам пригодится информация о том, как выбрать стабилизатор напряжения 220 вольт.

    Сигналы управления

    Управляется симистор не напряжением, а током. Для открытия на затвор надо подать ток определенного уровня. В характеристиках указан минимальный ток открывания — вот это и есть нужная величина. Обычно ток открывания совсем небольшой. Например, для коммутации нагрузки на 25 А, подается управляющий сигнал порядка 2,5 мА. При этом, чем выше напряжение, подаваемое на затвор, тем быстрее открывается переход.

    Схема подачи напряжения для управления симистором

    Чтобы перевести симистор в открытое состояние, напряжение должно подаваться между затвором и условным катодом. Условным, потому что в разные моменты времени, катодом является то один силовой выход, то другой.

    Полярность управляющего напряжения, как правило, должна быть либо отрицательной, либо должна совпадать с полярностью напряжения на условном аноде. Поэтому часто используется такой метод управления симистором, при котором сигнал на управляющий электрод подаётся с условного анода через токоограничительный резистор и выключатель. Управлять симистором часто удобно, задавая определённую силу тока управляющего электрода, достаточную для отпирания. Некоторые типы симисторов (так называемые четырёхквадрантные симисторы) могут отпираться сигналом любой полярности, хотя при этом может потребоваться больший управляющий ток (а именно, больший управляющий ток требуется в четвёртом квадранте, то есть когда напряжение на условном аноде имеет  отрицательную полярность, а на управляющем электроде —  положительную).

    Применение

    Этот тип полупроводниковых элементов первоначально предназначался для применения в производственной сфере, например, для управления электродвигателями станков или других устройств, где требуется плавная регулировка тока. Впоследствии, когда техническая база позволила существенно уменьшить размеры полупроводников, сфера применения симметричных тринисторов существенно расширилась. Сегодня эти устройства используются не только в промышленном оборудовании, а и во многих бытовых приборах, например:

    • зарядные устройства для автомобильных АКБ;
    • бытовое компрессорное оборудования;
    • различные виды электронагревательных устройств, начиная от электродуховок и заканчивая микроволновками;
    • ручные электрические инструменты (шуроповерт, перфоратор и т.д.).

    И это далеко не полный перечень.

    Одно время были популярны простые электронные устройства, позволяющие плавно регулировать уровень освещения. К сожалению, диммеры на симметричных тринисторах не могут управлять энергосберегающими и светодиодными лампами, поэтому эти приборы сейчас не актуальны.

    Как проверить симистор

    Привычка проверять все элементы пред пайкой приходит с годами. Проверить симистор можно при помощи мультиметра и при помощи небольшой проверочной схемы с батарейкой и лампочкой. В любом случае надо сначала разобраться, как располагаются выводы на вашем приборе. Сделать это можно по цоколевке каждой конкретной серии. Для этого в поисковик забиваем маркировку, которая есть на корпусе. В некоторых случаях можно добавить «цоколевка». Если есть русскоязычные описания, будет несколько проще. Если на русском информации нет, придется искать в интернете. Заменяем слово «цоколевка» словом «datasheet». Иногда можно ввести русскими буквами «даташит». В переводе это «техническая спецификация». По имеющимся в описании таблицам и рисункам легко понять, где расположены силовые выходы (T1 и T2), а где затвор (G).

    Пример цоколевки. Все можно понять и без знания языка

    С мультиметром

    Проверка мультиметром симистора основана на принципе его работы. Берем обычный мультиметр, ставим его в положение прозвонки. Силовые выходы между собой должны звониться в обоих направлениях. Прикасаемся щупами к выходам Т1 и Т2. На экране должны высвечиваться цифры. Это сопротивление перехода. Если поменять щупы местами, сопротивление может измениться, но ни обрыва, ни короткого быть не должно.

    Проверяем мультиметром

    Зато между затвором и силовыми выходами должен быть «обрыв» (бесконечно большое сопротивление). То есть, «звониться» они не должны при любом расположении щупов. Проверив сопротивление между разными выводами, можно сделать вод о работоспособности симистора.

    С лампочкой и батарейкой

    Для проверки симистора без мультиметра придется собрать простенькую проверочную схему с питанием от девятивольтовой батарейки «Крона». Нужны будут три провода длиной около 20 см. Провода желательно гибкие, многожильные. Проще, если они будут разных цветов. Лучше всего красный, синий и любой другой. Пусть будет желтый. Синий разрезаем пополам, припаиваем лампочку накаливания на 9 В (или смотрите по напряжению, которое выдает ваша батарейка). Один кусок провода на резьбу, другой — на центральный вывод с нижней части цоколя. Чтобы работать было удобнее, на каждый провод лучше припаять «крокодилы» — пружинные зажимы.

    Как проверить симистор без мультиметра

    Собираем схему. Подключаем провода в таком порядке:

    • Красный одним концом на плюс кроны, вторым — на вывод Т1.
    • Синий — на минус кроны и на Т2.
    • Желтый провод одним краем цепляем к затвору G.

    После того как собрали схему, лампочка не должна гореть. Если она горит, симистор пробит. Если не горит, проверяем дальше. Свободным концом желтого провода кратковременно прикасаемся к Т2. Лампочка должна загореться. Это значит, что симметричный тиристор открылся. Чтобы его закрыть, надо коснуться проводом вывода Т1. Если все работает, прибор исправен.

    Почему тиристор не остался в открытом состоянии?

    Ситуация заключается в следующем — мультиметр не вырабатывает достаточное количество тока для того, что бы сработал тиристор. Исходя из этого, провести проверку данного элемента не выйдет. Но сама проверка показала, что остальные детали у нас в рабочем состоянии. Если же поменять полярность — проверка закончится провалом. В данной ситуации мы уверены,что отсутствует обратный пробой.

    Так же при помощи аппарата, можно легко проверить чувствительность тиристора. Для этого нужно поставить переключатель в режим омметра. Все измерения проходят так же, как описывалось выше.

    Тиристоры которые более чувствительны выдерживают открытое состояние при отключении управляющего тока, все данные мы фиксируем на мультиметре. Затем повышаем предел до 10х. В этой ситуации ток на щупах будет уменьшен.

    Если управляющий ток при закрытии, отказывает, нужно постепенно увеличить предел измерения, до тех пор, пока не сработает тиристор.

    Если проверка проходит элементов из одной партии или со схожими техническими характеристиками, нужно выбирать те элементы, которые более чувствительны. Такие тиристоры более функциональны и имеют больше возможностей, из этого следует что область применения в разы увеличивается.

    Когда вы освоите проверку тиристора, то решение проверки симистора придет само. Главное вникнуть в суть проверки, и четко следовать инструкциям.

    Как избежать ложных срабатываний

    Так как для срабатывания симистора достаточно небольшого потенциала, возможны ложные срабатывания. В некоторых случаях они не страшны, но могут привести и к поломке. Поэтому лучше заранее принять меры. Есть несколько способов уменьшить вероятность ложных включений:

    • Уменьшить длину линии к затвору, соединять цепь управления — затвор и Т1 — напрямую. Если это невозможно, использовать экранированный кабель или витую пару.
    • Снизить чувствительность затвора. Для этого параллельно ставят сопротивление (до 1 кОм).

      Практически во всех схемах с симисторами в цепи затвора есть резистор, уменьшающий чувствительность прибора

    • Использовать триаки с высокой шумовой устойчивостью. В маркировке у них добавлена буква «Н», от «нечувствительный». Называют их «симисторы ряда «Н». Отличаются они тем, что минимальный ток перехода у них намного выше. Например, симистор BT139-600H имеет ток перехода IGT min =10mA.

    Как уже говорили, симистор управляется током. Это дает возможность подключать его напрямую к выходам микросхем. Есть одно ограничение — ток не должен превышать максимально допустимый. Обычно это 25 мА.

    Что такое симистор, и чем он отличается от классических тиристоров?

    Симистор (или «триак») – особая разновидности триодного симметричного тиристора. Главное преимущество – способность проводить ток на рабочих p-n переходах в обоих направлениях. Это позволяет использовать радиоэлемент в системах с переменным напряжением.

    Принцип работы и конструктивное исполнение такое же, как у остальных тиристоров. При подаче управляющего тока p-n переход отпирается, и остается открытым до снижения величины рабочего тока.

    Популярное применение симисторов – регуляторы напряжения для систем освещения и бытового электроинструмента.

    Работа этих радиокомпонентов напоминает принцип действия транзисторов, однако детали не являются взаимозаменяемыми.

    Рассмотрев, что такое тиристор и симистор, мы с вами научимся, как проверять эти детали на работоспособность.

    Особенности монтажа

    Так же как и тиристоры, симисторы при работе греются, поэтому при сборке необходимо обеспечивать отвод тепла. Если нагрузка маломощная или питание импульсное (кратковременное подключение на промежуток менее 1 сек) допускается монтаж без радиатора. В остальных случаях необходимо обеспечить качественный контакт с охлаждающим устройством.

    Есть три способа фиксации симистора на радиаторе: клепка, на винте и на зажиме. Первый вариант при самостоятельном монтаже не рекомендуется, так как существует высокая вероятность повреждения корпуса. Наиболее простой способ монтажа в домашних условиях — винтовой.

    Порядок монтажа симистора

    Перед тем, как начинают монтаж, осматривают корпус прибора и радиатора (охладителя) на предмет царапин и сколов. Их быть не должно. Затем поверхность протирают от загрязнений чистой ветошью, обезжиривают, накладывают термопасту. После чего вставляют в отверстие с резьбой в радиаторе и зажимают шайбу. Крутящий момент должен быть 0.55Nm- 0.8Nm. То есть, необходимо обеспечить должный контакт, но перетягивать тоже нельзя, так как есть риск повредить корпус.

    Схема регулятора мощности для индуктивной нагрузки на симисторе

    Обратите внимание, что монтаж симистора производится до пайки. Это снижает механическую нагрузку на отводы прибора. И еще: при установке следите за тем, чтобы корпус плотно прижимался к охладителю.

    Какими свойствами обладает тиристор

    Если провести полный анализ структуры тиристора, то можно найти в ней три перехода (электронно-дырочных). Следовательно, можно составить эквивалентную схему на полупроводниковых транзисторах (полярных, биполярных, полевых) и диодах, которая позволит понять, как ведет себя тиристор при отключении питания электрода управления.

    В том случае, когда относительно катода анод положительный, диод закрывается, и, следовательно, тиристор тоже ведет себя аналогично. В случае смены полярности оба диода смещаются, тиристор также запирается. Аналогичным образом функционирует и симистор.

    Принцип работы на пальцах, конечно, объяснить не очень просто, но мы попробуем сделать это далее.

    Предварительная подготовка

    Подобный измерительный прибор получил широкое распространение: применяется для определения различной информации. Предварительная подготовка предусматривает расшифровку спецификации, для чего достаточно рассмотреть маркировку на полупроводниковом изделии.

    После определения типа изделия и цоколевки можно приступить к тесту пробоя при помощи мультиметра. В большинстве случаев проводится проверка на пробой, для чего изделие можно оставить на плате, поэтому на этом этапе не требуется паяльник.

    Способы проверки

    При выходе из строя какого-либо устройства необходимо прозвонить элементы и заменить сгоревшие, причем необязательно выпаивать триак из схемы. Проверка симистора мультиметром аналогична проверке тиристора мультиметром в схеме не выпаивая. Сделать это довольно просто, но этот метод не даст точного результата.

    Как проверить тиристор ку202н мультиметром: необходимо освободить УЭ. Как проверить симистор мультиметром не выпаивая: необходимо освободить его УЭ (выпаять или выпаять деталь — одним словом, отделить устройство от всей схемы) и произвести измерения мультиметром на предмет пробитого перехода. Для проверки необходимо использовать стрелочный тестер. Этот метод является более точным, так как ток, генерируемый тестером способен открыть переход. Нужно найти информацию о симисторе и приступить к проверке:

    1. Подключить щупы к выводам T1 и T2.
    2. Установить кратность х1.
    3. Только при показании бесконечного сопротивления деталь исправна, а во всех остальных случаях — пробита.
    4. При положительном результате (бесконечное сопротивление) соединить вывод Т2 и управляющий. В результате R падает до 20..90 Ом.
    5. Сменить полярность прибора и повторить 3 и 4.

    Этот метод является более точным, чем предыдущий, но не дает полной гарантии определения исправности полупроводникового прибора. Для этих целей существуют специальные схемы, которые можно собрать самостоятельно.

    Источник: pochini.guru

    Блиц-советы

    Рекомендации:

    1. Перед тем как проверять тиристор, следует внимательно ознакомиться с техническими характеристиками данного устройства. Эти знание помогут быстрей и эффективней проверить тиристор.
    2. Обычные, стандартные устройства для измерения (омметр, тестер, мультиметр) хорошо зарекомендовали себя для проверки тиристора, но современные приборы, дадут информацию намного точней. К тому же их гораздо легче использовать.
    3. Во избежание неприятных ситуаций все схемы должны собираться в точности.
    4. В работе с любыми диодными устройствами, включая тиристоры, нужно соблюдать технику безопасности.

    Защита тиристора:

    Тиристоры действуют на скорость увеличение прямого тока. В тиристорах обратный ток восстановления. Если этот ток упадет до низшего значения, может возникнуть перенапряжение. Чтобы предотвратить перенапряжения используются схемы ЦФТП. Также для защиты используют варисторы, их подключают к местам, где выводы индуктивной нагрузки.

    Самодельный пробник

    Простейший вариант исполнения представлен сочетанием только лампочки и батарейки, но он неудобен в применении. Более сложная схема позволяет протестировать устройство при подаче постоянного или переменного тока.

