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

Управление мощной нагрузкой · Вадим Великодный

06 Jan 2017

На практике часто возникает необходимость управлять при помощи цифровой схемы (например, микроконтроллера) каким-то мощным электрическим прибором. Это может быть мощный светодиод, потребляющий большой ток, или прибор, питающийся от электрической сети. Рассмотрим типовые решения этой задачи.

Будем считать, что нам нужно только включать или выключать нагрузку с низкой частотой. Части схем, решающие эту задачу, называют ключами. ШИМ-регуляторы, диммеры и прочее рассматривать не будем (почти).

Условно можно выделить 3 группы методов:

  1. Управление нагрузкой постоянного тока.
    • Транзисторный ключ на биполярном транзисторе.
    • Транзисторный ключ на МОП-транзисторе (MOSFET).
    • Транзисторный ключ на IGBT.
  2. Управление нагрузкой переменного тока.
    • Тиристорный ключ.
    • Симисторный ключ.
  3. Универсальный метод.

Выбор способа управления зависит как от типа нагрузки, так и от вида применяемой цифровой логики. Если схема построена на ТТЛ-микросхемах, то следует помнить, что они управляются током, в отличие от КМОП, где управление осуществляется напряжением. Иногда это важно.

Простейший ключ

Простейший ключ на биполярном транзисторе проводимости n-p-n выглядит следующим образом.

Простейший ключ

Вход слева подключается к цифровой схеме. Если у нас цифровая схема построена на основе КМОП-логики с двухтактным («push-pull») выходом, то логическая «1» фактически означает подключение этого входа к питанию, а логический «0» — к земле.

Таким образом, при подаче «1» на вход нашей схемы ток от источника питания потечёт через резистор R1, базу и эмиттер на землю. При этом транзистор откроется (если, конечно, ток достаточно большой), и ток сможет идти через переход коллектор — эмиттер, а значит и через нагрузку.

Резистор R1 играет важную роль — он ограничивает ток через переход база — эмиттер. Если бы его не было, ток не был бы ничем ограничен и просто испортил бы управляющую микросхему (ведь именно она связывает линию питания с транзистором).

Максимальный ток через один выход микроконтроллера обычно ограничен значением около 25 мА (для STM32). В интернете можно встретить утверждения, что микроконтроллеры AVR выдерживают ток в 200 мА, но это относится ко всем выводам в сумме. Предельное допустимое значение тока на один вывод примерно такое же — 20-40 мА.

Это, кстати, означает, что подключать светодиоды напрямую к выводам нельзя. Без токоограничивающих резисторов, микросхема просто сгорит, а с ними светодиодам не будет хватать тока, чтобы светить ярко.

Обратите внимание, что нагрузка (LOAD) подключена к коллектору, то есть «сверху». Если подключить её «снизу», у нас возникнет несколько проблем.

Допустим, мы хотим при помощи 5 В (типичное значение для цифровых схем) управлять нагрузкой в 12 В. Это значит, что на базе мы можем получить максимум 5 В. А с учётом падения напряжения на переходе база — эмиттер, на эмиттере будет напряжение ещё меньше. Если падение напряжения на переходе равно 0,7 В,то получаем, что на нагрузку остаётся только 4,3 В, чего явно недостаточно. Если это, например, реле, оно просто не сработает. Напряжение не может быть выше, иначе тока через базу вообще не будет. Наличие падения напряжения на нагрузке также приведёт к уменьшению тока через базу.

Для расчёта сопротивления R1 нужно вспомнить соотношение для упрощённой модели транзистора:

Коэффициент — это коэффициент усиления по току. Его ещё обозначают или . У разных транзисторов он разный.

Зная мощность нагрузки и напряжение питания , можно найти ток коллектора, а из него и ток базы:

По закону Ома получаем:

Коэффициент не фиксированная величина, он может меняться даже для одного транзистора в зависимости от режима работы, поэтому лучше брать значение тока базы при расчёте чуть больше, чтобы был запас по току коллектора. Главное помнить, что ток базы не должен превышать предельно допустимое для микросхемы.

Также важно при выборе модели транзистора помнить о предельном токе коллектора и напряжении коллектор — эмиттер.

Ниже как пример приведены характеристики некоторых популярных транзисторов с проводимостью n-p-n.

Модель
КТ315Г 50…350 100 мА 35 В
КТ3102Е
400…1000
100 мА 50 В
MJE13002 25…40 1,5 А 600 В
2SC4242 10 7 А 400 В

Модели выбраны случайно, просто это транзисторы, которые легко найти или откуда-то выпаять. Для ключа в рассматриваемой схеме, конечно, можно использовать любой n-p-n-транзистор, подходящий по параметрам и цене.

Доработка схемы

Если вход схемы подключен к push-pull выходу, то особой доработки не требуется. Рассмотрим случай, когда вход — это просто выключатель, который либо подтягивает базу к питанию, либо оставляет её «висеть в воздухе». Тогда для надёжного закрытия транзистора нужно добавить ещё один резистор, выравнивающий напряжение между базой и эмиттером.

Кроме того, нужно помнить, что если нагрузка индуктивная, то обязательно нужен защитный диод. Дело в том, что энергия, запасённая магнитным полем, не даёт мгновенно уменьшить ток до нуля при отключении ключа. А значит, на контактах нагрузки возникнет напряжение обратной полярности, которое легко может нарушить работу схемы или даже повредить её.

Совет касательно защитного диода универсальный и в равной степени относится и к другим видам ключей.

Если нагрузка резистивная, то диод не нужен.

В итоге усовершенствованная схема принимает следующий вид.

Усовершенствованная схема на биполярном ключе

Резистор R2 обычно берут с сопротивлением, в 10 раз большим, чем сопротивление R1, чтобы образованный этими резисторами делитель не понижал слишком сильно напряжение между базой и эмиттером.

Для нагрузки в виде реле можно добавить ещё несколько усовершенствований. Оно обычно кратковременно потребляет большой ток только в момент переключения, когда тратится энергия на замыкание контакта. В остальное время ток через него можно (и нужно) ограничить резистором, так как удержание контакта требует меньше энергии.

Для этого можно применить схему, приведённую ниже.

Ограничение тока удержания реле

В момент включения реле, пока конденсатор C1 не заряжен, через него идёт основной ток. Когда конденсатор зарядится (а к этому моменту реле перейдёт в режим удержания контакта), ток будет идти через резистор R2. Через него же будет разряжаться конденсатор после отключения реле.

Ёмкость C1 зависит от времени переключения реле. Можно взять, например, 10 мкФ.

С другой стороны, ёмкость будет ограничивать частоту переключения реле, хоть и на незначительную для практических целей величину.

Пример расчёта простой схемы

Пусть, например, требуется включать и выключать светодиод с помощью микроконтроллера. Тогда схема управления будет выглядеть следующим образом.

Симистор — устройство и принцип работы прибора

Симистор в бытовых приборахСимистор — полупроводниковый прибор, используемый в качестве электронного ключа в схемах коммутации цепей переменного тока. Каждый из типов электрических ключей имеет свои достоинства, недостатки и область применения. Простейшими механическими ключами являются выключатели и рубильники. Применяются там, где необходима ручная коммутация одной или нескольких групп контактов.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Мой мир

Электромеханические ключи

Для коммутации в электрических схемах используются ключи различного типа:

  • механические;
  • электромеханические;
  • электронные.

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

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

Недостатков тоже немало:

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

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

Электронные ключи

В настоящее время применяются следующие типы:

  • Ключи на биполярных транзисторах;
  • Ключи на полевых транзисторах;
  • Ключи на управляемых диодах — тиристорах;
  • Ключи на симметричных управляемых диодах — симисторах.

Рассмотрим подробно каждый из типов:

На транзисторах

Симистор BTA 16-600B Простейшим электронным ключом является биполярный транзистор. Как известно, биполярный транзистор имеет структуру n-p-n или р-n-p с двумя p-n переходами и тремя выводами: эмиттер, база и коллектор.

