1.1 Tanım, tristör türleri

1.2 Nasıl çalışır?

1.3 Tristör parametreleri

Bölüm 2. Tristörlerin güç regülatörlerinde kullanımı

2.1 Çeşitli düzenleyiciler hakkında genel bilgiler

2.2 Tristör voltaj kontrol işlemi

2.3 Kontrollü tristörlü doğrultucu

Bölüm 3. Tristör güç denetleyicilerinin pratik gelişimi

3.1 Tristör KU201K üzerindeki voltaj regülatörü

3.2 Güçlü kontrollü tristör doğrultucu

Çözüm

Edebiyat

giriiş

Bu yazıda, tristör elemanlarının voltaj regülatörleri ve doğrultucular olarak kullanıldığı çeşitli cihaz varyantları ele alınmaktadır. Tristörlerin ve cihazların çalışma prensibinin teorik ve pratik açıklamaları, bu cihazların şemaları verilmiştir.

Tristörlerde kontrollü bir doğrultucu - yüksek güç kazancına sahip elemanlar, tristör kontrol devresinde harcanan az güçle yükte yüksek akımlar elde etmenizi sağlar.

Bu yazıda, 0 ila 15 V ve 0,5 ila 15 V arasında bir voltaj ayar limiti ile 6 A'ya kadar yükte maksimum akım sağlayan bu tür redresörlerin iki çeşidi ve bir aktif üzerindeki voltajı ayarlamak için bir cihaz ele alınmaktadır. ve 127 ve 220 V voltajlı şebeke alternatif akımı tarafından desteklenen endüktif yük, 0'dan şebekenin nominal voltajına ayar limitleri ile.

Bölüm 1. Tristör kavramı. Tristör çeşitleri. çalışma prensibi

1.1 Tanım, tristör türleri

Bir tristör, kapalı durumdan açık duruma veya tam tersine geçebilen dört katmanlı bir yapıya dayanan yarı iletken bir cihazdır. Tristörler, açık-kapalı modda (kontrollü diyot) elektrik sinyallerinin anahtar kontrolü için tasarlanmıştır.

En basit tristör, bir dinistördür - p-n-p-n tipinde dört katmanlı bir yapı olan kontrolsüz bir anahtarlama diyotu (Şekil 1.1.2). Burada, diğer tristör tiplerinde olduğu gibi, uçtaki n-p-n eklemlerine yayıcı, ortadaki p-n eklemine ise toplayıcı denir. Yapının geçişler arasında kalan iç bölgelerine baz denir. Dış n-bölgesi ile elektriksel bağlantıyı sağlayan elektrot katot, dış p-bölgesi ile - anot olarak adlandırılır.

Asimetrik tristörlerin (dinistörler, trinistörler) aksine, simetrik tristörlerde I-V karakteristiğinin ters dalı doğrudan bir dal şeklindedir. Bu, iki özdeş dört katmanlı yapının arka arkaya dahil edilmesiyle veya dört p-n bağlantısına (triyak) sahip beş katmanlı yapılar kullanılarak elde edilir.

Pirinç. 1.1.1 Diyagramlardaki tanımlamalar: a) triyak b) dinistor c) trinistor.

Pirinç. 1.1.2 Dinistörün yapısı.

Pirinç. 1.1.3 Trinistor yapısı.

1.2 Nasıl çalışır?

Dinistörü Şekil l'de gösterilen devreye göre açtığınızda. 1.2.1, kollektör p-n bağlantısı kapalı ve verici bağlantıları açık. Açık bağlantı dirençleri düşüktür, bu nedenle güç kaynağı voltajının neredeyse tamamı yüksek dirençli kollektör bağlantısına uygulanır. Bu durumda, tristörden küçük bir akım akar (Şekil 1.2.3'teki bölüm 1).

Pirinç. 1.2.1. Kontrolsüz bir tristör (dinistör) devresine dahil etme şeması.

Pirinç. 1.2.2. Kontrollü bir tristör (tristör) devresine dahil etme şeması.

Şekil 1.2.3. Dinistörün volt-amper karakteristiği.

Şekil 1.2.4. Tristörün volt-akım karakteristiği.

Güç kaynağı voltajı artırılırsa, tristör akımı, bu voltaj açma voltajı Uon'a eşit belirli bir kritik değere yaklaşana kadar hafifçe artar. Dinistördeki bir Uon voltajında, kollektör kavşağı bölgesindeki yük taşıyıcılarının çığ gibi çoğalması için koşullar yaratılır. Kolektör bağlantısının tersine çevrilebilir bir elektriksel arızası meydana gelir (Şekil 1.2.3'teki bölüm 2). Toplayıcı bağlantısının n-bölgesinde, aşırı bir elektron konsantrasyonu ve p-bölgesinde, aşırı bir boşluk konsantrasyonu oluşur. Bu konsantrasyonlarda bir artışla, dinistorun tüm geçişlerinin potansiyel engelleri azalır. Verici bağlantı noktalarından taşıyıcıların enjeksiyonu artar. İşlem çığ benzeri bir karaktere sahiptir ve kollektör bağlantısının açık duruma geçmesi ile birlikte gerçekleşir. Akımdaki artış, cihazın tüm alanlarının direncindeki azalma ile aynı anda gerçekleşir. Bu nedenle, cihazdan geçen akımdaki bir artışa, anot ve katot arasındaki voltajda bir azalma eşlik eder. VAC'de bu kısım 3 rakamı ile gösterilir. Burada cihazın negatif bir diferansiyel direnci vardır. Direnç üzerindeki voltaj artar ve dinistör anahtarlanır.

Kolektör bağlantısının açık duruma geçişinden sonra, I-V karakteristiği diyotun doğrudan dalına karşılık gelen forma sahiptir (bölüm 4). Anahtarlamadan sonra, dinistördeki voltaj 1 V'a düşer. Güç kaynağının voltajını artırmaya devam ederseniz veya direnç R'nin direncini azaltırsanız, geleneksel bir devrede olduğu gibi çıkış akımında bir artış gözlenecektir. doğrudan diyot.

Güç kaynağı voltajı düştüğünde, kollektör bağlantısının yüksek direnci geri yüklenir. Bu geçişin direncinin toparlanma süresi onlarca mikrosaniye olabilir.

Akımda çığ benzeri bir artışın başladığı gerilim Uon, kollektör bağlantısına bitişik katmanlardan herhangi birine birincil olmayan yük taşıyıcılar eklenerek azaltılabilir. Ek yük taşıyıcılar, bağımsız bir kontrol voltajı kaynağından (Ucontrol) beslenen bir yardımcı elektrot tarafından tristöre verilir. Yardımcı kontrol elektrotlu bir tristör, triyot veya trinistör olarak adlandırılır. Pratikte "tristör" terimini kullanırken kastedilen tam olarak elementtir. Böyle bir tristörün anahtarlama devresi, Şek. 1.2.2. Kontrol akımındaki artışla U voltajını düşürme olasılığı, CVC ailesi tarafından gösterilmektedir (Şekil 1.2.4).

Tristöre zıt kutuplu bir besleme voltajı uygulanırsa (Şekil 1.2.4), emitör bağlantıları kapanacaktır. Bu durumda, tristörün CVC'si, geleneksel bir diyotun karakteristiğinin ters dalına benzer. Çok yüksek ters voltajlarda, tristörde geri dönüşü olmayan bir bozulma gözlenir.

Diyagramlarda ve teknik belgelerde sıklıkla çeşitli terimler ve işaretler kullanılır, ancak tüm acemi elektrikçiler bunların anlamlarını bilmez. Kaynak için güç tristörlerinin ne olduğunu, çalışma prensiplerini, bu cihazların özelliklerini ve işaretlerini tartışmayı öneriyoruz.