    Схема самодельного пробника представлена сочетанием следующих элементов:

    1. Лампочка небольшого размера с показателями 0,3 А и 6,3 В.
    2. Трансформатор со вторичной обмоткой 6,3 В. Рекомендуется использовать вариант исполнения ТН2.
    3. Диод выпрямительного типа с обратным напряжением около 10 Вольт и сопротивлением не менее 300 мА. Примером можно назвать вариант исполнения Д226.
    4. В схему также включается конденсатор, емкость которого составляет 1000 мкФ. Устройство должно быть рассчитано на напряжение 16 В.
    5. Создается сопротивление с номиналом 47 Ом.
    6. Предохранитель на 0,5 А. При применении мощного силового трансформатора следует повысить номинал предохранителя.

    Самодельная конструкция может иметь компактные размеры. При необходимости все элементы можно собрать в защитном корпусе, за счет чего прибор можно будет использовать постоянно и транспортировать к месту проверки.

    Что такое симистор? Подробное описание структуры, принципа работы, ВАХ полупроводника

    Тиристоры нашли широкое применение в полупроводниковых устройствах и преобразователях. Различные источники питания, частотные преобразователи, регуляторы, возбудительные устройства для синхронных двигателей и много других устройств строились на тиристорах, а в последнее время их вытесняют преобразователи на транзисторах. Основной задачей для тиристора является включение нагрузки в момент подачи управляющего сигнала. В этой статье мы рассмотрим, как управлять тиристорами и симисторами.

    Определение

    Тиристор (тринистор) – это полупроводниковый полууправляемый ключ. Полууправляемый – значит, что вы можете только включать тиристор, отключается он только при прерывании тока в цепи или если приложить к нему обратное напряжение.

    Он, подобно диоду, проводит ток только в одном направлении. То есть для включения в цепь переменного тока для управления двумя полуволнами нужно два тиристора, для каждой по одному, хотя не всегда. Тиристор состоит из 4 областей полупроводника (p-n-p-n).

    Другой подобный прибор называется симистор – двунаправленный тиристор. Его основным отличием является то, что ток он может проводить в обе стороны. Фактически он представляет собой два тиристора соединённых параллельно навстречу друг другу.

    Основные характеристики

    Как и любых других электронных компонентов у тиристоров есть ряд характеристик:

    Падение напряжения при максимальном токе анода (VT или Uос).

    Прямое напряжение в закрытом состоянии (VD(RM) или Uзс).

    Обратное напряжение (VR(PM) или Uобр).

    Прямой ток (IT или Iпр) – это максимальный ток в открытом состоянии.

    Максимально допустимый прямой ток (ITSM) — это максимальный пиковый ток в открытом состоянии.

    Обратный ток (IR) — ток при определенном обратном напряжении.

    Постоянный ток в закрытом состоянии при определенном прямом напряжении (ID или Iзс).

    Постоянное отпирающее напряжение управления (VGT или UУ).

    Ток управления (IGT).

    Максимальный ток управления электрода IGM.

    Максимально допустимая рассеиваемая мощность на управляющем электроде (PG или Pу)

    Принцип работы

    Когда на тиристор подают напряжение он не проводит ток. Есть два способа включит его – подать напряжение между анодом и катодом достаточное для открытия, тогда его работа ничем не будет отличаться от динистора.

    Другой способ – это подать кратковременный импульс на управляющий электрод. Ток открытия тиристора лежит в пределах 70-160 мА, хотя на практике эта величина, как и напряжение которое нужно приложить к тиристору зависит от конкретной модели и экземпляра полупроводникового прибора и даже от условий, в которых он работает, таких, например, как температура окружающей среды.

    Кроме управляющего тока, есть такой параметр как ток удержания – это минимальный ток анода для удержания тиристора в открытом состоянии.

    После открытия тиристора управляющий сигнал можно отключать, тиристор будет открыт до тех пор, пока через него протекает прямой ток и подано напряжение. То есть в цепи переменного тиристор будет открыт в течении той полуволны напряжение которой смещает тиристор в прямом направлении. Когда напряжение устремится к нулю, снизится и ток. Когда ток в цепи упадет ниже величины тока удержания тиристора – он закроется (выключится).

    Полярность управляющего напряжения должна совпадать с полярностью напряжения между анодом и катодом, что вы наблюдаете на осциллограммах выше.

    Управление симистором аналогично хоть и имеет некоторые особенности. Для управления симистором в цепи переменного тока нужно два импульса управляющего напряжения – на каждую полуволну синусоиды соответственно.

    После подачи управляющего импульса в первой полуволне (условно положительной) синусоидального напряжения ток через симистор будет протекать до начала второй полуволны, после чего он закроется, как и обычный тиристор. После этого нужно подать еще один управляющий импульс для открытия симистора на отрицательной полуволне. Это наглядно проиллюстрировано на следующих осциллограммах.

    Полярность управляющего напряжения должна соответствовать полярности приложенного напряжения между анодом и катодом. Из-за этого возникают проблемы при управлении симисторами с помощью цифровых логических схем или от выходов микроконтроллера. Но это легко решается путем установки симисторного драйвера, о чем мы поговорим позже.

    Распространенные схемы управления тиристорами или симисторами

    Самой распространенной схемой является симисторный или тиристорный регулятор.

    Здесь тиристор открывается после того как на конденсаторе будет достаточная величина для его открытия. Момент открытия регулируется с помощью потенциометра или переменного резистора. Чем больше его сопротивление – тем медленнее заряжается конденсатор. Резистор R2 ограничивает ток через управляющий электрод.

    Эта схема регулирует оба полупериода, то есть вы получаете полную регулировку мощности почти от 0% и почти до 100%. Это удалось достичь, установив регулятор в диодном мосте, таким образом регулируется одна из полуволн.

    Упрощенная схема изображена ниже, здесь регулируется лишь половина периода, вторая полуволна проходит без изменения через диод VD1. Принцип работы аналогичен.

    Симисторный регулятор без диодного моста позволяет управлять двумя полуволнами.

    По принципу действия почти аналогична предыдущим, но построена на симисторе с её помощью регулируются уже обе полуволны. Отличия заключаются в том, что здесь импульс управления подаётся с помощью двунаправленного динистора DB3, после того как конденсатор зарядится до нужного напряжения, обычно это 28-36 Вольт. Скорость зарядки также регулируется переменным резистором или потенциометром. Такая схема реализована в большинстве бытовых диммеров.

    Такие схемы регулировки напряжения называется СИФУ – система импульсного фазового управления.

    На рисунке выше изображен вариант управления симистором с помощью микроконтроллера, на примере популярной платформы Arduino. Симисторный драйвер состоит из оптосимистора и светодиода. Так как в выходной цепи драйвера установлен оптосимистор на управляющий электрод всегда подаётся напряжение нужной полярности, но здесь есть некоторые нюансы.

    Дело в том, что для регулировки напряжения с помощью симистора или тиристора нужно подавать управляющий сигнал в определенный момент времени, так чтобы срез фазы происходил до нужной величины. Если наугад стрелять управляющими импульсами – схема работать конечно будет, но регулировок добиться не выйдет, поэтому нужно определять момент перехода полуволны через ноль.

    Что это за устройство, его обозначение

    Симистор — это симметричный тиристор. В англоговорящих странах используется название triak, встречается и у нас транслитерация этого названия — триак. Понять принцип его работы несложно, если знаете как работает тиристор. Если коротко, тиристор пропускает ток только в одном направлении. И в этом он похож на диод, но ток проходит только при появлении сигнала на управляющем выводе. То есть, ток проходит только при определенных условиях. Прекращается его «подача» при снижении силы тока ниже определенного значения или разрывом цепи (даже кратковременным). Так как симистор, по сути, двусторонний тиристор, при появлении управляющего сигнала он пропускает ток в обоих направлениях направления.

    В открытом состоянии симистор проводит ток в обоих направлениях.

    На схеме он изображается как два включенных навстречу друг на другу тиристора с общим управляющим выводом.

    Внешний вид симистора и его обозначение на схемах

    Симистор имеет три вывода: два силовых и один управляющий. Через силовые выводы можно пропускать ток высокого напряжение, на управляющий подаются низковольтные сигналы. Пока на управляющем выводе не появится потенциал, ток не будет протекать ни в одном направлении.

    Полупроводниковая структура симистора

    Структура симистора состоит из пластины, состоящей из чередующихся слоев с электропроводностями p- и n- типа и из контактов электродов основного и управляющего действия.

    . Всего в структуре полупроводника содержится пять слоев p- и n-типа. Область между слоями называется p-n-переходом, который обладает нелинейной ВАХ с небольшим сопротивлением в обратном направлении, где минус – это n-слой, а плюс – p-слой и высокое значение сопротивления в обратном направлении. Пробой p-n-перехода происходит при напряжении равном несколько тысяч вольт.

    Во время включения симистора в прямом направлении в работу вступает правая половина структуры. Левая область структуры выключена, она считается для тока, с обладанием очень высоким сопротивлением. Характеристики симистора динамического и статического плана при его действии в прямом направлении, при поступлении положительного управляющего сигнала соответствуют аналогичным характеристикам тиристора, работающего в прямом направлении.

    Рис. №4. Структура симистора, включенного в обратном направлении. По этой схеме к СЭУ прилагается напряжение со знаком плюс, относительно СЭ, а pn-переходы j2 и j4 подключаются в прямом, а pn-переходы j1 и j3 – в обратную сторону. Благодаря этому структура может рассматриваться, как структура тиристора, подключенная в обратном направлении, не принимающая участие в работе по пропусканию тока. В этом случае действие прибора определяется при помощи левой части структуры и представляет собой обратно ориентированную pnpn структуру с добавочным пятым слоем n0 , который граничит со слоем p1.

    Где используется и как выглядит

    Чаще всего симистор используется для коммутации в цепях переменного тока (подачи питания на нагрузку). Это удобно, так как при помощи напряжения малого номинала можно управлять высоковольтным питанием. В некоторых схемах ставят симистор вместо обычного электромеханического реле. Плюс очевиден — нет физического контакта, что делает включение питания более надежным. Второе достоинство — относительно невысокая цена. И это при значительном времени наработки и высокой надежности схемы.

    Минусы тоже есть. Приборы могут сильно нагреваться под нагрузкой, поэтому необходимо обеспечить отвод тепла. Мощные симисторы (называют обычно «силовые») монтируются на радиаторы. Еще один минус — напряжение на выходе симистора пилообразное. То есть подключаться может только нагрузка, которая не предъявляет высоких требований к качеству электропитания. Если нужна синусоида, такой способ коммутации не подходит.

    Заменить симистор можно двумя тиристорами. Но надо правильно подобрать их по параметрам, да и схему управления придется переделывать — в таком варианте управляющих вывода два

    По внешнему виду отличить тиристор и симистор нереально. Даже маркировка может быть похожей — с буквой «К». Но есть и серии, у которых название начинается с «ТС», что означает «тиристор симметричный». Если говорить о цоколевке, то это то, что отличает тиристор от симистора. У тиристора есть анод, катод и управляющий вывод. У симистора названия «анод» и «катод» неприменимы, так как вывод может быть и катодом, и анодом. Так что их обычно называют просто «силовой вывод» и добавляют к нему цифру. Тот который левее — это первый, который правее — второй. Управляющий электрод может называться затвором (от английского слова Gate, которым обозначается этот вывод).

    Особенности

    Чтобы иметь полное представление о симметричных тринисторах, необходимо рассказать про их сильные и слабые стороны. К первым можно отнести следующие факторы:

    • относительно невысокая стоимость приборов;
    • длительный срок эксплуатации;
    • отсутствие механики (то есть подвижных контактов, которые являются источниками помех).

    В число недостатков приборов входят следующие особенности:

    • Необходимость отвода тепла, примерно из расчета 1-1,5 Вт на 1 А, например, при токе 15 А величина мощности рассеивания будет около 10-22 Вт, что потребует соответствующего радиатора. Для удобства крепления к нему у мощных устройств один из выводов имеет резьбу под гайку.


    Симистор с креплением под радиатор

    • Устройства подвержены влиянию переходных процессов, шумов и помех;
    • Не поддерживаются высокие частоты переключения.

    По последним двум пунктам необходимо дать небольшое пояснение. В случае высокой скорости коммутации велика вероятность самопроизвольной активации устройства. Помеха в виде броска напряжения также может привести к этому результату. В качестве защиты от помех рекомендуется шунтировать прибор RC цепью.

    Принцип работы симистора

    Давайте разберем, как работает симистор на примере простой схемы, в которой переменное напряжение подается на нагрузку через электронный ключ на базе этого элемента. В качестве нагрузки представим лампочку — так удобнее будет объяснять принцип работы.

    Схема реле на симисторе (триаке)

    В исходном положении прибор находится в запертом состоянии, ток не проходит, лампочка не горит. При замыкании ключа SW1 питание подается на на затвор G. Симистор переходит в открытое состояние, пропускает через себя ток, лампочка загорается. Поскольку схема работает от сети переменного напряжения, полярность на контактах симистора постоянно меняется. Вне зависимости от этого, лампочка горит, так как прибор пропускает ток в обоих направлениях.

    При использовании в качестве питания источника переменного напряжения, ключ SW1 должен быть замкнуть все время, пока необходимо чтобы нагрузка была в работе. При размыкании контакта во время очередной смены полярности цепь разрывается, лампочка гаснет. Зажжется она снова только после замыкания ключа.

    Если в той же схеме использовать источник постоянного тока, картина изменится. После того как ключ SW1 замкнется, симистор откроется, потечет ток, лампочка загорится. Дальше этот ключ может возвращаться в разомкнутое состояние. При этом цепь питания нагрузки (лампочки) не разрывается, так как симистор остается в открытом состоянии. Чтобы отключить питание, надо либо понизить ток ниже величины удержания (одна из технических характеристик), либо кратковременно разорвать цепь питания.

