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

Симистор принцип работы

Симисторы: принцип работы

 

Симистор -  один из видов тиристоров, отличающийся от базового типа большим числом p-n переходови  принципом работы.

Использование симистора

Симистор наиболее часто используется в полупроводниковых устройствах для коммутации и управления мощностью систем переменного тока.

Схема переключения симистора

Приведенная выше схема показывает простую схему переключения симистора с триггером постоянного тока. При разомкнутом переключателе SW1 ток не поступает в затвор симистора, и поэтому лампа выключена. Когда SW1 замкнут, ток затвора подается на триак от батареи V G через резистор R, и триак приводится в полную проводимость, действуя как замкнутый переключатель, и полная мощность потребляется лампой от синусоидального источника питания.

Поскольку батарея подает положительный ток затвора на триак всякий раз, когда переключатель SW1 замкнут, триак постоянно находится в режимах g + и ΙΙΙ + независимо от полярности клеммы MT 2 .

Конечно, проблема с этой простой схемой переключения симистора состоит в том, что нам потребовался бы дополнительный положительный или отрицательный источник питания затвора, чтобы запустить триак в проводимость. Но мы также можем активировать триак, используя фактическое напряжение питания переменного тока в качестве напряжения срабатывания затвора. Рассмотрим схему ниже.

Схема показывает триак, используемый как простой статический выключатель питания переменного тока, обеспечивающий функцию «ВКЛ» — «ВЫКЛ», аналогичную в работе предыдущей схеме постоянного тока. Когда переключатель SW1 разомкнут, триак действует как разомкнутый переключатель, и лампа пропускает нулевой ток. Когда SW1 замкнут, триак отключается от «ВКЛ» через токоограничивающий резистор R и самоблокируется вскоре после начала каждого полупериода, таким образом переключая полную мощность на нагрузку лампы.

Поскольку источник питания является синусоидальным переменным током, триак автоматически отключается в конце каждого полупериода переменного тока в качестве мгновенного напряжения питания, и, таким образом, ток нагрузки кратковременно падает до нуля, но повторно фиксируется снова, используя противоположную половину тиристора в следующем полупериоде, пока выключатель остается замкнутым.

Этот тип управления переключением обычно называется двухполупериодным управлением, поскольку контролируются обе половины синусоидальной волны.

Поскольку симистор фактически представляет собой две SCR, подключенные друг к другу, мы можем продолжить эту схему переключения симистора, изменив способ срабатывания затвора, как показано ниже.

Модифицированная цепь переключения симистора

Как и выше, если переключатель SW1 разомкнут в положении A, то ток затвора отсутствует, а лампа выключена. Если переключатель находится в положении B, то ток затвора протекает в каждом полупериоде так же, как и раньше, и лампа получает полную мощность, когда триак работает в режимах Ι + и ΙΙΙ–.

Однако на этот раз, когда переключатель подключен к положению

C, диод предотвратит срабатывание затвора, когда MT 2 будет отрицательным, так как диод имеет обратное смещение.  Таким образом, симистор работает только в положительных полупериодах, работающих только в режиме I +, и лампа загорается при половине мощности. Затем, в зависимости от положения переключателя, нагрузка выключена при половине мощности или полностью включена .

Фазовый контроль симистора

Другой распространенный тип схемы симистической коммутации использует управление фазой для изменения величины напряжения и, следовательно, мощности, подаваемой на нагрузку, в данном случае на двигатель, как для положительной, так и для отрицательной половин входного сигнала. Этот тип управления скоростью двигателя переменного тока обеспечивает полностью переменное и линейное управление, поскольку напряжение можно регулировать от нуля до полного приложенного напряжения, как показано на рисунке.

Эта базовая схема запуска фазы использует триак последовательно с двигателем через синусоидальный источник переменного тока. Переменный резистор VR1 используется для управления величиной фазового сдвига на затворе симистора, который, в свою очередь, управляет величиной напряжения, подаваемого на двигатель, путем его включения в разное время в течение цикла переменного тока.

Вызывание напряжение симистора является производным от VR1 — C1 комбинации через Диак (Диак является двунаправленным полупроводниковым устройством , которое помогает обеспечить резкий триггер импульс тока, чтобы полностью включение симистора).

В начале каждого цикла C1 заряжается через переменный резистор VR1. Это продолжается до тех пор, пока напряжение на С1 не станет достаточным для запуска диака в проводимость, что, в свою очередь, позволяет конденсатору С1 разрядиться в затвор симистора, включив его.

Как только триак запускается в проводимость и насыщается, он эффективно замыкает цепь управления фазой затвора, подключенную параллельно ему, и триак берет на себя управление оставшейся частью полупериода.

Как мы видели выше, триак автоматически отключается в конце полупериода, и процесс запуска VR1-C1 снова запускается в следующем полупериоде.

Однако, поскольку для триака требуются разные величины тока затвора в каждом режиме переключения, например, Ι + и ΙΙΙ–, поэтому триак является асимметричным, что означает, что он не может запускаться в одной и той же точке для каждого положительного и отрицательного полупериода.

Эта простая схема управления скоростью симистора подходит не только для управления скоростью двигателя переменного тока, но и для диммеров ламп и управления электронагревателем, и на самом деле очень похожа на регулятор симистора, используемый во многих домах. Однако коммерческий симисторный диммер не должен использоваться в качестве регулятора скорости двигателя, так как, как правило, симисторные диммеры предназначены для использования только с резистивными нагрузками, такими как лампы накаливания.

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.

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.

Как отпирается симистор

При питании от сети переменного тока происходит смена режимов работы за счет изменения полярности у напряжения на рабочих электродах. По этой причине в зависимости от того, какая полярность у тока управления, можно выделить 4 типа проведения этой процедуры.

Допустим, между рабочими электродами приложено напряжение. А на электроде управления напряжение по знаку противоположно тому, которое приложено к цепи анода. В этом случае сместится по квадранту симистор - принцип работы, как можно увидеть, довольно простой.

Существует 4 квадранта, и для каждого из них определен ток отпирания, удерживающий, включения. Отпирающий ток необходимо сохранять до той поры, покуда не превысит в несколько раз (в 2-3) он значение удерживающего тока. Именно это и есть ток включения симистора – минимально необходимый ток отпирания. Если же избавиться от тока в цепи управления, симистор будет находиться в проводящем состоянии. Причем он в таком режиме будет работать до той поры, покуда ток в цепи анода будет больше тока удержания.

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Как работает симистор для чайников

Симметричный тиристор

Если проанализировать путь развития полупроводниковой электроники, то почти сразу становится понятно, что все полупроводниковые приборы созданы на переходах или слоях (n-p, p-n).

Простейший полупроводниковый диод имеет один переход (p-n) и два слоя.

У биполярного транзистора два перехода и три слоя (n-p-n, p-n-p). А что будет, если добавить ещё один слой?

Тогда мы получим четырёхслойный полупроводниковый прибор, который называется тиристор. Два тиристора включенные встречно-параллельно и есть симистор, то есть симметричный тиристор.

В англоязычной технической литературе можно встретить название ТРИАК (TRIAC – triode for alternating current).

Вот таким образом симистор изображается на принципиальных схемах.

У симистора три электрода (вывода). Один из них управляющий. Обозначается он буквой G (от англ. слова gate – "затвор"). Два остальных – это силовые электроды (T1 и T2). На схемах они могут обозначаться и буквой A (A1 и A2).

А это эквивалентная схема симистора выполненного на двух тиристорах.

Следует отметить, что симистор управляется несколько по-другому, нежели эквивалентная тиристорная схема.

Симистор достаточно редкое явление в семье полупроводниковых приборов. По той простой причине, что изобретён и запатентован он был в СССР, а не в США или Европе. К сожалению, чаще бывает наоборот.

Как работает симистор?

Если у тиристора есть конкретные анод и катод, то электроды симистора так охарактеризовать нельзя, поскольку каждый электрод является и анодом, и катодом одновременно. Поэтому в отличие от тиристора, который проводит ток только в одном направлении, симистор способен проводить ток в двух направлениях. Именно поэтому симистор прекрасно работает в сетях переменного тока.

Очень простой схемой, характеризующей принцип работы и область применения симистора, может служить электронный регулятор мощности. В качестве нагрузки можно использовать что угодно: лампу накаливания, паяльник или электровентилятор.


Симисторный регулятор мощности

После подключения устройства к сети на один из электродов симистора подаётся переменное напряжение. На электрод, который является управляющим, с диодного моста подаётся отрицательное управляющее напряжение. При превышении порога включения симистор откроется, и ток пойдёт в нагрузку. В тот момент, когда напряжение на входе симистора поменяет полярность, он закроется. Потом процесс повторяется.

Чем больше уровень управляющего напряжения, тем быстрее включится симистор и длительность импульса на нагрузке будет больше. При уменьшении управляющего напряжения длительность импульсов на нагрузке будет меньше. После симистора напряжение имеет пилообразную форму с регулируемой длительностью импульса. В данном случае, изменяя управляющее напряжение, мы можем регулировать яркость электрической лампочки или температуру жала паяльника.

Симистор управляется как отрицательным, так и положительным током. В зависимости от полярности управляющего напряжения рассматривают четыре, так называемых, сектора или режима работы. Но этот материал достаточно сложен для одной статьи.

Если рассматривать симистор, как электронный выключатель или реле, то его достоинства неоспоримы:

По сравнению с электромеханическими приборами (электромагнитными и герконовыми реле) большой срок службы.

Отсутствие контактов и, как следствие, нет искрения и дребезга.

К недостаткам можно отнести:

Симистор весьма чувствителен к перегреву и монтируется на радиаторе.

Не работает на высоких частотах, так как просто не успевает перейти из открытого состояния в закрытое.

Реагирует на внешние электромагнитные помехи, что вызывает ложное срабатывание.

Для защиты от ложных срабатываний между силовыми выводами симистора подключается RC-цепочка. Величина резистора R1 от 50 до 470 ом, величина конденсатора C1 от 0,01 до 0,1 мкф. В некоторых случаях эти величины подбираются экспериментально.

Основные параметры симистора.

Основные параметры удобно рассмотреть на примере популярного отечественного симистора КУ208Г. Будучи разработан и выпущен достаточно давно, он продолжает оставаться востребованным у любителей сделать что-то своими руками. Вот его основные параметры.

Максимальное обратное напряжение – 400V. Это означает, что он прекрасно может управлять нагрузкой в сети 220V и ещё с запасом.

В импульсном режиме напряжение точно такое же.

Максимальный ток в открытом состоянии – 5А.

Максимальный ток в импульсном режиме – 10А.

Наименьший постоянный ток, необходимый для открытия симистора – 300 мА.

Наименьший импульсный ток – 160 мА.

Открывающее напряжение при токе 300 мА – 2,5 V.

Открывающее напряжение при токе 160 мА – 5 V.

Время включения – 10 мкс.

Время выключения – 150 мкс.

Как видим, для открывания симистора необходимым условием является совокупность тока и напряжения. Больше ток, меньше напряжение и наоборот. Следует обратить внимание на большую разницу между временем включения и выключения (10 мкс. против 150 мкс.).

Оптосимистор.

Современная и перспективная разновидность симистора – это оптосимистор. Название говорит само за себя. Вместо управляющего электрода в корпусе симистора находится светодиод, и управление осуществляется изменением напряжения на светодиоде. На изображении показан внешний вид оптосимистора MOC3023 и его внутреннее устройство.


Оптосимистор MOC3023


Устройство оптосимистора

Как видим, внутри корпуса смонтирован светодиод и симистор, который управляется за счёт излучения светодиода. Выводы, отмеченные как N/C и NC, не используются, и не подключаются к элементам схемы. NC – это сокращение от Not Connect, которое переводится с английского как "не подключается".

Самое ценное в оптосимисторе это то, что между цепью управления и силовой цепью осуществлена полная гальваническая развязка. Это повышает уровень электробезопасности и надёжности всей схемы.

Справочные данные популярных отечественные симисторов и зарубежных
триаков. Простейшие схемы симисторных регуляторов мощности.

Ну что ж! На предыдущей странице мы достаточно плотно обсудили свойства и характеристики полупроводникового прибора под названием тиристор, неуважительно обозвали его "довольно архаичным", пришло время выдвигать внятную альтернативу.
Симистор пришёл на смену рабочей лошадке-тиристору и практически полностью заменил его в электроцепях переменного тока.
История создания симистора также не нова и приходится на 1960-е годы, причём изобретён и запатентован он был в СССР группой товарищей из Мордовского радиотехнического института.

Итак:
Симистор, он же триак, он же симметричный триодный тиристор — это полупроводниковый прибор, являющийся разновидностью тиристора, но, в отличие от него, способный пропускать ток в двух направлениях и используемый для коммутации нагрузки в цепях переменного тока.