Tristör nedir ve çeşitleri

Birçoğu Çalışan Ateş çelenkinde tristörler gördü, bu, açıklanan cihazın ve nasıl çalıştığının en basit örneğidir. Bir silikon doğrultucu veya tristör, bir transistöre çok benzer. Bu, ana malzemesi silikon olan ve çoğunlukla plastik bir durumda olan çok katmanlı bir yarı iletken cihazdır. Çalışma prensibinin bir doğrultma diyotuna (AC doğrultucular veya dinistörler) çok benzer olması nedeniyle, şemalardaki tanım genellikle aynıdır - bu, bir doğrultucunun bir analogu olarak kabul edilir.

Fotoğraf - Ateş eden bir çelenk şeması

Var:

• ABB kapatma tristörleri (GTO),
• standart SEMIKRON,
• güçlü çığ tipi TL-171,
• optokuplörler (örneğin, TO 142-12.5-600 veya MTOTO 80 modülü),
• simetrik TS-106-10,
• düşük frekanslı MTT'ler,
• çamaşır makineleri için triyak BTA 16-600B veya VT,
• frekans TBC,
• yabancı TPS 08,
• TYN 208.

Ancak aynı zamanda yüksek voltajlı cihazlar (fırınlar, takım tezgahları, diğer üretim otomasyonları) için IGBT veya IGCT gibi transistörler kullanılır.

Fotoğraf - Tristör

Ancak, iki katmanlı (PN) üç katmanlı bir transistör (PNP, NPN) olan diyottan farklı olarak, tristör dört katmandan (PNPN) oluşur ve bu yarı iletken cihaz üç p-n bağlantısı içerir. Bu durumda diyot doğrultucular daha az verimli hale gelir. Bu, tristör kontrol devresi ve herhangi bir elektrikçi referans kitabı tarafından iyi bir şekilde gösterilmiştir (örneğin, kütüphanede yazar Zamyatin'in kitabını ücretsiz olarak okuyabilirsiniz).

Bir tristör, tek yönlü bir AC dönüştürücüdür, yani akımı yalnızca bir yönde iletir, ancak bir diyottan farklı olarak, cihaz bir açık devre anahtarı veya doğru akım doğrultucu diyot olarak çalışacak şekilde yapılabilir. Diğer bir deyişle, yarı iletken tristörler yalnızca anahtarlama modunda çalışabilir ve amplifikasyon cihazı olarak kullanılamaz. Tristörün üzerindeki anahtar kendi kendine kapalı konuma geçemez.

Silikon kontrollü doğrultucu, bir moddan diğerine çok hızlı bir şekilde geçebilen triyaklar, AC diyotlar ve birleşik transistörler ile birlikte birkaç güç yarı iletken cihazından biridir. Böyle bir tristöre hızlı tristör denir. Elbette cihazın sınıfı burada büyük rol oynuyor.

tristör uygulaması

Tristörlerin kullanım amacı çok farklı olabilir, örneğin ev yapımı tristör tabanlı kaynak invertörü, araba şarjı (güç kaynağında tristör) ve hatta jeneratör çok popülerdir. Cihazın kendisinin hem düşük frekanslı hem de yüksek frekanslı yükleri geçebilmesi nedeniyle, kaynak makineleri için bir transformatör olarak da kullanılabilir (sadece bu tür parçalar köprülerinde kullanılır). Bu durumda parçanın çalışmasını kontrol etmek için tristör üzerinde bir voltaj regülatörü gereklidir.

Fotoğraf - LATR yerine Tristör kullanımı

Motosikletler için ateşleme tristörünü unutmayınız.

Tasarımın tanımı ve çalışma prensibi

Tristör, çok yüksek bir hızda "AÇIK" ve "KAPALI" arasında geçiş yapabilen üç p-n bağlantısından oluşan "Anot", "Katot" ve "Giriş" olmak üzere üç bölümden oluşur. Ancak aynı zamanda, yüke belirli bir miktarda enerji iletmek için farklı sürelerde, yani birkaç yarım döngü için "AÇIK" konumundan da değiştirilebilir. Bir tristörün çalışması, bir çift tamamlayıcı rejeneratif anahtar gibi birbirine bağlı iki transistörden oluşacağı varsayılarak daha iyi açıklanabilir.

En basit mikro devreler, "Başlat" komutundan sonra toplayıcı akımın NPN transistörü TR 2 kanallarına doğrudan PNP transistörü TR 1'e akacak şekilde birleştirilen iki transistörü gösterir. Şu anda, TR'den gelen akım 1 TR 2 tabanındaki kanallara girer. Bu iki birbirine bağlı transistör, baz verici diğer transistörün toplayıcı-vericisinden akım alacak şekilde düzenlenmiştir. Bu paralel yerleşim gerektirir.

Fotoğraf - Tristör KU221IM

Tüm güvenlik önlemlerine rağmen, tristör istemsiz olarak bir konumdan diğerine geçebilir. Bunun nedeni akımdaki keskin sıçrama, sıcaklık farklılıkları ve diğer çeşitli faktörlerdir. Bu nedenle, bir tristör KU202N, T122 25, T 160, T 10 10 satın almadan önce, sadece bir test cihazı (halka) ile kontrol etmeniz değil, aynı zamanda çalışma parametrelerini de öğrenmeniz gerekir.

Tipik tristör I-V özellikleri

Bu karmaşık konunun tartışmasını başlatmak için, tristör IV özelliklerinin şemasına bakın:

Fotoğraf - VAC tristörünün özelliği

1. 0 ile (Vvo, IL) arasındaki segment, cihazın doğrudan kilitlenmesine tam olarak karşılık gelir;
2. Vvo bölümünde tristörün "AÇIK" konumu gerçekleştirilir;
3. Bölgeler (Vin, IL) ve (Vn, In) arasındaki segment, tristörün açık durumundaki bir geçiş konumudur. Dinistor etkisi denilen etki bu bölgede gerçekleşir;
4. Buna karşılık, noktalar (Vn, In) grafikte cihazın doğrudan açılmasını gösterir;
5. 0 ve Vbr noktaları, tristör blokajının olduğu kısımdır;
6. Bunu Vbr segmenti takip eder - ters arıza modunu belirtir.

Doğal olarak, devredeki modern yüksek frekanslı radyo bileşenleri, akım-gerilim özelliklerini önemsiz bir biçimde (soğutucular, dirençler, röleler) etkileyebilir. Ayrıca simetrik fototiristörler, SMD zener diyotları, optotiristörler, triyot, optokuplör, optoelektronik ve diğer modüller başka CVC'lere sahip olabilir.

Fotoğraf - CVC tristör

Ayrıca bu durumda cihazların yük girişinde korunduğuna dikkat ediniz.

tristör testi

Bir cihaz satın almadan önce, tristörü bir multimetre ile nasıl kontrol edeceğinizi bilmeniz gerekir. Ölçüm cihazı sadece sözde bir test cihazına bağlanabilir. Böyle bir cihazın monte edilebileceği şema aşağıda sunulmuştur:

Fotoğraf - tristör test cihazı

Açıklamaya göre, anoda bir pozitif voltaj ve katoda bir negatif voltaj uygulanmalıdır. Tristörün çözünürlüğüne uygun bir değer kullanmak çok önemlidir. Çizim, nominal gerilimi 9 ila 12 volt olan dirençleri göstermektedir; bu, test cihazının geriliminin tristörden biraz daha yüksek olduğu anlamına gelir. Cihazı monte ettikten sonra doğrultucuyu kontrol etmeye başlayabilirsiniz. Açmak için nabız sinyalleri veren düğmeye basmanız gerekir.