    Использование симистора

    Симистор представляется настолько гибким и универсальным устройством, что благодаря его свойству переключения в проводящее состояние запускаемым импульсом с положительным или отрицательным знаком, который не зависит от источника проявляющего свойства мгновенной полярности. По сути названия анод и катод для прибора не имеют большой актуальности.

    1. Одно из популярных и простейших сфер использования симистора может считаться его применение в качестве твердотельного реле. Для него характерно малое значение пускового тока достаточного для нагрузки с большими токами. Функцию ключа в таком устройстве может играть геркон, или обладающее большой чувствительностью термореле и прочие контактные пары с током до 50мА, при этом величина тока нагрузки может ограничиваться исключительно показателями, на которые рассчитан симистор.

    Рис.№5. Схема твердотельного реле с использованием симистора.

    1. Не менее широко использование симистора в качестве регулятора интенсивности освещения и управления скоростью вращения электромотора. Схема построена на использовании запускающих элементов, которые устанавливаются RC-фазовращателем, такой элемент, как потенциометр регулирует интенсивность освещения, а резистор служит для ограничения тока нагрузки. Формирование импульсов выполняется с помощью динистора. После пробоя в динисторе, который происходит в результате разности потенциалов на конденсаторе, импульс разряда конденсатора, возникающий мгновенно включает симистор.

    Рис. №6. Схема регулирования света с использованием симистора с фазовым управлением.

    1. Управление мощностью в нагрузке с использованием в схеме добавочной RC-цепочки, что дает большой фазовый сдвиг, который облегчает задачу по управлению мощности.

    Сигналы управления

    Управляется симистор не напряжением, а током. Для открытия на затвор надо подать ток определенного уровня. В характеристиках указан минимальный ток открывания — вот это и есть нужная величина. Обычно ток открывания совсем небольшой. Например, для коммутации нагрузки на 25 А, подается управляющий сигнал порядка 2,5 мА. При этом, чем выше напряжение, подаваемое на затвор, тем быстрее открывается переход.

    Схема подачи напряжения для управления симистором

    Чтобы перевести симистор в открытое состояние, напряжение должно подаваться между затвором и условным катодом. Условным, потому что в разные моменты времени, катодом является то один силовой выход, то другой.

    Полярность управляющего напряжения, как правило, должна быть либо отрицательной, либо должна совпадать с полярностью напряжения на условном аноде. Поэтому часто используется такой метод управления симистором, при котором сигнал на управляющий электрод подаётся с условного анода через токоограничительный резистор и выключатель. Управлять симистором часто удобно, задавая определённую силу тока управляющего электрода, достаточную для отпирания. Некоторые типы симисторов (так называемые четырёхквадрантные симисторы) могут отпираться сигналом любой полярности, хотя при этом может потребоваться больший управляющий ток (а именно, больший управляющий ток требуется в четвёртом квадранте, то есть когда напряжение на условном аноде имеет  отрицательную полярность, а на управляющем электроде —  положительную).

    Как проверить симистор

    Привычка проверять все элементы пред пайкой приходит с годами. Проверить симистор можно при помощи мультиметра и при помощи небольшой проверочной схемы с батарейкой и лампочкой. В любом случае надо сначала разобраться, как располагаются выводы на вашем приборе. Сделать это можно по цоколевке каждой конкретной серии. Для этого в поисковик забиваем маркировку, которая есть на корпусе. В некоторых случаях можно добавить «цоколевка». Если есть русскоязычные описания, будет несколько проще. Если на русском информации нет, придется искать в интернете. Заменяем слово «цоколевка» словом «datasheet». Иногда можно ввести русскими буквами «даташит». В переводе это «техническая спецификация». По имеющимся в описании таблицам и рисункам легко понять, где расположены силовые выходы (T1 и T2), а где затвор (G).

    Пример цоколевки. Все можно понять и без знания языка

    С мультиметром

    Проверка мультиметром симистора основана на принципе его работы. Берем обычный мультиметр, ставим его в положение прозвонки. Силовые выходы между собой должны звониться в обоих направлениях. Прикасаемся щупами к выходам Т1 и Т2. На экране должны высвечиваться цифры. Это сопротивление перехода. Если поменять щупы местами, сопротивление может измениться, но ни обрыва, ни короткого быть не должно.

    Проверяем мультиметром

    Зато между затвором и силовыми выходами должен быть «обрыв» (бесконечно большое сопротивление). То есть, «звониться» они не должны при любом расположении щупов. Проверив сопротивление между разными выводами, можно сделать вод о работоспособности симистора.

    С лампочкой и батарейкой

    Для проверки симистора без мультиметра придется собрать простенькую проверочную схему с питанием от девятивольтовой батарейки «Крона». Нужны будут три провода длиной около 20 см. Провода желательно гибкие, многожильные. Проще, если они будут разных цветов. Лучше всего красный, синий и любой другой. Пусть будет желтый. Синий разрезаем пополам, припаиваем лампочку накаливания на 9 В (или смотрите по напряжению, которое выдает ваша батарейка). Один кусок провода на резьбу, другой — на центральный вывод с нижней части цоколя. Чтобы работать было удобнее, на каждый провод лучше припаять «крокодилы» — пружинные зажимы.

    Как проверить симистор без мультиметра

    Собираем схему. Подключаем провода в таком порядке:

    • Красный одним концом на плюс кроны, вторым — на вывод Т1.
    • Синий — на минус кроны и на Т2.
    • Желтый провод одним краем цепляем к затвору G.

    После того как собрали схему, лампочка не должна гореть. Если она горит, симистор пробит. Если не горит, проверяем дальше. Свободным концом желтого провода кратковременно прикасаемся к Т2. Лампочка должна загореться. Это значит, что симметричный тиристор открылся. Чтобы его закрыть, надо коснуться проводом вывода Т1. Если все работает, прибор исправен.

    Как проверить работоспособность симистора?

    В сети можно найти несколько способ, где описан процесс проверки при помощи мультиметра, те, кто описывал их, судя по всему, сами не пробовали ни один из вариантов. Чтобы не вводить в заблуждение, следует сразу заметить, что выполнить тестирование мультиметром не удастся, поскольку не хватит тока для открытия симметричного тринистора. Поэтому, у нас остается два варианта:

    1. Использовать стрелочный омметр или тестер (их силы тока будет достаточно для срабатывания).
    2. Собрать специальную схему.

    Алгоритм проверки омметром:

    1. Подключаем щупы прибора к выводам T1 и T2 (A1 и A2).
    2. Устанавливаем кратность на омметре х1.
    3. Проводим измерение, положительным результатом будет бесконечное сопротивление, в противном случае деталь «пробита» и от нее можно избавиться.
    4. Продолжаем тестирование, для этого кратковременно соединяем выводы T2 и G (управляющий). Сопротивление должно упасть примерно до 20-80 Ом.
    5. Меняем полярность и повторяем тест с пункта 3 по 4.

    Если в ходе проверки результат будет таким же, как описано в алгоритме, то с большой вероятностью можно констатировать, что устройство работоспособное.

    Заметим, что проверяемую деталь не обязательно демонтировать, достаточно только отключить управляющий вывод (естественно, обесточив предварительно оборудование, где установлена деталь, вызывающая сомнение).

    Необходимо заметить, что данным способом не всегда удается достоверно проверку, за исключением тестирования на «пробой», поэтому перейдем ко второму варианту и предложим две схемы для тестирования симметричных тринисторов.

    Схему с лампочкой и батарейкой мы приводить не будем в виду того, что таких схем достаточно в сети, если вам интересен этот вариант, можете посмотреть его в публикации о тестировании тринисторов. Приведем пример более действенного устройства.


    Схема простого тестера для симисторов

    Обозначения:

    • Резистор R1 – 51 Ом.
    • Конденсаторы C1 и С2 – 1000 мкФ х 16 В.
    • Диоды – 1N4007 или аналог, допускается установка диодного моста, например КЦ405.
    • Лампочка HL – 12 В, 0,5А.

    Можно использовать любой трансформатор с двумя независимыми вторичными обмотками на 12 Вольт.

    Алгоритм проверки:

    1. Устанавливаем переключатели в исходное положение (соответствующее схеме).
    2. Производим нажатие на SB1, тестируемое устройство открывается, о чем сигнализирует лампочка.
    3. Жмем SB2, лампа гаснет (устройство закрылось).
    4. Меняем режим переключателя SA1 и повторяем нажатие на SB1, лампа снова должна зажечься.
    5. Производим переключение SA2, нажимаем SB1, затем снова меня ем положение SA2 и повторно жмем SB1. Индикатор включится, когда на затвор попадет минус.

    Теперь рассмотрим еще одну схему, только универсальную, но также не особо сложную.


    Схема для проверки тиристоров и симисторов

    Обозначения:

    • Резисторы: R1, R2 и R4 – 470 Ом; R3 и R5 – 1 кОм.
    • Емкости: С1 и С2 – 100 мкФ х 10 В.
    • Диоды: VD1, VD2, VD5 и VD6 – 2N4148; VD2 и VD3 – АЛ307.

    В качестве источника питания используется батарейка на 9V, по типу Кроны.

    Тестирование тринисторов производится следующим образом:

    1. Переключатель S3, переводится в положении, как продемонстрировано на схеме (см. рис. 6).
    2. Кратковременно производим нажатие на кнопку S2, тестируемый элемент откроется, о чем просигнализирует светодиод VD
    3. Меняем полярность, устанавливая переключатель S3 в среднее положение (отключается питание и гаснет светодиод), потом в нижнее.
    4. Кратковременно жмем S2, светодиоды не должны загораться.

    Если результат будет соответствовать вышеописанному, значит с тестируемым элементом все в порядке.

    Теперь рассмотрим, как проверить с помощью собранной схемы симметричные тринисторы:

    • Выполняем пункты 1-4.
    • Нажимаем кнопку S1- загорается светодиод VD

    То есть, при нажатии кнопок S1 или S2 будут загораться светодиоды VD1 или VD4, в зависимости от установленной полярности (положения переключателя S3).

    Как избежать ложных срабатываний

    Так как для срабатывания симистора достаточно небольшого потенциала, возможны ложные срабатывания. В некоторых случаях они не страшны, но могут привести и к поломке. Поэтому лучше заранее принять меры. Есть несколько способов уменьшить вероятность ложных включений:

    • Уменьшить длину линии к затвору, соединять цепь управления — затвор и Т1 — напрямую. Если это невозможно, использовать экранированный кабель или витую пару.
    • Снизить чувствительность затвора. Для этого параллельно ставят сопротивление (до 1 кОм).

      Практически во всех схемах с симисторами в цепи затвора есть резистор, уменьшающий чувствительность прибора

    • Использовать триаки с высокой шумовой устойчивостью. В маркировке у них добавлена буква «Н», от «нечувствительный». Называют их «симисторы ряда «Н». Отличаются они тем, что минимальный ток перехода у них намного выше. Например, симистор BT139-600H имеет ток перехода IGT min =10mA.

    Как уже говорили, симистор управляется током. Это дает возможность подключать его напрямую к выходам микросхем. Есть одно ограничение — ток не должен превышать максимально допустимый. Обычно это 25 мА.

    Особенности монтажа

    Так же как и тиристоры, симисторы при работе греются, поэтому при сборке необходимо обеспечивать отвод тепла. Если нагрузка маломощная или питание импульсное (кратковременное подключение на промежуток менее 1 сек) допускается монтаж без радиатора. В остальных случаях необходимо обеспечить качественный контакт с охлаждающим устройством.

    Есть три способа фиксации симистора на радиаторе: клепка, на винте и на зажиме. Первый вариант при самостоятельном монтаже не рекомендуется, так как существует высокая вероятность повреждения корпуса. Наиболее простой способ монтажа в домашних условиях — винтовой.

    Порядок монтажа симистора

    Перед тем, как начинают монтаж, осматривают корпус прибора и радиатора (охладителя) на предмет царапин и сколов. Их быть не должно. Затем поверхность протирают от загрязнений чистой ветошью, обезжиривают, накладывают термопасту. После чего вставляют в отверстие с резьбой в радиаторе и зажимают шайбу. Крутящий момент должен быть 0.55Nm- 0.8Nm. То есть, необходимо обеспечить должный контакт, но перетягивать тоже нельзя, так как есть риск повредить корпус.

    Схема регулятора мощности для индуктивной нагрузки на симисторе

    Обратите внимание, что монтаж симистора производится до пайки. Это снижает механическую нагрузку на отводы прибора. И еще: при установке следите за тем, чтобы корпус плотно прижимался к охладителю.

    Чем отличается симистор от транзистора


    Как он работает и для чего нужен

    Симистор является полупроводниковым прибором. Его полное название – симметричный триодный тиристор. Его особенность – возможно проводить ток в обе стороны. Данный элемент цепи имеет три вывода: один является управляющим, а два других силовыми. В этой статье мы рассмотрим принцип работы, устройство и назначение симистора в различных схемах электроприборов. В таблице ниже представлены характеристики популярных симисторов:


    Таблица характеристик популярных симисторов.

    Конструкция и принцип действия

    Особенность симистора является двунаправленной проводимости идущего через прибор электрического тока. Конструкция устройства строится на использовании двух встречно-параллельных тиристоров с общим управлением. Такой принцип работы дал название от сокращенного «симметрические тиристоры». Поскольку электроток может протекать в обе стороны, нет смысла обозначать силовые выводы как анод и катод. Дополняет общую картину управляющий электрод. В симисторе есть пять переходов, позволяющих организовать две структуры. Какая из них будет использоваться зависит от места образования (конкретный силовой вывод) отрицательной полярности.


    Симистор.