Если ток базы отсутствует, ток коллектора равен нулю. Транзистор находится в состоянии отсечки. Это соответствует разомкнутому состоянию.

Если в базу подать ток достаточной величины, транзистор войдет в насыщение, и напряжение на коллекторе будет близко к нулю, независимо от тока коллектора. Это соответствует замкнутому состоянию.

До появления полевых транзисторов ключи на биполярных транзисторах были основой всей полупроводниковой схемотехники.

Симистор BTA41600B

В полевых транзисторах между выводами стока и истока существует проводящий канал n или р типа. К этому каналу через диэлектрический слой окисла подключен управляющий электрод — затвор. Меняя напряжение на затворе, можно воздействовать на ширину проводящего канала и тем самым менять его проводимость. Управляя затвором, можно переводить ключ в открытое и закрытое состояние.

Ключи на полевых транзисторах превосходят ключи на биполярных по быстродействию, поскольку биполярные транзисторы медленно выходят из режима насыщения.

Сегодня все компьютеры, смартфоны и прочие гаджеты собраны на комплиментарных (то есть разнополярных) МОП транзисторах. В быстродействующей силовой электронике также применяются мощные полевые транзисторы.

На тиристорах

Если добавить к структуре биполярного транзистора еще один p-n переход, можно получить прибор с очень интересными свойствами — управляемый диод, или тиристор.

Тиристор — это полупроводниковый прибор со структурой p-n-p-n или n-p-n-p. Он имеет три или реже четыре вывода. Вывод, подключенный к внешнему слою p, называется анод, к внешнему слою n — катод. Управляющий электрод, называемый базой, подключается к одному из внутренних слоев, обычно к тому, который примыкает к катоду. Тиристор может иметь и две базы, но это не принципиально.

Эта структура эквивалентна соединению двух, транзисторов с разным типом проводимости, показанному на рисунке.

Симистор BTA41600B

Это два транзисторных ключа, включенных навстречу друг другу. База каждого из транзисторов подключена к коллектору другого. Эта схема напоминает триггер — элемент с памятью. Если подать в базу отпирающий ток, то тиристор откроется, но из-за эффекта памяти останется в этом состоянии до тех пор, пока ток через него не снизится практически до нуля.

У тиристора очень необычная вольт-амперная характеристика. Она имеет S — образную форму.

Симистор BTA41600B

Характеристика показывает зависимость тока через тиристор от напряжения между анодом и катодом при различных значениях тока базы IG. Напряжение Vbo соответствует напряжению включения тиристора. Vbr соответствует напряжению пробоя.

При достаточно большом токе базы тиристор ведет себя как диод. Иногда тиристор называют управляемым диодом, что соответствует его графическому обозначению на схемах. Тиристор проводит ток в одном направлении.

Симистор BTA41600B

Принцип работы симистора

Симистор — это прибор, структура которого соответствует двум тиристорам с разной проводимостью, соединенных встречно-параллельно. Это ясно видно из их условного графического обозначения.

Обозначение симистора.

Симистор BTA41600B

Вольт-амперная характеристика, в отличие от тиристора, симметрична.

Симистор BTA41600B

Симистор проводит ток в обоих направлениях, в отличие от тиристора. В остальном его поведение аналогично.

Как и тиристор, симистор является электронным ключом, управляемым током, так же, как и транзисторный ключ, но в отличие от транзисторного ключа, симисторный (и тиристорный) остается в открытом состоянии и после снятия управляющего сигнала, пока ток через него превышает некоторое минимальное значение, называемое током удержания.

Динисторы как разновидность симисторов

Если не использовать управляющий вход симистора, он превращается в динистор. Характеристика динистора соответствует характеристике симистора при Ig = 0.

Динистор ведет себя, подобно разряднику. Если напряжение на выводах разрядника превышает напряжение пробоя, он начинает пропускать ток, и остается в открытом состоянии, пока ток не станет ниже порога удержания, или полярность напряжения не сменится на обратную. Динисторы часто используются для управления симисторными ключами.

Графическое условное обозначение динистора на электрических схемах может быть различным.

Симистор BTA41600B

Принцип фазного регулирования мощности

Простые схемы для лаборатории Основное применение симисторов — регулирование мощности в цепях переменного тока. В таких регуляторах используется принцип фазного регулирования. Принцип состоит в том, что ключ отключает нагрузку на определенную долю полупериода синусоидального тока сети.

В результате на нагрузку передается обрезанная синусоида тока. Меняя длительность открытого состояния ключа, можно управлять величиной мощности и действующим значением напряжения на нагрузке.

Такие схемы используются в регуляторах яркости ламп накаливания — диммерах, регуляторах мощности нагревательных приборов, схемах плавного пуска электродвигателей.

Схема регуляторов мощности на симисторе

Регулятор мощностиПростейшая схема симисторного регулятора приведена ниже. Емкость C1 заряжается через резисторы R1 и R2.

Когда напряжение на емкости достигнет величины напряжения открытия динистора, через открытый динистор на управляющий вход симистора подается отпирающий ток, симистор открывается и остается в открытом состоянии до конца полупериода. Емкость тем временем разряжается через открытый динистор и базу симистора. Напряжение на емкости падает, и динистор закрывается.

На втором полупериоде все повторяется. Меняя сопротивление R1, можно изменять скорость заряда емкости и, соответственно, момент срабатывания динистора и открытия ключа.

Проверка тиристораВ интернете достаточно советов по тому, как проверить исправность симистора мультиметром. Мы же считаем, что нормально проверить симистор мультиметром невозможно.

Тока мультиметра в режиме прозвонки или измерения сопротивления, скорее всего, недостаточно ни для тока управления, ни для тока удержания. Тестером можно лишь проверить пробой p-n переходов. Исправный переход работает как диод и показывает высокое сопротивление в одном направлении и низкое — в другом.

Для полноценной проверки симистора надо собрать хотя бы простейшую испытательную схему. Хотя бы на батарейках и лампочках. Если вы внимательно прочли данную статью, информации будет достаточно для подключения симистора по такой схеме для проверки его работоспособности.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Мой мир

Что такое симистор, как он работает и для чего нужен

Симисторы - это полупроводниковые ключи, которые используют для коммутации цепей сетевого напряжения. Узнайте, как работает симистор и для чего он нужен в цепи.

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

Содержание:

Конструкция и принцип действия

Особенность симистора является двунаправленной проводимости идущего через прибор электрического тока. Конструкция устройства строится на использовании двух встречно-параллельных тиристоров с общим управлением. Такой принцип работы дал название от сокращенного «симметрические тиристоры». Поскольку электроток может протекать в обе стороны, нет смысла обозначать силовые выводы как анод и катод. Дополняет общую картину управляющий электрод.

Условное обозначение на схеме по ГОСТ:

Что такое симистор, как он работает и для чего нужен

Внешний вид следующий:

Что такое симистор, как он работает и для чего нужен

В симисторе есть пять переходов, позволяющих организовать две структуры. Какая из них будет использоваться зависит от места образования (конкретный силовой вывод) отрицательной полярности.

Что такое симистор, как он работает и для чего нужен

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

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

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

Управляющие сигналы

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

Полярность управляющего сигнала должна совпадать с полярностью условного анода. Для управления симистором часто используют выключатель и токоограничительный резистор, если он управляется микроконтроллером – может понадобиться дополнительная установка транзистора, чтобы не сжечь выход МК, или использовать симисторный оптодрайвер, типа MOC3041 и подобных.

Что такое симистор, как он работает и для чего нужен

Четырёхквадрантные симисторы могут отпираться сигналом с любой полярностью. В этом преимуществе есть и недостаток – может потребоваться увеличенный управляющий ток.

При отсутствии прибор заменяется двумя тиристорами. При этом следует правильно подбирать их параметры и переделывать схему управления. Ведь сигнал будет подаваться на два управляющих вывода.

Достоинства и недостатки

Для чего нужен рассматриваемый полупроводниковый прибор? Самый популярный вариант использования – коммутация в цепях переменного тока. В этом плане симистор очень удобен – используя небольшой элемент можно обеспечить управление высоковольтного питания.