Tristörü kontrol etmek çok basittir, açma sinyali (katoda göre pozitif) düğme ile kısaca kontrol elektroduna uygulanır. Bundan sonra, tristörde çalışan ışıklar yanarsa, cihaz çalışmıyor olarak kabul edilir, ancak güçlü cihazlar yük geldikten sonra her zaman hemen yanıt vermez.

Fotoğraf - tristörler için test cihazı devresi

Cihazı kontrol etmenin yanı sıra, tristörler ve triyaklar için özel kontrolörler veya kontrol ünitesi ARIES BOOST veya diğer markaların kullanılması tavsiye edilir, bir tristör üzerindeki güç regülatörü ile hemen hemen aynı şekilde çalışır. Ana fark, daha geniş bir voltaj aralığıdır.

Video: tristörün çalışma prensibi

Özellikler

KU 202e serisi tristörün teknik parametrelerini göz önünde bulundurun. Bu seri, ana uygulaması ev aletleriyle sınırlı olan ev tipi düşük güçlü cihazları sunar: elektrikli fırınları, ısıtıcıları vb. çalıştırmak için kullanılır.

Aşağıdaki çizim, tristörün pin düzenini ve ana parçalarını göstermektedir.

Fotoğraf - ku 202

1. Ters açık durum voltajını (maks) 100 V olarak ayarlayın
2. Kapalı voltaj 100 V
3. Açık konumda impuls - 30 A
4. Tekrarlayan darbe açık 10 A
5. Orta voltaj<=1,5 В
6. Tetiklemeyen voltaj >=0,2 V
7. Akımı açık konuma ayarla<=4 мА
8. Ters akım<=4 мА
9. DC tetik akımı<=200 мА
10. DC voltajını ayarla<=7 В
11. Açılma zamanı<=10 мкс
12. kapatma süresi<=100 мкс

Cihaz mikrosaniyeler içinde açılır. Açıklanan cihazı değiştirmeniz gerekirse, elektrik mağazasının satış asistanına danışın - şemaya göre bir analog seçebilecektir.

Fotoğraf - tristör ku202n

Bir tristörün fiyatı, markasına ve özelliklerine bağlıdır. Ev aletleri satın almanızı öneririz - daha dayanıklıdırlar ve uygun maliyetlidirler. Spontane pazarlarda, yüzlerce rubleye kadar yüksek kaliteli, güçlü bir dönüştürücü satın alabilirsiniz.

Güç elektroniği için yarı iletken cihazların yaratılması, yüksek saflıkta silikon elde etmenin ve büyük silikon diskler oluşturmanın mümkün olduğu 1953'te başladı. 1955 yılında ilk kez dört katmanlı bir yapıya sahip olan ve "tristör" adı verilen yarı iletken kontrollü bir cihaz yaratıldı.

Anot ve katot arasında pozitif bir voltajda kontrol elektroduna bir darbe uygulanarak açıldı. Tristörün kapatılması, içinden akan doğru akımın sıfıra düşürülmesiyle sağlanır, bunun için birçok endüktif-kapasitif anahtarlama devresi şeması geliştirilmiştir. Yalnızca dönüştürücünün maliyetini artırmakla kalmaz, aynı zamanda ağırlığını ve boyutlarını da kötüleştirir, güvenilirliği azaltır.

Bu nedenle, tristörün oluşturulmasıyla eş zamanlı olarak, kontrol elektrodu tarafından kapatılmasını sağlamayı amaçlayan araştırmalar başladı. Temel sorun, yük taşıyıcıların üs bölgelerinde hızla dağılmasını sağlamaktı.

Bu tür ilk tristörler 1960 yılında ABD'de ortaya çıktı. Bunlara Kapı Kapatma (GTO) adı verildi. Ülkemizde daha çok kilitlenebilir veya kapatılabilir tristörler olarak bilinirler.

90'ların ortalarında, kontrol elektrodunun dairesel çıkışına sahip kilitlenebilir bir tristör geliştirildi. Kapı Değiştirmeli Tristör (GCT) olarak adlandırıldı ve GTO teknolojisinin daha da geliştirilmesi oldu.

tristörler

Cihaz

Kilitlenebilir tristör, klasik dört katmanlı bir yapıya dayanan tam kontrollü bir yarı iletken cihazdır. Kontrol elektroduna pozitif ve negatif akım darbeleri uygulanarak açılıp kapatılır. Şek. Şekil 1, kapatılacak olan tristörün (a) sembolünü ve (b) blok şemasını göstermektedir. Geleneksel bir tristör gibi, bir katod K, bir anot A, bir kontrol elektrotu G'ye sahiptir. Cihazların yapılarındaki farklılıklar, n- ve p-iletkenliklere sahip yatay ve dikey katmanların farklı bir düzenlemesinde yatmaktadır.

Katod tabakasının yapısı n en büyük değişikliğe uğramıştır. Alan boyunca eşit olarak dağıtılmış ve paralel olarak bağlanmış birkaç yüz temel hücreye bölünmüştür. Bu tasarım, cihaz kapatıldığında yarı iletken yapının tüm alanı boyunca akımda eşit bir düşüş sağlama arzusundan kaynaklanmaktadır.

Taban katmanı p, bir bütün olarak yapılmış olmasına rağmen, aynı zamanda alan üzerinde düzgün bir şekilde dağılmış ve paralel olarak bağlanmış çok sayıda kontrol elektrodu kontağına (yaklaşık olarak katod hücrelerinin sayısına eşit) sahiptir. Temel katman n, geleneksel bir tristörün karşılık gelen katmanına benzer şekilde yapılmıştır.

Anot tabakası p, küçük dağıtılmış dirençler aracılığıyla n-tabanını anot kontağına bağlayan şöntlere (bölgeler n) sahiptir. Anot şöntleri ters bloklama özelliği olmayan tristörlerde kullanılır. Bunlar, temel bölge n'den yüklerin çıkarılması için koşulları iyileştirerek cihazın kapanma süresini azaltmak için tasarlanmıştır.

GTO tristörlerinin ana tasarımı, artırılmış termal ve elektriksel iletkenliğe sahip iki bakır taban arasındaki termal olarak dengeleyici molibden disklerin arasına sıkıştırılmış dört katmanlı bir silikon levhaya sahip bir pelet tipidir. Çıkışı seramik bir kasada olan bir kontrol elektrodu, silikon plaka ile temas eder. Cihaz, birbirinden izole edilmiş ve soğutma sisteminin tipine göre belirlenen bir tasarıma sahip soğutucuların iki yarısı arasına temas yüzeyleri ile kenetlenmektedir.

çalışma prensibi

GTO tristörünün çalışma döngüsünde dört faz vardır: açık, iletim durumu, kapalı ve engelleme durumu.

Tristör yapısının şematik kesitinde (Şekil 1, b), yapının alt terminali anodiktir. Anot, katman p ile temas halindedir. Ardından aşağıdan yukarıya doğru: taban katmanı n, taban katmanı p (kontrol elektrot ucuna sahip), katot ucu ile doğrudan temas halinde olan katman n. Dört katman, üç p-n bağlantısını oluşturur: p ve n katmanları arasında j1; n ve p katmanları arasında j2, p ve n katmanları arasında j3.

Faz 1- dahil etme. Tristör yapısının blokaj durumundan iletken duruma geçişi (açma) ancak anot ve katot arasına doğrudan bir voltaj uygulandığında mümkündür. J1 ve j3 geçişleri ileri yönde kaydırılır ve yük taşıyıcıların geçişini engellemez. Gerilimin tamamı, ters kutuplu olan orta bağlantı j2'ye uygulanır. j2 geçişinin yakınında, uzay yük bölgesi olarak adlandırılan, yük taşıyıcılarında tükenen bir bölge oluşur. Tristör GTO'yu açmak için, kontrol devresi aracılığıyla kontrol elektroduna ve katoda bir pozitif polarite U G voltajı uygulanır (p katmanına "+" çıkışı). Sonuç olarak, açma akımı I G devre boyunca akar.