    Как работает устройство

    Исходно полупроводниковый прибор находится в запертом состоянии и ток по нему не проходит. При подаче тока на управляющий электрод, последний переходит в открытое состояние и симистор начинает пропускать через себя ток. При работе от сети переменного тока полярность на контактах постоянно меняется. Схема, где используется рассматриваемый элемент, при этом будет работать без проблем. Ведь ток пропускается в обоих направлениях. Чтобы симистор выполнял свои функции, на управляющий электрод подают импульс тока, после снятия импульса ток через условные анод и катод продолжает протекать до тех пор, пока цепь не будет разорвана или они не будут находится под напряжением обратной полярности.

    Это один из видов тиристоров, отличающийся от базового типа большим числом p-n переходов, и как следствие этого, принципом работы (он будет описан ниже). Характерно, что в элементной базе некоторых стран данный тип считается самостоятельным полупроводниковым устройством.

    При использовании в цепи переменного тока симистор закрывается на обратной полуволне синусоиды, тогда нужно подавать импульс противоположной полярности (той же, под которой находятся «силовые» электроды элемента).

    Принцип действия системы управления может корректироваться в зависимости от конкретного случая и применения. После открытия и начала протекания подавать ток на управляющий электрод не нужно. Цепь питания разрываться не будет. При надобности отключить питание следует понизить ток в цепи ниже уровня величины удержания или кратковременно разорвать цепь питания.

    Управляющие сигналы

    Чтобы добиться желаемого результата с симистором используют не напряжение, а ток. Чтобы прибор открылся, он должен быть на определённом небольшом уровне. Для каждого симистора сила управляющего тока может быть разной, её можно узнать из даташита на конкретный элемент. Например, для симистора КУ208 этот ток должен быть больше 160 мА, а для КУ201 —не менее 70 мА.


    Симистор иностранного производства.

    Полярность управляющего сигнала должна совпадать с полярностью условного анода. Для управления симистором часто используют выключатель и токоограничительный резистор, если он управляется микроконтроллером – может понадобиться дополнительная установка транзистора, чтобы не сжечь выход МК, или использовать симисторный оптодрайвер, типа MOC3041 и подобных. Четырёхквадрантные симисторы могут отпираться сигналом с любой полярностью. В этом преимуществе есть и недостаток – может потребоваться увеличенный управляющий ток. При отсутствии прибор заменяется двумя тиристорами. При этом следует правильно подбирать их параметры и переделывать схему управления. Ведь сигнал будет подаваться на два управляющих вывода.

    Интересно по теме: Как проверить стабилитрон.

    Свойства тиристоров

    Среди огромного множества характеристик этого полупроводникового элемента можно выделить самые существенные:

    1. Тиристоры, подобно диодам, способны проводить электрический ток только в одном направлении. В этом случае они работают в схеме, как выпрямительный диод.
    2. Из отключенного во включенное состояние тиристор можно перевести, подав на управляющий электрод сигнал с определенной формой. Отсюда вывод – у тиристора как у выключателя имеется два состояния (причем оба устойчивые). Таким же образом может функционировать и симистор. Принцип работы ключа электронного типа на его основе достаточно прост. Но для того чтобы произвести возврат в исходное разомкнутое состояние, необходимо, чтобы выполнялись определенные условия.
    3. Ток сигнала управления, который необходим для перехода кристалла тиристора из запертого режима в открытый, намного меньше, нежели рабочий (буквально измеряется в миллиамперах). Это значит, что у тиристора есть свойства усилителя тока.
    4. Существует возможность точной регулировки среднего тока, протекающего через подключенную нагрузку, при условии, что нагрузка включена с тиристором последовательно. Точность регулировки напрямую зависит от того, какая длительность сигнала на электроде управления. В этом случае тиристор выступает в качестве регулятора мощности.


    Достоинства и недостатки

    Для чего нужен рассматриваемый полупроводниковый прибор? Самый популярный вариант использования – коммутация в цепях переменного тока. В этом плане симистор очень удобен – используя небольшой элемент можно обеспечить управление высоковольтного питания. Популярны решения, когда им заменяют обычное электромеханическое реле. Плюс такого решения – отсутствует физический контакт, благодаря чему включение питания становится надежнее, переключение бесшумным, ресурс на порядки больше, быстродействие выше. Еще одно достоинство симистора – относительно невысокая цена, что вместе с высокой надёжностью схемы и временем наработки на отказ выглядит привлекательно.

    Будет интересно➡ Что такое тиристоры?

    Полностью избежать минусов разработчикам не удалось. Так, приборы сильно нагреваются под нагрузкой. Приходится обеспечивать отвод тепла. Мощные (или «силовые») симисторы устанавливают на радиаторы. Ещё один недостаток, влияющий на использование, это создание гармонических помех в электросети некоторыми схемами симисторных регуляторов (например, бытовой диммер для регулировки освещенности).

    Отметим, что напряжение на нагрузки будет отличаться от синусоиды, что связано с минимальным напряжением и током, при которых возможно включение. Из-за этого подключать следует только нагрузку, не предъявляющую высоких требований к электропитанию. При постановке задачи добиться синусоиды такой способ коммутации не подойдёт. Симисторы сильно подвержены влиянию шумов, переходных процессов и помех. Также не поддерживаются высокие частоты переключения.


    Как отключить тиристор

    Переход в запертое состояние тиристора возможен в том случае, если к электроду управления открытого элемента не прикладывается сигнал. При этом ток спадает до определенной величины, которая называется гипостатическим током (или током удержания).

    Тиристор отключится и в том случае, если произойдет размыкание в цепи нагрузки. Либо когда напряжение, которое прикладывается к цепи (внешней), меняет свою полярность. Это происходит под конец каждого полупериода в случае, когда питается схема от источника переменного тока.

    Когда тиристор работает в цепи постоянного тока, запирание можно осуществить при помощи простого выключателя или кнопки механического типа. Он соединяется с нагрузкой последовательно и применяется для обесточивания цепи. Аналогичен и принцип работы регулятора мощности на симисторе, правда, имеются в схеме некоторые особенности.

    Область применения

    Характеристики, небольшая стоимость и простота устройства позволяет успешно применять симисторы в промышленности и быту. Их можно найти:

    • В стиральной машине.
    • В печи.
    • В духовках.
    • В электродвигателе.
    • В перфораторах и дрелях.
    • В посудомоечной машине.
    • В регуляторах освещения.
    • В пылесосе.

    На этом перечень, где используется этот полупроводниковый прибор, не ограничивается. Применение рассматриваемого проводникового прибора осуществляется практически во всех электроприборах, что только есть в доме. На него возложена функция управления вращением приводного двигателя в стиральных машинках, они используются на плате управления для запуска работы всевозможных устройств – легче сказать, где их нет.

    Основные характеристики

    Рассматриваемый полупроводниковый прибор предназначен для управления схемами. Независимо от того, где в схеме он применяется, важны следующие характеристики симисторов:

    1. Максимальное напряжение. Показатель, который будучи достигнут на силовых электродах не вызовет, в теории, выхода из строя. Фактически является максимально допустимым значением при условии соблюдения диапазона температур. Будьте осторожны – даже кратковременное превышение может обернуться уничтожением данного элемента цепи.
    2. Максимальный кратковременный импульсный ток в открытом состоянии. Пиковое значение и допустимый для него период, указываемый в миллисекундах.
    3. Рабочий диапазон температур.
    4. Отпирающее напряжение управления (соответствует минимальному постоянному отпирающему току).
    5. Время включения.
    6. Минимальный постоянный ток управления, нужный для включения прибора.
    7. Максимальное повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии. Этот параметр всегда указывают в сопроводительной документации. Обозначает критическую величину напряжения, предельную для данного прибора.
    8. Максимальное падение уровня напряжения на симисторе в открытом состоянии. Указывает предельное напряжение, которое может устанавливаться между силовыми электродами в открытом состоянии.
    9. Критическая скорость нарастания тока в открытом состоянии и напряжения в закрытом. Указываются соответственно в амперах и вольтах за секунду. Превышение рекомендованных значений может привести к пробою или ошибочному открытию не к месту. Следует обеспечивать рабочие условия для соблюдения рекомендованных норм и исключить помехи, у которых динамика превышает заданный параметр.
    10. Корпус симистора. Важен для проведения тепловых расчетов и влияет на рассеиваемую мощность.

    Вот мы и рассмотрели, что такое симистор, за что он отвечает, где применяется и какими характеристиками обладает. Рассмотренные простым языком теоретические азы позволят заложить основу для будущей результативной деятельности. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

    Будет интересно➡ Чем стабисторы отличаются от стабилитронов?

    Как проверить симистор в стиральной машине

    Симисторы используются для передачи напряжения на внешние устройства, а также для защиты от перегорания во время нестабильной работы электросети. Такое оборудование может быть разной мощности, а для СМА чаще всего используются модели со средними показателями. Проверка симистора в стиральной машине помогает выявить неисправности и устранить неполадки в разных узлах техники:

    • при подключении насосов-помп;
    • при подаче потока воды внутрь барабана;
    • при подключении электромагнитов и некоторых других узлов.

    Как устранить поломку

    Чаще всего они выходят из строя из-за частых скачков напряжения в электросети. В одних случаях хватает 1-2 раз, в других система выдерживает больше нагрузок. Еще бывает, что эти детали перегорают из-за попадания воды или моющих средств на контакты. Поэтому в таких случаях необходимо знать, как проверить симистор в стиральной машине, какое для этого требуется оборудование и не привела ли поломка к выходу из строя и других узлов устройства.

    Собственными силами в домашних условиях это выявить практически невозможно, особенно если у вас нет соответствующего опыта, навыков и оборудования для проверки. Рекомендуем вам не заниматься самостоятельным ремонтом. В противном случае такая замена симистора в стиральной машине может привести к еще большему числу неполадок или даже серьезным поломкам в системе. В отдельных случаях есть риск полностью вывести технику из строя без возможности дальнейшей ее починки.

    Рекомендуем вам не заниматься ремонтом лично, а сразу вызывать мастера на дом. Наши специалисты в Москве оперативно приедут на вызов, проведут диагностику и определят, насколько серьезны неполадки в системе. Наши мастера отлично разбираются в ремонте, знают, чем заменить симистор, как это сделать правильно и быстро.

    Назад к списку

    www.mosremslugba.ru

    Полупроводниковая структура симистора

    Структура симистора состоит из пластины, состоящей из чередующихся слоев с электропроводностями p- и n- типа и из контактов электродов основного и управляющего действия. Всего в структуре полупроводника содержится пять слоев p- и n-типа. Область между слоями называется p-n-переходом, который обладает нелинейной ВАХ с небольшим сопротивлением в обратном направлении, где минус – это n-слой, а плюс – p-слой и высокое значение сопротивления в обратном направлении. Пробой p-n-перехода происходит при напряжении равном несколько тысяч вольт.

    Во время включения симистора в прямом направлении в работу вступает правая половина структуры. Левая область структуры выключена, она считается для тока, с обладанием очень высоким сопротивлением. Характеристики симистора динамического и статического плана при его действии в прямом направлении, при поступлении положительного управляющего сигнала соответствуют аналогичным характеристикам тиристора, работающего в прямом направлении.

    По этой схеме к СЭУ прилагается напряжение со знаком плюс, относительно СЭ, а p—n-переходы j2 и j4 подключаются в прямом, а p—n-переходы j1 и j3 – в обратную сторону. Благодаря этому структура может рассматриваться, как структура тиристора, подключенная в обратном направлении, не принимающая участие в работе по пропусканию тока. В этом случае действие прибора определяется при помощи левой части структуры и представляет собой обратно ориентированную p—n—p—n структуру с добавочным пятым слоем n0 , который граничит со слоем p1.

    Использование симистора

    Симистор представляется настолько гибким и универсальным устройством, что благодаря его свойству переключения в проводящее состояние запускаемым импульсом с положительным или отрицательным знаком, который не зависит от источника проявляющего свойства мгновенной полярности. По сути названия анод и катод для прибора не имеют большой актуальности.

    • Одно из популярных и простейших сфер использования симистора может считаться его применение в качестветвердотельного реле. Для него характерно малое значение пускового тока достаточного для нагрузки с большими токами. Функцию ключа в таком устройстве может играть геркон, или обладающее большой чувствительностью термореле и прочие контактные пары с током до 50мА, при этом величина тока нагрузки может ограничиваться исключительно показателями, на которые рассчитан симистор.
    • 2Не менее широко использование симистора в качестве регулятора интенсивности освещения и управления скоростью вращения электромотора. Схема построена на спользовании запускающих элементов, которые устанавливаются RC-фазовращателем, такой элемент, как потенциометр регулирует интенсивность освещения, а резистор служит для ограничения тока нагрузки. Формирование импульсов выполняется с помощью динистора. После пробоя в динисторе, который происходит в результате разности потенциалов на конденсаторе, импульс разряда конденсатора, возникающий мгновенно включает симистор.
    • Управление мощностью в нагрузке с использованием в схеме добавочной RC-цепочки, что дает большой фазовый сдвиг, который облегчает задачу по управлению мощности.


    Обозначение симистора на схеме.

    Преимущества использования симисторов

    • Увеличение разрешенной критической величины напряжения коммутации, что разрешает управления большими реактивными нагрузками без существенных сбоев в коммутации. Это позволяет уменьшить число компонентов, размеры печатной платы, снизить цену и убрать потери на рассеивание энергии демпфером.
    • Повышение критической величины изменения тока коммутации, что повышает качество работы на высокой частоте для несинусоидального напряжения.
    • Большая чувствительность к высокой температуре рабочего процесса.
    • Высокое значение допустимого напряжения снижает стремление к самовключению из состояния отсутствия проводимости при большой температуре, что разрешает их использование для резистивных нагрузок по управлению бытовой и нагревательной техникой.
    • Долговечность симистора, обусловленная рабочими температурными перепадами, отличается практически неограниченным ресурсом.
    • Отсутствие искрообразования и возможность управления в момент нулевого тока в сети, что снижает электромагнитные помехи.