Популярны решения, когда им заменяют обычное электромеханическое реле. Плюс такого решения – отсутствует физический контакт, благодаря чему включение питания становится надежнее, переключение бесшумным, ресурс на порядки больше, быстродействие выше. Еще одно достоинство симистора – относительно невысокая цена, что вместе с высокой надёжностью схемы и временем наработки на отказ выглядит привлекательно.

Что такое симистор, как он работает и для чего нужен

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

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

Область применения

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

  1. В стиральной машине.
  2. В печи.
  3. В духовках.
  4. В электродвигателе.
  5. В перфораторах и дрелях.
  6. В посудомоечной машине.
  7. В регуляторах освещения.
  8. В пылесосе.

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

Основные характеристики

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

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

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

Опубликовано: 03.07.2019 Обновлено: 03.07.2019 нет комментариев
назначение и основные характеристики, принцип работы для «чайников» и проверка в схемах

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

Общие сведения

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

Информация о ключах

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

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

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

Механические ключи

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

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

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

Транзистор биполярного типа

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

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

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

Ключи на полевых транзисторах,

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

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

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

Принцип работы симистора

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

Схема включения 2 тиристоров

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

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

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

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

 ВАХ триака

Рисунок 2. ВАХ триака

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

Виды и сферы применения

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

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

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

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

Симметричные тиристоры

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

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

Технические характеристики

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

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

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

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

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

Диагностика в схемах

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

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

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

Проверка симметричного тиристора при помощи лампы накаливания

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

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

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

Симисторный ключ вместо реле - Морской флот

Твердотельное реле (ТТР) – прибор из серии электронных компонентов немеханического действия. Отсутствие механики открывает больше возможностей любителям электроники сделать твердотельное реле своими руками для личного пользования.

Рассмотрим такую возможность подробнее.

Конструкция и принцип действия ТТР

Если большая часть подобной электроники традиционно содержит подвижные детали контактных групп, твердотельное реле таких деталей не имеет совсем. Коммутация цепи схемой устройства осуществляется по принципу электронного ключа. А роль электронных ключей обычно исполняют встроенные в тело реле полупроводники – силовые транзисторы, симисторы, тиристоры.

Прежде чем пытаться изготовить твердотельное реле самостоятельно, логично ознакомиться с базовой конструкцией подобных устройств, понять принцип их функционирования.

Симисторный ключ вместо реле

В рамках плотного изучения прибора сразу же следует выделить преимущественные стороны ТТР:

  • коммутация мощной нагрузки;
  • высокая скорость переключения;
  • идеальная гальваническая развязка;
  • способность кратковременно держать высокие перегрузки.

Среди механических конструкций найти реле с подобными параметрами реально не представляется возможным. Вообще, преимущества относительно механических собратьев у твердотельных реле выражаются внушительным списком.

Симисторный ключ вместо реле

Условия эксплуатации для ТТР практически не ограничивают применение этих устройств. К тому же отсутствие подвижных механических деталей благоприятно сказывается на продолжительности службы приборов. Так что есть все основания, чтобы заняться твердотельным реле – собрать устройство своими руками.

Однако, справедливости ради, наряду с положительными моментами следует отметить свойства реле, характеризуемые как недостатки. Так, для эксплуатации мощных приборов, как правило, требуется дополнительный компонент конструкции, который предназначен отводить тепло.

Симисторный ключ вместо реле

Радиаторы охлаждения твердотельных реле имеют габаритные размеры в несколько раз превосходящие габариты ТТР, что снижает удобство и рациональность монтажа.

Приборы ТТР в процессе эксплуатации (в закрытом состоянии) дают обратный ток утечки и показывают нелинейную вольт-амперную характеристику. Не все твердотельные реле допустимо использовать без ограничений в характеристиках коммутируемых напряжений.

Симисторный ключ вместо реле

Отдельные виды устройств предназначены коммутировать только постоянный ток. Внедрение твердотельных реле в схему обычно требует обращения к дополнительным мерам, направленным на блокировку ложных срабатываний.

Твердотельные реле часто можно встретить в общем электрощитке квартиры.

Как работает твердотельное реле?

Управляющий сигнал (обычно напряжение низкого уровня, исходящее, к примеру, от контроллера управления) подаётся на светодиод оптоэлектронной пары, присутствующей в схеме ТТР. Светодиод начинает излучать свет в сторону фотодиода, который в свою очередь открывается и начинает пропускать ток.

Симисторный ключ вместо реле

Проходящий через фотодиод ток приходит на управляющий электрод ключевого транзистора или тиристора. Ключ открывается, замыкает цепь нагрузки.

Так работает функция коммутации прибора. Вся электроника традиционно заключена в монолитный корпус. Собственно, поэтому устройство и получило название твердотельного реле.

А о том, как подключить твердотельное реле можно прочесть в этом материале.

Разновидности твердотельных переключателей

Весь существующий ассортимент приборов условно можно разделить по группам, исходя из категории подключаемой нагрузки, особенностей контроля и коммутации напряжений.

Таким образом, в общей сложности наберётся три группы:

  1. Устройства, действующие в цепях постоянного тока.
  2. Устройства, действующие в цепях переменного тока.
  3. Универсальные конструкции.

Первая группа представлена приборами с параметрами рабочих управляющих напряжений 3 – 32 вольта. Это относительно малогабаритная электроника, наделённая светодиодной индикацией, способная функционировать без перебоев при температурах -35 / +75 ºС.

Симисторный ключ вместо реле

Вторая группа – устройства, предназначенные под установку в сетях переменного напряжения. Здесь представлены конструкции ТТР для установки в сетях переменного тока, управляемые напряжением 24 – 250 вольт. Есть устройства, способные коммутировать нагрузку высокой мощности.

Третья группа – приборы универсального назначения. Схемотехника этого вида устройств поддерживает ручную настройку на использование в тех или иных условиях.

Если отталкиваться от характера подключаемой нагрузки, следует выделить два вида твердотельных реле переменного тока: однофазные и трёхфазные. Оба вида рассчитаны на коммутацию достаточно мощной нагрузки при токах 10 – 75 А. При этом пиковые кратковременные значения тока могут достигать величины 500 А.

Симисторный ключ вместо реле

В качестве нагрузки, коммутируемой твердотельными реле, могут выступать ёмкостные, резистивные, индукционные цепи. Конструкции переключателей позволяют без лишнего шума, плавно управлять, к примеру, нагревательными элементами, лампами накаливания, электродвигателями.

Надёжность работы в достаточной степени высока. Но во многом стабильность и долговечность твердотельных реле зависит от качества производства изделий. Так, устройства, выпускаемые под некой торговой маркой «Impuls», часто отмечаются непродолжительным сроком службы.

С другой стороны, изделия фирмы «Schneider Electric» не оставляют повода для критики.

Как сделать ТТР своими руками?

Учитывая конструкционную особенность прибора (монолит), схема собирается не на текстолитовой плате, как это принято, а навесным монтажом.

Симисторный ключ вместо реле

Схемотехнических решений в этом направлении можно отыскать множество. Конкретный вариант зависит от требуемой коммутируемой мощности и прочих параметров.

Электронные компоненты для сборки схемы

Перечень элементов простой схемы для практического освоения и построения твердотельного реле своими руками следующий:

  1. Оптопара типа МОС3083.
  2. Симистор типа ВТ139-800.
  3. Транзистор серии КТ209.
  4. Резисторы, стабилитрон, светодиод.

Все указанные электронные компоненты спаиваются навесным монтажом согласно следующей схеме:

Симисторный ключ вместо реле

Благодаря использованию оптопары МОС3083 в схеме формирования сигнала управления величина входного напряжения может изменяться от 5 до 24 вольт.

А за счёт цепочки, состоящей из стабилитрона и ограничительного резистора, снижен до минимально возможного ток, проходящий через контрольный светодиод. Такое решение обеспечивает долгий срок службы контрольного светодиода.