Kilitli tristörler, yükselme süresi dIG/dt ve kontrol akımı IGM'nin genliği konusunda katı gereksinimler getirir. j3 geçişi sayesinde, kaçak akıma ek olarak açma akımı I G akmaya başlar. Bu akımı oluşturan elektronlar, n katmanından p katmanına enjekte edilecektir. Ayrıca, bazıları j2 taban geçişinin elektrik alanı tarafından n katmanına aktarılacaktır.

Eşzamanlı olarak, p katmanından n katmanına ve ayrıca p katmanına deliklerin karşı enjeksiyonu artacaktır, yani azınlık şarj taşıyıcıları tarafından yaratılan akımda bir artış olacaktır.

Temel geçiş j2'den geçen toplam akım, açma akımını aşar, tristör açılır, ardından yük taşıyıcıları dört bölgesinin tamamından serbestçe geçer.

Faz 2- yürütme durumu. Doğru akım akış modunda, anot devresindeki akım tutma akımını aşarsa I G kontrol akımına gerek yoktur. Bununla birlikte, pratikte, tristörün tüm yapılarının sürekli olarak iletken durumda olması için devre dışı kalması için, belirli bir sıcaklık rejimi için sağlanan akımın sürdürülmesi yine de gereklidir. Böylece, her zaman açma ve yürütme durumu, kontrol sistemi pozitif kutuplu bir akım darbesi üretir.

İletken durumda, yarı iletken yapının tüm alanları, yük taşıyıcıların (katottan anoda elektronlar, ters yöndeki delikler) tekdüze hareketini sağlar. Anot akımı j1, j2 bağlantı noktalarından ve anot ile kontrol elektrodunun toplam akımı j3 bağlantı noktasından akar.

3. Aşama- kapat. Tristör GTO'yu sabit bir voltaj polaritesi UT ile kapatmak için (bkz. Şekil 3), kontrol devresi aracılığıyla kontrol elektroduna ve katoda bir negatif polarite UGR voltajı uygulanır. Akışı, temel katman p'deki ana yük taşıyıcılarının (deliklerin) emilmesine yol açan bir kapatma akımına neden olur. Başka bir deyişle, n taban katmanından p katmanına giren delikler ile aynı katmana kontrol elektrodu yoluyla giren elektronların bir rekombinasyonu vardır.

J2 taban bağlantısı onlardan serbest bırakıldığında, tristör kapanmaya başlar. Bu işlem, tristörün I T ileri akımında kısa bir süre içinde küçük bir I TQT değerine keskin bir düşüş ile karakterize edilir (bkz. Şekil 2). Temel geçiş j2'nin bloke edilmesinden hemen sonra j3 geçişi kapanmaya başlar, ancak kontrol devrelerinin endüktansında depolanan enerji nedeniyle bir süre aralık durumunda kalır.

Pirinç. 2. Anot (iT) ve kontrol elektrodu (iG) akımındaki değişimin grafikleri

Kontrol devresinin endüktansında depolanan tüm enerji tükendikten sonra katot tarafındaki j3 bağlantısı tamamen bloke edilir. Bu noktadan itibaren, tristörden geçen akım, kontrol elektrot devresinden anottan katoda akan kaçak akıma eşittir.

Rekombinasyon işlemi ve sonuç olarak kapılı tristörün kapatılması büyük ölçüde ön dIGQ/dt'nin dikliğine ve ters kontrol akımının genliği I GQ'ya bağlıdır. Bu akımın gerekli dikliğini ve genliğini sağlamak için, kontrol elektroduna j3 geçişi için izin verilen değeri aşmaması gereken bir voltaj UG uygulanmalıdır.

4. Aşama- engelleme durumu Engelleme durumu modunda, kontrol ünitesinden gelen bir negatif polarite gerilimi U GR, kontrol elektroduna ve katoda uygulanır. Toplam akım I GR, tristör kaçak akımı ve j3 bağlantısından geçen ters kontrol akımından oluşan kontrol devresinden akar. Geçiş j3 ters yönde kaydırılır. Böylece ileri bloklama durumundaki GTO tristöründe iki bağlantı noktası (j2 ve j3) ters kutuplanır ve iki uzay-yük bölgesi oluşur.

Her zaman kapatma ve engelleme durumu, kontrol sistemi bir negatif polarite darbesi üretir.

Koruma devreleri

GTO tristörlerinin kullanımı, özel koruma devrelerinin kullanılmasını gerektirir. Dönüştürücünün ağırlığını ve boyutlarını, maliyetini arttırırlar, bazen ek soğutma cihazları gerektirirler, ancak cihazların normal çalışması için gereklidirler.

Herhangi bir koruyucu devrenin amacı, bir yarı iletken cihazı değiştirirken elektrik enerjisinin iki parametresinden birinin dönüş hızını sınırlamaktır. Bu durumda, koruma devresi CB'nin (Şekil 3) kondansatörleri, korunan cihaz T'ye paralel bağlanır. Tristör kapatıldığında ileri gerilim artış oranını dUT/dt sınırlarlar.

LE indüktörleri, cihaz T ile seri olarak kurulur. Tristör açıldığında dIT / dt ileri akım artış oranını sınırlarlar. Her cihaz için dUT/dt ve dIT/dt değerleri normalleştirilir, cihazlar için referans kitaplarında ve pasaport verilerinde belirtilir.

Pirinç. 3. Koruma devre şeması

Koruma devrelerinde kapasitör ve bobinlere ek olarak, reaktif elemanların deşarj ve şarjını sağlamak için ek elemanlar kullanılır. Bunlar şunları içerir: tristör T kapatıldığında ve kapasitör CB şarj edildiğinde direnç RB'yi şönten bir diyot DВ, tristör T açıldığında kapasitör CB'nin deşarj akımını sınırlayan direnç RB.

Kontrol sistemi

Kontrol sistemi (CS) aşağıdaki işlevsel blokları içerir: bir kilit açma darbesi oluşturmak için bir devreden ve tristörü açık durumda tutmak için bir sinyal kaynağından oluşan bir devre içerir; engelleme sinyali üretim devresi; tristörü kapalı tutmak için devre.

Her tür kontrol sistemi listelenen tüm bloklara ihtiyaç duymaz, ancak her kontrol sistemi kilit açma ve kilitleme darbeleri oluşturmak için devreler içermelidir. Bu durumda kontrol devresinin galvanik izolasyonunun sağlanması ve tristörün güç devresinin kapatılması gerekmektedir.

Kapatılacak tristörün çalışmasını kontrol etmek için, kontrol elektroduna sinyal sağlama yöntemlerinde farklılık gösteren iki ana kontrol sistemi kullanılır. Şekil l'de gösterilen durumda. Şekil 4'te, mantıksal blok St tarafından üretilen sinyaller, galvanik izolasyona (potansiyel ayırma) tabi tutulur, ardından bunlar, SE ve SA anahtarları aracılığıyla kapatılmak üzere T tristörünün kontrol elektroduna beslenir. sinyaller önce SU ile aynı potansiyel altında olan SE (açık) ve SA (kapalı) anahtarlarına etki eder, ardından galvanik izolasyon cihazları aracılığıyla UE ve UA kontrol elektroduna beslenir.

SE ve SA tuşlarının konumuna bağlı olarak, düşük potansiyel (NPSU) ve yüksek potansiyel (VPSU, Şekil 4) kontrol şemaları ayırt edilir.