    Основные достоинства симистора:

    1. большая частота срабатывания для высокой точности управления;
    2. высокий ресурс по сравнению с релейными электромеханическими устройствами;
    3. возможность добиться небольших размеров приборов;
    4. отсутствие шума при включении и отключении электроцепей.

    Силовая электроника, с использованием симисторов, разработанная отечественными производителями благодаря своим качественным показателям может составить западным фирмам высокую конкуренцию.

    Материал по теме: Как подключить конденсатор

    Виды симисторов

    Говоря о видах симисторов, следует принять тот факт, что это симистор является одним из видов тиристоров. Когда имеются в виду различия по работе, то и тиристор можно представить своего рода разновидностью симистора. Различия касаются лишь по управляющему катоду и в разных принципах работы этих тиристоров. Читайте что такое импульсный блок питания.


    Поврежденные симисторы.

    Импортные симисторы широко представлены на отечественном рынке. Их основное отличие от отечественных симисторов заключается в том, что они не требуют предварительной настройки в самой схеме, что позволяет экономить детали и место на печатной плате. Как правило, они начинают работать сразу после включения в схему. Следует лишь точно подобрать необходимый симистор по всем требуемым характеристикам.

    • На замену Z00607 хорошо подходят ы BT131-600, только они максимально подходят по всем характеристикам
    • Полностью аналогичный у Z7M является МАС97А8.
    • z3m . Такой же , как и чуть выше. Различия в токе по управляющему ключу и в максимальном напряжении. Полностью аналогичен по замене на MAC97A8
    • ВТА 16 600 — импортный , рассчитанный на использование в цепях до 16 ампер и напряжением до 600 вольт
    • Этот очень часто используется концерном Samsung в производстве бытовых приборов. Аналогом этого полупроводника и, несомненно, более лучшим, является BT 134-800. ы m2lz47 являются не самыми надежными с точки зрения условий эксплуатации в приборах с нестабильными параметрами питающей сети.
    • тс122 25. Данный симистор очень часто называют силовым тиристором, так как он используется в электроприборах или электроинструменте в механизмах плавного пуска. Отличительной особенность данного а является его большая надежность на протяжении большого срока работы.
    • 131 6 , другое название данного а ВТ 131-600, но есть и упрощенное название, и на многих деталях имеется именно упрощенная маркировка. С этим моментом очень часто связано то, что по оригинальной или упрощенной маркировке не всегда можно найти именно ту информацию, которая нужна.

    Будет интересно➡ Что такое полупроводниковые диоды и как они устроены

    Схемы управления

    Схемы управления симистором отличаются простотой и надежностью. Там, где без применения симисторов требовалось большое количество деталей, и производилась тщательная подгонка по параметрам – симисторы значительно упростили всю принципиальную схему. Включение в схему только основных элементов позволяет миниатюризировать не только саму печатную плату, но и весь прибор в целом. Читайте принцип работы индикаторной отвертки.

    Схема диммера на симисторе позволяет создать компактное дополнение к выключателю освещения, для плавной регулировки уровня освещения. При необходимости схему можно дополнить компонентами для плавного изменения освещения в зависимости от яркости внешнего фона.

    Схема регулятора на симисторе включает в себя непосредственно сам датчик температуры, питающую сеть, и прибор нагрузки. Изменение показаний датчика температуры приводит к изменени показателей тока на ключе симистора, что приводит либо к увеличению напряжения, либо к уменьшению. Забудьте о сложных механических устройствах с биметаллическими пластинами и выгорающих контактах. Схемы управления скоростью вращения двигателя принципиально ничем не отличаются по принципу построения от других аналогичных. Нюансы касаются только параметров тока и напряжения на двигатель.


    Симистр на электронной схеме.

    Управление симистором через оптопару позволяет подключать электрооборудование, которым нужно управлять. Непосредственно к компьютеру через порт LPT. Оптопара в данном примере позволяет защитить непосредственно материнскую плату компьютера от перегрузки и выхода из строя. Своего рода умны предохранитель с функцией управления. Управление симистором с микроконтроллера позволяет добиться очень точных показателей по току и напряжению, при которых происходит управление самим симистором и распределению питающего напряжения на различные устройства нагрузки.

    Что такое ТРИАК? Определение, конструкция, работа и применение TRIAC

    Определение : TRIAC – это, по сути, 3-контактный переключатель переменного тока , который показывает проводимость в обоих направлениях . Они запускаются в проводимость с помощью низкоэнергетического стробирующего сигнала. TRIAC – это сокращение от TRI для A альтернативной C текущей. Это двунаправленное устройство , которое принадлежит к семейству тиристоров и, по сути, представляет собой диаконтакт с выводом затвора, который используется для управления условиями включения устройства.

    Более конкретно, мы можем сказать в TRIAC, Tri обозначает 3 клеммы устройства, а ac обозначает устройство, которое используется для управления переменным током . Симистор мощностью 16 кВт легко доступен. Для управления приложениями они широко используются в области силовой электроники.

    Давайте посмотрим на схематический символ TRIAC:

    Строительство TRIAC

    На схеме ниже показана базовая структура симистора:

    Как мы уже обсуждали, это 3-х контактный и 4-х уровневый , он состоит из 2 тиристоров в обратном параллельном соединении, имеющих терминал затвора.Он имеет 6 легированных областей, а омический контакт создается затвором как с N-, так и с P-областями. Благодаря этому любая полярность запускающего импульса может запустить проводимость в устройстве.

    Давайте посмотрим на электрический эквивалент базовой структуры симистора.

    Поскольку это двунаправленное устройство, анод и катод не имеют никакого значения. Таким образом, терминалы представлены как MT 1 и MT 2 вместе с оконечным устройством G .

    Работа TRIAC

    Симистор – это устройство, которое проводит ток независимо от полярности напряжения на клеммах. В результате существует 4 различных возможности операций.

    Давайте теперь обсудим кейсы отдельно:

    1. Когда затвор и MT 2 имеют положительный потенциал по отношению к MT 1 :

    При приложении положительного потенциала на MT 2 относительно MT 1 , два соединения P 1 -N 1 и P 2 -N 2 смещаются вперед.Следовательно, ток протекает через P 1 -N 1 -P 2 -N 2 . Таким образом, симистор в таком состоянии считается смещенным положительно.

    2. Когда MT 2 имеет положительный потенциал, а затвор имеет отрицательный потенциал по отношению к MT 1 :

    Как и в предыдущем случае, здесь также ток протекает через P 1 -N 1 -P 2 -N 2 . Но здесь соединение P 2 -N 3 становится смещенным вперед, и симистор работает за счет впрыска носителей в P 2 .

    3. Когда затвор и MT 2 находятся под отрицательным потенциалом относительно MT 1 :

    В таком состоянии теперь ток протекает через P 2 -N 1 -P 1 -N 4 . Соединение P 2 -N 1 и P 1 -N 4 смещено в прямом направлении и в то же время N 1 -P 2 заблокировано, поэтому считается, что оно смещено отрицательно. Приложенный отрицательный потенциал затвора смещает в прямом направлении переход P 2 -N 3 , таким образом инициируя проводимость в устройстве.

    4. Когда MT 2 находится под отрицательным потенциалом, но затвор находится под положительным потенциалом по отношению к MT 1 :

    Как и в предыдущем случае, здесь ток протекает через P 2 -N 1 -P 1 -N 4 . Соединение P 2 -N 1 и P 1 -N 4 смещено в прямом направлении, что приводит к впрыску носителя, что приводит к включению устройства.

    Характеристики TRIAC

    Характеристическая кривая симистора в основном поддерживает следующие 4 режима:

    Режим 1 : это операция первого квадранта, где V MT21 и V G1 оба имеют положительное значение .

    Режим 2 : это операция второго квадранта, где V MT21 положительное значение и V G1 отрицательное .

    Режим 3 : Это операция третьего квадранта, где V MT21 и V G1 оба имеют отрицательное значение .

    Режим 4 : Это операция четвертого квадранта, где V MT21 отрицательное значение и V G1 положительное значение .

    Здесь V MT21 представляют напряжение на выводе MT 2 относительно вывода MT 1 , а V G1 представляет напряжение затвора относительно вывода MT 1 .

    Когда устройство начинает проводить, через него проходит очень большой ток. Однако такой большой ток может повредить устройство. Таким образом, для ограничения избыточного тока используется внешнее сопротивление. Здесь управляющий вывод является затвором, и правильно приложенный потенциал затвора регулирует угол включения устройства.

    Значения напряжения и тока для типичного симистора приведены ниже:

    1. Ток в открытом состоянии: – 25 A
    2. Напряжение в открытом состоянии: – 1,5 В
    3. Средний ток срабатывания: – 5 мА
    4. Ток удержания: – 75 мА

    Цепь управления TRIAC

    Давайте посмотрим на схему управления симистором, показанную ниже:

    Во время положительной половины и отрицательной половины входного цикла мощность переменного тока регулируется для нагрузки путем переключения между включением и выключением.Положительная половина прямого смещения D1 и обратного смещения D2, и затвор положительный по отношению к A 1 .

    Однако во время отрицательного полупериода D 2 теперь смещается в прямом направлении, а D 1 смещается в обратном направлении, и затвор является положительным по отношению к выводу A 2 . Используемый в схеме резистор R 2 контролирует точку начала проводимости.

    Преимущества TRIAC

    • Его конструкция проста, так как для защиты требуется один предохранитель.
    • Напряжение как положительной, так и отрицательной полярности может срабатывать симистор.

    Недостатки TRIAC

    • Наличие номинала у симистора ниже, чем у тиристора.
    • Они менее надежны.
    • Нет симметрии во время срабатывания на обеих половинах сигналов.
    • Несимметричное переключение делает его более уязвимым.

    Приложения TRIAC

    • Используется при управлении переменным током.
    • Используется для контроля освещения.
    • Симистор находит свое применение в электродвигателях.

    Эффективные результаты получаются при управлении мощностью переменного тока с помощью симистора. Поскольку симисторы подключаются непосредственно к источникам переменного тока, необходимо обеспечить надлежащую безопасность при тестировании цепи.

    Что такое ТРИАК? Символ, конструкция, работа и применение

    TRIAC – конструкция, работа, преимущества, недостатки и применение

    Тиристоры – широко используемые полупроводниковые устройства для регулирования мощности.Однако они могут проводить только в одном направлении, как диод, что делает их пригодными для регулирования мощности постоянного тока. Принимая во внимание, что TRIAC, который принадлежит к семейству тиристоров, может работать в обоих направлениях, а также обеспечивать полный контроль над подаваемой мощностью. Поэтому они используются для регулирования мощности переменного тока.

    Что такое TRIAC?

    TRIAC – это аббревиатура, обозначающая для « Tri ode для A альтернативных C текущих». Триод означает трехконтактное устройство , в то время как переменный ток означает, что он используется для переключения переменного тока. Это трехконтактный двунаправленный переключатель, работающий в обоих направлениях. Он состоит из комбинации двух антипараллельных SCR с соединенными вместе воротами.

    Три терминала – это Gate, A1 или MT1 и A2 или MT2. У него нет анода и катода, как у тиристора, потому что он может проводить в обоих направлениях, и не имеет значения, поменяны ли контакты местами.

    TRIAC может запускаться в проводимость как положительным, так и отрицательным током затвора в обоих направлениях. Пока он отключается, когда основной ток падает ниже предела тока удержания.

    Символ TRIAC

    Символ TRIAC представляет два тиристора, соединенных антипараллельно, имеющих общий затвор. Его эквивалентная двухтиристорная структура также дана для лучшего понимания.

    Как и тиристор, он имеет три клеммы, но их названия разные, кроме затвора.Это связано с тем, что каждая клемма состоит из соединения анода и катода SCR вместе. Поэтому оба терминала называются либо анодным, либо основным терминалом MT.

    Конструкция TRIAC

    TRAIC представляет собой четырехуровневое устройство, состоящее из комбинации двух антипараллельных тиристоров с тремя выводами Gate, MT1 и MT2.

    Электроды обоих основных выводов (MT1 и MT2) соединены с областями P и N обоих SCR. Так что он может проводить ток в обоих направлениях.Металлический электрод затвора также соединен с областями P и N. Это позволяет запускать TRIAC как положительными, так и отрицательными токами затвора.

    TRIAC – двунаправленный переключатель, он может работать в обоих направлениях, но не является симметричным. Его асимметричная структура является причиной того, что TRAIC имеет асимметричное переключение.

    Работа TRAIC

    Работа TRAIC напоминает тиристор. Когда напряжение приложено, оно не будет проводить, если напряжение не превысит напряжение отключения V BO или не будет приложен импульс затвора.

    Как мы знаем, TRAIC может проводить при обеих полярностях приложенного напряжения, и он может запускаться при обеих полярностях напряжения затвора для любого направления. Таким образом, TRAIC может работать в 4-х режимах.

    Следующие напряжения взяты по отношению к клемме МТ2, например, напряжение МТ1 по отношению к МТ2 и напряжение затвора по отношению к МТ2.

    Режим 1: MT1 = + ve, Gate = + ve

    В этом режиме приложенное напряжение на MT1 является положительным по отношению к MT2.При подаче положительного импульса затвора TRAIC запускает с прямой проводимостью , и ток будет течь от MT1 к MT2.

    Режим 2: MT1 = + ve, Gate = -ve

    В этом режиме подаваемое напряжение одинаково, т.е. MT1 положительно по отношению к MT2. Но импульс затвора отрицательный. Поскольку затвор соединен с областью N TRIAC, он запускает его в с прямой проводимостью , в то время как направление тока останется прежним.

    Режим 3: MT1 = -ve, Gate = + ve

    В этом режиме полярности приложенного напряжения меняются местами i.е. MT1 отрицательно по отношению к MT2. Но импульс затвора положительный. Импульс затвора запустит TRAIC в обратную проводимость от MT2 к MT1.