Проверка собранной схемы на работоспособность

Собранную схему нужно проверить на работоспособность. Подключать при этом напряжение нагрузки 220 вольт в цепь коммутации через симистор необязательно. Достаточно подключить параллельно линии коммутации симистора измерительный прибор – тестер.

Симисторный ключ вместо реле

Режим измерений тестера нужно выставить на «мОм» и подать питание (5-24В) на схему генерации напряжения управления. Если всё работает правильно, тестер должен показать разницу сопротивлений от «мОм» до «кОм».

Устройство монолитного корпуса

Под основание корпуса будущего твердотельного реле потребуется пластина из алюминия толщиной 3-5 мм. Размеры пластины некритичны, но должны соответствовать условиям эффективного отвода тепла от симистора при нагреве этого электронного элемента.

Симисторный ключ вместо реле

Поверхность алюминиевой пластины должна быть ровной. Дополнительно необходимо обработать обе стороны – зачистить мелкой шкуркой, отполировать.

На следующем этапе подготовленная пластина оснащается «опалубкой» – по периметру приклеивается бордюр из плотного картона или пластика. Должен получиться своеобразный короб, который в дальнейшем будет залит эпоксидной смолой.

Внутрь созданного короба помещается собранная «навесом» электронная схема твердотельного реле. На поверхность алюминиевой пластины укладывается только симистор.

Симисторный ключ вместо реле

Никакие другие детали и проводники схемы не должны касаться алюминиевой подложки. Симистор прикладывается к алюминию той частью корпуса, которая рассчитана под установку на радиатор.

Следует использовать теплопроводящую пасту на площади соприкосновения корпуса симистора и алюминиевой подложки. Некоторые марки симисторов с неизолированным анодом обязательно требуется ставить через слюдяную прокладку.

Симисторный ключ вместо реле

Симистор нужно плотно прижать к основанию каким-то грузом и залить по периметру эпоксидным клеем либо закрепить каким-то образом без нарушения глади обратной стороны подложки (например, заклёпкой).

Приготовление компаунда и заливка корпуса

Под изготовление твёрдого тела электронного устройства потребуется изготовить компаундную смесь. Состав смеси компаунда делается на основе двух компонентов:

  1. Эпоксидная смола без отвердителя.
  2. Порошок алебастра.

Благодаря добавлению алебастра мастер решает сразу две задачи – получает исчерпывающий объём заливного компаунда при номинальном расходе эпоксидной смолы и создаёт заливку оптимальной консистенции.

Смесь нужно тщательно перемешать, после чего можно добавить отвердитель и вновь тщательно перемешать. Далее аккуратно заливают «навесной» монтаж внутри картонного короба созданным компаундом.

Симисторный ключ вместо реле

Заливку делают до верхнего уровня, оставив на поверхности лишь часть головки контрольного светодиода. Первоначально поверхность компаунда может выглядеть не совсем гладкой, но спустя некоторое время картинка изменится. Останется только дождаться полного застывания литья.

По сути, применить можно любые подходящие для литья растворы. Главный критерий – состав заливки не должен быть электропроводящим, плюс должна формироваться хорошая степень жёсткости литья после застывания. Литой корпус твердотельного реле является своего рода защитой электронной схемы от случайных физических повреждений.

Выводы и полезное видео по теме

Этот ролик показывает, как и на базе каких электронных компонентов можно сделать твердотельное реле. Автор доходчиво рассказывает обо всех деталях практики изготовления, с какими он столкнулся лично в процессе производства электронного коммутатора:

Видео о проблеме, с которой можно столкнуться после приобретения однофазного ТТР у продавцов из Китая. Попутно проводит своеобразный обзор устройства прибора коммутации:

Самостоятельное изготовление твердотельных реле – вполне возможное решение, но применительно к изделиям под низковольтную нагрузку, потребляющую относительно малую мощность.

Более мощные и высоковольтные приборы сделать своими руками сложно. Да и обойдётся эта затея по финансам в такую же сумму, какой оценивается заводской экземпляр. Так что в случае надобности проще купить готовый прибор промышленного изготовления.

Если у вас появились вопросы по сборке твердотельного реле, пожалуйста, задайте их в блоке с комментариями, а мы постараемся дать на них предельно понятный ответ. Там же можно поделиться опытом самостоятельного изготовления реле или сообщить ценную информацию по теме статьи.

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

Определение

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

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

Другой подобный прибор называется симис

Простое твердотельное реле своими руками

Твердотельное реле, представляющее собой мощный тиристорный (симисторный) электронный ключ удобнее, надежнее, имеет значительно больший ресурс и работает бесшумно, по сравнению с традиционными электромагнитными реле. Такой ключ-реле не имеет подвижных частей, искрящих-пригорающих-изнашивающихся контактов. Не трудно сделать (даже в кустарных условиях) такое электронное реле любой мыслимой степени защиты (пыль, влажность, агрессивные среды). В большинстве случаев электронные ключи-реле с успехом применяются для коммутации нагрузки на переменном токе в строящихся приборах и аппаратах, модернизируя или ремонтируя старые приборы (применяя мощные электронные ключи) улучшаем их характеристики. Например, выход из строя примененных в множестве бытовой техники механических термостатов с биметаллическими изгибающимися контактами – очень частая причина поломок. Применив подобный электронный ключ мы разгружаем контактную группу штатного механического термостата, колоссально повышая его ресурс.

Здесь, реле-электронный ключ предназначено для управления электрическими нагревателями-спиралями в специальной печи небольшой мощности. Твердотельное реле управляется температурным контроллером имеющим специальный выход. Для сопряжения с контроллером применен транзисторный каскад. В целом, схема исполнительной части повторяет [1], отличаясь исполнением. Здесь, в качестве ключей применены симисторы в корпусах ТОР-3, что позволило сделать сборку вполне компактной.

Простое твердотельное реле своими руками

Принципиальная схема твердотельного реле на симисторе. Здесь применен симистор ВТА-41, транзистор КТ315. Симисторная оптопара – МОС3020 (ток включения светодиода 30 мА). Цепочка С1, R3 предназначена для улучшения динамических характеристик симистора, меньшее из диапазона сопротивлений соответствует резистивной нагрузке ключа, большее – индуктивной. Резистор греется, лучше подобрать керамический, мощностью не менее 5 Вт. При необходимости, ключ может быть применен и для ручного включения, подобно [2], в этом случае транзисторный каскад удаляется, а на светодиод подается питание от маломощного сетевого блока. Такую схему исполнительного устройства можно применить и для контроллеров, не оснащенных специальным (для твердотельных реле) выходом. Достаточно, чтобы устройство управления имело обычный релейный выход, пусть и слабый. Нормально разомкнутую группу контактов штатного реле, следует при этом включить в разрыв питания светодиода.

В качестве радиаторов для симисторного ключа применены алюминиевые корпуса от отслуживших свой срок жестких дисков персонального компьютера. Они оказались вполне удобны для такого применения – преотлично нашлось место для крепления симистора, хорошо поместились и все детали высоковольтной части. Размер корпуса у HDD стандартен, имеются отверстия с нарезкой для специальных коротких саморезов. В ряде случаев, очень удобно применять и металлический корпус от старого системного блока. Модули симисторных ключей при этом монтируются на штатные места в специальную «корзину». Узко-высокий корпус-башню лучше проектировать для ее горизонтального положения, при этом все радиаторы с ключами внутри будут расположены вертикально, для нормального естественного охлаждения (не забыть про вентиляционные отверстия). Либо применять обдув и контроль температуры.

Мой блок управления будет трехфазным, это усложнит схему и увеличит громоздкость блока управления, зато втрое снизит проходящие токи, равномерно распределит греющиеся элементы (симисторы, элементы снабберов) и позволит задействовать пусть и перекошенную, но трехфазную деревенскую сеть.

Что понадобилось для работы.

Набор инструмента для электромонтажа, паяльник средней мощности (40…60 Вт) с принадлежностями, мультиметр, фен строительный или специальный для работы с термотрубками.