Pirinç. 4. Kontrol devresi seçeneği

NPCS kontrol sistemi yapısal olarak VPSU'dan daha basittir, ancak doğru akım tristöründen doğru akım akış modunda çalışan uzun süreli kontrol sinyalleri üretme ve kontrol darbelerinin dikliğini sağlama açısından yetenekleri sınırlıdır. Uzun süreli sinyallerin oluşumu için daha pahalı olan itme-çekme devrelerinin kullanılması gerekmektedir.

VPSU'da, kontrol sinyalinin yüksek dikliği ve artan süresi daha kolay elde edilir. Ek olarak, burada kontrol sinyali tam olarak kullanılırken, NPSU'da değeri bir potansiyel ayırma cihazı (örneğin bir darbe transformatörü) tarafından sınırlandırılır.

Bir bilgi sinyali - açma veya kapatma komutu - genellikle bir optoelektronik dönüştürücü aracılığıyla devreye beslenir.

tristörler

1990'ların ortalarında, ABB ve Mitsubishi yeni bir Kapı Değiştirmeli Tristör (GCT) tipi geliştirdi. Aslında GCT, GTO'nun daha da geliştirilmesi veya modernizasyonudur. Bununla birlikte, kontrol elektrodunun temel olarak yeni tasarımı ve ayrıca cihaz kapatıldığında meydana gelen fark edilir derecede farklı işlemler, dikkate alınmasını makul kılmaktadır.

GCT, GTO'nun dezavantajlarından arınmış olacak şekilde tasarlanmıştır, bu nedenle öncelikle GTO'yu kullanırken ortaya çıkan sorunları ele almamız gerekir.

GTO'nun ana dezavantajı, anahtarlama sırasında cihazın koruyucu devrelerindeki büyük enerji kayıplarıdır. Frekansın arttırılması kayıpları arttırır, bu nedenle pratikte GTO tristörleri 250-300 Hz'den fazla olmayan bir frekansta anahtarlanır. Ana kayıplar, tristör T kapatıldığında ve sonuç olarak kapasitör CB boşaldığında direnç RB'de meydana gelir (bkz. Şekil 3).

Kondansatör CB, cihaz kapatıldığında ileri gerilim du/dt'nin artış oranını sınırlamak için tasarlanmıştır. Tristör du/dt etkisine karşı duyarsız hale getirilerek, GCT tasarımında uygulanan durdurma devresinden (anahtarlama yolu oluşturma devresi) vazgeçilmesi mümkün olmuştur.

Kontrol ve tasarım özelliği

GCT tristörlerinin GTO cihazlarına kıyasla ana özelliği, hem kontrol prensibini değiştirerek hem de cihazın tasarımını iyileştirerek elde edilen hızlı bir kapatmadır. Hızlı kapatma, tristör yapısının cihaz kapatıldığında transistöre dönüştürülmesi ile gerçekleştirilir, bu da cihazı du / dt etkisine karşı duyarsız hale getirir.

Açık, iletken ve engelleme fazlarındaki GCT, GTO ile aynı şekilde kontrol edilir. Kapatıldığında, GCT kontrolünün iki özelliği vardır:

• kontrol akımı Ig, anot akımı Ia'ya eşit veya daha büyüktür (GTO tristörleri için Ig, 3 ila 5 kat daha azdır);
• kontrol elektrodu, 3000 A/µs veya daha fazla bir kontrol akımı dig/dt hızı elde etmeyi mümkün kılan düşük bir endüktansa sahiptir (GTO tristörler için dig/dt değeri 30-40 A/µs'dir).

Pirinç. 5. Kapatıldığında tristör GCT'nin yapısındaki akımların dağılımı

Şek. Şekil 5, cihaz kapatıldığında tristör GCT'nin yapısındaki akımların dağılımını göstermektedir. Belirtildiği gibi, açma işlemi GTO tristörlerini açmaya benzer. Kapatma işlemi farklıdır. Anot akımına (la) eşit genlikte bir negatif kontrol darbesi (-Ig) uygulandıktan sonra, cihazdan geçen doğru akımın tamamı kontrol sistemine saptırılır ve j3 geçişini (p ve n bölgeleri arasında) atlayarak katoda ulaşır. ). J3 bağlantısı ters kutuplanmıştır ve katot transistörü npn kapanır. GCT'yi daha fazla kapatmak, herhangi bir iki kutuplu transistörü kapatmaya benzer; bu, harici bir dv/dt dönüş hızı sınırlayıcı gerektirmez ve bu nedenle bir durdurma devresinin olmamasına izin verir.

GCT'nin tasarımındaki değişiklik, cihaz kapatıldığında meydana gelen dinamik süreçlerin GTO'dakinden bir veya iki kat daha hızlı ilerlemesinden kaynaklanmaktadır. Yani GTO için minimum kapatma ve bloke etme süresi 100 µs iken, GCT için bu değer 10 µs'yi geçmemektedir. GCT kapatıldığında kontrol akımının dönüş hızı 3000 A/µs'dir, GTO 40 A/µs'yi geçmez.

Anahtarlama süreçlerinde yüksek dinamik sağlamak için, kontrol elektrodunun çıkışının tasarımını ve cihazın kontrol sisteminin darbe şekillendiricisi ile bağlantısını değiştirdik. Çıktı, cihazı çevre çevresinde saracak şekilde halka şeklinde yapılır. Halka, tristörün seramik gövdesinden geçer ve şunlarla temas eder: içeride kontrol elektrodunun hücreleriyle; dış - kontrol elektrodunu darbe şekillendiriciye bağlayan bir plaka ile.

Şimdi GTO tristörleri Japonya ve Avrupa'daki birkaç büyük şirket tarafından üretiliyor: "Toshiba", "Hitachi", "Mitsubishi", "ABB", "Eupec". Cihaz voltaj parametreleri UDRM: 2500 V, 4500 V, 6000 V; akım ITGQM (maksimum tekrarlayan kapatma akımı): 1000 A, 2000 A, 2500 A, 3000 A, 4000 A, 6000 A.

GCT tristörleri Mitsubishi ve ABB tarafından üretilmektedir. Cihazlar, 4500 V'a kadar UDRM gerilimi ve 4000 A'e kadar ITGQM akımı için tasarlanmıştır.

Şu anda, GCT ve GTO tristörleri, Rus şirketi OAO Elektrovypryamitel (Saransk) ve 125 mm'ye kadar silikon levha çapı ve UDRM 1200 - 6000 V voltaj aralığı ve ITGQM 630 - 4000 A akımları ile diğerlerinde ustalaşmıştır.

Kilitlenebilir tristörlere paralel ve onlarla kombinasyon halinde kullanım için JSC Elektrovypryamitel, sönümleme (snubber) devreleri ve ters akım diyotları için hızlı eski haline dönen diyotların yanı sıra kontrolün çıkış aşamaları için güçlü bir puls transistörü geliştirdi ve seri üretime soktu. sürücü (kontrol sistemi).

Tristörler IGCT

Sert kontrol kavramı sayesinde (alaşım profillerinin ince ayarı, mesa teknolojisi, kontrollü rekombinasyon merkezlerinin özel bir dağılımını oluşturmak için proton ve elektron ışınlaması, şeffaf veya ince yayıcılar teknolojisi, tampon tabakasının kullanımı) n-taban bölgesi vb.), kapatıldığında GTO'nun özelliklerinde önemli bir gelişme elde etmek mümkün oldu. Cihaz, kontrol ve uygulama açısından Hard Driven GTO (HD GTO) teknolojisindeki bir sonraki büyük gelişme, yeni Integrated Gate-Commutated Tristör'e (IGCT) dayalı tahrikli cihazlar fikriydi. Sabit kontrol teknolojisi sayesinde tekdüze anahtarlama, IGCT'nin güvenli çalışma alanını çığ, yani çığ ile sınırlanan sınırlara yükseltir. silikonun fiziksel yeteneklerine. du/dt koruma devresi gerekmez. Geliştirilmiş güç kaybı performansı ile kombinasyon, kilohertz aralığında yeni uygulamalara yol açtı. Sürüş için gereken güç, esas olarak şeffaf anot tasarımı nedeniyle standart GTO'lara kıyasla 5 kat azaltılır. 0,5 - 6 MVA aralığındaki uygulamalar için yekpare entegre yüksek güçlü diyotlara sahip yeni bir IGCT cihazları ailesi geliştirilmiştir. Seri ve paralel bağlantının mevcut teknik fizibilitesi ile IGCT cihazları, güç seviyesinin birkaç yüz megavolta - ampere çıkarılmasına izin verir.