На Рис.1 слева направо приведены: топологическая структура симистора, далее расхожая, но весьма условная, эквивалентная схема, выполненная на двух тиристорах и, наконец, изображение симистора на принципиальных схемах.
МТ1 и МТ2 — это силовые выводы, которые могут обозначаться, как Т1&Т2; ТЕ1&ТЕ2; А1&А2; катод&анод. Управляющий электрод, как правило, обозначается латинской G либо русской У.

Глядя на эквивалентную схему, может возникнуть иллюзия, что симистор относительно горизонтальной оси является элементом абсолютно симметричным, что даёт возможность как угодно крутить его вокруг управляющего электрода. Это не верно.
Точно так же, как у тиристора, напряжение на управляющий электрод симистора должно подаваться относительно условного катода (МТ1, Т1, ТЕ1, А1).
Иногда производитель может обозначать цифрой 1 "анодный" вывод, цифрой 2 — "катодный", поэтому всегда важно придерживаться обозначений, приведённых в паспортных характеристиках на прибор.

Полярность открывающего напряжения должна быть либо отрицательной для обеих полярностей напряжения на условном аноде, либо совпадать с полярностью "анодного" напряжения (т.е. быть плюсовой в момент прохождения положительной полуволны и минусовой — в момент прохождения отрицательной).

Приведём вольт-амперную характеристику тиристора и схему, реализующую самый простой способ управления симисторами — подачу на управляющий электрод прибора постоянного тока с величиной, необходимой для его включения (Рис. 2).


Рис.2

Огромным плюсом симистора перед тиристором является возможность в штатном режиме работать с разнополярными полупериодами сетевого напряжения. Вольт-амперная характеристика является симметричной, надобности в выпрямительном мосте — никакой, схема получается проще, но главное — исключается элемент (выпрямитель), на котором вхолостую рассеивается около 50% мощности.

Давайте рассмотрим работу симистора при подаче на его управляющий вход постоянного тока отрицательной полярности (Рис.2 справа), ведь мы помним, что именно такая полярность открывающего напряжения является универсальной и для положительных, и для отрицательных полупериодов напряжения сети. На самом деле, всё происходит абсолютно аналогично описанной на предыдущей странице работе тиристора.
Повторим пройденный материал.

1. Для начала рассмотрим случай, когда управляющий электрод симистора отключен (S1 на схеме разомкнут, Iу на ВАХ равен 0). Тока через нагрузку нет (участки III на ВАХ), симистор закрыт, и для того, чтобы его открыть, необходимо поднять напряжение на "аноде" симистора настолько, чтобы возник лавинный пробой p-n-переходов полупроводника.
Оговоримся — зафиксировать нам этот процесс не удастся, потому что величина этого напряжения составляет несколько сотен вольт и, как правило, превышает амплитудное значение напряжения сети.
Тем не менее — при достижении этого уровня напряжения (точки II на ВАХ) симистор отпирается, падение напряжения между силовыми выводами падает до единиц вольт, нагрузка подключается к сети — наступает рабочий режим открытого симистора (участки I на ВАХ).
Чтобы закрыть симистор, нужно снизить протекающий через нагрузку ток (или напряжение на "аноде") ниже тока удержания.

2. Для того чтобы снизить величину напряжения включения симистора, следует замкнуть S1 и, тем самым, подать на управляющий электрод ток, задаваемый значением переменного резистора R1. Чем больше ток Iу, тем при меньшем анодном напряжении происходит переключение симистора в проводящее состояние.
А при какой-то величине тока управляющего электрода, называемой током спрямления (на ВАХ не показано), горба на характеристике вообще не будет, и напряжение открывания симистора составит незначительную величину, исчисляемую единицами вольт.
Абсолютно так же, как и в прошлом пункте, чтобы закрыть симистор, необходимо снизить протекающий через нагрузку ток (или напряжение на "аноде") ниже значения тока удержания.

То бишь — всё полностью аналогично тиристору. Для открывания симистора следует подать на управляющий электрод прибора постоянный ток с величиной, необходимой для его включения, для закрывания — снизить протекающий через нагрузку ток (или напряжение на "аноде") ниже значения тока удержания.
Т.е. в нашем случае, представленном на Рис.2 — симистор будет открываться при замыкании S1 в каждый момент превышения "анодным" напряжением некоторого значения, зависящего от номинала R1, а закрываться с каждым полупериодом сетевого напряжения в момент приближения его уровня к нулевому значению.

Описанный выше способ управления симистором посредством подачи на управляющий электрод постоянного напряжения обладает существенным недостатком — требуется довольно большой ток (а соответственно и мощность) управляющего сигнала (по паспорту — до 250мА для КУ208). Поэтому в большинстве случаев для управления симисторами используется импульсный метод, либо метод, при котором открытый симистор шунтирует цепь управления, не допуская бесполезного рассеивания мощности на её элементах.

В качестве примера рассмотрим простейшую, но вполне себе работоспособную схему симисторного регулятора мощности, позволяющего работать с нагрузками вплоть до 2000 Вт.


Рис.3

Как можно увидеть, на схеме помимо симистора VS2 присутствует малопонятный элемент VS1 — динистор. Для интересующихся отмечу — на странице ссылка на страницу мы подробно обсудили принцип работы, свойства и характеристики приборов данного типа.

А теперь — как это всё работает?
В начале действия положительного полупериода симистор закрыт. По мере увеличения сетевого напряжения конденсатор С1 заряжается через последовательно соединённые резисторы R1 и R2. Причём увеличение напряжения на конденсаторе С1 отстаёт (сдвигается по фазе) от сетевого на величину, зависящую от суммарного сопротивления резисторов и номинала ёмкости С1. Чем выше значения резисторов и конденсатора — тем больше сдвиг по фазе.
Заряд конденсатора продолжается до тех пор, пока напряжение на нём не достигнет порога пробоя динистора (около 35 В). Как только динистор откроется (следовательно, откроется и симистор), через нагрузку потечёт ток, определяемый суммарным сопротивлением открытого симистора и нагрузки.
При этом симистор остаётся открытым до конца полупериода, т.е. момента, когда полуволна сетевого напряжения приблизится к нулевому уровню.
Переменным резистором R2 устанавливают момент открывания динистора и симистора, производя тем самым регулировку мощности, подводимой к нагрузке.

При действии отрицательной полуволны принцип работы устройства аналогичен.

Диаграммы напряжения на нагрузке при различных значениях переменного резистора приведены на Рис.3 справа.

Для предотвращения ложных срабатываний триаков, вызванных переходными процессами в индуктивных нагрузках (например, в электродвигателях), симисторы должны иметь дополнительные компоненты защиты. Это, как правило, демпферная RC-цепочка (снабберная цепь) между силовыми электродами триака, которая используется для ограничения скорости изменения напряжения (на схеме Рис.3 показана синим цветом).
В некоторых случаях, когда нагрузка имеет ярко выраженный ёмкостной характер, между силовыми электродами необходима индуктивность для ограничения скорости изменения тока при коммутации.

А под занавес приведём основные характеристики отечественных симисторов и зарубежных триаков.

Тип U макс, В I max, А Iу отп, мА
КУ208Г 400 5
BT 131-600 600 1
BT 134-500 500 4
BT 134-600 600 4
BT 134-600D 600 4
BT 136-500Е 500 4
BT 136-600Е 600 4
BT 137-600Е 600 8
BT 138-600 600 12
BT 138-800 800 12
BT 139-500 500 16
BT 139-600 600 16
BT 139-800 800 16
BTA 140-600 600 25
BTF 140-800 800 25
BT 151-650R 650 12
BT 151-800R 800 12
BT 169D 400 12
BTA/BTB 04-600S 600 4
BTA/BTB 06-600C 600 6
BTA/BTB 08-600B 600 8
BTA/BTB 08-600C 600 8
BTA/BTB 10-600B 600 10
BTA/BTB 12-600B 600 12
BTA/BTB 12-600C 600 12
BTA/BTB 12-800B 800 12
BTA/BTB 12-800C 800 12
BTA/BTB 16-600B 600 16
BTA/BTB 16-600C 600 16
BTA/BTB 16-600S 600 16
BTA/BTB 16-800B 800 16
BTA/BTB 16-800S 800 16
BTA/BTB 24-600B 600 25
BTA/BTB 24-600C 600 25
BTA/BTB 24-800B 800 25
BTA/BTB 25-600В 600 25
BTA/BTB 26-600A 600 25
BTA/BTB 26-600B 600 25
BTA/BTB 26-700B 700 25
BTA/BTB 26-800B 800 25
BTA/BTB 40-600B 600 40
BTA/BTB 40-800B 800 40
BTA/BTB 41-600B 600 41
BTA/BTB 41-800B 800 41
MAC8M 600 8
MAC8N 800 8
MAC9M 600 9
MAC9N 800 9
MAC12M 600 12
MAC12N 800 12
MAC15M 600 15
MAC12N 800 15

Симисторы с обозначение BTA отличаются от других наличием изолированного корпуса.
Падение напряжения на открытом симисторе составляет примерно 1-2 В и мало зависит от протекающего тока.

Существенный недостаток тиристоров заключается в том, что это однополупериодные элементы, соответственно, в цепях переменного тока они работают с половинной мощностью. Избавиться от этого недостатка можно используя схему встречно-параллельного включения двух однотипных устройств или установив симистор. Давайте разберемся, что представляет собой этот полупроводниковый элемент, принцип его функционирования, особенности, а также сферу применения и способы проверки.

Что такое симистор?

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. Эта незначительная путаница возникла вследствие регистрации двух патентов, на одно и то же изобретение.

Описание принципа работы и устройства

Основное отличие этих элементов от тиристоров заключается в двунаправленной проводимости электротока. По сути это два тринистора с общим управлением, включенных встречно-параллельно (см. А на рис. 1) .

Рис. 1. Схема на двух тиристорах, как эквивалент симистора, и его условно графическое обозначение

Это и дало название полупроводниковому прибору, как производную от словосочетания «симметричные тиристоры» и отразилось на его УГО. Обратим внимание на обозначения выводов, поскольку ток может проводиться в оба направления, обозначение силовых выводов как Анод и Катод не имеет смысла, потому их принято обозначать, как «Т1» и «Т2» (возможны варианты ТЕ1 и ТЕ2 или А1 и А2). Управляющий электрод, как правило, обозначается «G» (от английского gate).

Теперь рассмотрим структуру полупроводника (см. рис. 2.) Как видно из схемы, в устройстве имеется пять переходов, что позволяет организовать две структуры: р1-n2-p2-n3 и р2-n2-p1-n1, которые, по сути, являются двумя встречными тринисторами, подключенными параллельно.

Рис. 2. Структурная схема симистора

Когда на силовом выводе Т1 образуется отрицательная полярность, начинается проявление тринисторного эффекта в р2-n2-p1-n1, а при ее смене — р1-n2-p2-n3.

Заканчивая раздел о принципе работы приведем ВАХ и основные характеристики прибора.

ВАХ симистора

Обозначение:

  • А – закрытое состояние.
  • В – открытое состояние.
  • UDRM (UПР) – максимально допустимый уровень напряжения при прямом включении.
  • URRM (UОБ) – максимальный уровень обратного напряжения.
  • IDRM (IПР) – допустимый уровень тока прямого включения
  • IRRM (IОБ) — допустимый уровень тока обратного включения.
  • IН (IУД) – значения тока удержания.

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.

RC-цепочка для защиты симистора от помех

Помимо этого рекомендуется минимизировать длину проводов ведущих к управляемому выводу, или в качестве альтернативы использовать экранированные проводники. Также практикуется установка шунтирующего резистора между выводом T1 (TE1 или A1) и управляющим электродом.

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 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).

Схема управления мощностью паяльника

В завершении приведем простую схему, позволяющую управлять мощностью паяльника.

Простой регулятор мощности для паяльника

Обозначения:

  • Резисторы: R1 – 100 Ом, R2 – 3,3 кОм, R3 – 20 кОм, R4 – 1 Мом.
  • Емкости: С1 – 0,1 мкФ х 400В, С2 и С3 — 0,05 мкФ.
  • Симметричный тринистор BTA41-600.

Приведенная схема настолько простая, что не требует настройки.

Теперь рассмотрим более изящный вариант управления мощностью паяльника.

Схема управления мощностью на базе фазового регулятора

Обозначения:

  • Резисторы: R1 – 680 Ом, R2 – 1,4 кОм, R3 — 1,2 кОм, R4 и R5 – 20 кОм (сдвоенное переменное сопротивление).
  • Емкости: С1 и С2 – 1 мкФ х 16 В.
  • Симметричный тринистор: VS1 – ВТ136.
  • Микросхема фазового регулятора DA1 – KP1182 ПМ1.

