Αρχές ελέγχου θυρίστορ και τριακ

Ας ξεκινήσουμε με τα πιο απλά σχήματα. Στην απλούστερη περίπτωση, για να ελέγξετε ένα θυρίστορ, αρκεί να τροφοδοτήσετε σύντομα ένα σταθερό ρεύμα ορισμένης τιμής στο ηλεκτρόδιο ελέγχου του. Ο μηχανισμός για την παροχή αυτού του ρεύματος μπορεί να παρουσιαστεί σχηματικά απεικονίζοντας έναν διακόπτη που κλείνει και παρέχει ρεύμα, όπως το στάδιο εξόδου ενός τσιπ ή τρανζίστορ.

Αυτή είναι μια φαινομενικά απλή μέθοδος, αλλά η ισχύς του σήματος ελέγχου εδώ απαιτείται να είναι σημαντική. Έτσι, υπό κανονικές συνθήκες για το triac KU208, αυτό το ρεύμα θα πρέπει να είναι τουλάχιστον 160 mA και για το trinistor KU201 θα πρέπει να είναι τουλάχιστον 70 mA. Έτσι, σε τάση 12 βολτ και με μέσο ρεύμα, ας πούμε, 115 mA, η ισχύς ελέγχου θα είναι τώρα 1,4 W.

Οι απαιτήσεις πολικότητας του σήματος ελέγχου είναι οι εξής: το SCR απαιτεί μια τάση ελέγχου που είναι θετική σε σχέση με την κάθοδο και το triac (ισορροπημένο θυρίστορ) απαιτεί την ίδια πολικότητα με το ρεύμα ανόδου ή αρνητική για καθέναν από τους μισούς κύκλους .

Το ηλεκτρόδιο ελέγχου του triac δεν είναι διακλαδισμένο, το trinistor χειρίζεται με αντίσταση 51 ohm.Τα σύγχρονα θυρίστορ απαιτούν όλο και λιγότερο ρεύμα ελέγχου και πολύ συχνά μπορείτε να βρείτε κυκλώματα όπου το ρεύμα ελέγχου των SCR μειώνεται σε περίπου 24 mA και για τα triac στα 50 mA.

Μπορεί να συμβεί μια απότομη μείωση του ρεύματος στο κύκλωμα ελέγχου να επηρεάσει την αξιοπιστία της συσκευής, επομένως μερικές φορές οι προγραμματιστές πρέπει να επιλέξουν θυρίστορ ξεχωριστά για κάθε κύκλωμα. Διαφορετικά, για να ανοίξει το θυρίστορ χαμηλού ρεύματος, η τάση ανόδου του θα πρέπει να είναι υψηλή εκείνη τη στιγμή, οδηγώντας σε επιβλαβές ρεύμα εισόδου και παρεμβολές.

Η έλλειψη ελέγχου σύμφωνα με το απλούστερο σχήμα που περιγράφεται παραπάνω είναι προφανής: υπάρχει μόνιμη γαλβανική σύνδεση του κυκλώματος ελέγχου με το ηλεκτρικό κύκλωμα. Τα τριακ σε ορισμένα κυκλώματα επιτρέπουν σε έναν από τους ακροδέκτες του κυκλώματος ελέγχου να συνδεθεί στο ουδέτερο καλώδιο. Οι SCR επιτρέπουν μια τέτοια λύση μόνο προσθέτοντας μια γέφυρα διόδου στο κύκλωμα φορτίου.

Ως αποτέλεσμα, η ισχύς που παρέχεται στο φορτίο μειώνεται στο μισό επειδή η τάση παρέχεται στο φορτίο μόνο σε μία από τις περιόδους του ημιτονοειδούς κύματος του δικτύου. Στην πράξη, έχουμε το γεγονός ότι κυκλώματα με έλεγχο συνεχούς ρεύματος με θυρίστορ χωρίς γαλβανική απομόνωση κόμβων δεν χρησιμοποιούνται σχεδόν ποτέ, παρά μόνο όταν ο έλεγχος, για κάποιο καλό λόγο, πρέπει να γίνει με αυτόν τον τρόπο.

Μια κοινή λύση ελέγχου θυρίστορ είναι όπου η τάση εφαρμόζεται στο ηλεκτρόδιο πύλης απευθείας από την άνοδο μέσω μιας αντίστασης κλείνοντας τον διακόπτη για μερικά μικροδευτερόλεπτα. Το κλειδί εδώ μπορεί να είναι ένα διπολικό τρανζίστορ υψηλής τάσης, ένα μικρό ρελέ ή μια φωτοαντίσταση.

Αυτή η προσέγγιση είναι αποδεκτή σε σχετικά υψηλή τάση ανόδου, είναι βολική και απλή ακόμα κι αν το φορτίο περιέχει ένα αντιδραστικό στοιχείο. Υπάρχει όμως και ένα μειονέκτημα: διφορούμενες απαιτήσεις για την αντίσταση περιορισμού ρεύματος, η οποία πρέπει να είναι μικρή σε ονομαστική τιμή, έτσι ώστε το θυρίστορ να ανάβει πιο κοντά στην αρχή του μισού κύκλου του ημιτονοειδούς κύματος όταν ενεργοποιείται για πρώτη φορά, όχι σε μηδενική τάση δικτύου (ελλείψει συγχρονισμού), μπορούν επίσης να έρθουν 310 βολτ, αλλά το ρεύμα μέσω του διακόπτη και μέσω του ηλεκτροδίου ελέγχου του θυρίστορ δεν πρέπει να υπερβαίνει τις μέγιστες επιτρεπόμενες τιμές γι 'αυτούς.