Entegre kontrol ünitesi ile anot gerilimi artmaya başlamadan önce katot akımı düşürülür. Bu, kapı elektrodunun çok katmanlı kontrol ünitesi kartıyla birlikte koaksiyel bağlantısıyla gerçekleştirilen kapı devresinin çok düşük endüktansı nedeniyle elde edilir. Sonuç olarak, 4 kA/μs'lik kapatma akımı oranı değerine ulaşmak mümkün hale geldi. UGK=20 V kontrol gerilimi ile katot akımı sıfır olduğunda, kalan anot akımı o anda düşük dirençli olan kontrol ünitesine geçer. Bu nedenle, kontrol ünitesinin enerji tüketimi en aza indirilir.

"Sert" kontrol ile çalışan tristör, kapatıldığında 1 μs'de p-n-p-n durumundan p-n-p moduna geçer. Kapatma tamamen transistör modunda gerçekleşir ve herhangi bir tetikleme etkisi olasılığını ortadan kaldırır.

Anot tarafında bir tampon tabakası kullanılarak cihazın kalınlığının azaltılması sağlanır. Güç yarı iletkenlerinin tampon tabakası, aynı ileri kırılma geriliminde kalınlıklarını %30 oranında azaltarak geleneksel elemanların performansını artırır. İnce elemanların ana avantajı, teknolojik özelliklerin düşük statik ve dinamik kayıplarla iyileştirilmesidir. Dört katmanlı bir cihazda böyle bir tampon tabakası, kapatma sırasında verimli elektron salınımını korurken anot kısa devrelerinin ortadan kaldırılmasını gerektirir. Yeni IGCT, bir tampon katmanını şeffaf bir anot yayıcı ile birleştirir. Şeffaf anot, akım kontrollü yayıcı verimliliğine sahip bir p-n bağlantısıdır.

Maksimum gürültü bağışıklığı ve kompaktlık için kontrol ünitesi, soğutucu ile tek bir yapı oluşturarak IGCT'yi çevreler ve devrenin yalnızca IGCT'yi doğrudan kontrol etmek için gerekli olan kısmını içerir. Sonuç olarak, kontrol ünitesinin eleman sayısı azalır, ısı dağılımı parametreleri, elektriksel ve termal aşırı yüklenmeler azalır. Bu nedenle, kontrol ünitesinin maliyeti ve arıza oranı da önemli ölçüde azalır. Entegre kontrol kutusu ile IGCT, modüle kolayca ve hassas bir şekilde güç kaynağına ve fiber optik aracılığıyla kontrol sinyali kaynağına bağlanır. Ayrıntılı bir basınç temas sistemi sayesinde yayı basitçe açarak IGCT, uygun şekilde hesaplanmış bir basınç kuvvetiyle uygulanarak elektriksel ve termal bir temas oluşturur. Böylece maksimum montaj kolaylığı ve en yüksek güvenilirlik elde edilir. Bir IGCT'yi durdurucu olmadan çalıştırırken, filibir de durdurucu olmadan çalışmalıdır. Bu gereksinimler, klasik işlemlerle birleştirilmiş bir ışınlama işlemi kullanılarak üretilen yüksek güçlü, yüksek performanslı bir kıskaçlı diyot tarafından karşılanır. Di / dt sağlama yeteneği, diyotun çalışmasıyla belirlenir (bkz. Şekil 6).

Pirinç. 6. IGCT'de üç fazlı eviricinin basitleştirilmiş diyagramı

IGCT'lerin ana üreticisi ABB'dir Tristör voltaj parametreleri U DRM: 4500 V, 6000 V; mevcut ITGQM: 3000 A, 4000 A.

Çözüm

90'lı yılların başındaki güç transistör teknolojisindeki hızlı gelişme, yeni bir cihaz sınıfının - yalıtımlı kapılı çift kutuplu transistörlerin (IGBT - Yalıtılmış Kapılı Bipolar Transistörler) ortaya çıkmasına yol açtı. IGBT'lerin ana avantajları, yüksek çalışma frekansları, kontrol devrelerinin verimliliği, basitliği ve kompaktlığıdır (düşük kontrol akımı nedeniyle).

Son yıllarda 4500 V'a kadar çalışma gerilimlerine ve 1800 A'ya kadar anahtarlama akımlarına sahip IGBT'lerin ortaya çıkması, 1 MW'a kadar gücü ve 3,5'a kadar gerilimi olan cihazlarda kapatma tristörlerinin (GTO) yer değiştirmesine yol açmıştır. kV.

Bununla birlikte, 500 Hz'den 2 kHz'e anahtarlama frekanslarında çalışabilen ve IGBT transistörlerinden daha yüksek performansa sahip yeni IGCT cihazları, kanıtlanmış tristör teknolojilerinin optimum kombinasyonunu, doğal düşük kayıpları ve snubberless, yüksek verimli kapatma teknolojisi ile birleştirir. kontrol elektroduna etki ederek. Günümüzde IGCT, orta ve yüksek voltajlı güç elektroniği uygulamaları için ideal çözümdür.

Çift taraflı ısı emicili modern güçlü güç anahtarlarının özellikleri Tablo'da verilmiştir. bir.

Tablo 1. Çift taraflı ısı emicili modern yüksek güçlü güç anahtarlarının özellikleri

Enstrüman tipi	Avantajlar	Kusurlar	kullanım alanları
Geleneksel tristör (SCR)	En düşük durum kaybı. En yüksek aşırı yük kapasitesi. Yüksek güvenilirlik. Paralel ve seri olarak bağlanması kolaydır.	Kontrol elektrodu üzerinde zorla kilitleme özelliği yoktur. Düşük çalışma frekansı.	DC sürücü; güçlü güç kaynakları; kaynak; eritme ve ısıtma; statik kompansatörler; AC tuşları
GTO	Kilitlemeyi kontrol etme yeteneği. Nispeten yüksek aşırı yük kapasitesi. Seri bağlantı imkanı. 4 kV'a kadar voltajlarda 250 Hz'e kadar çalışma frekansları.	Durumda yüksek kayıplar. Kontrol sisteminde çok büyük kayıplar. Sofistike kontrol sistemleri ve potansiyele enerji beslemesi. Büyük anahtarlama kayıpları.	Elektrikli tahrik; statik dengeleyiciler, reaktif güç; kesintisiz güç kaynağı sistemleri; endüksiyonla ısıtma
IGCT	Kilitlemeyi kontrol etme yeteneği. Aşırı yük kapasitesi GTO ile aynıdır. Düşük durumda anahtarlama kayıpları. Çalışma frekansı - birime kadar, kHz. Dahili kontrol ünitesi (sürücü). Seri bağlantı imkanı.	İşletim deneyimi eksikliği nedeniyle tanımlanamadı	Güçlü güç kaynakları (DC iletim hatlarının invertör ve doğrultucu trafo merkezleri); elektrikli sürücü (çeşitli amaçlar için frekans dönüştürücüler ve elektrikli sürücüler için voltaj invertörleri)
IGBT	Kilitlemeyi kontrol etme yeteneği. En yüksek çalışma frekansı (10 kHz'e kadar). Basit, enerji yoğun bir kontrol sistemi. Yerleşik sürücü.	Durumda çok yüksek kayıplar.	Elektrikli tahrik (helikopterler); kesintisiz güç sistemleri; statik dengeleyiciler ve aktif filtreler; anahtar güç kaynakları

8 Ocak 2013, 19:23

Aptallar için tristörler

• Yeni başlayanlar için elektronik

iyi akşamlar habr Tristör gibi bir cihazdan bahsedelim. Bir tristör, üç veya daha fazla etkileşimli doğrultucu kavşağa sahip iki durumlu bir yarı iletken cihazdır. İşlevsellik açısından elektronik anahtarlarla ilişkilendirilebilirler. Ancak tristörde bir özellik vardır, geleneksel bir anahtarın aksine kapalı duruma geçemez. Bu nedenle, genellikle adı altında bulunabilir - tam olarak yönetilmeyen anahtar.