Набор инструмента для некрупных слесарных работ, ножницы по металлу, электрическая дрель или шуруповерт, набор сверл.

Материалы – отслужившие HDD, потребные радиоэлементы, крепеж, провод, мелочи

В своем электрическом хламе подобрал три гарантированно ненужных жестких диска, удалил платы контроллеров и механическую часть, оставил только крашеный порошковой краской алюминиевый поддон. В одном из вариантов HDD мотор дисков оказался насмерть запрессованным, оставил как есть, он не помешает.

Простое твердотельное реле своими руками

Разметил места креплений для крупных элементов. Керамический 10 Вт резистор снаббера закрепил жестяной обоймой вырезанной из банки от сгущенного молока (съесть, отмыть, высушить, отрезать торцы, выровнять). Обоймы с резисторами закрепил винтиками М3 (+гайки-шайбы-стопоры).

Простое твердотельное реле своими руками

Симисторы в выбранном месте прижал планками из нетонкого текстолита. Те же винтики М3 со всем сопутствующим, симистор изолировал от радиатора пластинкой из тонкой слюды. Под пластинку и под симистор плюхнул немного теплопроводящей пасты.

Простое твердотельное реле своими руками

Весь электромонтаж велся короткими жесткими проводами – толстой медной луженой проволокой изолированной термотрубкой. Схема несложная, хватило выводов механически закрепленных элементов. Для более удобного подключения нагрузки, сделал от ножек симистора короткие проволочные выводы, сигнал управления подключается к выводам торчащей оптопары. Чтобы не путаться, незадействованный вывод откусил.

Простое твердотельное реле своими руками

Испытания нагрузкой показали, что железка при работе с 2 кВт нагрузкой нагревается незначительно. Вместо сигнала управления зажигал светодиод оптопары от регулируемого БП, установив ток защиты 10 мА.

Простое твердотельное реле своими руками
Простое твердотельное реле своими руками

После проверки работоспособности каждого ключа, собрал трехфазный макет. Все три светодиода оптопар ключей (МОС3022, ток включения светодиода 10 мА) включены параллельно к одному транзисторному каскаду. Такое включение не рекомендуется – сложно достичь полной синхронности работы из-за неравенства, неидентичности оптопар. Мне пришлось применить оптопары имеющиеся. Из их большого количества отобрал три с одинаковыми измеренными параметрами светодиодов. Кроме того, возможной несинхронностью включения нагревателей в печи вполне можно пренебречь. Собственно, даже отказ одного из нагревателей скомпенсирует термоконтроллер.

Простое твердотельное реле своими руками

Согласующий транзисторный каскад собран на отдельной некрупной платке и снабжен специальными проволочными выводами для винтовых клемм контроллера. Для уменьшения возни с травлением платку спроектировал так, чтобы границы между широкими контактными площадками легко и удобно прорезать бормашиной.

Простое твердотельное реле своими руками

Контроллер для испытаний применил из временного состава миниатюрной печи для фьюзинга.

Простое твердотельное реле своими руками

В качестве нагрузки-индикатора включил три 60 Вт лампы накаливания. Чтобы ничего не замкнуло в самый неподходящий момент, смонтировал все крупные элементы на живую нитку на куске ДСП. Пришлось к рабочему столу протянуть и все три фазы. Все отлично, все три включаются синхронно и надежно.

Babay Mazay, март, 2020 г.


Литература

1. Самодельное твердотельное реле, блок управления муфельной печью.
2. Трехфазное твердотельное реле на 40 А.

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
Что такое TRIAC: коммутационная схема и ее применение

Силовые электронные переключатели, такие как BJT, SCR, IGBT, MOSFET и TRIAC, являются очень важными компонентами, когда речь идет о коммутационных цепях, таких как DC-DC преобразователи , Motor Speed ​​Controllers , Драйверы двигателей , и частотные контроллеры и т. Д. Каждое устройство обладает своим уникальным свойством и, следовательно, имеет свои специфические приложения. В этом уроке мы узнаем о TRIAC , который является двунаправленным устройством, что означает, что он может работать в обоих направлениях.Благодаря этому свойству TRIAC используется исключительно там, где используется синусоидальный источник переменного тока.

Введение в TRIAC

Термин TRIAC означает TRI ода для A постоянных C urrent. Это трехполюсное коммутационное устройство, аналогичное SCR (тиристору), но оно может проводить как в направлении, так как оно построено путем объединения двух SCR в антипараллельном состоянии. Символ и вывод TRIAC показаны ниже.

TRIAC Pinout

Поскольку TRIAC является двунаправленным устройством, ток может протекать либо от MT1 к MT2, либо от MT2 к MT1 при срабатывании терминала затвора. Для TRIAC это напряжение запуска, которое должно быть приложено к клемме затвора, может быть положительным или отрицательным по отношению к клемме MT2. Таким образом, это помещает TRIAC в четыре рабочих режима , как указано ниже

  • положительное напряжение на MT2 и положительный импульс на затвор (квадрант 1)
  • положительное напряжение на MT2 и отрицательный импульс на затвор (квадрант 2)
  • Отрицательное напряжение на МТ2 и положительный импульс на затвор (Квадрант 3)
  • Отрицательное напряжение на МТ2 и отрицательный импульс на затвор (квадрант 4)

V-I Характеристики TRIAC

На следующем рисунке показано состояние TRIAC в каждом квадранте.

V-I Characteristics of TRIAC

Характеристики включения и выключения TRIAC можно понять, посмотрев на график характеристик VI для TRIAC, который также показан на рисунке выше. Поскольку TRIAC является просто комбинацией двух SCR в антипараллельном направлении, график характеристик V-I выглядит аналогично графику SCR. Как вы можете видеть, TRIAC в основном работает в 1 -м квадранте и 3 -м квадранте .

Характеристики включения

Для включения TRIAC положительное или отрицательное напряжение / импульс затвора должны подаваться на вывод затвора TRIAC.Когда сработал один из двух SCR внутри, TRIAC начинает проводить на основе полярности клемм MT1 и MT2. Если MT2 положительный, а MT1 отрицательный, первый SCR проводит, а если терминал MT2 отрицательный, а MT1 положительный, то второй SCR проводит. Таким образом, один из SCR всегда остается включенным, что делает TRIAC идеальным для приложений переменного тока.

Минимальное напряжение, которое должно быть приложено к выводу затвора для включения TRIAC, называется , пороговое напряжение затвора (V GT ) , а результирующий ток через вывод затвора называется порогового тока затвора (I GT ). После того, как это напряжение подано на вывод затвора, TRIAC смещается в прямом направлении и начинает проводить, время, необходимое для переключения TRIAC из выключенного состояния во включенное состояние, называется временем включения (t на ).

Так же, как и SCR, TRIAC после включения будет оставаться включенным, пока он не будет коммутирован. Но для этого условия ток нагрузки через TRIAC должен быть больше или равен тока фиксации (I L ) TRIAC. Таким образом, чтобы сделать вывод, что TRIAC останется включенным даже после удаления импульса затвора до тех пор, пока ток нагрузки превышает значение тока фиксации.

Аналогично току фиксации, существует другое важное значение тока, называемое током удержания. Минимальное значение тока для поддержания TRIAC в режиме прямой проводимости называется удерживающим током (I H ). TRIAC войдет в режим непрерывной проводимости только после прохождения через ток удержания и ток фиксации, как показано на графике выше. Также значение тока фиксации любого TRIAC всегда будет больше, чем значение тока удержания.

Характеристики отключения

Процесс отключения TRIAC или любого другого устройства питания называется , коммутация , а схема, связанная с ним для выполнения задачи, называется коммутационной схемой. Наиболее распространенный метод, используемый для отключения TRIAC, заключается в уменьшении тока нагрузки через TRIAC до тех пор, пока он не достигнет значения удерживающего тока (I H ). Этот тип коммутации называется принудительной коммутацией в цепях постоянного тока.Мы узнаем больше о том, как TRIAC включен и выключен через его прикладные схемы.