Το ίδιο το θυρίστορ θα ανοίξει στην τάση Uop = Iop * Rlim. Ως αποτέλεσμα, θα προκύψει θόρυβος και η τάση του φορτίου θα μειωθεί ελαφρά.Η υπολογιζόμενη αντίσταση της αντίστασης Rlim μειώνεται κατά την τιμή της αντίστασης του κυκλώματος φορτίου (συμπεριλαμβανομένου του επαγωγικού στοιχείου του), το οποίο τυχαίνει να συνδέεται σε σειρά με το αντίσταση τη στιγμή της ενεργοποίησης.

Στην περίπτωση όμως των συσκευών θέρμανσης, λαμβάνεται υπόψη το γεγονός ότι σε ψυχρή κατάσταση η αντίστασή τους είναι δέκα φορές μικρότερη από ό,τι σε μια θερμαινόμενη που λειτουργεί. Παρεμπιπτόντως, λόγω του γεγονότος ότι στα triac το ρεύμα ενεργοποίησης για θετικά και αρνητικά μισά κύματα μπορεί να διαφέρει ελαφρώς, μπορεί να εμφανιστεί ένα μικρό σταθερό στοιχείο στο φορτίο.

Ο χρόνος ενεργοποίησης του SCR δεν είναι συνήθως μεγαλύτερος από 10 μs, επομένως, για οικονομικό έλεγχο ισχύος φορτίου, μπορεί να εφαρμοστεί παλμική σειρά με κύκλο λειτουργίας 5, 10 ή 20 για συχνότητες 20, 10 και 5. kHz, αντίστοιχα. Η ισχύς θα μειωθεί από 5 έως 20 φορές.

Το μειονέκτημα είναι το εξής: το θυρίστορ μπορεί να ανάψει, και όχι στην αρχή του μισού κύκλου.Είναι γεμάτο κύματα και θόρυβο. Και όμως, ακόμα κι αν η ενεργοποίηση συμβεί λίγο πριν την έναρξη της αύξησης της τάσης από το μηδέν, αυτή τη στιγμή το ρεύμα του ηλεκτροδίου ελέγχου μπορεί να μην φτάσει ακόμη την τιμή συγκράτησης, τότε το θυρίστορ θα σβήσει αμέσως μετά το τέλος του σφυγμός.

Ως αποτέλεσμα, το θυρίστορ πρώτα θα ανάβει και θα σβήνει για μικρά διαστήματα έως ότου τελικά το ρεύμα πάρει ένα ημιτονοειδές σχήμα. Για φορτία με επαγωγικό εξάρτημα, το ρεύμα μπορεί να μην φτάσει την τιμή συγκράτησης, γεγονός που επιβάλλει ένα χαμηλότερο όριο στη διάρκεια των παλμών ελέγχου και η κατανάλωση ισχύος δεν θα μειωθεί πολύ.

Ο διαχωρισμός του κυκλώματος ελέγχου από το δίκτυο παρέχεται από τη λεγόμενη παλμική εκκίνηση, η οποία μπορεί να πραγματοποιηθεί εύκολα με την εγκατάσταση ενός μικρού μετασχηματιστή απομόνωσης σε δακτύλιο φερρίτη με διάμετρο μικρότερη από 2 cm. Είναι σημαντικό η τάση απομόνωσης ένας τέτοιος μετασχηματιστής πρέπει να είναι υψηλός, και όχι όπως κάθε βιομηχανικός παλμικός μετασχηματιστής...

Προκειμένου να μειωθεί σημαντικά η ισχύς που απαιτείται για τον έλεγχο, θα χρειαστεί να καταφύγουμε σε πιο ακριβή έλεγχο. Το ρεύμα πύλης πρέπει να απενεργοποιηθεί ακριβώς όπως είναι ενεργοποιημένο το θυρίστορ. Όταν ο διακόπτης είναι κλειστός, το θυρίστορ ανάβει και όταν το θυρίστορ αρχίζει να μεταφέρει ρεύμα, το μικροκύκλωμα σταματά να παρέχει ρεύμα μέσω του ηλεκτροδίου ελέγχου.

Αυτή η προσέγγιση εξοικονομεί πραγματικά την ενέργεια που απαιτείται για την κίνηση του θυρίστορ. Εάν ο διακόπτης είναι επί του παρόντος κλειστός, η τάση ανόδου εξακολουθεί να μην είναι αρκετή, το θυρίστορ δεν θα ανοίξει από το μικροκύκλωμα (η τάση πρέπει να είναι ελαφρώς μεγαλύτερη από τη μισή τάση τροφοδοσίας του μικροκυκλώματος). Η τάση ενεργοποίησης είναι ρυθμιζόμενη επιλογή αντιστάσεων αποσύνδεσης.

Για να ελέγξετε το triac με αυτόν τον τρόπο, είναι απαραίτητο να παρακολουθείτε την πολικότητα, επομένως ένα μπλοκ από ένα ζεύγος τρανζίστορ και τρεις αντιστάσεις προστίθεται στο κύκλωμα, το οποίο καθορίζει τη στιγμή που η τάση διασχίζει το μηδέν. Πιο πολύπλοκα σχήματα δεν εμπίπτουν στο πεδίο εφαρμογής αυτού του άρθρου.