    Режим 4: MT1 = -ve, Gate = -ve

    В этом режиме как приложенное напряжение, так и напряжение затвора отрицательны. Отрицательный импульс затвора запускает TRAIC в режим обратной проводимости

    Режим 1 и режим 2 представляют работу в квадранте 1 st , где ток и напряжение положительны, а режим 3 и режим 4 представляют работу в квадранте 3 rd квадрант, где напряжение и ток отрицательны.

    Хотя импульс затвора может запускать TRAIC в любом направлении, лучше всего использовать положительный импульс затвора для работы в квадранте 1 st и отрицательный импульс затвора для работы в квадранте 3 rd из-за их повышенной чувствительности. Режимы 2 и 3 требуют большего тока затвора, чем режимы 1 и 4, для срабатывания TRIAC.

    Характеристика V-I TRIAC

    Следующая характеристическая кривая показывает соотношение между приложенным напряжением и током, протекающим через TRIAC.Он работает только в квадрантах 1 и 3 . Его работа такая же, как и у SCR, но он также может работать в квадранте 3 rd .

    Ток I увеличивается, когда напряжение V превышает напряжение разрыва V BO или если применяется стробирующий импульс. Как только устройство переходит в состояние ВКЛ, напряжение снижается до напряжения ВКЛ, а ток превышает. Он будет оставаться во включенном состоянии до тех пор, пока ток не упадет ниже значения тока удержания I H .

    TRAIC – это комбинация двух тиристоров в одном корпусе, поэтому он также имеет те же электрические характеристики, что и отдельные тиристоры в каждом направлении, например, напряжение пробоя, напряжение срабатывания, ток удержания.

    Преимущества и недостатки TRIAC

    Преимущества

    Ниже приведены преимущества TRIAC:

    • Он может проводить и регулировать обе половины сигнала переменного тока.
    • Он компактен и требует меньшего радиатора, чем использование двух тиристоров.
    • Для защиты требуется только один предохранитель.
    • Как положительный, так и отрицательный стробирующий импульс можно использовать для запуска TRAIC.
    • Не требует параллельного включения диода для обратной защиты, как в SCR.

    Недостатки

    • Его переключение асимметрично для обеих половин переменного тока.
    • Асимметричное переключение создает гармоники в системе, вызывая многочисленные проблемы.
    • Его номинальная мощность ниже, чем у SCR.
    • Он менее надежен, чем SCR.
    • Имеет меньшую скорость переключения.
    • Требуется осторожность при срабатывании триггера, так как он может срабатывать в любом направлении.
    • Его рейтинг du / dt ниже, чем SCR.

    Применение TRIAC

    TRIAC используется для регулирования мощности переменного тока от низкого до среднего. Из-за их асимметричного переключения, DIAC используется последовательно со своим выводом затвора для обеспечения симметричного запуска. Доступна комбинация DIAC и TRIAC в одном пакете, который известен как QUADRAC .

    Они используются для управления скоростью двигателей, вентиляторов и регуляторов света, а также для управления нагревом.

    Похожие сообщения:

    Что такое симистор и его работа?

    В этом уроке мы узнаем, что такое симистор и его работа?

    Симистор – Симистор представляет собой трехконтактное полупроводниковое переключающее устройство, которое может управлять переменным током в нагрузке. Traic – это аббревиатура от triode a.c. переключатель, первая буква «TRI» – это означает, что устройство имеет три клеммы, а «ac» означает, что устройство управляет переменным током или может проводить ток в любом направлении.

    Функция симистора

    Это можно понять, обратившись к упрощенной схеме, как показано ниже. Схема управления симистором может быть настроена для прохождения желаемой части положительного и отрицательного полупериода переменного тока. подача через нагрузку РЛ.В соответствии со схемой симистор проходит положительный полупериод питания от 1 до 180, как заштрихованный участок положительного полупериода. Так же, как и заштрихованная часть отрицательного полупериода, пройдет через нагрузку. Таким образом, переменный ток и, следовательно, переменный ток мощность, протекающую через нагрузку, можно контролировать.

    Строительство симистора

    Симистор – это три вывода, пятислойное полупроводниковое устройство с прямыми и обратными характеристиками. идентичны передним характеристикам SCR.Три терминала спроектирован как главный терминал МТ1, главный терминал МТ2 и ворота G.

    Симистор эквивалентен двум отдельные тиристоры, подключенные обратно параллельно, как анод каждого, подключенного к катод другого, с общими воротами, как показано на изображении.

    На изображении ниже схематично изображен симистор. Как показано на рисунке, он состоит из двух параллельных диодов, соединенных в противоположных направлениях с одним выводом затвора. Затвор обеспечивает контроль над проводимостью в любом направлении.

    Главная точка симистора

    1. Симистор может проводить ток при правильном токе затвора независимо от полярности основных клемм МТ1 и МТ2. Поскольку есть больше не конкретный анод или катод, основные выводы обозначаются как MT1 и МТ2.
    2. Симистор может быть включен как с положительной, так и с отрицательной полярности. напряжение на затворе устройства.
    3. Как и SCR, как только симистор запускается в проводимость, потери затвора в проводимость, симистор можно отключить, уменьшив ток цепи до значения тока удержания.
    4. Основным недостатком симистора по сравнению с тиристорами является то, что симисторы имеют более низкие возможности обработки тока, большинство симисторов доступны в номинал от менее 40А до 600В.

    Работа симистора

    По простой схеме ниже симистора.

    Переменный ток поставка, чтобы быть управляемый подключается к основным клеммам трассы через сопротивление RL. Схема затвора состоит из батареи, токоограничивающего резистор R и переключатель S.

    Ниже приведена схема действия –

    1. Когда переключатель S разомкнут, ток затвора отсутствует и симистор отключен. Даже при отсутствии тока затвора симистор можно включить при условии, что напряжение питания сравняется с напряжением отключения симистор.
    2. Когда переключатель S замкнут, ток затвора начинает течь в цепи затвора. Подобно SCR, напряжение отключения симистор можно изменять, создавая надлежащий ток затвора.С несколькими миллиампер введенный на затворе, симистор начнет проводить, независимо от того, положительный ли MT2 или отрицательный w.r.t. MT1.
    3. Если вывод MT2 положительный относительно MT1, симистор крутится включен, и обычный ток будет течь от MT1 к MT2.

    Все вышеуказанные действия симистора, что он может действовать как переменный ток. контактор для включения или выключения переменного тока загружать.

    Преимущество симистор заключается в том, что, регулируя ток затвора до надлежащего значения, любая часть как положительный, так и отрицательный полупериод a.c. Подача может быть направлена ​​в поток через нагрузку. Это позволяет регулировать передачу переменного тока. мощность от источника к нагрузке.

    О EEE

    У нас есть опыт проектирования на протяжении последних 40 лет. Закладка.

    TRIAC

    TRIAC

    TRIAC – это трехконтактное устройство, аналогичное по конструкции и работе SCR.TRIAC контролирует и проводит ток в течение как чередование переменного тока. цикл, а не только один. Схематические символы для SCR и TRIAC сравниваются. на рисунке 3-23. И SCR, и TRIAC имеют вывод ворот. Однако в TRIAC вывод на той же стороне, что и ворота, – это «главный вывод 1», а вывод напротив ворота – это «главный терминал 2». Этот метод маркировки свинца необходим, потому что TRIAC – это, по сути, два SCR, расположенные вплотную друг к другу, с общим затвором и общими клеммами.Каждый вывод, по сути, является анодом одного SCR и катодом другого, и либо терминал может принимать ввод. Фактически, функции TRIAC могут быть дублированы подключение двух фактических тиристоров, как показано на рисунке 3-24. В результате получилось трехполюсное устройство. идентичен TRIAC. Общие соединения анод-катод образуют основные выводы 1 и 2, а общие ворота образуют терминал 3.

    Рисунок 3-23. – Сравнение символов SCR и TRIAC.

    Рисунок 3-24. – Эквивалентная схема спина к спине SCR.

    Разницу в управлении током между SCR и TRIAC можно увидеть по сравнивая их работу в базовой схеме, показанной на рисунке 3-25.

    В схеме, показанной на виде А, тиристор включен в знакомую полуволну. договоренность. Ток будет протекать через нагрузочный резистор (R L ) на один чередование каждого входного цикла.Диод CR1 необходим для обеспечения положительного срабатывания триггера. Напряжение.

    Рисунок 3-25A. – Сравнение схем SCR и TRIAC.

    В схеме, показанной на виде B, с TRIAC, вставленным вместо SCR, ток течет через нагрузочный резистор во время обоих чередований входного цикла. Поскольку любое чередование вызовет срабатывание ворот TRIAC, CR1 не требуется в схема.Ток, протекающий через нагрузку, изменит направление на половину каждого входа. цикл. Чтобы прояснить эту разницу, сравните формы сигналов, видимых на входе, затворе, и выходные точки двух устройств показаны на рисунке 3-26.

    Рисунок 3-25B. – Сравнение схем SCR и TRIAC.

    Рисунок 3-26. – Сравнение сигналов SCR и TRIAC.

    Q.17 На какое устройство похож по работе TRIAC?
    Q.18 При использовании для управления переменным током, во время которого чередование цикла переменного тока выполняет ТРИАК управляет текущим потоком?

    ресурсов | GRE Alpha® Electronics

    Вернуться к индексу
    GRE Alpha позволяет легко добиться управления всеми светодиодными лампами без мерцания – без отказа от существующей инфраструктуры

    Лампы накаливания существуют уже более века и полностью изменили человеческий опыт.Жизнь больше не должна останавливаться на закате, и теперь мы живем в мире, который работает круглосуточно и без выходных.

    Затем наступила эпоха полупроводников, и вскоре было обнаружено, что при определенных обстоятельствах полупроводниковые диоды могут быть настроены на излучение света. Медленно, но верно лампы накаливания остаются в истории вместе с электронной лампой, телеграфом и, довольно скоро, двигателем внутреннего сгорания.

    Светоизлучающие диоды или светодиоды могут быть сконфигурированы так, чтобы светиться разными цветами и излучать гораздо больше света на ватт по сравнению с лампами накаливания.При правильных обстоятельствах они могут длиться почти бесконечно.

    Почему управление светодиодными лампами сложнее, чем для ламп накаливания старого образца

    Одна из трудностей для светодиодов – как контролировать их интенсивность. Для лампочек проблема относительно проста, потому что эти старые резервные устройства являются чисто резистивными устройствами. Их можно контролировать с помощью метода, известного как фазовое отсечение. С другой стороны, светодиоды – это, в конце концов, полупроводники. Результатом этого факта является то, что они не реагируют простым, линейным образом на изменения входных данных.

    Лучше всего управлять светодиодами

    , поддерживая постоянное напряжение и переменный ток или наоборот. К счастью, серия электронных низковольтных диммеров XLA от GRE Alpha делает это просто. Лучше всего то, что они совместимы с повсеместно используемыми фазовыми диммерами TRIAC / ELV / SCR и будут работать с большинством традиционных диммеров, представленных на рынке.

    Серия GRE Alpha XLA. Изображение любезно предоставлено GRE Alpha

    Ключом к любому виду затемнения света является симистор.Итак, давайте сначала рассмотрим этот важнейший полупроводник и то, как это твердотельное переключающее устройство влияет на регулировку интенсивности как ламп накаливания, так и светодиодных ламп.

    Что такое симистор?

    Триод для переменного тока или симистор – это силовое полупроводниковое устройство, двунаправленное устройство, подобное тиристору. Его можно рассматривать как триодный переключатель переменного тока. После включения положительным или отрицательным импульсом на входе симистор позволяет электричеству беспрепятственно проходить через два своих выхода.Как только напряжение, проходящее через выход, приближается к нулю, требуется еще один входной импульс, чтобы снова позволить потоку возобновиться.

    Что такое затемнение симистора ELV?

    Затемнение симистора ELV – это метод, используемый для изменения яркости лампы накаливания. Чтобы понять, как он выполняет свою работу, нам сначала нужно понаблюдать за типами сигналов, которые необходимо генерировать.

    На приведенной ниже схеме показаны два полных цикла напряжения переменного тока. Глядя на верхнюю часть изображения, обратите внимание, что волна периодически пересекает нулевую ось.Ниже шипы указывают, где происходит пересечение нуля.

    Если переменное напряжение преобразуется в пульсирующее постоянное с помощью двухполупериодного выпрямления, точки перехода остаются прежними, и электричество можно использовать для питания резистивной нагрузки, такой как лампа накаливания.

    После определения точек пересечения нуля можно использовать электронную схему на основе симистора для отключения пульсирующего постоянного напряжения в любой точке его цикла, позволяя только части мощности проходить через лампу.Эта часть показана желтым на схеме под номером

    .


    Источник модифицированного изображения: видео Льюиса Лофлина: Больше от Льюиса на bristolwatch.com

    Крайняя левая часть диаграммы иллюстрирует ситуацию, когда большая часть энергии достигает лампочки; он лишь слегка затемнен. Правая часть диаграммы показывает половину перехваченной мощности, а лампа светится с половиной своей интенсивности. Пропускаемая мощность может варьироваться от нуля до 100%.Вот что подразумевается под термином «срезание фазы».

    Хорошо, а где же симистор?

    На схеме ниже показан симистор, который часто называют триодным переключателем переменного тока. Когда вход переменного тока проходит точку пересечения нуля, конденсатор начинает заряжаться. Когда он достигает точки переключения симистора, симистор включается, позволяя току течь через лампочку.


    Упрощенная схема регулировки яркости симистора ELV

    Как только сигнал переменного тока снова пересекает нулевую точку, симистор выключается, но конденсатор снова начинает заряжаться, и процесс повторяется.Это происходит каждый раз, когда происходит переход через нуль. Скорость зарядки конденсатора определяет, когда в цикле переменного или пульсирующего постоянного тока пропускается ток, создавая шаблоны, описанные в предыдущем разделе.