Настройка схемы сводится к подбору следующих сопротивлений:

  • R2 – с его помощью устанавливаем необходимую для работы минимальную температуру паяльника.
  • R3 – номинал резистора позволяет задать температуру паяльника, когда он находится на подставке (срабатывает переключатель SA1),

принцип действия, применение, устройство и управление ими

Из статьи вы узнаете о том, что такое симистор, принцип работы этого прибора, а также особенности его применения. Но для начала стоит упомянуть о том, что симистор – это то же, что и тиристор (только симметричный). Следовательно, не обойтись в статье без описания принципа функционирования тиристоров и их особенностей. Без знания основ не получится спроектировать и построить даже простейшую схему управления.

Тиристоры

Тиристор является переключающим полупроводниковым прибором, который способен пропускать ток только в одном направлении. Его нередко называют вентилем и проводят аналогии между ним и управляемым диодом. У тиристоров имеется три вывода, причем один – это электрод управления. Это, если выразиться грубо, кнопка, при помощи которой происходит переключение элемента в проводящий режим. В статье будет рассмотрен частный случай тиристора – симистор - устройство и работа его в различных цепях.

Тиристор – это еще выпрямитель, выключатель и даже усилитель сигнала. Нередко его используют в качестве регулятора (но только в том случае, когда вся электросхема запитывается от источника переменного напряжения). У всех тиристоров имеются некоторые особенности, о которых нужно поговорить более подробно.

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.

Тиристор и его структура

Тиристор – это полупроводниковый элемент, который имеет функции управления. Кристалл состоит из четырех слоев р и п типа, которые чередуются. Так же точно построен и симистор. Принцип работы, применение, структура этого элемента и ограничения в использовании рассмотрены детально в статье.

Описанную структуру еще называют четырехслойной. Крайнюю область р-структуры с подключенным к ней положительной полярности выводом источника питания, называют анодом. Следовательно, вторая область п (тоже крайняя) – это катод. К ней приложено отрицательное напряжение источника питания.

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.

Как работает отпирание тиристора

Для понимания принципа работы тиристора нужно обратить внимание на эквивалентную схему. Она может быть составлена из двух полупроводниковых триодов (транзисторов). Вот на ней и удобно рассмотреть процесс отпирания тиристоров. Задается некоторый ток, который протекает через электрод управления тиристора. При этом ток имеет смещение прямой направленности. Этот ток считается базовым для транзистора со структурой п-р-п.

Поэтому в коллекторе ток у него будет больше в несколько раз (необходимо значение тока управления умножить на коэффициент усиления транзистора). Далее можно видеть, что это значение тока базовое для второго транзистора со структурой проводимости р-п-р, и он отпирается. При этом коллекторный ток второго транзистора будет равен произведению коэффициентов усиления обоих транзисторов и первоначально заданного тока управления. Симисторы (принцип работы и управление ими рассмотрены в статье) обладают аналогичными свойствами.

Далее этот ток необходимо суммировать с ранее заданным током цепи управления. И получится именно то значение, которое необходимо, чтобы поддерживать первый транзистор в отпертом состоянии. В том случае, когда ток управления очень большой, два транзистора одновременно насыщаются. Внутренняя ОС продолжает сохранять свою проводимость даже тогда, когда исчезает первоначальный ток на управляющем электроде. Одновременно с этим на аноде тиристора обнаруживается довольно высокое значение тока.

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.

Способы отключения тиристоров

Но можно выключатель соединить параллельно, тогда с его помощью происходит шунтирование тока анода, и тиристор переводится в запертое состояние. Некоторые виды тиристоров могут включаться повторно, если разомкнуть контакты выключателя. Объяснить это можно тем, что во время размыкания контактов паразитные емкости переходов тиристора накапливают заряд, создавая тем самым помехи.

Поэтому желательно располагать выключатель так, чтобы он находился между катодом и электродом управления. Это позволит гарантировать, что тиристор отключится нормально, а удерживающий ток отсечется. Иногда для удобства и повышения быстродействия и надежности применяют вместо механического ключа вспомогательный тиристор. Стоит отметить, что работа симистора во многом схожа с функционированием тиристоров.

Симисторы

А теперь ближе к теме статьи – нужно рассмотреть частный случай тиристора – симистор. Принцип работы его схож с тем, что был рассмотрен ранее. Но имеются некоторые отличия и характерные особенности. Поэтому нужно поговорить о нем более подробно. Симистор представляет собой прибор, в основе которого находится кристалл полупроводника. Очень часто используется в системах, которые работают на переменном токе.

Самое простое определение этого прибора – выключатель, но управляемый. В запертом состоянии он работает точно так же, как и выключатель с разомкнутыми контактами. При подаче сигнала на электрод управления симистора происходит переход прибора в открытое состояние (режим проводимости). При работе в таком режиме можно провести параллель с выключателем, у которого контакты замкнуты.

Когда сигнал в цепи управления отсутствует, в любой из полупериодов (при работе в цепях переменного тока) происходит переход симистора из режима открытого в закрытый. Симисторы широко используются в режиме релейном (например, в конструкциях светочувствительных выключателей или термостатов). Но они же нередко применяются и в системах регулирования, которые функционируют по принципам фазового управления напряжения на нагрузке (являются плавными регуляторами).

Структура и принцип работы симистора

Симистор – это не что иное, как симметричный тиристор. Следовательно, исходя из названия, можно сделать вывод – его легко заменить двумя тиристорами, которые включаются встречно-параллельно. В любом направлении он способен пропустить ток. У симистора имеется три основных вывода – управляющий, для подачи сигналов, и основные (анод, катод), чтобы он мог пропускать рабочие токи.

Симистор (принцип работы для "чайников" этого полупроводникового элемента предоставлен вашему вниманию) открывается, когда на управляющий вывод подается минимальное необходимое значение тока. Или в том случае, когда между двумя другими электродами разность потенциалов выше предельно допустимого значения.

В большинстве случаев превышение напряжения приводит к тому, что симистор самопроизвольно срабатывает при максимальной амплитуде питающего напряжения. Переход в запертое состояние происходит в случае смены полярности или при уменьшении рабочего тока до уровня ниже, чем ток удержания.

Как отпирается симистор

При питании от сети переменного тока происходит смена режимов работы за счет изменения полярности у напряжения на рабочих электродах. По этой причине в зависимости от того, какая полярность у тока управления, можно выделить 4 типа проведения этой процедуры.

Допустим, между рабочими электродами приложено напряжение. А на электроде управления напряжение по знаку противоположно тому, которое приложено к цепи анода. В этом случае сместится по квадранту симистор - принцип работы, как можно увидеть, довольно простой.

Существует 4 квадранта, и для каждого из них определен ток отпирания, удерживающий, включения. Отпирающий ток необходимо сохранять до той поры, покуда не превысит в несколько раз (в 2-3) он значение удерживающего тока. Именно это и есть ток включения симистора – минимально необходимый ток отпирания. Если же избавиться от тока в цепи управления, симистор будет находиться в проводящем состоянии. Причем он в таком режиме будет работать до той поры, покуда ток в цепи анода будет больше тока удержания.

Какие накладываются ограничения при использовании симисторов

Его сложно использовать, когда нагрузка индуктивного типа. Скорость изменения напряжения и тока ограничивается. Когда симистор переходит из запертого режима в открытый, во внешней цепи возникает значительный ток. Напряжение не падает мгновенно на силовых выводах симистора. А мощность будет мгновенно развиваться и достигает довольно больших величин. Та энергия, которая рассеивается, за счет малого пространства резко повышает температуру полупроводника.

В случае превышения критического значения происходит разрушение кристалла, ввиду чрезмерно быстрого нарастания силы тока. Если к симистору, который находится в запертом состоянии, приложить некоторое напряжение и резко его увеличить, то произойдет открытие канала (при отсутствии сигнала в цепи управления). Такое явление можно наблюдать по причине того, что происходит накапливание заряда внутренней паразитной емкостью полупроводника. Причем ток заряда имеет достаточное значение, чтобы отпереть симистор.

Симистор принцип работы при коммутации

Существует множество полупроводниковых приборов, применяющихся в электрических цепях и осуществляющих коммутацию. Среди них следует особо отметить симистор, принцип работы которого практически такой же, как и у тиристора. В области электроники симистор, по своей сути, представляет ключ, в конструкции которого содержится анод и катод. Фактически, это два тиристора, подключаемые между собой встречно и параллельно.

Как работает симистор

Когда на катод подается положительное напряжение, поступление тока производится через тиристор, расположенный с левой стороны. Если поток напряжения становится противоположным, начинается работа правого тиристора. Отпирающий сигнал и его направление регулируется с помощью специального полупроводникового слоя. Таким образом, симистор обладает лучшими качествами тиристоров.

Его полупроводники работают попеременно, когда изменяется фаза электротока. Это устройство является универсальным и применяется в цепях с постоянным и переменным током.

Включение симистора осуществляется под действием возрастающей амплитуды напряжения. Когда напряжение снижается, происходит выключение устройства. Благодаря этим свойствам, регулируется нагрузка, степень накаливания и температура в различных приборах освещения и нагрева.

Положительные качества симисторов

Для управления симисторами используются токи различной полярности в четырех режимах работы. Поэтому, нередко симистор используется, как реле или электронный выключатель.

Симистор отличается длительным сроком эксплуатации, низкой стоимостью. В нем отсутствуют излишние звуки и любые ненужные контакты. Однако, данный прибор обладает повышенной чувствительностью к перегреву. При токах с высокой частотой иногда наблюдаются отказы в работе. Механические и электронные помехи могут привести к ложным срабатываниям. Для их предотвращения применяются устройства, имеющие дополнительную защиту, чтобы ограничить скорость, с которой изменяется напряжение.

Существует трехквадрантный симистор, принцип работы которого позволяет избежать самопроизвольного срабатывания. В них сокращены размеры плат и количество элементов. Эти приборы могут стабильно работать даже при очень высокой частоте.

Различные виды симисторов применяются во многих областях. Они являются составной частью электронного управления в промышленной и бытовой технике. Осуществляется диммирование света, когда источники управляются на расстоянии. Это особенно актуально для уличного освещения, театральных сцен и других аналогичных объектов.

Вольтамперная характеристика тиристора

Типичная ВАХ тиристора, проводящего в одном направлении (с управляющими электродами или без них), приведена на рис 2. Она имеет несколько участков:

  • Между точками 0 и 1 находится участок, соответствующий высокому сопротивлению прибора — прямое запирание.

  • В точке 1 происходит включение тиристора.

  • Между точками 1 и 2 находится участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением.

  • Участок между точками 2 и 3 соответствует открытому состоянию (прямой проводимости).

  • В точке 2 через прибор протекает минимальный удерживающий ток Ih.

  • Участок между 0 и 4 описывает режим обратного запирания прибора.

  • Участок между 4 и 5 — режим обратного пробоя.

Вольтамперная характеристика симметричных тиристоров отличается от приведённой на рис. 2 тем, что кривая в третьей четверти графика повторяет участки 0—3 симметрично относительно начала координат.

По типу нелинейности ВАХ тиристор относят к S-приборам

18 Симистор. Принцип работы.

Симиcтop (симметричный триодный тиристор) или триак (от англ. TRIAC — triode for alternating current) — полупроводниковый прибор, являющийся разновидностью тиристоров и используемый для коммутации в цепях переменного тока. В электронике часто рассматривается как управляемыйвыключатель (ключ). В отличие от тиристора, имеющего катод и анод, основные (силовые) выводы симистора называть катодом или анодом некорректно, так как в силу структуры симистора они являются тем и другим одновременно. Однако по способу включения относительно управляющего электрода основные выводы симистора различаются, причём имеет место их аналогия с катодом и анодом тринистора. На приведённом рисунке верхний по схеме вывод симистора называется выводом 1 или условным катодом, нижний — выводом 2 или условным анодом, вывод справа — управляющим электродом.

Для управления нагрузкой основные электроды симистора включаются в цепь последовательно с нагрузкой. В закрытом состоянии проводимость симистора отсутствует, нагрузка выключена. При подаче на управляющий электрод отпирающего сигнала между основными электродами симистора возникает проводимость, нагрузка оказывается включённой. Характерно, что симистор в открытом состоянии проводит ток в обоих направлениях. Другой особенностью симистора, как и других тиристоров, является то, что для его удержания в открытом состоянии нет необходимости постоянно подавать сигнал на управляющий электрод (в отличие от транзисторa). Симистор остаётся открытым, пока протекающий через основные выводы ток превышает некоторую величину, называемую током удержания. Отсюда следует, что выключение нагрузки происходит вблизи моментов времени, когда напряжение на основных электродах симистора меняет полярность (обычно это совпадает по времени со сменой полярности напряжения в сети).