Приложения TRIAC

TRIAC очень часто используется в местах, где, например, необходимо управлять мощностью переменного тока, он используется в регуляторах скорости потолочных вентиляторов, цепях диммера лампы переменного тока и т. Д. Давайте рассмотрим простую схему переключения TRIAC, чтобы понять, как она работает на практике. ,

Simple TRIAC Switching Circuit Diagram

Здесь мы использовали TRIAC для включения и выключения нагрузки переменного тока с помощью кнопки .Затем сетевой источник питания подключается к маленькой лампочке через TRIAC, как показано выше. Когда переключатель замкнут, фазное напряжение подается на вывод затвора TRIAC через резистор R1. Если это напряжение затвора выше порогового напряжения затвора, то через вывод затвора протекает ток, который будет больше порогового тока затвора.

При этом условии TRIAC входит в прямое смещение, и ток нагрузки будет течь через лампочку. Если нагрузки потребляют достаточный ток, TRIAC входит в состояние фиксации.Но так как это источник переменного тока, напряжение будет достигать нуля для каждого полупериода, и, таким образом, ток также мгновенно достигнет нуля. Следовательно, фиксация в этой цепи невозможна, и TRIAC отключится, как только будет открыт переключатель, и здесь не требуется коммутационная схема. Этот тип коммутации TRIAC называется естественной коммутацией . Теперь давайте построим эту схему на макете, используя BT136 TRIAC , и проверим, как он работает.

При работе с источниками питания переменного тока требуется повышенная осторожность, рабочее напряжение понижается в целях безопасности. Стандартное напряжение переменного тока 230 В 50 Гц (в Индии) понижается до 12 В 50 Гц с использованием трансформатора.Маленькая лампочка подключена как нагрузка. Экспериментальная установка выглядит следующим образом, когда завершена.

Simple TRIAC Switching Circuit Hardware

При нажатии кнопки на штырь затвора поступает напряжение затвора, и, таким образом, TRIAC включается. Лампа будет светиться, пока нажата кнопка. Как только кнопка отпущена, TRIAC будет в заблокированном состоянии, но поскольку входное напряжение равно переменному току, хотя TRIAC опустится ниже удерживающего тока и, таким образом, TRIAC отключится, полная работа также может быть найдена в . видео, данное в конце этого урока.

TRIAC управление с использованием микроконтроллеров

Когда TRIAC используются в качестве диммеров или для управления фазой, импульс затвора, который подается на вывод затвора, должен контролироваться с помощью микроконтроллера. В этом случае штифт также будет изолирован с помощью оптопары. Схема для того же самого показана ниже.

Circuit Diagram for TRIAC Control using Microcontrollers

Для управления TRIAC с использованием сигнала 5 В / 3,3 В мы будем использовать оптопару , такую ​​как MOC3021 , в которой есть TRIAC.Этот TRIAC может быть вызван 5 В / 3,3 В через светоизлучающий диод. Обычно сигнал ШИМ подается на 1 вывод MOC3021, и частота и рабочий цикл сигнала ШИМ будут изменяться для получения желаемого выхода. Этот тип схемы обычно используется для регулировки яркости лампы или скорости двигателя.

Влияние скорости - схемы демпфирования

Все TRIAC страдают от проблемы, которая называется Rate Effect. То есть, когда клемма MT1 подвергается резкому увеличению напряжения из-за шума переключения или переходных процессов или скачков напряжения, TRIAC пропускает его как сигнал переключения и автоматически включается.Это связано с внутренней емкостью, присутствующей между клеммами MT1 и MT2.

Самый простой способ решить эту проблему - использовать схему Snubber. В вышеупомянутой схеме резистор R2 (50R) и конденсатор C1 (10 нФ) вместе образуют RC-сеть, которая действует как цепь демпфирования. Любые пиковые напряжения, подаваемые на MT1, будут отслеживаться этой RC-сетью.

Эффект люфта

Другая распространенная проблема, с которой столкнутся дизайнеры при использовании TRIAC, - это эффект обратной реакции.Эта проблема возникает, когда потенциометр используется для управления напряжением затвора TRIAC. Когда POT повернут к минимальному значению, напряжение не будет прикладываться к выводу затвора, и, таким образом, нагрузка будет отключена. Но когда POT повернут на максимальное значение, TRIAC не включится из-за эффекта емкости между выводами MT1 и MT2, этот конденсатор должен найти путь для разряда, иначе он не позволит включить TRIAC o. Этот эффект называется эффектом обратной реакции. Эта проблема может быть устранена простым введением резистора последовательно с переключающей схемой, чтобы обеспечить путь для разряда конденсатора.

Радиочастотные помехи (RFI) и TRIACs

Коммутационные цепи

TRIAC более подвержены радиочастотным помехам (EFI), потому что, когда нагрузка включается, ток внезапно возрастает с 0A до максимального значения, создавая тем самым импульс электрических импульсов, который вызывает радиочастотный интерфейс. Чем больше ток нагрузки, тем хуже будут помехи. Использование схем подавления, таких как подавитель LC, решит эту проблему.

TRIAC - ограничения

Когда требуется переключать сигналы переменного тока в обоих направлениях, очевидно, что TRIAC будет первым выбором, поскольку он является единственным двунаправленным электронным силовым электронным переключателем.Он действует так же, как два SCR, подключенных друг к другу, а также имеет одинаковые свойства. Хотя при проектировании цепей с использованием TRIAC необходимо учитывать следующие ограничения

  • TRIAC имеет две структуры SCR внутри, одна проводит в положительной половине, а другая в отрицательной половине. Но они не запускаются симметрично, вызывая разницу в положительном и отрицательном полупериоде выхода
  • Кроме того, поскольку переключение не является симметричным, это приводит к высоким уровням гармоник, которые вызывают шум в цепи.
  • Эта проблема гармоник также приведет к электромагнитным помехам (EMI)
  • При использовании индуктивных нагрузок существует большой риск протекания пускового тока к источнику, поэтому следует убедиться, что TRIAC полностью отключен и индуктивная нагрузка безопасно разряжена по альтернативному пути

,

Конструкция, работа и применение при запуске TRIAC

DIAC - это полупроводниковое устройство, которое имеет три слоя и два соединения. Слово DIAC состоит из двух частей, DI и AC. DI обозначает диод (или два. Как Di, Tri, Quad, Penta и т. Д.), А AC обозначает переменный ток. DIAC является аббревиатурой от для переменного тока .

На изображении ниже показан символ DIAC .

DIAC Pinout

DIAC представляет собой комбинацию двух параллельно подключенных диодов, один из которых находится в прямом смещении, а другой в состоянии обратного смещения относительно обеих сторон. DIAC - это специально сконструированный диод, который позволяет току проходить в обоих направлениях при соблюдении определенных условий .

Еще одна интересная вещь, касающаяся DIAC, заключается в том, что из-за отсутствия указанного направления протекания тока он считается двунаправленным устройством . DIAC имеет только два анодных контакта, и катодных контактов нет. Эти две анодные клеммы часто относятся к главному терминалу 1 (MT1), и главному терминалу 2 (MT2).

Строительство DIAC

DIAC Construction

Конструкция

DIAC следует тому же правилу, что и типичная конструкция транзистора без базовой клеммы.Как обсуждалось выше, конструкция DIAC имеет два основных терминала, MT1 и MT2. Конструкция DIAC использует два материала P-типа и три материала N-типа без клемм ворот.

На изображении выше показаны три области N-типа с именами NA, NB и NC.
областей P-типа показаны как PA и PB. Если клемма MT1 стала более положительной, чем MT2, ток будет течь в направлении PA -> NB -> PB -> NC. Когда происходит обратная ситуация, клемма MT2 становится более положительной, чем MT1, и ток будет течь в направлении PB -> NB -> PA -> NA.

DIAC начинает проводить ток только при достижении напряжения пробоя .