    Скорость зарядки конденсатора зависит от значения сопротивления, которое пользователь выбирает, вращая переменный резистор, известный как потенциометр. Таким образом, пользователь определяет, какая часть переменного тока подается на лампочку, и, следовательно, ее яркость.

    Итак, мы, по сути, вырезаем часть «фазы» входной мощности переменного тока, отсюда и термин «отсечка фазы».«

    Можно даже отказаться от потенциометра и заменить его современным беспроводным электронным управлением. Один из технологических партнеров GRE Alpha, Lutron, предлагает свою систему Caseta Wireless для управления скоростью декоративных потолочных вентиляторов охлаждения для высококлассных домов и предприятий. Caseta управляется через приложение для смартфона, что устраняет необходимость в классических настенных элементах управления, в которых в противном случае размещался бы ненужный потенциометр.

    Почему ослабление яркости с помощью симистора ELV – не лучшее решение для затемнения светодиодов?

    Светодиоды плохо реагируют на нерегулярные, «срезанные» формы волны, которые обеспечивает простое регулирование яркости симистора ELV.Лучше всего они работают с постоянным напряжением, при этом диммирование позволяет снизить ток, подаваемый на светодиод. Попытка использовать прямой выход симисторного регулятора яркости ELV приводит к мерцанию, сокращению срока службы светодиода и, возможно, диапазону затемнения меньше идеального от 0 до 100%.

    Вот где появляется серия XLA от GRE Alpha. Эти источники питания для светодиодов с регулируемой яркостью симистора полностью совместимы с большинством фазовых диммеров TRIAC / ELV / SCR, они преобразуют выходной сигнал этих устройств в выходной сигнал, более подходящий для светодиодов.

    Диммеры этой серии доступны в версиях для внутреннего и наружного применения, обеспечивая до 18, 25, 25, 28, 65 или 100 Вт мощности. Например, серия XLA (L) 18 обеспечивает мощность от 0 до 18 Вт, работая в диапазонах входного напряжения от 100 до 120 вольт или от 200 до 240 вольт

    Все различные элементы серии XLA полностью совместимы с большинством фазовых диммеров TRIAC / ELV / SCR, представленных сегодня на рынке, они обеспечивают полный диапазон, возможности диммирования без мерцания от 0 до 100%.

    С GRE Alpha вам не нужно начинать с нуля, если вам нужен контроль затемнения без мерцания.

    С GRE Alpha нет необходимости отказываться от существующей инфраструктуры освещения.Серия GRE Alpha XLA работает практически с любым диммером, представленным сегодня на рынке. Никогда не было более простого и экономичного способа управления светодиодным освещением без мерцания. По вопросам обращайтесь в GRE Alpha.

    Вернуться к оглавлению

    Технические характеристики и рекомендации TRIAC

    Технические характеристики и рекомендации TRIAC (поведение при включении)

    Введение

    Wiki определяет TRIAC как электронный компонент, приблизительно эквивалентный двум выпрямителям с кремниевым управлением (тиристорам / тиристорам), соединенным в обратную параллель (параллельно, но с обратной полярностью), и их вентили соединены вместе.Это приводит к двунаправленному электронному переключателю, который может проводить ток в любом направлении при срабатывании (включении) и, следовательно, не имеет полярности. Это может быть вызвано либо положительным, либо отрицательным напряжением, приложенным к его электроду затвора. После срабатывания устройство продолжает проводить до тех пор, пока ток через него не упадет ниже определенного порогового значения, удерживающего тока, например, в конце полупериода основного питания переменного тока (AC). Это делает TRIAC очень удобным переключателем для цепей переменного тока, позволяющим управлять очень большими потоками мощности с помощью управляющих токов миллиамперного диапазона.Кроме того, применение триггерного импульса в контролируемой точке цикла переменного тока позволяет контролировать процентную долю тока, протекающего через TRIAC к нагрузке (фазовое управление).

    ОБЗОР
    Заказчик запросил

    DfR для определения критических параметров симистора и определения запаса, необходимого для обеспечения успешной работы их модульной системы управления. Используемый симистор тока является чувствительным типом затвора.

    Включить цепь управления

    • Включение (фиксация) при подаче напряжения срабатывания на затвор и поддержка выхода тока и напряжения клапанной станции для подачи питания на определенное количество и тип соленоидных нагрузок
      • Ток срабатывания затвора (зависит от квадранта)
      • Потенциально другие второстепенные

    Выключить цепь управления

    • Не включайтесь, если вы не подаете напряжение срабатывания на затвор, даже при воздействии чрезмерного dV / dt, шума от основного источника переменного тока или обратной ЭДС после отключения индуктивной нагрузки соленоида
      • Ток срабатывания затвора
      • Напряжение отключения
      • Минимальный ток удержания
      • Максимальное значение dV / dt
    Срок службы 10 лет
      • Достаточно быстрое выключение при снятии напряжения срабатывания, чтобы предотвратить повреждение цепи во время перегрузки по току для станции
        • Минимальный ток удержания
        • Сохранять работоспособность в случае воздействия указанного скачка напряжения на проводе клапана
          • Напряжение отключения
          • Импульсный ток
          • Способность рассеивать мощность и обеспечивать длительную фиксацию без ухудшения характеристик деталей
            • Действующий ток в открытом состоянии
            • Температура перехода
    МОДЕЛИРОВАНИЕ СПЕЦИЙ

    Модель SPICE схемы между симистором и драйвером была смоделирована для определения влияния соленоидов и параметров симистора.Схема модели представлена ​​на рисунке 1.

    Поведение симистора было определено с помощью директивы SPICE, которая учитывает:

    • Удерживающий ток
    • Критическое значение срабатывания dV / dt
    • Ток срабатывания затвора
    • Напряжение срабатывания затвора
    • Напряжение в открытом состоянии
    • Ток в открытом состоянии
    • Время включения

    Это было изменено для исследования критических свойств симистора. Модель SPICE достаточно хорошо предсказывает поведение реальной схемы, как показано в сравнении между измеренным падением напряжения симистора и смоделированным падением, показанным на рисунке 2.

    Нагрузка симистора при увеличении количества соленоидов

    Моделирование SPICE для 1-3 подключенных соленоидов показано на рисунках с 3 по 5. Как показано на рисунках, ток увеличивается пропорционально количеству подключенных симисторов. Предполагалось, что соленоиды имеют индуктивность 0,100 Гн и сопротивление 40 Ом.

    Для моделирования была выбрана схема с одним соленоидом, так как это наихудший случай для операций включения. Из-за повышенной индуктивности катушки длина провода между симистором и соленоидом не учитывалась.

    При работе от переменного тока включение симистора в первую очередь является функцией тока триггера затвора. Ток триггера затвора необходим для повторного смещения переходов в симисторе каждые полупериод, когда ток нагрузки проходит через ноль. Во-вторых, если ток удержания слишком мал и в симисторе или в линии возникают ток утечки или шум, соответственно, происходит непреднамеренное включение симистора при отсутствии сигнала запуска затвора. Время включения является проблемой только в высокочастотных цепях и не является проблемой при использовании 60 Гц.

    Ток срабатывания затвора

    Для более точного отображения требуемых значений тока затвора было выполнено моделирование SPICE с различными токами запуска затвора. Результат показывает, что ток триггера затвора 16,7 мА является максимальным значением Igt, при котором включение происходит правильно. На рисунках 6 и 7 показано правильное включение при токе 16,7 мА.

    При токах триггера затвора выше 16,7 мА наблюдается неправильное включение. На Рисунке 8 пики напряжения на симисторе каждые полупериод, а также большие пики, присутствующие при включении, подробно показаны на Рисунке 9.

    Дальнейшее увеличение параметров тока триггера затвора тестового симистора приводит к ухудшению характеристик включения. См. Рис. 10 и Рис. 11. Скачки напряжения на симисторе указывают на прерывистую подачу питания, приводящую в действие электромагнитные клапаны, что может препятствовать нормальной работе соленоидов.

    При дальнейшем увеличении тока триггера затвора скачки напряжения становятся более серьезными. При токе срабатывания 17,2 мА симистор активен только в течение половины цикла (Рисунок 12 и Рисунок 13).Это функция квадрантной специфичности тока запуска затвора.

    Полный отказ в работе при подаче стробирующего сигнала происходит, когда ток триггера затвора симистора достигает 17,3 мА, как показано на Рисунке 14.

    Специфический для квадранта номинальный ток триггерного затвора симистора обычно имеет значение только для работы на постоянном токе, когда смещение триггерных напряжений, а также смещение для напряжения нагрузки известны и постоянны. Система управления – это система переменного тока с индуктивной нагрузкой.По этой причине симистор должен работать во всех квадрантах. По достижении порога номинального тока затвора один или, возможно, два квадранта выйдут из строя раньше других, что приведет к полуволновой работе.

    Шум на затворе симистора может дополнительно снизить требуемый параметр Igt на величину, равную значениям, измеренным в типичной рабочей среде.

    Ток удержания

    Ток удержания был найден путем установки тока срабатывания затвора на 15 мА. Минимальный рабочий ток удержания оказался равным 0.302 мА. При 0,301 мА частичное включение наблюдалось в отсутствие тока триггера затвора, как показано на рисунках 15 и 16. Шум на линии нагрузки увеличит минимальное значение тока удержания на величину, равную этому шумовому току. Регулировка тока триггера до значений ниже максимума 16,7 не повлияла на полученное значение.

    ОБСУЖДЕНИЕ / ЗАКЛЮЧЕНИЕ

    Характеристики включения зависят от номинального тока срабатывания затвора и минимального номинального тока удержания.При моделировании без шума критические значения следующие:

    • Igt: 16,7 мА (максимум)
    • Ih: 0,302 мА (минимум)

    Продолжение анализа свойств схемы и симистора с точки зрения отключения симистора и надежности в течение срока службы может еще больше ограничить эти значения. При установлении соответствующих полей следует также учитывать проблемы шума.

    Фигуры

    ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ

    DfR означает, что были предприняты разумные усилия для обеспечения точности и надежности информации, содержащейся в этом отчете.Тем не менее, DfR Solutions не дает никаких гарантий, явных или подразумеваемых, в отношении содержания этого отчета, включая, помимо прочего, наличие каких-либо скрытых или патентных дефектов, товарной пригодности и / или пригодности для конкретного использования. DfR не несет ответственности за потерю использования, выручку, прибыль или любые особые, случайные или косвенные убытки, возникшие в результате, связанные с информацией, представленной в этом отчете, или возникшие в результате ее использования.

    Принципы и схемы симистора

    – Часть 1


    Симистор – это управляемый полупроводниковый переключатель мощности переменного тока средней и большой мощности с фиксатором.В этой статье, состоящей из двух частей, объясняются его основные действия и показаны различные способы его использования. Большинство практических схем показывают два набора значений компонентов для использования с обычными бытовыми / коммерческими источниками переменного напряжения 50 Гц или 60 Гц с номинальными значениями либо 240 В (как используется в большинстве стран Европы), либо (в скобках) 120 В (как используется в большинстве стран). США). В каждой конструкции пользователь должен использовать симистор с номинальными характеристиками, соответствующими его или ее конкретному применению.

    Основы симистора

    РИСУНОК 1.Символы симистора.
    РИСУНОК 2. Простой выключатель питания переменного тока с резистивной (ламповой) нагрузкой.

    Симистор – это трехконтактный (MT1, затвор и MT2) твердотельный тиристор, который использует альтернативные символы на рис. , рис. 1 и действует как пара SCR, подключенных обратно параллельно и управляемых через один затвор. Терминал. Он может проводить ток в любом направлении между своими выводами MT1 и MT2 и, таким образом, может использоваться для непосредственного управления мощностью переменного тока.Он может запускаться как положительными, так и отрицательными токами затвора, независимо от полярности тока MT2, и, таким образом, он имеет четыре возможных режима запуска или «квадрантов», обозначенных следующим образом:

    I + Mode = ток MT2 + ve, ток затвора + ve
    I- Mode = ток MT2 + ve, ток затвора -ve
    III + Mode = ток MT2 -ve, ток затвора + ve
    III + Mode = ток MT2 -ve, затвор текущий -ve

    Чувствительность по току триггера является максимальной, когда токи MT2 и затвор имеют одинаковую полярность (либо положительную, либо отрицательную), и обычно примерно вдвое меньше, когда они имеют противоположную полярность.

    На рис. 2 показан симистор, используемый в качестве простого переключателя питания переменного тока, управляющего резистивной ламповой нагрузкой; Предположим, что SW2 закрыт. Когда SW1 разомкнут, симистор действует как разомкнутый переключатель, и лампа пропускает нулевой ток. Когда SW1 замкнут, симистор включается через резистор R1 и автоматически фиксируется вскоре после начала каждого полупериода, таким образом переключая полную мощность на ламповую нагрузку. Симистор автоматически отключается в конце каждого полупериода переменного тока, когда мгновенное напряжение питания (и, следовательно, ток нагрузки) на короткое время падает до нуля.

    В рис. 2 задача R1 заключается в ограничении пикового мгновенного тока затвора включения симистора до безопасного значения; его сопротивление (в сочетании с сопротивлением нагрузки) должно быть больше, чем пиковое напряжение питания (примерно 350 В в цепи 240 В переменного тока, 175 В в цепи 120 В), деленное на пиковое значение тока затвора симистора (которое обычно указывается в документации производителя симистора). расширенные листы данных).

    Примечание в Рисунок 2 (и в большинстве других схем симистора, показанных в этой мини-серии), что – по соображениям безопасности – нагрузка подключена последовательно с нейтралью (N) источника переменного тока и главным выключателем. SW2 может изолировать всю цепь от линии под напряжением (L).