Эквивалентная схема симистора

Структура

Симистор имеет пятислойную структуру полупроводника. Упрощённо симистор можно представить в виде эквивалентной схемы (см. рис.) из двух триодных тиристоров (тринисторов), включённых встречно-параллельно. Следует, однако, заметить, что управление симистором отличается от управления двумя встречно-параллельными тринисторами.

принцип работы и способы управления

Главная › Новости

Опубликовано: 06.09.2018

Как проверить рабочее состояние тиристора и симистора

Тиристор — электронный компонент, изготовленный на основе полупроводниковых материалов, может состоять из трёх или более p-n-переходов и имеет два устойчивых состояния: закрытое (низкая проводимость), открытое (высокая проводимость).


Это сухая формулировка, которая для тех, кто только начинает осваивать электротехник у, абсолютно ни о чём не говорит. Давайте разберём принцип работы этого электронного компонента для обычных людей, так сказать, для чайников, и где его можно применить. По сути, это электронный аналог выключателей, которыми вы каждый день пользуетес


КАК ПРОВЕРИТЬ ТИРИСТОР МУЛЬТИМЕТРОМ И НЕ ТОЛЬКО...

Есть много типов этих элементов, обладающие различными характеристиками и имеющие различные области применения. Рассмотрим обычный однооперационный тиристор.

Способ обозначения на схемах показан на рисунке 1.

Электронный элемент имеет следующие выводы:

анод — положительный вывод; катод — отрицательный вывод; управляющий электрод G.

Принцип действия тиристора

Основное применение этого типа элементов — это создание на их основе силовых тиристорных ключей для коммутации больших токов и их регулирования. Включение выполняется сигналом, переданным на управляющий электрод. При этом элемент является не полностью управляемым, и для его закрытия необходимо применение дополнительных мер, которые обеспечат падение величины напряжения до нуля.

Если говорить, как работает тиристор простым языком, то он, по аналогии с диодом, может проводить ток только в одном направлении, поэтому при его подключении нужно соблюдать правильную полярность . При подаче напряжения к аноду и катоду этот элемент будет оставаться закрытым до момента, когда на управляющий электрод будет подан соответствующий электрический сигнал. Теперь, независимо от наличия или отсутствия управляющего сигнала, он не изменит своего состояния и останется открытым.

Условия закрытия тиристора:

Снять сигнал с управляющего электрода; Снизить до нуля напряжение на катоде и аноде.

Для сетей переменного тока выполнение этих условий не вызывает особых трудностей. Синусоидальное напряжение, изменяясь от одного амплитудного значения до другого, снижается до нулевой величины, и если в этот момент управляющего сигнала нет, то тиристор закроется.

В случае использования тиристоров в схемах постоянного тока для принудительной коммутации (закрытия тиристора) используют ряд способов, наиболее распространённым является использование конденсатора, который был предварительно заряжен. Цепь с конденсатором подключается к схеме управления тиристором. При подключении конденсатора в цепь произойдёт разряд на тиристор, ток разряда конденсатора будет направлен встречно прямому току тиристора, что приведёт к уменьшению тока в цепи до нулевого значения и тиристор закроется.

Можно подумать, что применение тиристоров неоправданно, не проще ли использовать обычный ключ? Огромным плюсом тиристора является то, что он позволяет коммутировать огромные токи в цепи анода-катода при помощи ничтожно малого управляющего сигнала, поданного в цепь управления. При этом не возникает искрения, что немаловажно для надёжности и безопасности всей схемы.

Схема включения

Схема управления может выглядеть по-разному, но в простейшем случае схема включения тиристорного ключа имеет вид, показанный на рисунке 2.

К аноду присоединена лампочка L, а к ней выключателем К2 подключается плюсовая клемма источника питания G. B. Катод соединяется с минусом питания.

После подачи питания выключателем К2 к аноду и катоду будет приложено напряжение батареи, но тиристор остаётся закрытым, лампочка не светится. Для того чтобы включить лампу, необходимо нажать на кнопку К1, сигнал через сопротивление R будет подан на управляющий электрод, тиристорный ключ изменит своё состояние на открытое, и лампочка загорится. Сопротивление ограничивает ток, подаваемый на управляющий электрод. Повторное нажатие на кнопку К1 никакого влияния на состояние схемы не оказывает.

Для закрытия электронного ключа нужно отключить схему от источника питания выключателем К2. Этот тип электронных компонентов закроется, и в случае снижения напряжения питания на аноде до определённой величины, которая зависит от его характеристик. Вот так можно описать, как работает тиристор для чайников.

Характеристики

К основным характеристикам можно отнести следующие:

Рассматриваемые элементы, кроме электронных ключей, часто применяются в регуляторах мощности, которые позволяют изменять подводимую к нагрузке мощность за счёт изменения среднего и действующего значений переменного тока. Величина тока регулируется изменением момента подачи на тиристор открывающего сигнала (за счёт варьирования угла открывания). Углом открытия (регулирования) называется время от начала полупериода до момента открытия тиристора.

Типы данных электронных компонентов

Существует немало различных типов тиристоров, но наиболее распространены, помимо тех что мы рассмотрели выше, следующие:

динистор — элемент, коммутация которого происходит при достижении определённого значения величины напряжения, приложенного между анодом и катодом; симистор; оптотиристор, коммутация которого осуществляется световым сигналом.

Симисторы

Хотелось бы более подробно остановиться на симисторах. Как говорилось ранее, тиристоры могут проводить ток только в одном направлении, поэтому при установке их в цепи переменного тока, такая схема регулирует один полупериод сетевого напряжения. Для регулирования обоих полупериодов необходимо установить встречно-параллельно ещё один тиристор либо применить специальные схемы с использованием мощных диодов или диодных мостов. Все это усложняет схему, делает её громоздкой и ненадёжной.

Вот для таких случаев и был изобретён симистор. Поговорим о нем и о принципе работы для чайников. Главное отличие симисторов от рассмотренных выше элементов заключается в способности пропускать ток в обоих направлениях. По сути, это два тиристора с общим управлением, подключённые встречно-параллельно (рисунок. 3 А).

Условное графическое обозначение этого электронного компонента показано на Рис. 3 В. Следует заметить, что называть силовые выводы анодом и катодом будет не корректно, так как ток может проводиться в любом направлении, поэтому их обозначают Т1 и Т2. Управляющий электрод обозначается G. Для того чтобы открыть симистор, необходимо подать управляющий сигнал на соответствующий вывод. Условия для перехода симистора из одного состояния в другое и обратно в сетях переменного тока не отличаются от способов управления, рассмотренных выше.

Применяется этот тип электронных компонентов в производственной сфере, бытовых устройствах и электроинструментах для плавного регулирования тока. Это управление электродвигателями, нагревательными элементами, зарядными устройствами.

В завершение хотелось бы сказать, что и тиристоры и симисторы, коммутируя значительные токи, обладают весьма скромными размерами, при этом на их корпусе выделяется значительная тепловая мощность. Проще говоря, они сильно греются, поэтому для защиты элементов от перегрева и теплового пробоя используют теплоотвод, который в простейшем случае представляет собой алюминиевый радиатор.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Как проверить симистор принцип работы схема включения справочник по симисторам отечественные и импортные

Триак либо симистор это полупроводниковый прибор, который предназначен для управления нагрузкой в сети переменного тока. Что такое симистор можно выяснить посмотрев его условно графическое изображение рис.1, вольт амперную характеристику (ВАХ) рис.2. и внутреннее размещение полупроводниковых слоёв рис.3. Если гласить по обычному, симистор представляет собой тиристор с 3-мя электродами: Силовой электрод 1 (Т1), Силовой электрод 2 (Т2) для пропускания переменного тока и затвор (G) — управляющий электрод. Симисторы российские были изобретены в городке Саранске на заводе «Электровыпрямитель» сначала 60-х годов. При опытах с полупроводниковыми слоями инженеры прирастили число слоев с 4 до 5 и нашли, что приобретенный пробный эталон способен пропускать электронный ток идиентично как в прямом, так и в оборотном направлении. Симистор таким макаром можно представить как два встречно-параллельно включенных тиристора.

Основной особенностью за какую симистор стал обширно употребляться является его способность проводить ток в прямом направлении от анода к катоду и в оборотном (от катода к аноду) направлении. Так же в отличие от тиристора, симистор может управляться током отрицательной и положительной полярности меж управляющим (G) и силовым электродом (T1). Это свойство вольт-амперной свойства (ВАХ) симистора позволяет ему работать во всех секторах.

Симистор механизм работы

На управляющий электрод (G) подаётся низковольтный сигнал и симистор перебегает из закрытого состояния в открытое. Он начинает пропускать переменный ток. Симистор будет открыт если через затвор (G) проходит ток отпирания либо если U меж силовыми электродами Т1 и Т2 превзойдет определённую наивысшую величину. Симистор запирается если меняется полярность меж электродами Т1 и Т2 либо значение I рабочее меньше I удержания.

На практике для предотвращения неверных срабатываний симистора, которые могут быть вызваны пульсациями, создаваемыми движками, употребляют четырехкваднартные симисторы, которые имеют особые элементы защиты. Обычно ставят демпферную RC-цепь меж электродами Т1 и Т2 симистора. Как работает симистор c демпферной RC-цепью, да просто она ограничивает скорость конфигурации напряжения. Время от времени к RC-цепи добавляют индуктивность L, она ограничивает скорости конфигурации тока при коммутации. Невзирая на очевидные плюсы этих цепей у их имеются и минусы: удорожание симистора и уменьшение его надёжности. Все триаки (симисторы) становятся очень чувствительны при больших t работы. Увеличивая значение Uд можно уменьшить склонность к самопроизвольному включению при больших температурах.

Схема включения симистора или как проверить симистор

Характеристики симисторов — главным преимуществом симисторов перед электромеханическими устройствами в фактически огромном количестве переключений. Частота коммутации симистора равна частоте питающей сети, симистор коммутирует нагрузку на каждом полупериоде U сети. Ещё одним важным параметром симистора является отсутствие искрообразования, которым не могут похвалиться электромеханические коммутаторы. Это свойство делает фактически равными 0 электрические помехи симистора. Не считая того утраты на симисторе очень малы, в открытом симисторе они составляют от 1 до 2 вольт и не зависят от тока коммутации. Силовые симисторы в открытом состоянии выделяют огромную мощность, для её отведения употребляют симистор радиатор. Дополнительное место для симистор радиатор может серьёзно прирастить в стоимости схемное решение.

Предлагаем устройство для объяснения принципа работы симистора — управление яркостью лампочки накаливания. Как работает симистор в этой схеме — выполняет регулирование мощностью потребляемую нагрузкой, которое изменяет яркость свечения лампочки. Симистор механизм работы состоит в том, что чем больше амплитуда U управл, тем ранее происходит включение симистора и будет больше продолжительность импульса тока в лампе накаливания. При последнем левом по схеме положении движка переменного резистора R2 нагрузка станет всасывать полные «порции» мощности. Если регулятор R2 повернуть в обратную сторону, амплитуда управляющего сигнала окажется ниже порогового значения, симистор остается в закрытом состоянии и ток через нагрузку не потечет. Временная диаграмма напряжений даёт более четкое представление о механизме работы симистора. При включения схемы в сеть на вход поступает 220В а на затвор симистора поступает отрицательное U синуса. Когда его величина достигнет Uвключения, симистор откроется и ток потечет через нагрузку. Когда значение Uуправляющего станет ниже порога, симистор будет открыт из-за того, что Iнагрузки будет выше Iудержания симистора. Когда U на входе управления изменит свою полярность, симистор закроется.

Эта схема включения симистора обеспечивает пилообразную форму напряжение на нагрузке. Эта легкая схема способна не только лишь объяснить принцип работы симистора да и сможет управлять яркостью лампы накаливания либо температуру нагрева паяльничка.

Области внедрения симисторов достаточно пространна и повсевременно расширяется. Импортные симисторы стоят в пылесосах, дрелях с регулировкой частоты оборотов, кондюках и электронной кухонной утвари.

Ответом на вопрос как проверить симистор будет схема, которая на 100% гарантирует исправность симистора после проверки.

Завезенные из других стран симисторы, отечественные справочник

Для примера симисторы российские возьмём приборы КУ208, который является триодным с п-р-п-р структурой. Буквенное обозначение обозначает Uпостоянно, которое симистор выдерживает в закрытом состоянии:

симисторы отечественные с индексом А — 100 В,

симисторы российские с буквой Б — 200 В,

симисторы российские с буквой В — 300 В

симистор Г — 400 В.

симисторы завезенные из других стран справочник, представлен комплектующими компании NXP.

Обозначение завезенные из других стран симисторы справочник:

Компания NXP Semiconductors на сегодня один из ведущим производителем Hi-com симисторов, которые обширно употребляются в индустрии.