Во время аварийных ситуаций происходит внезапное снижение падения напряжения на DIAC, и через него увеличивается ток. Это состояние называется с отрицательным динамическим сопротивлением региона. Проводимость продолжается до тех пор, пока ток не уменьшится до определенного значения, называемого удерживающим током. Ниже этого удерживающего тока сопротивление DIAC становится высоким, и оно переходит в непроводящее состояние .

Поскольку DIAC является двунаправленным устройством, это будет происходить в обоих направлениях тока.

DIAC Характеристика Кривая

DIAC V-I Characteristics

На изображении выше показана фактическая ВАХ DIAC. Кривая выглядит как английское слово Z. DIAC остается в непроводящем состоянии, пока не будет достигнуто напряжение пробоя. Медленная кривая перед переходом на прямую линию обусловлена ​​током утечки.После достижения напряжения пробоя DIAC переходит в состояние с низким сопротивлением, и ток, протекающий через диод, быстро увеличивается, что показано прямой линией. Но в текущем состоянии проводимости падение напряжения на диоде уменьшается, следовательно, линия не идеальна на 90 градусов.

DIAC Applications

DIAC разработан специально для запуска TRIAC или SCR . Как обсуждалось выше, DIAC переходит в лавинную проводимость при напряжении отключения.Из-за этого устройство проявляет отрицательные характеристики сопротивления, и падение напряжения на нем резко уменьшается, как правило, примерно до 5 Вольт. Это создает ток отключения, достаточный для включения или запуска TRIAC или SCR.

DIAC также применим для приложений симметричного запуска , поскольку DIAC работает в обоих направлениях.

Теперь самый важный вопрос, , зачем нам нужен DIAC для запуска TRIAC?

TRIAC не срабатывает симметрично, и из-за этого TRIAC не запускается при том же уровне напряжения на затворе для одной полярности, что и для другой.Это приводит к нежелательному результату. Несимметричное срабатывание приводит к появлению формы волны тока, которая имеет большее разнообразие частот гармоник, что приводит к неопределенным возможностям внутри силовой цепи. Для выхода из этой ситуации и уменьшения содержания гармоник в энергосистеме DIAC устанавливается последовательно с затвором TRIAC.

Symmetrical Triggering using DIAC

Базовое приложение DIAC

показано на рисунке ниже, где DIAC используется в качестве запускающего устройства TRIAC.

DIAC соединен последовательно с затвором TRIAC. DIAC не допускает ток затвора до тех пор, пока напряжение запуска не достигнет определенного воспроизводимого уровня в обоих направлениях. В этом случае точка срабатывания TRIAC от полупериода до следующего полупериода имеет тенденцию быть более последовательной, и это уменьшает общее содержание гармоник в системе.

Практический пример DIAC

Давайте посмотрим на практическую схему с использованием DIAC.В приведенной ниже схеме DIAC используется для мигания светодиода .

Конструкция довольно проста, она состоит из двух диодов 1N4007, которые представляют собой выпрямительный диод на 1000 В на 1 А и конденсатор на 47 мкФ с номинальным напряжением не менее 300 В. Для DIAC можно использовать DB3, DB4 или NTE6408. Используются два резистора 20 кОм и 100 Ом (½ Вт) вместе со стандартным светодиодом синего цвета, (3 В)

Circuit Diagram for Blink LED using DIAC

Здесь в целях безопасности используются два диода, которые преобразуют переменный ток в постоянный.Конденсатор быстро заряжается диодами, и как только заряженное напряжение достигает напряжения пробоя DIAC, он начинает проводить и включать светодиод. После включения светодиода и в то время, когда ток проходит через DIAC, падение напряжения уменьшается, и конденсаторная звезда разряжается через резистор 20k.

Время включения и выключения светодиода можно контролировать, изменяя значение конденсатора.

Ниже, симуляция показана в Proteus.

Quadrac строительная

Quadrac - это специальный тип тиристора, который использует DIAC и TRIAC в одной упаковке. В этом устройстве DIAC используется для внутреннего запуска TRIAC. Quadrac имеет широкий спектр применений, таких как переключение, управление температурной модуляцией, управление скоростью или различные приложения, связанные с диммером.

,
Общие сведения о спецификациях и параметрах Triac »Electronics Notes

Существует множество различных триаков от малых до больших, которые можно использовать в цепях - выбор правильного является ключом к успешной работе схемы триака.


Triac, Diac, SCR Учебное пособие включает в себя:
Основы тиристора Структура тиристорного устройства Тиристорная операция Ворота выключить тиристор, гто Тиристорные характеристики Что такое триак Triac технические характеристики Обзор Diac


При выборе симистора для конкретного применения схемы, важно выбрать тот, который будет способен работать в соответствии с требуемым способом и будет способен выдерживать напряжения и токи, которые он должен приспособить.

Они являются ключом к выбору правильного симистора, чтобы уметь понимать спецификации и параметры, найденные в таблицах данных. Таким образом, можно узнать, какие цифры указывают, и, следовательно, выбрать лучшее устройство для схемы.

Triac circuit symbol Спецификация спецификаций Triac

Особенности

Спецификации Triac

и тиристоров имеют много общего, как и следовало ожидать, но одно из основных отличий заключается в том, что триаки работают на обеих половинах цикла сигнала переменного тока.

В результате спецификации Triac должны учитывать это, и часто спецификации Triac включают количество квадрантов, в которых они работают.


Common Triac Технические характеристики и параметры таблицы
Spec Triac Спецификация / Описание параметров
V DRM / V RRM Повторяющееся пиковое напряжение в выключенном состоянии Этот параметр является максимальным пиковым напряжением, разрешенным для TRIAC.Этот параметр не должен превышаться даже мгновенно, иначе устройство может выйти из строя. Также всегда полезно оставлять достаточный запас для учета переходных процессов. Этот параметр указывается для условий до максимальной температуры перехода. Также токи утечки (I DRM / I RRM ) также обычно определяются в этой спецификации.
I T (RMS) RMS в состоянии по току Данная спецификация Triac является максимально допустимым среднеквадратичным током через устройство.Это указано для данной температуры. В различных спецификациях могут указываться температура окружающей среды, T и , температура корпуса, T c или даже температура свинца, T l . Метод, используемый для указания температуры, обычно зависит от типа корпуса, используемого для триака.
dI / dt Максимальный рост тока в состоянии Существует максимальное значение скорости нарастания тока во включенном состоянии при включении симистора.Если этот показатель превышен, устройство может быть повреждено.
I 2 т Защита от сверхтоков Параметр I 2 t указывает предохранитель, необходимый для защиты симистора и его цепи. Обычно это длительность перегрузки по току 10 мс, но это будет указано в таблице.
I T (AV) Средний ток в состоянии Этот параметр отличается от среднеквадратичного тока, так как он определяет средний ток, а не среднеквадратичное значение.Среднеквадратичное отклонение даст истинный эффект нагрева тока.
I TSM Неповторяющийся импульсный ток в рабочем состоянии Как следует из названия, этот параметр таблицы для тиристоров определяет максимальный пиковый ток в устройстве в импульсных условиях. Необходимо взглянуть на точные условия для данного производителя, но это часто определяется для полусинусоиды. Длительность указана для 50 Гц (10 мс) и 60 Гц (8).Длительность 3 мс). Это необходимо, поскольку скачок тока, превышающий максимальный, может привести к выходу устройства из строя.
I GT Ток срабатывания затвора Этот параметр - ток, требуемый в схеме затвора симистора, чтобы позволить сработать симистору и зафиксировать его включенное состояние, при условии, что катодного тока анода достаточно для поддержания тока.
I GM Пиковый ток затвора Этот параметр спецификации является максимальным уровнем тока затвора для симистора.
V GT Напряжение срабатывания затвора Эта спецификация отражает напряжение, которое необходимо приложить к затвору симистора, чтобы обеспечить достижение тока запуска затвора и срабатывание устройства.

Это некоторые из основных спецификаций или параметров, включенных в таблицы данных по triac. Они помогают выбрать лучший триак для любого конкретного применения схемы.

Больше электронных компонентов:
Резисторы Конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды транзистор Фототранзистор FET Типы памяти тиристор Соединители РЧ разъемы Клапаны / Трубы батареи Выключатели Реле
Возврат в меню компонентов., ,

.