Şekil, tristörün tipik bir görünümünü göstermektedir. Yarı iletken bölgelerin dört alternatif elektriksel iletkenlik tipinden oluşur ve üç terminale sahiptir: anot, katot ve kontrol elektrodu.
Anot, dış p-katmanı ile temastır, katot, dış n-katmanı ile temas halindedir.
p-n bağlantısıyla ilgili hafızanızı tazeleyebilirsiniz.

sınıflandırma

Pim sayısına bağlı olarak, bir tristör sınıflandırması türetilebilir. Aslında, her şey çok basit: iki uçlu bir tristöre dinistör denir (sırasıyla, yalnızca bir anot ve bir katodu vardır). Üç ve dört terminalli bir tristör, triyot veya tetrode olarak adlandırılır. Çok sayıda alternatif yarı iletken bölgeye sahip tristörler de vardır. En ilginçlerinden biri, herhangi bir voltaj polaritesinde açılan simetrik bir tristördür (triyak).

Çalışma prensibi

Tipik olarak, bir tristör, her biri aktif modda çalışan birbirine bağlı iki transistör olarak temsil edilir.

Böyle bir modelle bağlantılı olarak, aşırı bölgelere - yayıcı ve merkezi bağlantı - toplayıcı diyebiliriz.
Bir tristörün nasıl çalıştığını anlamak için akım-gerilim karakteristiğine bakmalısınız.


Tristörün anoduna küçük bir pozitif voltaj uygulandı. Verici bağlantıları ileri yönde, toplayıcı bağlantıları ise ters yönde bağlanır. (aslında, tüm voltaj üzerinde olacaktır). Akım-gerilim karakteristiğindeki sıfırdan bire olan bölüm, diyot karakteristiğinin ters dalına yaklaşık olarak benzer olacaktır. Bu mod çağrılabilir - tristörün kapalı halinin modu.
Anot voltajındaki bir artışla, ana taşıyıcılar taban bölgesine enjekte edilir, böylece toplayıcı bağlantı noktasındaki potansiyel farka eşdeğer elektronlar ve boşluklar birikir. Tristörden geçen akımın artmasıyla, kollektör bağlantısındaki voltaj azalmaya başlayacaktır. Ve belirli bir değere düştüğünde, tristörümüz negatif diferansiyel direnç durumuna geçecektir (şekilde bölüm 1-2).
Bundan sonra, üç geçiş de ileri yönde kayacak ve böylece tristör açık duruma geçecektir (şekilde bölüm 2-3).
Tristör, kollektör bağlantısı ileri yönde eğimli olduğu sürece açık durumda olacaktır. Tristör akımı azaltılırsa rekombinasyon sonucunda baz bölgelerindeki dengede olmayan taşıyıcıların sayısı azalacak ve kollektör bağlantısı ters yöne kaydırılarak tristör kapalı duruma geçecektir.
Tristör tekrar açıldığında, akım-gerilim karakteristiği seri bağlı iki diyotunkine benzer olacaktır. Ters gerilim, bu durumda arıza gerilimi ile sınırlandırılacaktır.

Tristörlerin genel parametreleri

1. Açma gerilimi- bu, tristörün açık duruma geçtiği minimum anot voltajıdır.
2. ileri voltaj maksimum anot akımındaki ileri voltaj düşüşüdür.
3. ters akım- bu, kapalı durumda tristörde izin verilen maksimum voltajdır.
4. İzin verilen maksimum ileri akım maksimum açık akımdır.
5. ters akım- maksimum ters voltajda akım.
6. Maksimum elektrot kontrol akımı
7. Açma/kapama gecikme süresi
8. İzin verilen maksimum güç dağılımı

Çözüm

Böylece, tristörde pozitif bir akım geri beslemesi vardır - bir yayıcı bağlantı noktasından geçen akımdaki bir artış, başka bir yayıcı bağlantı noktasından geçen akımın artmasına neden olur.
Tristör tam bir kontrol anahtarı değildir. Yani, açık duruma geçtikten sonra, belirli bir değerin üzerinde bir akım, yani tutma akımı sağlanırsa, kontrol geçişine bir sinyal göndermeyi bıraksanız bile içinde kalır.

♦ Daha önce öğrendiğimiz gibi, tristör elektrikli valf özelliklerine sahip yarı iletken bir cihazdır. İki çıkışlı tristör (A - anot, K - katot) , bu bir dinistor. Üç uçlu tristör (A - anot, K - katot, Ue - kontrol elektrodu) , bu bir trinistördür veya günlük yaşamda basitçe tristör olarak adlandırılır.

♦ Bir kontrol elektrodu yardımıyla (belirli koşullar altında) tristörün elektriksel durumunu değiştirmek, yani onu "kapalı" durumdan "açık" duruma geçirmek mümkündür.
Anot ve katot arasında uygulanan voltaj değeri aşarsa tristör açılır U = Yukarı, yani tristörün arıza voltajının büyüklüğü;
Tristör, daha düşük bir voltajda da açılabilir. Yukarı anot ve katot arasında (Sen< Uпр) , kontrol elektrodu ile katot arasına pozitif polaritede bir voltaj darbesi uygulanırsa.

♦ Tristör besleme gerilimi uygulandığı sürece gerektiği kadar açık durumda kalabilir.
Tristör kapatılabilir:

• - anot ve katot arasındaki voltajı düşürürseniz U = 0'a kadar;
• - tristörün anot akımını tutma akımından daha düşük bir değere düşürürseniz Iud.
• - kontrol elektroduna bloke edici voltaj uygulanması (sadece kilitlenebilir tristörler için).

Tristör, tetik darbesi gelene kadar istediğiniz kadar kapalı durumda da kalabilir.
Tristörler ve dinistörler hem DC hem de AC devrelerinde çalışır.

Dinistör ve tristörün doğru akım devrelerinde çalışması.

Bazı pratik örneklere bakalım.
Bir dinistor kullanmanın ilk örneği gevşeme tonu üreteci .

Dinistor olarak kullanıyoruz KN102A-B.