Компания выпускает более 100 привезенных из других стран симисторов

В большинстве случаев устройства на завезенные из других стран симисторы не нуждается в настройке и при правильном монтаже начинают работать после включения в сеть.

Лаконичный справочник по симистор оптронный российского производства

Тип симистор оптронный

Iоткр мах, А

I закр мах, мА

iвх, мах мА

Iу. отп мА

U откр мах, В

U экр мах В

МОС2А60-10 оптронный симистор

2

0.1

50

10

1.3

600

МОС2А60-5 оптронный симистор

2

0.1

50

5

1.3

600

MOC2R60-10 оптронный симистор

2

0.1

50

10

1.3

600

MOC2R60-15 оптронный симистор

2

0.1

50

15

1.3

600

МОС3010 оптронный симистор

0.1

60

15

3

250

МОС3011 оптронный симистор

0.1

60

10

3

250

МОС3012 оптронный симистор

0.1

60

5

3

250

МОС3021 оптронный симистор

0.1

60

15

3

400

МОС3022 оптронный симистор

0.1

60

10

3

400

МОС3023 оптронный симистор

0.1

60

5

3

400

МОС3041 оптронный симистор

0.1

60

15

3

400

МОС3042 оптронный симистор

0.1

60

10

3

400

МОС3043 симистор оптрон

0.1

60

5

3

400

МОС3О51 симистор оптрон

0.1

60

15

3

600

МОС3О52 симистор оптрон

0.1

60

10

3

600

МОС3О61 симистор оптрон

0.1

60

15

3

600

МОС3О62 симистор оптрон

0.1

60

10

3

600

МОС3ОбЗ симистор оптрон

0.1

60

5

3

600

МОС3081 симистор оптрон

0.1

60

15

3

800

МОС3082 симистор оптрон

0.1

60

10

3

800

МОС308З симистор оптрон

0.1

60

5

3

800

АОУ103А симистор оптронный

0.1

0.1

20

10

2

50

АОУ103Б симистор оптронный

0.1

0.1

50

10

2

200

АОУ103В симистор оптронный

0.1

0.1

20

10

2

200

T0125-12.5 симистор оптронный

12.5

30

80

1.4

100…1400

T0132-25 симистор оптронный

25

3

150

1.75

600…1200

T0132-40 симистор оптронный

40

3

150

1.75

600…1200

T0142-63 симистор оптронный

63

5

150

1.75

600…1200

T0142-80 симистор оптронный

80

5

150

1.75

600…1200

T0145-50 симистор оптронный

50

5

150

1.75

600…1200

Тип симистор оптронный U вх мах В dUоткр. dt dI/dt Rt U из кВ R из мОм t вкл мС температура рабочая МОС2А60-10 симистор оптронный

1.3

400

125

3.75

1000

-40…

100

МОС2А60-5 симистор оптронный

1.3

400

125

3.75

1000

-40…

100

MOC2R60-10 симистор оптронный

1.5

400

125

3.75

1000

-40…

100

MOC2R60-15 симистор оптронный

1.5

400

125

3.75

1000

-40…

100

МОС3010 симистор оптронный

1.5

10

227

7.5

-40…

100

МОС3011 симистор оптронный

1.5

10

227

7.5

-40…

100

МОС3012 симистор оптронный

1.5

10

227

7.5

-40…

100

МОС3021 симистор оптронный

1.5

10

227

7.5

-40…

100

МОС3022 симистор оптронный

1.5

10

227

7.5

-40…

100

МОС3023 оптронный симистор

1.5

10

227

7.5

-40…

100

МОС3041 оптронный симистор

1.5

1000

340

7.5

-40…

100

МОС3042 оптронный симистор

1.5

1000

340

7.5

-40…

100

МОС3043 оптронный симистор

1.5

1000

340

7.5

-40…

100

МОС3О51 оптронный симистор

1.5

10

227

7.5

-40…

100

МОС3О52 оптронный симистор

1.5

10

227

7.5

-40…

100

МОС3О61 оптронный симистор

1.5

600

340

7.5

-40…

100

МОС3О62 оптронный симистор

1.5

600

340

7.5

-40…

100

МОС3063 оптронный симистор

1.5

600

340

7.5

-40…

100

МОС3081 оптронный симистор

1.5

600

340

7.5

-40…

100

МОС3082 оптронный симистор

1.5

600

340

7.5

-40…

100

МОС3083 оптронный симистор

1.5

600

340

7.5

-40…

100

АОУ103А симистор оптрон

2

5

-60…

70

АОУ103Б симистор оптрон

2

5

-60…

70

АОУ103В симистор оптрон

2

5

-60…

70

T0125-12.5 симистор оптрон

2.5

100

1.5

1000

100

-50…

110

T0132-25 симистор оптрон

2.5

20…100

40

0.7

2

-40…

100

T0132-40 симистор оптрон

2.5

20…100

40

0.47

2

-40…

100

T0142-63 симистор оптрон

2.5

20…100

40

0.3

3

-40…

100

T0142-80 симистор оптрон

2.5

20…100

40

0.24

3

-40…

100

T0145-50 симистор оптрон

2.5

20…100

40

0.36

3

-40…

100

справочник по симисторам — симисторы российские

тип симистора Iоткр мах А I закрмах А IупрА IудА I отк мах мА U открмах мВ U закрмах В Uу. от В

2N6071 4 30 2 200 2,5 справочник симисторов

2N6071A 4 15 2 200 2.5 справочник симисторов

2N6071В 4 15 2 200 2.5 симисторы справочник

2N6073 А 30 2 400 2.5 симисторы справочник

2N6073A А 15 2 400 2.5 симисторы завезенные из других стран

2N6073B А 15 2 400 2.5 симисторы завезенные из других стран

2N6075 А 30 2 600 2.5 симисторы завезенные из других стран

2N6075A А 15 2 600 2.5 симисторы завезенные из других стран

2N6075B А 15 2 600 2.5 симисторы завезенные из других стран

2N6342 8 2 40 1.55 200 2.5 симисторы завезенные из других стран

2N6343 8 2 40 1.55 400 2.5 симисторы завезенные из других стран

2N6344 8 2 40 1.55 600 2.5 симисторы завезенные из других стран

2N6345 8 2 40 1.55 800 2.5 симисторы завезенные из других стран

2N6346 8 2 40 1.55 200 2.5 импортные симисторы

2N6346 8 2 75 1.75 200 2.5 импортные симисторы

2N6346A 12 2 75 1.75 200 2.5 импортные симисторы

2N6347 8 2 40 1.55 400 2.5 импортные симисторы

2N6347 8 2 75 1.75 400 2.5 импортные симисторы

2N6347A 12 2 75 1.75 400 2.5 импортные симисторы

2N6348 8 2 40 1.55 600 2.5 импортные симисторы

2N6348 8 2 75 1.75 600 2.5 импортные симисторы

2N6348A 12 2 75 1.75 600 2.5 импортные симисторы

2N6349 8 2 40 1.55 800 2.5 импортные симисторы

2N6349 8 2 75 1.75 800 2.5 импортные симисторы

2N6349A 12 2 75 1.75 800 2.5 импортные симисторы

2У208А 5 5 0.5 150 250 2 100 7 симисторы российские

2У208Б 5 5 0.5 150 250 2 200 7 симисторы российские

2У208В 5 5 0.5 150 250 2 300 7 симисторы российские

2У208Г 5 5 0.5 150 250 2 400 7 симисторы российские

КУ208А 5 5 0.5 150 250 2 100 7 симисторы российские

КУ208Б 5 5 0.5 150 250 2 200 7 симисторы российские

КУ208В 5 5 0.5 150 250 2 300 7 симисторы российские

Создание и эксплуатация симистора

Введение в симистор - его конструкция и работа

Симистор - это еще один трехконтактный переключатель переменного тока, который переключается на проводимость, когда на его вывод затвора подается сигнал низкой энергии. В отличие от SCR, симистор при включении ведет себя в любом направлении. Симистор также отличается от SCR тем, что положительный или отрицательный сигнал затвора запускает его в проводимость. Таким образом, симистор представляет собой трехконтактное четырехслойное двунаправленное полупроводниковое устройство, которое управляет мощностью переменного тока, тогда как тиристор управляет мощностью постоянного тока или полупериодами переменного тока с прямым смещением в нагрузке.Благодаря свойству двунаправленной проводимости симистор широко используется в силовой электронике для целей управления. Симисторы мощностью 16 кВт легко доступны на рынке.

«Симистор» - это сокращение от трехконтактного переключателя переменного тока. «Tri» - указывает на то, что устройство имеет три контакта, а «ac» указывает на то, что устройство управляет переменным током или может проводить ток в любом направлении.

Символ цепи симистора

Конструкция симистора

Как упоминалось выше, симистор - это трехконтактный четырехслойный двусторонний полупроводниковый прибор.Он включает в себя два SCR, подключенных обратно параллельно с общим выводом затвора в одночиповое устройство. Устройство симистора показано на рисунке. Как видно, он имеет шесть легированных областей. Клемма затвора G создает омические контакты с материалами N и P. Это позволяет запускать импульс любой полярности для запуска проводимости. Электрическая эквивалентная схема и условное обозначение показаны на рисунках b и c соответственно. Поскольку симистор является двусторонним устройством, термины «анод» и «катод» не имеют значения, и поэтому выводы обозначаются как основные выводы 1.(MT 1 ), главный вывод 2 (MT 2 ) и вентиль G. Во избежание путаницы стало обычной практикой указывать все напряжения и токи, используя MT 1 в качестве эталона.

Базовая структура симистора

Работа и работа симистора

Хотя симистор может быть включен без какого-либо тока затвора, при условии, что напряжение питания становится равным напряжению отключения симистора, но нормальный способ включения симистора - это подача правильного тока затвора.Как и в случае с SCR, здесь также чем больше ток затвора, тем меньше напряжение питания, при котором включается симистор. Симистор может проводить ток независимо от полярности напряжения на выводах MT 1 и MT 2 относительно друг друга, а также на затворе и выводе MT 2 . Следовательно, существует четыре различных возможности работы симистора. Их:

1. Клемма MT 2 и затвор положительные по отношению к клемме MT 1

Когда клемма MT 2 положительна по отношению к клемме MT 1 ток течет по пути P 1 -N 1 -P 2 -N 2. Два соединения P 1 -N 1 и P 2 -N 2 смещены вперед, тогда как переход N 1 P 2 заблокирован. Теперь говорят, что симистор смещен в положительную сторону.

Положительный затвор относительно вывода MT 1 смещает в прямом направлении разветвление P 2 -N 2 , и пробой происходит как в обычном SCR.

2. Клемма MT 2 положительна, но затвор отрицательная по отношению к клемме MT 1

Хотя путь прохождения тока остается таким же, как в режиме 1, но теперь переход P 2 -N 3 смещен в прямом направлении, и носители тока, введенные в P 2 , включают симистор.

3. клемма MT 2 и затвор отрицательны по отношению к клемме MT 1

Когда терминал MT 2 отрицателен по отношению к терминалу MT 1 , путь прохождения тока равен P 2 -N 1 -P 1 -N 4 . Два соединения P 2 -N 1 и P 1 - N 4 смещены вперед, тогда как переход N 1 -P 1 заблокирован. Теперь говорят, что симистор имеет отрицательное смещение.

Отрицательный затвор относительно вывода MT 1 вводит носители тока посредством прямого смещения перехода P 2 -N 3 и, таким образом, инициирует проводимость.

4. Терминал MT 2 отрицательный, но затвор положительный по отношению к терминалу MT 1

Хотя путь прохождения тока остается таким же, как в режиме 3, но теперь переход P 2 -N 2 смещен в прямом направлении, носители тока вводятся, и, следовательно, симистор включен.

Как правило, следует избегать режима запуска 4, особенно в схемах, в которых может возникать высокий di / dt. Чувствительность режимов запуска 2 и 3 высока, и в случае предельной возможности запуска следует использовать отрицательные импульсы затвора. Хотя режим запуска 1 более чувствителен по сравнению с режимами 2 и 3, для него требуется запуск по положительному стробу. Однако для двунаправленного управления и равномерного срабатывания затвора предпочтительны режимы 2 и 3.

СВЯЗАННЫЕ ЗАПИСИ

Конструкция, работа, режимы запуска и их применение

Мы знаем, что однонаправленное устройство, такое как SCR, включает в себя характеристики обратного тока блокировки, потому что оно останавливает поток тока в состоянии обратного смещения, однако для некоторых приложений этот вид управления током необходим, особенно в цепях переменного тока.Таким образом, это может быть достигнуто с помощью SCR, где соединение двух SCR должно выполняться антипараллельно для управления как положительными, так и отрицательными полупериодами входа. Но это расположение можно изменить с помощью специального полупроводникового устройства, называемого TRIAC, которое используется для достижения двунаправленного управления. Это устройство точно контролирует переменный ток и часто используется для управления скоростью двигателя, устройств управления переменного тока, цепей переменного тока, регуляторов света, систем управления давлением и т. Д.