Учебное пособие по базовым схемам Triac-SCR

от Lewis Loflin

На этой странице будут обсуждаться основные триаки и SCR. Симистор - это двунаправленный трехсторонний двойной тиристорный переключатель (SCR). Это устройство может переключать ток в любом направлении, применяя небольшой ток любой полярности между затвором и главным контактом два.

Триак изготавливается путем интеграции двух тиристоров в параллельном соединении. Он используется в приложениях переменного тока, таких как затемнение света, управление скоростью двигателя и т. Д.Симисторы также могут использоваться в управлении питанием микроконтроллера с помощью схемы фазовой синхронизации.

Если вы не знакомы с диодами и выпрямлением переменного тока, см. Следующее:


Включение / выключение диода

На рисунке выше изображен кремниевый выпрямитель (SCR) или тиристор. Это диод с «воротами». SCR не только проводит в одном направлении, как любой другой диод, но затвор позволяет включать и выключать саму проводимость. При нажатии переключателя ON SCR включается, и ток проходит от отрицательного к положительному через SCR и нагрузку.После включения SCR будет оставаться включенным до тех пор, пока не будет нажата кнопка «Выкл.», Нарушая текущий путь.

Обратите внимание, что переключатель ON упоминается как «нормально разомкнутый» (N.O.) и устанавливает (закрывает) соединение при нажатии. Выключатель «OFF» называется «нормально замкнутым» (N.C.) разрывает (размыкает) соединение при нажатии. Оба из них являются кнопочными переключателями.

В цепи над нагрузкой находится лампа постоянного тока. Нажмите переключатель S1, и он включится и продолжит оставаться, пока не будет нажат переключатель S2.

В этом примере мы поместили диод последовательно с выключателем затвора. Когда вы нажимаете кнопку ON, двигатель запускается, загорается лампа и т. Д. Когда переключатель отпущен, питание отключается без использования кнопки OFF. Это потому, что вход переменного тока возвращается к нулю вольт при 180 и 360 градусах, отключая SCR. И как диод, SCR проводит только половину цикла.

В этом примере схемы мы разместили переменный резистор (потенциометр) последовательно с диодом затвора.(Это также называлось ручкой регулировки громкости старого стиля.) «Поворачивая ручку», мы можем изменить точку срабатывания, включив SCR только часть полупериода или, если достаточно сопротивления, отключить SCR.


Это иллюстрирует процесс с двухволновым нефильтрованным постоянным током

В другом примечании мы можем управлять двухволновым пульсирующим нефильтрованным постоянным током с помощью тиристора. Также см. Базовое исправление AC и Фильтрация

Подробнее см. Что такое световой активированный кремниевый выпрямитель? (LASCR) и технические характеристики оптопары SCR h21C6.(Файл PDF)

Выше приведена практическая схема проверки SCR. Лампа загорится только при нажатии Sw3. Лампа будет на половину яркости, потому что SCR действует как полуволновой выпрямитель. R4 может быть в диапазоне от 100 до 470 Ом. Лампа должна быть полностью выключена, если переключатель не нажат или устройство неисправно. (Полностью или частично замкнуты)

Эта схема также подходит для сравнения различных SCR с одинаковым номером детали. Например, у меня однажды была проблемная печатная плата с шестью SCR, но одна SCR из шести при работе включалась при совсем другом напряжении запуска, чем остальные пять.Лампа была другого уровня яркости, чем остальные пять. Замена одного SCR исправила эту очень дорогую плату.


Введение в триаки

Триак - это полупроводниковый выключатель переменного тока. Небольшой ток на клемме затвора может переключать очень большие переменные токи. Думайте о триаке как о двух последовательных SCR, где катод одного SCR соединен с анодом другого, и наоборот. Ворота связаны друг с другом. Поскольку у нас есть два типа конфигурации SCR позволяет переключать оба полупериода.

Примечание: я видел бумажные примеры использования 2 SCR вплотную как триак, но это может не сработать! Будьте осторожны с этим.

В приведенном выше примере замыкание выключателя приведет к отключению симистора. Идея состоит в том, чтобы использовать небольшой выключатель малой мощности для управления устройствами большой мощности, такими как двигатели или нагреватели. Опасность здесь заключается в том, что высокое напряжение переменного тока находится на самом выключателе. Это также может быть большой проблемой для твердотельных контроллеров, если они не используют маленькое реле, которое некоторые микроволны делают именно так.

Выше приведена практическая схема тестирования TRIAC. Нажмите любой переключатель, и лампа загорится на половину яркости. Нажмите оба вместе на полную яркость. Это позволяет тестировать обе стороны SCR по отдельности. Яркость должна быть одинаковой для обеих сторон, иначе TRIAC неисправен. При выключенном переключателе лампа должна быть полностью выключена. R1 и R2 должны быть в диапазоне от 100 до 470 Ом.


Лучшая схема симисторного отклика с диак.

Ключ к успешному запуску симистора состоит в том, чтобы убедиться, что затвор получает свое пусковое напряжение со стороны основного вывода 2 цепи (основной вывод на противоположной стороне символа TRIAC от вывода затвора).Идентификация терминалов Mt1 и Mt2 должна производиться через номер детали TRIAC со ссылкой на лист данных или книгу.

DIAC, или «диод для переменного тока», является триггерным диодом, который проводит ток только после того, как его напряжение пробоя было мгновенно превышено. Когда это происходит, сопротивление DIAC резко уменьшается, что приводит к резкому снижению падения напряжения на самом DIAC, что приводит к резкому увеличению тока, протекающего через затвор симистора.

Это обеспечивает быструю, чистую резку TRIAC.DIAC остается в режиме проводимости до тех пор, пока напряжение не упадет до очень низкого значения, намного ниже напряжения запуска. Это называется током удержания. Ниже этого значения диак переключается обратно в состояние высокого сопротивления (выключено). Это поведение является двунаправленным, то есть обычно одинаковым для положительных и отрицательных полупериодов.

Большинство DIAC имеют напряжение пробоя около 30 В. Таким образом, их поведение чем-то похоже (но гораздо точнее управляется и происходит при более низких напряжениях, чем) неоновая лампа.

DIAC не имеют электрода затвора, в отличие от некоторых других тиристоров. Некоторые TRIAC содержат встроенный DIAC последовательно (я никогда не видел его в поле) с терминалом TRIAC "gate" для этой цели. DIAC также называют симметричными триггерами из-за симметрии их характеристической кривой. Поскольку DIAC являются двунаправленными устройствами, их терминалы обозначены не как анод и катод, а как A1 и A2 или Mt1 («Основной терминал») и Mt2. Большинство спецификаций не удосуживаются маркировать A1 / A2 или Mt1 / Mt2.

Также см. Как проверить DIAC


Коммерческая лампа диммер в странах 220 вольт. Br100 - это диак.

Diac обеспечивает более чистое переключение для симистора. Диаки - это специализированные диоды Шокли, соединенные друг с другом.


Snubbers

Цепь демпфирования (обычно типа RC) часто используется между MT1 и MT2. Цепи демпфирования используются для предотвращения преждевременного срабатывания, вызванного, например, скачками напряжения в сети переменного тока или скачками напряжения, вызванными индуктивными нагрузками, такими как двигатели.Кроме того, резистор затвора или конденсатор (или оба параллельно) могут быть подключены между затвором и MT1 для дальнейшего предотвращения ложного срабатывания. Это может увеличить требуемый ток запуска и, возможно, задержку выключения при разрядке конденсатора.

В этой цепи над «горячей» стороной линии коммутируется, а нагрузка подключается к холодной или заземленной стороне. Резистор на 100 Ом и конденсатор на 0,1 мкФ предназначены для подавления симистора. Эти компоненты должны использоваться с индуктивными нагрузками, такими как двигатели, контакторы и т. Д.

Подробнее об описанном выше оптопаре см. Оптоизолятор серии moc30xx (pdf файл)

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о