    Влияние скорости симистора

    РИСУНОК 3. Простой выключатель питания переменного тока с индуктивной нагрузкой и демпфирующей цепью C1-R2 для подавления эффекта скорости.

    Большинство симисторов, таких как тиристоры, подвержены проблемам, связанным с «эффектом скорости». Между основными выводами и затвором симистора неизбежно существуют внутренние емкости, и если на любом из основных выводов появляется резко возрастающее напряжение, это может – если его скорость нарастания превышает номинальное значение dV / dt симистора – вызвать достаточный прорыв в цепи. вентиль для срабатывания симистора.Это нежелательное включение «эффекта скорости» может быть вызвано переходными процессами в линии питания; проблема, однако, особенно серьезна при управлении индуктивными нагрузками, такими как электродвигатели, в которых токи и напряжения нагрузки не совпадают по фазе, что приводит к внезапному появлению большого напряжения на основных клеммах каждый раз, когда симистор расцепляется, когда падает его основной ток. почти до нуля в каждом рабочем полупериоде.

    Проблемы с эффектом скорости обычно можно преодолеть, подключив RC-цепочку «демпфер» между MT1 и MT2, чтобы ограничить скорость нарастания напряжения до безопасного значения, как показано (например) в схеме переключателя мощности симистора в . Рисунок 3 , где R2-C1 образуют снабберную сеть.Некоторые современные симисторы имеют повышенные значения dV / dt (обычно 750 В / мСм) и практически невосприимчивы к проблемам, связанным с изменением скорости; эти симисторы известны как «демпферные» типы.

    Подавление радиопомех

    РИСУНОК 4. Базовый диммер лампы переменного тока с подавлением радиопомех через C1-L1.

    Симистор может использоваться для обеспечения переменного управления мощностью переменного тока с помощью техники «переключения с фазовой задержкой», при которой симистор запускается частично в течение каждого полупериода.Каждый раз, когда симистор запускается, его ток нагрузки резко (за несколько микросекунд) переключается с нуля на значение, установленное его сопротивлением нагрузки и мгновенными значениями напряжения питания. В резистивно нагруженных схемах, таких как диммеры ламп, это действие переключения неизбежно генерирует импульс RFI, который является наименьшим, когда симистор срабатывает близко к точкам пересечения нуля 0 ° и 180 ° формы сигнала линии питания (в которых переключатель -включенные токи минимальны) и максимальны, когда устройство срабатывает под углом 90 ° после начала каждого полупериода (когда токи включения максимальны).

    Импульсы радиопомех возникают с частотой, вдвое превышающей частоту питающей сети, и могут очень раздражать. В диммерах лампы радиопомехи обычно можно устранить, установив на диммер простой контур L-C фильтров, как показано на , рис. 4, . Фильтр устанавливается рядом с симистором и значительно снижает скорость нарастания токов в сети переменного тока.

    РИСУНОК 5. Символ диак.

    Диаки и квадраки

    Диак – двунаправленное триггерное устройство с двумя выводами; он может использоваться с напряжениями любой полярности и обычно используется вместе с симистором; На рис. 5 показан символ схемы.Основное действие диака таково, что при подключении к источнику напряжения через токоограничивающий нагрузочный резистор он действует как высокий импеданс, пока приложенное напряжение не возрастет примерно до 35 В, после чего он срабатывает и действует как низкоомный 30 В. стабилитрон, и 30 В вырабатывается через диак, а оставшиеся 5 В появляются на нагрузочном резисторе. Диак остается в этом состоянии до тех пор, пока его прямой ток не упадет ниже минимального удерживаемого значения (это происходит, когда напряжение питания упадет ниже значения стабилитрона 30 В), после чего диак снова выключится.

    РИСУНОК 6. Базовая схема диммера для лампы с регулируемой фазовой задержкой диаконического типа. Рисунок 7. Символ квадрака.

    Диак чаще всего используется в качестве триггерного устройства в приложениях с регулируемой мощностью симистора с синхронизацией по фазе, как в базовой схеме диммера лампы Рисунок 6 . Здесь, в каждом полупериоде линии электропередачи, сеть R1-RV1-C1 применяет версию полупериода с переменной фазовой задержкой к затвору симистора через диак, и когда напряжение C1 повышается до 35 В, диак срабатывает и подает пусковой импульс 5 В (от C1) на затвор симистора, тем самым включая симистор и одновременно подавая питание на ламповую нагрузку и отключая привод от RC-цепи.Таким образом, средняя мощность нагрузки (интегрированная за полный период полупериода) полностью изменяется от почти нуля до максимума через RV1.

    В первые дни разработки симистора некоторые специализированные устройства производились со встроенным диаком, последовательно соединенным с затвором симистора; такие устройства были известны как квадраки и использовали символ схемы Рисунок 7 . Квадраки не имели коммерческого успеха и теперь устарели.

    Варианты выключателя питания переменного тока

    Самый простой тип переключателя питания симистора – это выключатель питания , рис. 2 , в котором симистор запирается через R1, когда SW1 замкнут; только 1 В или около того генерируется на симисторе, когда он включен, поэтому R1 и SW1 потребляют очень мало средней мощности; На рис. 3 показана та же схема, снабженная «демпфирующей» сетью.Есть много полезных вариаций этих основных схем. Рисунок 8 , например, показывает версию, которая может запускаться через источник постоянного тока переменного тока. C1 заряжается (через R1-D1) до + 10 В на каждом положительном полупериоде линии питания переменного тока, и этот заряд запускает симистор, когда SW1 замкнут. Обратите внимание, что R1 постоянно находится под почти полным напряжением сети переменного тока и, следовательно, требует довольно высокой номинальной мощности, и что все части этой цепи находятся под напряжением, что затрудняет взаимодействие с внешней схемой управления.

    РИСУНОК 8. Выключатель питания переменного тока с запуском по переменному току постоянного тока. РИСУНОК 9. Выключатель переменного тока с изолированным входом (оптопара), срабатывание по постоянному току.


    На рисунке 9 показана приведенная выше схема, модифицированная для обеспечения «изолированного» взаимодействия с внешней схемой управления. SW1 просто заменяется транзистором Q2, который управляется со стороны фототранзистора оптопары.Светодиод соединителя питается от внешнего источника постоянного тока через R1, а симистор включается только тогда, когда SW1 замкнут; При желании SW1 можно заменить электронной схемой переключения.

    РИСУНОК 10. Выключатель питания переменного тока с изолированным входом, срабатывает переменный ток. РИСУНОК 11. Выключатель переменного тока с транзисторным запуском по постоянному току.


    На рисунке 10 показан вариант, в котором симистор запускается переменным током в каждом полупериоде через импеданс переменного тока C1-R1 и через встречные стабилитроны ZD1-ZD2, а C1 рассеивает почти до нуля. власть.Мостовой выпрямитель D1-D4 подключен к сети ZD1-ZD2-R2 и нагружен Q2. Когда Q2 выключен, мост эффективно открыт, и симистор включается в каждом полупериоде, но когда Q2 включен, на ZD1-ZD2-R2 появляется короткое замыкание, и симистор выключен. Q2 управляется через оптопару от изолированной внешней цепи, и симистор включен, когда SW1 открыт, и выключен, когда SW1 закрыт.

    РИСУНОК 12. Выключатель переменного тока с изолированным входом и запуском по постоянному току.

    На рисунках 11, и , 12, показаны варианты, в которых триак запускается через трансформатор постоянного тока и транзисторный переключатель. В рис. 11 , Q2 и симистор оба включены, когда SW1 закрыт, и выключены, когда SW1 открыт. На практике SW1 может быть заменен электронной схемой, позволяющей активировать симистор с помощью тепла, света, звука, времени и т. Д. Обратите внимание, однако, что вся эта схема находится под напряжением.’ На рисунке 12 показана схема, модифицированная для работы оптопары, что позволяет активировать ее через полностью изолированную внешнюю схему.

    Запуск UJT

    Другой способ получить полностью изолированное переключение симистора – использовать схемы UJT на рисунках и 14 , в которых UJT представляет собой старый тип 2N2646 или его современный почти эквивалент. В этих схемах триггерное действие обеспечивается генератором UJT Q2, который работает на частоте нескольких кГц и подает выходные импульсы на затвор симистора через импульсный трансформатор T1, который обеспечивает желаемую «изоляцию».«Из-за своей довольно высокой частоты колебаний UJT запускает симистор в пределах нескольких градусов от начала каждого полупериода линии переменного тока, когда генератор активен.

    РИСУНОК 13. Выключатель переменного тока с изолированным входом (с трансформаторной связью). РИСУНОК 14. Выключатель питания переменного тока с изолированным входом.


    На рис. 13 , Q3 включен последовательно с главным синхронизирующим резистором UJT, поэтому UJT и симистор включаются только при замкнутом SW1.В , рис. 14, , Q3 подключен параллельно с главным конденсатором синхронизации UJT, поэтому UJT и симистор включаются только при разомкнутом SW1.

    РИСУНОК 15. Типовая схема и рабочие характеристики симистора с оптопарой.
    Рис. 16. Управление лампой малой мощности через симистор с оптронной связью.

    Симисторы с оптронами

    Затворные переходы «голого» симистора по своей природе светочувствительны, и, таким образом, симистор с оптопарой может быть изготовлен путем установки «голого» симистора и светодиода близко друг к другу в одном корпусе. Рисунок 15 показывает схему и перечисляет характеристики типичной шестиконтактной версии DIL такого устройства, в которой светодиод имеет максимальный номинальный ток 50 мА, симистор имеет максимальные номинальные значения 400 В и 100 мА RMS (и номинальный ток 1,2 А для 10 мс), и весь пакет имеет номинальное напряжение изоляции 1,5 кВ и типичную чувствительность срабатывания триггера по входному току 5 мА.

    Симисторы с оптопарой

    просты в использовании и обеспечивают отличную гальваническую развязку между входом и выходом.Вход используется как обычный светодиод, а выход как маломощный симистор. На рисунке 16 показано устройство, используемое для активации лампы накаливания с питанием от сети переменного тока, которая должна иметь номинальное значение RMS ниже 100 мА и пиковое значение пускового тока ниже 1,2 А.

    РИСУНОК 17. Управление высокой мощностью через ведомый симистор. РИСУНОК 18. Управление индуктивной нагрузкой.


    На рисунке 17 показан симистор с оптопарой, используемый для активации ведомого симистора, тем самым управляя нагрузкой любой желаемой номинальной мощности.Эта схема подходит для использования только с неиндуктивными нагрузками, такими как лампы и нагревательные элементы. Его можно модифицировать для использования с индуктивными нагрузками, такими как электродвигатели, с помощью соединений, указанных в Рисунок 18 . Здесь сеть R2-C1-R3 обеспечивает некоторый фазовый сдвиг в сети симисторного затвора-привода, чтобы гарантировать правильное срабатывание симистора, а R4-C2 образуют демпферную сеть для подавления эффектов скорости.

    Синхронное переключение мощности без напряжения

    Синхронный переключатель мощности с нулевым напряжением (или интегральным циклом) – это переключатель, в котором симистор неизменно включается сразу после начала каждого полупериода мощности (т.е.е., около точки нулевого напряжения формы сигнала), а затем снова автоматически отключается в конце, создавая минимальные радиопомехи. В большинстве схем переключения мощности, показанных до сих пор в этой статье, симистор включается в произвольной точке своего начального полупериода включения, тем самым создавая потенциально высокий начальный всплеск радиопомех, но затем дает синхронное действие переключения при нулевом напряжении. на всех последующих полупериодах.

    Истинно синхронная цепь нулевого напряжения использует систему переключения, показанную на рис. 19 , в которой симистор может быть включен только около начальной точки или точки «нулевого напряжения» каждого полупериода, и, таким образом, создает минимальные радиопомехи.Эта система широко используется для включения / выключения сильноточных нагрузок, таких как электрические нагреватели и т. Д.

    РИСУНОК 19. Система синхронного переключения питания переменного тока при нулевом напряжении. РИСУНОК 20. Выключатель синхронного переменного тока.


    На рисунке 20 показан практический синхронный выключатель питания переменного тока с нулевым напряжением; 10 В постоянного тока вырабатывается переменным током через R7-D1-ZD1 и C2 и переключается на затвор симистора через Q2, который управляется через SW1 и детектор нулевого напряжения Q3-Q4-Q5 и может обеспечивать ток затвора только при включенном SW1. закрыт, а Q3 выключен.

    РИСУНОК. 21 Альтернативный вариант синхронного выключателя питания переменного тока.

    В детекторе нулевого напряжения Q4 или Q5 включаются всякий раз, когда напряжение сети переменного тока больше или меньше нескольких вольт (заданных RV1) выше или ниже нуля, тем самым активируя Q3 через R5 и блокируя Q2. Таким образом, ток затвора может подаваться на симистор только тогда, когда SW1 замкнут, а мгновенное линейное напряжение переменного тока находится в пределах нескольких вольт от нуля; Таким образом, эта схема генерирует минимальные радиопомехи при переключении.

    На рисунке 21 показана схема, измененная таким образом, что симистор может включаться только при разомкнутом SW1. Обратите внимание, что в обоих случаях на симистор подается только узкий импульс тока затвора, и поэтому средний ток затвора составляет всего 1 мА или около того. SW1 при желании может быть заменен электронным переключателем или оптопарой, что позволяет активировать нагрузку по свету или температуре, по времени и т. Д.

    На практике, самый простой способ создания действительно эффективной синхронной схемы управления симистором «нулевого напряжения» – это использование специальной ИС, которая функционирует как маломощный синхронный симистор «нулевого напряжения» с оптопарой, который может легко использоваться в качестве ведомого устройства для синхронного управления обычным высокомощным симистором.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.