Что такое TRIAC?

TRIAC (Триод для переменного тока) - это полупроводниковое устройство, широко используемое в системах управления питанием и коммутации.Он находит применение в коммутации, фазовом управлении, конструкциях прерывателей, регулировании яркости в лампах, управлении скоростью в вентиляторах, двигателях и т. Д. Система управления мощностью предназначена для управления уровнем распределения переменного или постоянного тока. Такие системы управления мощностью можно использовать для переключения питания на приборы вручную или когда температура или уровень освещенности выходят за пределы заранее установленного уровня.

TRIAC или триод для переменного тока

Это эквивалентно двум тиристорам, соединенным в обратной параллели с затворами, соединенными вместе.В результате он функционирует как двунаправленный переключатель, пропускающий ток в обоих направлениях после срабатывания затвора. Это трехконтактное устройство с главным терминалом 1 (MT1), основным терминалом 2 (MT2) и воротами. Клеммы MT1 и MT2 используются для подключения фазовой и нейтральной линий, а затвор используется для подачи запускающего импульса. Ворота могут срабатывать как положительным, так и отрицательным напряжением.

Когда клемма MT2 получает положительное напряжение по отношению к клемме MT1, а затвор получает положительный сигнал триггера, то срабатывает левый SCR триггера TRIAC и цепь завершается.Но если полярность напряжения на выводах MT2 и MT1 поменяна местами и на затвор подается отрицательный импульс, то правый тиристор симистора становится проводящим. Когда ток затвора снимается, TRIAC выключается. Таким образом, на затворе должен поддерживаться минимальный ток удержания, чтобы TRIAC оставался проводящим.

Строительство

Конструкция TRIAC показана ниже. Он включает в себя четыре слоя, а также шесть областей легирования. Конструкция его вывода затвора может быть выполнена с помощью омического контакта с использованием двух областей, а именно области P и области N, так что это устройство может активироваться через обе полярности.Несмотря на то, что это двунаправленное устройство, в котором ток и напряжение могут быть указаны с помощью MT1, как ссылка для уменьшения путаницы.

В случае SCR, выводы TRIAC могут быть обозначены MT1 и MT2, как анод и катод, а вывод затвора может быть представлен через «G», как тиристор. Клемма затвора «G» подключена к обеим областям P2 и N4 через металлический контакт и находится близко к клемме MT1.
Подключение MT1 может быть выполнено к обеим областям P2 и N2, тогда как MT2 может быть подключено к областям как P1, так и N3.Следовательно, два терминала, такие как MT1 и MT2, подключены к обеим областям P и N устройства. Таким образом, поток тока между этими двумя выводами может определяться через слои в устройстве.

MT2 подключен к плюсу через открытый затвор по сравнению с MT1 для TRIAC, который подключен в прямом смещении. Таким образом, TRIAC работает в режиме прямой блокировки до тех пор, пока напряжение на TRIAC не станет низким по сравнению с перенапряжением при прямом прерывании. Аналогично, вывод MT2 становится отрицательным, когда TRIAC подключен с обратным смещением относительно вывода MT1 через открытый затвор, тогда это устройство работает в режиме обратной блокировки.TRIAC можно сделать проводящим либо через + ve, либо через отрицательное напряжение на клемме затвора.


Работа TRIAC

Когда приложенное напряжение в TRIAC эквивалентно напряжению пробоя, TRIAC переходит в состояние проводимости. Однако наиболее предпочтительный метод включения TRIAC - это подача либо положительного сигнала затвора, либо отрицательного сигнала затвора.

Если ток на выводе затвора высокий, то для включения симистора требуется меньшее напряжение, и он может переключаться через обе полярности по направлению к сигналу затвора.Работа TRIAC может осуществляться в четырех режимах, таких как следующие.

  • Вывод MT2 является положительным по отношению к выводу MT1 через положительную полярность затвора относительно вывода MT1.
  • Вывод
  • MT2 является положительным по отношению к выводу MT1 через отрицательную полярность затвора по отношению к MT1.
  • Вывод
  • MT2 является отрицательным по отношению к выводу MT1 через отрицательную полярность затвора относительно вывода MT1.
  • Вывод
  • MT2 является отрицательным по отношению к выводу MT1 через положительную полярность затвора относительно вывода MT1.

Режим-1

В этом режиме, как только терминал MT2 находится в положении + ve по отношению к терминалу MT1, ток будет в направлении P1-N1-P2-N2. На протяжении всего этого процесса соединение между слоями, такими как P1-N1 и P2-N2, подключается с прямым смещением, в то время как переход между N1-P2 подключается с обратным смещением. Как только положительный сигнал подается на клемму затвора, соединение между P2-N2 подключается с прямым смещением и происходит пробой.

Режим-2

Если на выводе MT2 установлено + ve, а стробирующий сигнал - -ve, ток будет таким же, как и в первом режиме P1-N1-P2-N2, однако здесь соединение между P2-N2 может быть подключенными в прямом смещении, а носители тока добавляются в слой P2.

Режим-3

После того, как клемма MT2 имеет положительный и отрицательный сигнал, может быть подан на клемму затвора, тогда ток будет течь в направлении P2-N1-P2-N2.На протяжении всего этого процесса соединение между двумя слоями, такими как P2-N1 и P1-N4, подключается с прямым смещением, в то время как переход между слоями N1-P1 подключается с обратным смещением. Таким образом, этот ТРИАК будет действовать в области отрицательных предубеждений.

Режим-4

Когда клемма MT2 становится отрицательной и клемма затвора активируется через положительный сигнал, соединение между P2-N2 подключается с пересылкой смещения и несущие тока добавляются, поэтому TRIAC включается.Обычно TRIAC не работает в этом режиме из-за того недостатка, что его нельзя использовать для цепей с высоким di / dt.

Чувствительность срабатывания TRIAC в режимах 2 и 3 высокая. Отрицательный сигнал затвора может использоваться в случае незначительной активирующей способности. Активация режима 1 чувствительна по сравнению с другими режимами, такими как 2 и 3, однако для его активации используется сигнал затвора + ve. Наиболее часто используются режимы 2 и 3.

Работа TRIAC

Показана простая схема применения TRIAC.Как правило, TRIAC имеет три клеммы M1, M2 и затвор. Триак, ламповая нагрузка и напряжение питания подключены последовательно. Когда питание включено в положительном цикле, ток протекает через лампу, резисторы и DIAC (при условии, что на выводе 1 оптопары подаются запускающие импульсы, что приводит к тому, что выводы 4 и 6 начинают проводить) затвор и достигает источника питания, и тогда только лампа светится для этого. полупериод напрямую через клеммы M2 и M1 TRIAC.

В отрицательном полупериоде повторяется то же самое.Таким образом, лампа светится в обоих циклах управляемым образом в зависимости от запускающих импульсов на оптоизоляторе, как показано на графике ниже. Если это подается на двигатель вместо лампы, мощность регулируется, что приводит к регулированию скорости.

Формы сигналов TRIAC
Запуск TRIAC

Обычно в TRIAC возможно 4 режима срабатывания:

TRIAC-SYMBOL
  1. Положительное напряжение на MT2 и положительный импульс на затворе
  2. Положительное напряжение на МТ2 и отрицательный импульс на затворе
  3. Отрицательное напряжение на МТ2 и положительный импульс на затворе
  4. Отрицательное напряжение на МТ2 и отрицательный импульс на затворе

Различные типы пакетов TRIAC

Для удобства использования и различных применений, TRIAC разработаны в различных корпусах, таких как штифт / стандартный тип, тип капсулы / диска и тип шпильки.

Штифт или стандартный тип

Этот вид TRIAC выглядит как крошечная интегральная схема через три терминала, такие как MT1, MT2 и Gate, и радиатор на вершине. Эти TRIACS в основном используются в бытовых электронных приборах. Общие пакеты стандартного типа TRIAC включают TMA36S-L, TMA54S-L, TMA124S-L, TMA84S-L, TMA126S-L, TMA106S-L, TMA206S-L и т. Д.

Тип капсулы / диска

Капсульного типа, иначе триаки дискового типа будут иметь форму диска через протяженные провода к клеммам.Эти типы TRIAC обладают высокой допустимой нагрузкой по току и имеют керамическое уплотнение.

Применения капсульного или дискового типа включают быстрое управление двигателем, а также переключение переменного тока. Распространенными корпусами капсульного типа являются KS200A, KS100A, KS500A, KS300A, KS600A, KS1000A, а также KS800A.

Тип шпильки

Штыревой TRIAC в основном используется в приложениях с высокой мощностью, потому что они имеют резьбовое дно, чтобы работать как основные клеммы, и включают две клеммы на ее вершине, которые являются другой основной клеммой, а также клеммой затвора.

Они в основном используются в приложениях управления фазой, таких как цепи освещения, преобразователь, RPS, регулирование скорости и температуры цепей и т. Д. Пакеты шпилек типа TRIAC включают TO-93, TO-118, TO-94, TO-48, ТО-48, РСД7 и ТО-65.

Факторы воздействия

В отличие от SCR, TRIACS требует правильной оптимизации для правильного функционирования. Симисторам присущи недостатки, такие как эффект скорости, эффект люфта и т. Д. Поэтому проектирование схем на основе симистора требует должного внимания.

Эффект скорости серьезно влияет на работу TRIAC

Между выводами MT1 и MT2 симистора существует внутренняя емкость. Если на вывод МТ1 подается резко возрастающее напряжение, то это приводит к прорыву напряжения затвора. Это без надобности запускает симистор. Это явление называется эффектом скорости. Эффект скорости обычно возникает из-за переходных процессов в сети, а также из-за высокого пускового тока при включении тяжелых индуктивных нагрузок.Это можно уменьшить, подключив R-C сеть между терминалами MT1 и MT2.

RATE EFFECT
Сильный люфт в цепях диммера лампы:

Эффект люфта - это серьезный гистерезис управления, который возникает в цепях управления лампой или скоростью, использующих потенциометр для управления током затвора. Когда сопротивление потенциометра увеличивается до максимума, яркость лампы снижается до минимума. Когда горшок перевернут, лампа никогда не включается, пока сопротивление горшка не упадет до минимума.

Причина этого - разряд конденсатора в симисторе. В схемах диммера лампы используется диодный импульсный датчик, чтобы подать импульс запуска на затвор. Поэтому, когда конденсатор внутри симистора разряжается через Diac, возникает эффект люфта. Это можно исправить, используя резистор последовательно с Diac или добавив конденсатор между затвором и выводом MT1 симистора.

Эффект люфта
Влияние RFI на TRIAC

Радиочастотные помехи серьезно влияют на работу симисторов.Когда симистор включает нагрузку, ток нагрузки резко возрастает от нуля до высокого значения в зависимости от напряжения питания и сопротивления нагрузки. Это приводит к генерации импульсов RFI. Сила RFI пропорциональна проводу, соединяющему нагрузку с симистором. Подавитель LC-RFI исправит этот дефект.

VI Характеристики

Характеристика VI TRIAC обсуждается ниже. Эти характеристики относятся к SCR, однако он подходит как для положительного, так и для отрицательного напряжения TRIAC.Его работу можно рассмотреть в четырех квадрантах, которые обсуждаются ниже.

В первом квадранте напряжение на выводе MT2 положительно по сравнению с выводом MT1, а также напряжение на выводе затвора также положительно, чем на первом выводе

Во втором квадранте напряжение на втором выводе, таком как MT2, положительно, чем MT1, и напряжение на выводе затвора отрицательно, чем на выводе 1, таком как MT1.

В третьем квадранте напряжение на выводе 1, таком как MT1, положительно, чем на выводе 2, например, MT2, а напряжение на выводе затвора отрицательное.

В четвертом квадранте напряжение на выводе 2, таком как MT2, отрицательно, чем на выводе 1 MT1, и напряжение на выводе затвора положительно.

Что такое TRIAC Dimming?

Во многих системах освещения важную роль играют диммеры TRIAC. Диммеры в основном используются для регулировки уровня освещения с целью экономии энергии. Когда диммер подключен через светодиодный источник света, экономия энергии может быть довольно значительной.

Наиболее распространенными контроллерами диммирования являются диммеры с отсечкой фазы, известные как диммеры TRIAC.Изготовление светодиодных ламп с использованием диммера TRIAC было довольно сложным в прошлом, но теперь драйверы светодиодов, использующие диммер TRIAC, довольно просто.