♦ Jeneratör aşağıdaki gibi çalışır.
Bir düğmeye bastığınızda kn, dirençler aracılığıyla R1 ve R2 kapasitör kademeli olarak şarj olur İTİBAREN(+ piller - Kn düğmesinin kapalı kontakları - dirençler - kapasitör C - eksi piller).
Kapasitöre paralel olarak bir telefon kapsülü ve bir dinistör zinciri bağlanır. Dinistör hala "kilitli" olduğundan, telefon kapsülü ve dinistörden akım geçmez.
♦ Kondansatör, dinistörün kırıldığı gerilime ulaştığında, telefon kapsülünün (C - telefon bobini - dinistör - C) bobininden bir kondansatör deşarj akımı darbesi geçer. Telefondan bir klik sesi duyulur, kondansatör boşalır. Daha sonra kapasitör C tekrar şarj olur ve süreç tekrar eder.
Klik tekrarlama frekansı, kondansatörün kapasitansına ve dirençlerin direnç değerine bağlıdır. R1 ve R2.
♦ Diyagramda belirtilen voltaj, direnç ve kondansatör değerleri ile ses sinyalinin frekansı, R2 direnci kullanılarak değiştirilebilir. 500 – 5000 hertz. Telefon kapsülü, düşük dirençli bir bobinle kullanılmalıdır. 50 - 100 Ohm, artık örneğin bir telefon kapsülü yok TK-67-N.
Telefon kapsülü doğru kutuplarla açılmalıdır, aksi takdirde çalışmaz. Kapsülün üzerinde bir atama + (artı) ve - (eksi) vardır.

♦ Bu şemanın (Şekil 1) bir dezavantajı vardır. Dinistör parametrelerinin geniş dağılımı nedeniyle KN102(farklı arıza voltajı), bazı durumlarda, güç kaynağının voltajını artırmak gerekli olacaktır. 35 - 45 volt ki bu her zaman mümkün veya uygun değildir.

Tristör üzerine monte edilmiş, yükün tek tuşla açılıp kapanmasını sağlayan kontrol cihazı Şekil 2'de gösterilmiştir.

Cihaz aşağıdaki gibi çalışır.
♦ Başlangıç ​​durumunda tristör kapalıdır ve lamba sönüktür.
için Kn düğmesine basın. 1 - 2 saniye. Düğme kontakları açılır, tristör katot devresi bozulur.

Bu noktada kapasitör İTİBAREN bir direnç aracılığıyla bir güç kaynağından şarj edilir R1. Kapasitör üzerindeki voltaj değere ulaşır sen güç kaynağı.
Düğmeyi bırakın kn.
Şu anda, kapasitör devre üzerinden boşaltılır: direnç R2 - tristör kontrol elektrodu - katot - Kn düğmesinin kapalı kontakları - kapasitör.
Kontrol elektrot devresinde, tristörde bir akım akacaktır. "Açılacak".
Ampul yanar ve devre boyunca: artı piller - ampul şeklinde yük - tristör - kapalı düğme kontakları - pil eksi.
Bu durumda, devre süresiz olarak uzun olacaktır .
Bu durumda kapasitör boşalır: direnç R2, geçiş kontrol elektrodu - tristör katodu, düğme kontakları Kn.
♦ Lambayı kapatmak için düğmesine kısaca basın kn. Bu durumda ampulün ana güç kaynağı devresi kesilir. tristör "kapanış". Düğme kontakları kapatıldığında, tristörün kontrol elektrodu üzerinde olduğu için tristör kapalı durumda kalacaktır. Uynp = 0(kondansatör boşalmıştır).

Bu devrede çeşitli tristörleri test ettim ve güvenilir bir şekilde çalıştım: KU101, T122, KU201, KU202, KU208 .

♦ Daha önce bahsedildiği gibi, dinistör ve tristörün kendi transistör analogu .

Tristör analog devresi iki transistörden oluşur ve gösterilmektedir. şekil 3'te.
transistör Tr 1'de p-n-p var iletkenlik, transistör Tr 2'de n-p-n var iletkenlik. Transistörler germanyum veya silikon olabilir.

Tristör analogunun iki kontrol girişi vardır.
İlk giriş: A - Ue1(yayıcı - transistör Tr1'in tabanı).
İkinci giriş: K - Ue2(yayıcı - transistör Tr2'nin tabanı).

Analogda şunlar bulunur: A - anot, K - katot, Ue1 - ilk kontrol elektrodu, Ue2 - ikinci kontrol elektrodu.

Kontrol elektrotları kullanılmıyorsa, elektrotlu bir dinistör olacaktır. A - anot ve K - katot .

♦ Bir tristör analogu için bir çift transistör, cihazın çalışması için gerekenden daha yüksek bir akım ve voltaj ile aynı güçte seçilmelidir. Tristör analog parametreleri (arıza gerilimi Unp, tutma akımı Iyd) , kullanılan transistörlerin özelliklerine bağlı olacaktır.

♦ Daha kararlı analog çalışma için devreye dirençler eklenir R1 ve R2. Ve bir direnç ile R3 arıza voltajı ayarlanabilir Yukarı ve akım tutma bayram bir dinistörün bir analogu - bir tristör. Böyle bir analogun şeması gösterilmiştir. şekil 4'te.

Ses frekans üreteci devresinde ise (resim 1), dinistor yerine KN102 bir dinistörün analogunu açın, diğer özelliklere sahip bir cihaz elde edersiniz (şekil 5) .

Böyle bir devrenin besleme voltajı 5 ila 15 volt. Direnç değerlerinin değiştirilmesi R3 ve R5 ses tonunu ve jeneratörün çalışma voltajını değiştirebilirsiniz.

değişken direnç R3 kullanılan besleme gerilimi için analog arıza gerilimi seçilir.

Ardından sabit bir dirençle değiştirebilirsiniz.

Transistörler Tr1 ve Tr2: KT502 ve KT503; KT814 ve KT815 veya diğerleri.

♦ İlginç voltaj düzenleyici devre yük kısa devre korumalı (resim 6).

Yük akımı aşarsa 1 amper, koruma çalışacaktır.

Stabilizatör şunlardan oluşur:

• - kontrol elemanı - zener diyot KS510, çıkış voltajını tanımlayan;
• - çalıştırma elemanı transistörleri KT817A, KT808A voltaj regülatörü olarak hareket etmek;
• - aşırı yük sensörü olarak bir direnç kullanılır R4;
• - koruma aktüatörü, transistörlerde bir dinistör analogu kullanır KT502 ve KT503.

♦ Stabilizatörün girişinde filtre olarak kondansatör kullanılmıştır. C1. direnç R1 zener diyodunun stabilizasyon akımı ayarlanır KS510, değer 5 - 10 mA. Zener diyodu üzerindeki voltaj, 10 volt.
direnç R5 ilk çıkış voltajı stabilizasyon modunu ayarlar.

direnç R4 = 1,0 ohm, yük devresine seri bağlanır.Yük akımı ne kadar büyük olursa, üzerinde akımla orantılı olarak o kadar fazla voltaj salınır.

İlk durumda, stabilizatörün çıkışındaki yük küçük veya devre dışı olduğunda, tristör analogu kapanır. Kendisine (zener diyottan) uygulanan 10 voltluk voltaj, arıza için yeterli değildir. Bu noktada direnç üzerindeki gerilim düşümü R4 neredeyse sıfır.
Yük akımını kademeli olarak artırırsanız, direnç üzerindeki voltaj düşüşü artacaktır. R4. R4'te belirli bir voltajda, tristör analogu kırılır ve nokta arasında voltaj kurulur. 1. Nokta ve ortak bir tel, eşit 1,5 - 2,0 volt.
Bu, bir tristörün açık bir analogunun anot-katot geçiş voltajıdır.

LED aynı anda yanar D1, acil bir durum sinyali veriyor. Bu anda dengeleyicinin çıkışındaki voltaj şuna eşit olacaktır: 1,5 - 2,0 volt.
Dengeleyicinin normal çalışmasını geri yüklemek için yükü kapatmalı ve düğmeye basmalısınız. kn güvenlik kilidini sıfırlayarak.
Stabilizatörün çıkışında tekrar voltaj olacaktır. 9 volt ve LED sönecektir.
Direnç ayarı R3, koruma açma akımını seçebilirsiniz 1 amper ve üzeri . transistörler T1 ve T2 Yalıtımsız tek bir radyatör üzerine yerleştirilebilir. Radyatörün kendisi kasadan izole edilmiştir.