Диммер

TRIAC в основном работает как переключатель с высокой скоростью, используемый для управления количеством электроэнергии, протекающей через лампочку. Триггер указывает, с какого конца устройство начинает подавать электричество, в основном прерывая сигнал напряжения, прекращая подачу напряжения при полной нагрузке.

После того, как диммер TRIAC используется через светодиодную лампу, необходимо получить драйвер светодиода с функцией затемнения TRIAC, чтобы убедиться, что устройство является полупроводниковым устройством TRIAC.Эти диммеры в основном предназначены для резистивных нагрузок, поэтому важно получить правильное значение. Если драйвер светодиода ложного затемнения TRIAC может быть получен, свет не будет работать так, как ожидалось, сокращая срок службы светодиода.

TRIAC - однонаправленный или двунаправленный?

TRIAC - однонаправленное устройство, поскольку оно может переключать обе половины сигнала переменного тока. Можно проанализировать работу TRIAC, разместив тиристоры вплотную друг к другу. Символ тиристора указывает на то, как работает TRIAC.Снаружи похоже, что тиристоры соединены спина к спине.

TRIAC - идеальное устройство для коммутации переменного тока, поскольку он может регулировать протекание тока через обе пополам чередующейся серии. Тиристор просто управляет ими над половиной ряда. На протяжении оставшейся половины проводимости не происходит, и, следовательно, можно использовать просто половину сигнала.

TRIAC BT136

TRIAC BT136 - это семейство TRIAC, его текущий ток составляет 6 ампер.Мы уже видели применение TRIAC с использованием BT136 выше.

Характеристики BT136

  • Прямой запуск от маломощных драйверов и логических микросхем
  • Высокое напряжение блокировки
  • Низкий ток удержания для слаботочных нагрузок и минимальных электромагнитных помех при коммутации
  • Planar пассивирован для повышения устойчивости к напряжению и надежности
  • Чувствительный вентиль
  • Срабатывание во всех четырех квадрантах

Приложения BT136:

  • Универсальное применение в управлении двигателями
  • Коммутатор общего назначения

TRIAC BT139

TRIAC BT139 также относится к семейству TRIAC, его текущая скорость составляет 9 ампер.Основное различие между BT139 и BT136 заключается в скорости тока, а TRIACS BT139 используются для приложений с высокой мощностью.

Особенности BT139 включают следующее.

  • Прямой запуск от маломощных драйверов и логики ICS
  • Высокое напряжение блокировки
  • Planar пассивирован для повышения устойчивости к напряжению и надежности
  • Чувствительный вентиль
  • Срабатывание во всех четырех квадрантах

Приложения BT139 включают следующее.

  • Управление двигателем
  • Промышленное и домашнее освещение
  • Нагрев и статическое переключение

В чем разница между тиристором и триаком?

Разница между SCR и TRIAC заключается в следующем.

SCR

TRIAC

Тиристор также известен как SCR или кремниевый управляемый выпрямитель Триод для переменного тока
Это однонаправленное устройство Устройство двустороннее
SCR или тиристор с четырьмя выводами Включает три клеммы
Надежно Менее надежен
Тиристор использует радиаторы с носком Нужен просто один радиатор
Рейтинг тиристора большой Рейтинг TRIAC мал
SCR может быть запущен через UJT Может быть запущен через DIAC
Тиристор используется для управления мощностью постоянного тока Управляет питанием как переменного, так и постоянного тока
В тиристоре возможен один режим работы Включает четыре различных режима работы
Тиристор работает только в одном квадранте VI характеристики Он работает просто в двух квадрантах VI характеристики
Тиристор можно просто активировать через положительное напряжение затвора. Может быть активирован через положительное или отрицательное напряжение затвора.
Обладает высокими токами Обладает низкотоковыми характеристиками

Преимущества

К преимуществам TRIAC можно отнести следующее.

  • Он использует радиатор немного большего или немного большего размера, тогда как для SCR необходимо использовать два радиатора небольшого размера.
  • Возможен гарантированный пробой в любом направлении, однако для защиты SCR необходимо использовать параллельный диод.
  • В приложениях постоянного тока тиристор должен подключаться через параллельный диод для защиты от обратного напряжения, в то время как тиристор может работать без диода, потому что возможен безопасный пробой в любом направлении.
  • Как только напряжение упадет до нуля, TRIAC будет выключен.
  • Может быть активирован через положительную или отрицательную полярность стробирующих сигналов
  • Может быть защищен одним предохранителем.

Недостатки

К недостаткам TRIAC можно отнести следующее.

  • По сравнению с SCR они ненадежны
  • По сравнению с SCR надежность невысока.
  • Он будет активироваться в любом направлении, поэтому следует проявлять осторожность при включении цепи.
  • Высокая задержка переключения
  • Рейтинг дв / дт предельно меньше SCR
  • У
  • TRIAC будет меньше номиналов по сравнению с кремниевыми выпрямителями.
  • Не применяется в приложениях постоянного тока

Приложения TRIAC

ТИАК

используются во многих приложениях, таких как диммеры, регуляторы скорости для электрических вентиляторов и других электродвигателей, а также в современных компьютеризированных схемах управления многочисленными бытовыми мелкими и крупными бытовыми приборами.Их можно использовать как в цепях переменного, так и в цепях постоянного тока, однако первоначальная конструкция должна была заменить использование двух тиристоров в цепях переменного тока. Существует два семейства TRIAC, которые в основном используются для прикладных целей, это BT136, BT139.

Таким образом, это все об обзоре TRIAC, который известен как триод для переменного тока, конструкции, работы, корпусов, отличий от SCR, преимуществ, недостатков и приложений. Вот вам вопрос, в чем функция SCR?

Фото

Работа симистора, структура, характеристика VI и применение

Симистор - это двунаправленное устройство, позволяющее току течь в обоих направлениях.здесь мы обсудим работу симистора и характеристики vi. В семействе SCR, после SCR, симистор является наиболее широко используемым устройством для управления мощностью. Симистор представляет собой трехконтактное устройство, клеммы которого называются главными клеммами 1, 2 (MT1 и MT2) и затвором, из которого затвор является управляющим.

Симисторы с большим номинальным напряжением и током теперь доступны на рынке. Симистор является двунаправленным устройством, т.е. ток может течь через него в обоих направлениях. (Обратите внимание, что SCR - это однонаправленное устройство).Базовая структура симистора показана на рисунке.

Структура симистора:

Его работа эквивалентна работе двух SCR, соединенных встречно параллельно. Две основные клеммы обозначены как MT1 и MT2 (основная клемма 2 и основная клемма 1). Ворота возле МТ1.

Когда затвор открыт, симистор блокирует обе полярности напряжения на MT1 и MT2, если величина напряжения меньше, чем напряжение отключения устройства. (См. Характеристики симистора).Это означает, что симистор останется в выключенном состоянии.

Внутренняя структура симистора

Симистор рабочий и Vi Характеристики:

Характеристики симистора показаны на рисунке, и они аналогичны характеристикам тиристора как в блокирующем, так и в проводящем состояниях. Единственное отличие состоит в том, что SCR проводит только в прямом направлении (анод-катод), тогда как симистор проводит в обоих направлениях.

Другое отличие в работе - спусковой механизм.Симистор можно включить, подав на затвор положительное или отрицательное напряжение относительно вывода MT. Тогда как SCR может быть запущен только положительным сигналом затвора.

VI характеристики симистора с четырьмя режимами

Как видно из рисунка, характеристики симистора такие же, как и у двух последовательно соединенных тиристоров.

Влияние тока затвора также такое же, т.е. с увеличением тока затвора напряжение пробоя уменьшается. В симисторе ток затвора может быть положительным или отрицательным, тогда как в SCR ток затвора может быть только положительным.

Характеристики симистора можно разделить на три области работы:

Блокировка состояние или выключенное состояние.
Переходное или нестабильное состояние.
Проводимость гос. Или по гос.

В зависимости от полярности напряжения, приложенного между его выводами MT2 и MT1, он будет работать либо в первом квадранте, либо в третьем квадранте, как показано на рисунке.

MT2 полож. MT1: Работа в первом квадранте

MT2 отрицательный ш.r.t. MT1: Операция находится в третьем квадранте.

Различные состояния работы симистора (работа):

Три важных состояния работы симистора:

Состояние прямой блокировки.
Обратное состояние блокировки.
Проведение или на гос.

Состояние прямой блокировки: (MT2 положительно относительно MT1):

Когда прямое напряжение меньше напряжения переключения Vn подается с разомкнутой клеммой затвора, симистор может успешно блокировать прямое напряжение, не будучи включенным.

Обратное состояние блокировки: (MT1 положительно по отношению к MT2):

Когда обратное напряжение меньше напряжения отключения Vpo при разомкнутом затворе, симистор блокирует обратное напряжение, не будучи включенным.

Проводимость или состояние ВКЛ .:

Симистор эквивалентен двум тиристорам, подключенным спина к спине. Следовательно, это двунаправленное устройство, которое может проводить как положительные, так и отрицательные полупериоды напряжения питания.

Ток затвора может быть положительным или отрицательным.Прямое и обратное напряжение переключения снижается с увеличением тока затвора.

В зависимости от полярности напряжения питания и полярности тока затвора симистор может работать в четырех различных режимах работы: l, ll. lll и Vl.

Работа симистора и режимы работы:

l, ll, III и VI являются четырьмя режимами работы TRIAC, где I или IIl представляют рабочий квадрант, а знаки (+) и (-) указывают направление тока затвора.Чувствительность режима определяется как минимальный ток затвора, необходимый для включения TRIAC в этом режиме. Чувствительность режима I самая высокая, а режима III - самая низкая.

Рейтинг симистора:

Преимущества симистора:

  • Это двунаправленное устройство. Таким образом, мы можем контролировать мощность, подаваемую на нагрузку, в обоих полупериодах подачи переменного тока.
  • Это эквивалентно двум SCR, подключенным спина к спине.
  • Мы можем включить его, используя как положительный, так и отрицательный ток затвора.
  • Он больше подходит для резистивных нагрузок.
  • Симистор
  • более экономичен, чем тиристоры, поскольку внутри одного корпуса мы находим два тиристора, соединенных спина к спине.
  • Он может управлять мощностью, подаваемой на нагрузки переменного тока, такие как двигатель вентилятора.
  • Нет необходимости использовать защитный диод на симисторе.
  • Мы можем использовать один радиатор.

Недостатки симистора:

  • Мы не можем использовать его в качестве управляемого выпрямителя.
  • Низкий рейтинг du / dt, чем у SCR.Так что вероятность случайного включения выше, чем у SCR.
  • Низкий рейтинг di / dt.
  • Подходит только для резистивных нагрузок. Не подходит для управления мощностью высокоиндуктивных нагрузок.
  • Его номинальная мощность ниже, чем у SCR. Цепи срабатывания необходимо проектировать более тщательно.

Применение симистора:

  • Диммер лампы
  • Датчик приближения
  • В качестве статического переключателя
  • В стабилизаторах переменного напряжения
  • Регулятор скорости вентилятора
  • Цепь указателя поворота
  • Регулятор температуры.

Строительство и работа симистора.

Строительство и работа Triac

В этой статье мы подробно объясним устройство и работу симистора.

Симистор

Основным недостатком тиристоров является то, что они могут проводить ток только в одном направлении. Следовательно, SCR может управлять только постоянным током. мощность или полупериоды переменного тока с прямым смещением в нагрузке. Однако в сети переменного тока В системе часто желательно и необходимо осуществлять контроль как над положительными, так и над отрицательными полупериодами.Для этого используется полупроводниковый прибор, называемый симистором.

Симистор - это трехконтактное полупроводниковое переключающее устройство, которое может управлять переменным током в нагрузке.

Triac - это аббревиатура от triode a.c. выключатель. «Tri» - означает, что устройство имеет три клеммы, а «ac» означает, что устройство управляет переменным током или может проводить ток в любом направлении.

Функцию симистора можно понять, обратившись к упрощенному рис.1. Схема управления симистором может быть настроена для прохождения желаемых частей положительного и отрицательного полупериода a.c. подача через нагрузку R L.

(i) (ii)

Рис.1

Таким образом, как показано на рис.1 (ii), симистор проходит положительный полупериод питания от Θ 1 до 180 o i.е. заштрихованная часть положительного полупериода.

Точно так же заштрихованная часть отрицательного полупериода пройдет через нагрузку. Таким образом, переменный ток и, следовательно, переменный ток мощность, протекающую через нагрузку, можно контролировать.

Конструкция симистора

Симистор - это трехконтактный пятислойный полупроводниковый прибор, чьи прямые и обратные характеристики идентичны прямым характеристикам SCR.

Три терминала обозначены как главный терминал MT 1 , главный терминал MT 2 и выход G.

На рис.2 (i) показана базовая структура симистора.

(i) (ii) (iii)

Рис.2

Симистор эквивалентен двум отдельным тиристорам, подключенным обратно параллельно i.е. анод каждого соединен с катодом другого, с общими затворами, как показано на рис.2 (ii).

Следовательно, симистор действует как двунаправленный переключатель, то есть может проводить ток в любом направлении.

На рис.2 (iii) показано схематическое обозначение симистора. Символ состоит из двух параллельных диодов, соединенных в противоположных направлениях одним выводом затвора. Затвор обеспечивает контроль над проводимостью в любом направлении.

По поводу симистора можно отметить следующие моменты:

  1. Симистор может проводить ток с надлежащим током затвора независимо от полярности основных клемм MT 1 и MT 2 .Поскольку конкретного анода или катода больше нет, основные выводы обозначаются как MT 1 и MT 2 .
  2. Симистор можно включить как положительным, так и отрицательным напряжением на затворе устройства.
  3. Как и SCR, как только симистор переходит в состояние проводимости, затвор теряет всякое управление. Симистор можно выключить, уменьшив ток в цепи до значения тока удержания.
  4. Основным недостатком симистора по сравнению с тиристорами является то, что симисторы имеют значительно более низкие возможности обработки тока.Большинство симисторов доступны с номиналами менее 40 А при напряжении до 600 В.
SCR Эквивалентная цепь симистора

Симистор эквивалентен двум отдельным тиристорам, соединенным инверсным соединением, соединенным в инверсной параллели, т. Е. Анод каждого из них соединен с катодом другого с общими затворами.

На рис.3 (i) показана базовая структура симистора.

(i) (ii)

Рис.3

Если мы разделим базовую структуру симистора на две половины, как показано на рис. 3 (ii), мы увидим, что у нас есть два SCR, подключенных обратно параллельно.

Левая половина на рис. 3 (ii) состоит из pnpn-устройства (p 1 n 2 p 2 n 4 ), имеющего три p-n перехода, и составляет SCR1.

Аналогично, правая половина на рис. 3 (ii) состоит из pnpn-устройства (p 2 n 3 p 1 n 1 ), имеющего три p-n перехода, и составляет SCR2.

Эквивалентная схема тиристора симистора показана на рис.

Рис.4

Предположим, что основной вывод MT 2 положительный, а основной вывод MT 1 отрицательный.

Если симистор теперь запускается в проводимость правильным током затвора, симистор будет проводить ток по пути (левая половина), показанному на рис. 3 (ii).

Что касается рисунка 4, SCR1 включен, а SCR2 - выключен.

Теперь предположим, что MT 2 отрицательное, а MT 1 положительное.

При правильном токе затвора симистор будет включен в проводимость, и ток через устройство будет следовать по пути (правая половина), как показано на рис. 3 (ii).

Что касается рисунка 4, SCR2 включен, а SCR1 выключен.

Работа симистора

На рис.5 показана простая схема симистора.

Рис.5

Переменный ток Управляемый источник питания подключается к основным клеммам симистора через сопротивление нагрузки R L .

Схема затвора состоит из батареи, токоограничивающего резистора R и переключателя S.

Действие схемы следующее:

1. При разомкнутом переключателе S ток затвора отсутствует, и симистор отключен.

Даже при отсутствии тока затвора симистор можно включить, если напряжение питания станет равным напряжению отключения симистора.

Однако нормальный способ включения симистора - это подача правильного тока затвора.

2. Когда переключатель S замкнут , , ток затвора начинает течь в цепи затвора.

Аналогично SCR , , напряжение отключения симистора может быть изменено путем обеспечения протекания надлежащего тока затвора.

Если на затвор подано несколько миллиампер, симистор начнет проводить ток независимо от того, положительный или отрицательный вывод MT 2 по отношению к затвору. MT 1 .

3. Если клемма MT 2 положительна относительно MT 1 , триа включается, и обычный ток течет от MT 2 к MT 1 .

Если терминал MT 2 отрицательный по w.r.t. MT 1 , симистор снова включен, но на этот раз обычный ток течет от MT 1 к MT 2 .

Указанное выше действие симистора показывает, что он может действовать как переменный ток. контактор для включения или выключения переменного тока нагрузки.

Дополнительным преимуществом симистора является то, что, регулируя ток затвора до надлежащего значения, любая часть как положительного, так и отрицательного полупериода a.c. Подача может протекать через нагрузку. Это позволяет регулировать передачу переменного тока. мощность от источника до нагрузки.

TRIAC Circuits: основы и приложения

Автор: Морин ВанДайк |

Термин «TRIAC» означает триод для переменного тока. Как следует из названия, этот электронный компонент обычно используется в качестве элемента управления в цепях переменного тока.

TRIAC - это полупроводниковые устройства с тремя выводами. Они работают с использованием одного вывода, то есть затвора, для запуска прохождения электрического тока через два других вывода, то есть основные выводы или аноды. Хотя эти устройства похожи на другие электронные переключатели, такие как кремниевые выпрямители (SCR), в отличие от некоторых из этих альтернатив, они могут одинаково хорошо проводить в обоих направлениях.

TRIAC

часто находят применение в качестве переключателей в широком спектре электрического оборудования, таком как лампы, вентиляторы и двигатели.Независимо от их применения, все СИСТЕМЫ TRIAC используют основные принципы работы, изложенные выше. Помимо этих общих характеристик, они обычно подразделяются на те, которые используются для простых схем переключателя TRIAC или схем переменной мощности (или диммера) TRIAC.

Функции переключателей TRIAC

TRIAC используются разными способами, в том числе как:

Простые электронные переключатели

В этом приложении TRIAC запускается напряжением переменного тока на его затворе.Резистор используется последовательно с затвором, чтобы ограничить ток, протекающий к клемме. TRIAC позволяет току течь в любом направлении, причем поток изменяется в зависимости от полярности напряжения затвора. Напряжение затвора может быть получено из напряжения переменного тока, приложенного к клеммам нагрузки TRIAC. Если приложение требует протекания тока только в одном направлении, к затвору последовательно подключается диод для преобразования переменного напряжения в постоянное. В этой конфигурации ток, протекающий через TRIAC для данной нагрузки, является фиксированным.

Контроллеры уровня мощности или диммера

Триггер затвора для этого варианта использования более сложный, поскольку он включает изменение его фазы в зависимости от напряжения нагрузки. Напряжение триггера определяется напряжением нагрузки, но с приложенным к нему фазовым сдвигом. Схема фазовращателя состоит из переменного резистора и конденсатора. Напряжение конденсатора используется в качестве напряжения триггера, фаза которого изменяется путем изменения переменного резистора.Часто переключатель DIAC (диод для переменного тока) подключается между конденсатором и затвором TRIAC, чтобы добиться резкого включения TRIAC.

TRIAC находят применение в ряде электрических приложений, в том числе в качестве:

  • Диммеры для ламп
  • Регуляторы мощности для электронагревателей
  • Регуляторы скорости для двигателей

Проблемы со схемами TRIAC и решениями

При использовании схем TRIAC важно знать об общих встречающихся проблемах и способах их решения.Некоторые из проблем, связанных с использованием схем TRIAC, включают:

Эффект скорости

Этот эффект относится к непреднамеренному включению TRIAC из-за внезапного изменения напряжения на его основных клеммах. Проблема решается подключением демпферной цепи резистор-конденсатор (RC) между основными выводами.

Эффект люфта

Люфт возникает в цепях управления фазой, когда сопротивление установлено на максимальное значение, чтобы снизить уровни мощности подключенного устройства до минимума.Эффект вызван отсутствием пути разряда для собственной емкости TRIAC на его клеммах нагрузки и препятствует включению подключенного устройства. Решение состоит в том, чтобы обеспечить путь разряда путем подключения последовательно с DIAC резистора большого номинала или конденсатора между затвором и основными выводами.

Несимметричный обжиг

В схемах управления фазой эта проблема возникает из-за того, что симисторы имеют разные напряжения включения для каждого направления. Такая конструкция приводит к плохому профилю электромагнитного излучения для TRIAC.Эта проблема решается путем использования DIAC последовательно с затвором TRIAC, который выравнивает характеристики стрельбы TRIAC.

Фильтрация гармоник

Поскольку TRIAC включается, когда напряжение на его выводах не равно нулю, он генерирует гармоники, которые делают его непригодным для использования в чувствительном электронном оборудовании, таком как схемы беспроводной связи. Использование фильтра гармоник подавляет электромагнитные помехи.

Свяжитесь с MagneLink, чтобы узнать о необходимости коммутатора TRIAC

в компании MagneLink, Inc.мы интегрируем TRIAC с нашими магнитными переключателями в наши корпуса MLT, MLP и MLU. Каждый из этих стилей подходит для разных приложений. Например, корпуса MLT подходят для использования в суровых условиях, корпуса MLP подходят для тяжелых условий эксплуатации, а корпуса MLU имеют резьбовой корпус, который больше подходит для скрытого монтажа.

Чтобы узнать больше о наших предложениях по переключателям типа TRIAC, посетите страницу с нашими продуктами. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы получить информацию или расценки на заказное решение переключателя.


DIAC & TRIAC - Работа, эксплуатация и конструкция

DIAC - это двухконтактный четырехслойный полупроводниковый прибор (тиристоры), который может проводить ток в любом направлении при активной полярности. Основная конструкция и обозначение DIAC показаны на диаграмме выше.

DIAC Construction

DIAC имеет четыре слоя (PNPN) и два вывода анода A1 и A2. Легированный материал N-типа размещен с каждой стороны DIAC.Обе клеммы A1 и A2 подключаются в этих местах, как показано на рисунке. Две клеммы A1 и A2 соединены между собой в DIAC, что при достижении напряжения отключения на любой клемме, DIAC начинает проводимость. Кривая характеристик показана на диаграмме ниже.

TRIAC

TRIAC - это тип тиристоров, которые могут проводить ток в обоих направлениях при активации полярности. TRIAC похож на DIAC с выводом затвора. TRICA может быть включен с помощью импульса, или ток затвора не требует прямого прерывания перенапряжения для проведения, как это делает DIAC. В принципе, TRIAC может представлять собой просто два SCR, подключенных параллельно в противоположных направлениях с общей клеммой затвора.В отличие от SCR, TRIAC может проводить ток в любом направлении в зависимости от полярности напряжения на его анодных (A1 и A2) клеммах. Кривая характеристик показана на диаграмме ниже.

Регулятор мощности DIAC / TRIAC

На приведенном выше рисунке показана простая схема питания DIAC TRIAC, работа этой схемы может быть объяснена тем, что во время положительного полупериода конденсатор C1 начинает заряжаться, когда конденсатор заряжается до Vc, затем начинается проводимость DIAC, когда DIAC при включении, он подает импульс на затвор TRIAC, благодаря которому TRIAC начинает проводимость и ток течет через RL.

Во время отрицательного полупериода конденсатор заряжается с обратной полярностью. Когда конденсатор заряжен до VC, DIAC запускает проводимость и подает импульс на TRIAC. Провод TRIAC и ток протекает через RL. Как мы знаем, DIAC работает в обеих полярностях, потому что он так же, как два диода, подключенные параллельно друг другу. Следовательно, он действует на обеих полярностях. Выход DIAC подается на затвор TRIAC, этот выход используется для запуска затвора TRIAC, поэтому TRIAC запускает проводимость, и лампа будет запитана.

Симистор - Как работают диммерные переключатели

В последнем разделе мы увидели, что диммерный переключатель быстро включает и выключает световую цепь, чтобы уменьшить энергию, поступающую к переключателю света. Центральным элементом в этой коммутационной схеме является переключатель переменного тока на триоде или симистор .

Симистор - небольшое полупроводниковое устройство, похожее на диод или транзистор. Подобно транзистору, симистор состоит из различных слоев полупроводникового материала .Это включает в себя материал типа N, который имеет много свободных электронов, и материал типа P , который имеет много «дырок», куда могут уходить свободные электроны. Чтобы узнать об этих материалах, ознакомьтесь с разделом «Как работают полупроводники». И для демонстрации того, как эти материалы работают в простом транзисторе , см. Как работают усилители.

Вот как материал N-типа и P-типа устроен в симисторе.

Вы можете видеть, что симистор имеет две клеммы, которые подключены к двум концам цепи.Между двумя выводами всегда есть разница в напряжении, но она меняется в зависимости от колебаний переменного тока. То есть, когда ток движется в одну сторону, верхний вывод заряжается положительно, а нижний вывод заряжается отрицательно, а когда ток движется в другую сторону, верхний вывод заряжается отрицательно, а нижний вывод заряжается положительно.

Затвор также подключен к цепи посредством переменного резистора . Этот переменный резистор работает так же, как и переменный резистор в старой конструкции диммерного переключателя, но он не тратит почти так много энергии, генерируя тепло.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *