الثايرستور ما هي؟ مبدأ التشغيل وخصائص الثايرستور

الثايرستور هي مفاتيح إلكترونية كهربائية ،تدار ليس تماما. في كثير من الأحيان في الكتب التقنية ، يمكنك رؤية اسم آخر لهذا الجهاز - وهو ثايرستور ذو عملية واحدة. وبعبارة أخرى ، تحت تأثير إشارة التحكم فإنه يتم ترجمته إلى دولة واحدة - دولة موصلة. إذا حددت ، فإنها تتضمن سلسلة. لإيقاف تشغيله ، من الضروري إنشاء ظروف خاصة تضمن وجود انخفاض في التيار الأمامي في الدائرة إلى الصفر.

يتميز الثايرستور

مفاتيح الثايرستور إجراء التيار الكهربائيفقط في الاتجاه الأمامي ، وفي الحالة المغلقة لا تتحمل فقط الجهد المباشر ، ولكن أيضًا الجهد العكسي. هيكل الثايرستور هو أربع طبقات ، وهناك ثلاثة استنتاجات:

1. الأنود (المشار إليها بالحرف A).
2. الكاثود (حرف C أو K).
3. قطب التحكم (Y أو G).

الثايرستور لديهم عائلة كاملة من الأمبير فولتالخصائص ، يمكن استخدامها للحكم على حالة العنصر. الثايرستور هي مفاتيح إلكترونية قوية للغاية ، فهي قادرة على تبديل الدوائر التي يمكن أن يصل الجهد فيها إلى 5000 فولت ، والقوة الحالية هي 5000 أمبير (لا يتجاوز التردد 1000 هرتز).

عملية الثايرستور في دوائر التيار المستمر

يتم تشغيل الثايرستور التقليدي عن طريق توفير تيارنبض لمخرج السيطرة. علاوة على ذلك ، يجب أن تكون إيجابية (فيما يتعلق بالكاثود). تعتمد مدة العملية المؤقتة على طبيعة الحمولة (الاستقرائي ، النشط) ، الاتساع ومعدل الزيادة في دائرة التحكم للنبضة الحالية ، ودرجة حرارة بلورة أشباه الموصلات ، وكذلك التيار المطبق والجهد على الثايرستور الموجود في الدائرة. تعتمد خصائص الدائرة بشكل مباشر على نوع عنصر أشباه الموصلات المستخدم.

في الدائرة التي يقع فيها الثايرستور ،حدوث ارتفاع معدل ارتفاع الجهد غير مقبول. وهي القيمة التي يبدأ عندها العنصر تلقائيًا (حتى إذا لم تكن هناك إشارة في دائرة التحكم). ولكن في نفس الوقت ، يجب أن يكون لإشارة التحكم منحدر مرتفع جدًا من الخاصية.

طرق لإيقاف

هناك نوعان من تخفيف الثايرستور:

1. الطبيعية.
2. القسري.

والآن المزيد عن كل نوع. يحدث الطبيعي عندما يعمل الثايرستور في دائرة AC. وهذا التحويل يحدث عندما ينخفض ​​التيار إلى الصفر. ولكن يمكنك تنفيذ التحول القسري بطرق عديدة ومختلفة. أي نوع من التحكم الثايرستور لاختيار ، لحل مصمم المخطط ، ولكن الأمر يستحق الحديث عن كل نوع على حدة.

الطريقة الأكثر تميزا إلزاميةالتبديل هو اتصال مكثف تم شحنه مسبقًا بزر (مفتاح). يتم تضمين دائرة LC في دائرة التحكم الثايرستور. تحتوي هذه السلسلة أيضًا على مكثف مشحون تمامًا. خلال عملية عابرة ، تحدث التقلبات الحالية في دائرة الحمل.

طرق التبديل القسري

هناك عدة أنواع أخرى من القسريالتبديل. في كثير من الأحيان يتم استخدام الدائرة التي تستخدم مكثف تبديل لديها قطبية عكسية. على سبيل المثال ، يمكن توصيل هذا المكثف بالدائرة عن طريق بعض الثايرستور المساعد. هذا سوف يفرغ إلى الثايرستور الرئيسي (العمل). سيؤدي ذلك إلى أن التيار الموجه إلى التيار المباشر للثايرستور الرئيسي في المكثف سيساعد على تقليل التيار في الدائرة إلى الصفر. وبالتالي ، سيتم إغلاق الثايرستور. يحدث هذا لسبب أن جهاز الثايرستور له خصائصه الخاصة ، مميزة فقط له.

هناك أيضا الدوائر التي تتصلسلاسل LC. يتم تفريغها (ومع التقلبات). في البداية ، يتدفق تيار التصريف نحو العامل ، وبعد ضبط قيمه ، ينطفئ الثايرستور. بعد ذلك ، يتدفق التيار من الدائرة المتذبذبة من خلال الثايرستور إلى الصمام الثنائي شبه الموصل. في نفس الوقت ، طالما أن التدفقات الحالية ، يتم تطبيق الجهد على الثايرستور. هو modulo مساوي إلى انخفاض الجهد عبر الصمام الثنائي.

عملية الثايرستور في دوائر التيار المتردد

إذا تم تضمين الثايرستور في الدائرة الكهربائية المتناوبة ، فيمكن إجراء العمليات التالية:

1. تمكين أو تعطيل الدائرة الكهربائية ذات الحمل النشط المقاوم أو النشط.
2. قم بتغيير المتوسط ​​والقيمة الفعلية للتيار الذي يمر خلال الحمل ، وذلك بفضل القدرة على ضبط توقيت إشارة التحكم.

مفاتيح الثايرستور لديها ميزة واحدة -يجرون التيار في اتجاه واحد فقط. لذلك ، إذا كان من الضروري استخدامها في الدوائر الحالية المتناوبة ، فمن الضروري تطبيق تضمين موازٍ موازٍ. يمكن أن تختلف القيم الحالية الفعلية والمتوسطة بسبب حقيقة أن توقيت الإشارة إلى الثايرستورات مختلف. في نفس الوقت ، يجب أن تستوفي قوة الثايرستور الحد الأدنى من المتطلبات.

طريقة التحكم في الطور

مع طريقة التحكم في المرحلة مع تخفيفنوع القسري ، يتم ضبط الحمل عن طريق تغيير الزوايا بين المراحل. يمكن أن يتم تخفيف المصطنعة بمساعدة الدوائر الخاصة ، أو من الضروري استخدام الثايرستور المقيد بشكل كامل (مقفل). على أساسها ، كقاعدة عامة ، يتم بناء شاحن على الثايرستور ، والذي يسمح لك لتنظيم التيار اعتمادا على مستوى شحن البطارية.

التحكم في نبض العرض

ويسمى أيضا تشكيل PWM. أثناء فتح الثايرستور ، يتم تطبيق إشارة تحكم. التحولات مفتوحة ، وهناك بعض الجهد على الحمل. أثناء الإغلاق (خلال العملية الانتقالية الكاملة) ، لا يتم إعطاء أي إشارة تحكم ، وبالتالي ، لا يقوم تيارا التيار الكهربائي بإجراء التيار. عندما يتم تنفيذ التحكم في الطور ، فإن المنحنى الحالي ليس جيبيًا ، يتغير شكل إشارة جهد التغذية. وبالتالي ، هناك أيضًا اضطراب في عمل المستهلكين ، وهي حساسة للتداخل عالي التردد (يحدث عدم التوافق). تصميم بسيط لديه منظم على الثايرستور ، والتي من دون مشاكل سوف تسمح لتغيير القيمة اللازمة. وأنت لا تحتاج إلى استخدام LATRs ضخمة.

الثايرستور ، قابل للقفل

الثايرستور هي مفاتيح إلكترونية قوية جدًا ،يتم استخدامها لتحويل الفولتية العالية والتيارات. لكن لديهم عيب كبير - الإدارة غير كاملة. وبشكل أكثر تحديدًا ، يتجلى ذلك في حقيقة أنه لإيقاف الثايرستور ، من الضروري إنشاء ظروف تقل فيها التيار الأمامي إلى الصفر.

هذه الميزة هي التي تفرض بعضهاالقيود المفروضة على استخدام الثايرستور ، وكذلك تعقد الدوائر على أساسها. للتخلص من هذه العوائق ، تم تطوير تصميمات خاصة بالثايرستور ، والتي يتم قفلها بإشارة من قطب تحكم واحد. ما يطلق عليه اثنين من المنطوق ، أو قابل للغلق ، الثايرستور.

تصميم الثايرستور مغلق

هيكل من أربع طبقات من r-p-p-p y thyristorsلديه خصائصه الخاصة. يعطونهم اختلافات من الثايرستور التقليدي. هو الآن حول السيطرة الكاملة للعنصر. إن خاصية الفولت أمبير (الثابتة) في اتجاه الأمام هي نفسها بالنسبة للثايرستور البسيط. هذا مجرد ثايرستور تيار مباشر يمكن أن يجتاز قيمة أكبر بكثير. ولكن لا توجد وظائف لحجب الفولتية العكسية الكبيرة من الثايرستور المقفل. لذلك ، فمن الضروري توصيله بالتعاقب مع صمام ثنائي أشباه الموصلات.

السمة المميزة لثايرستور قابل للقفل -هذا هو انخفاض كبير في الضغوط المباشرة. للقيام برحلة ، من الضروري تطبيق نبضة تيار قوية (سالبة ، في النسبة 1: 5 إلى القيمة الحالية المباشرة) إلى طرف التحكم. ولكن يجب أن تكون مدة النبضة منخفضة قدر الإمكان - 10 ... 100 μs. الثايرستورات المقفلة لها قيمة أقل للجهد والتيار المحددين مقارنة بالتيار التقليدي. الفرق هو ما يقرب من 25-30 ٪.

أنواع الثايرستور

فوق نظرنا مؤمن ، ولكن هناكهناك أنواع عديدة أخرى من ثايرستور أشباه الموصلات ، والتي تستحق الذكر أيضًا. في مجموعة متنوعة من التصاميم (أجهزة الشحن ، المفاتيح ، أجهزة التحكم في الطاقة) ، يتم استخدام أنواع معينة من الثايرستور. في مكان ما من المطلوب أن يتم تنفيذ السيطرة عن طريق توفير تيار من الضوء ، لذلك يتم استخدام optiothyristor. تكمن خصوصياته في حقيقة أن بلورة أشباه الموصلات حساسة للضوء تستخدم في دائرة التحكم. معالم الثايرستور مختلفة ، وكلها لها خصائصها المميزة ، المميزة لها فقط. ولذلك ، فمن الضروري على الأقل بشكل عام تخيل أنواع هذه أشباه الموصلات الموجودة وحيث يمكن تطبيقها. إذن ، إليك القائمة الكاملة والميزات الرئيسية لكل نوع:

1. الصمام الثنائي الثايرستور. ما يعادل هذا العنصر هو الثايرستور ، الذي يتم توصيله إلى دايود أشباه موصلات مضادة للتوازي.
2. عازف الثنائي (الثايرستور الثنائي). يمكن أن يدخل في حالة التوصيل الكلي إذا تم تجاوز مستوى معين من الجهد.
3. الترياق (الثايرستور المتناظر). ما يعادل ذلك هو اثنين من الثايرستور متصل في الاتجاه المعاكس.
4. الثايرستور العاكس عالية السرعة يختلف سرعة عالية من تخفيف (5 ... 50 ميكروغرام).
5. الثايرستور مع التحكم FET. غالبا ما يكون من الممكن العثور على التصاميم على أساس MOSFETs.
6. الثايرستور الضوئية ، التي تسيطر عليها تيارات الضوء.

تطبيق عنصر الأمن

الثايرستور هي أجهزة ذات أهمية بالغةمعدلات ارتفاع التيار المباشر والجهد إلى الأمام. بالنسبة لهم ، وكذلك بالنسبة إلى الثنائيات شبه الموصلة ، فإن هذه الظاهرة مثل تدفق التيارات التعافي العكسي هي خاصية مميزة ، والتي تنخفض بسرعة وبشكل حاد إلى قيمة الصفر ، مما يزيد من احتمال زيادة الجهد. هذا الجهد الزائد هو نتيجة لحقيقة أن التيار في جميع عناصر الدائرة التي لديها محاثة (حتى الحثات صغيرة جدا مميزة لتركيب - أسلاك ، مسارات المجلس) يتوقف فجأة عن الوجود. ولتنفيذ الحماية ، من الضروري استخدام مجموعة متنوعة من الدارات ، التي يمكن حمايتها في ظروف التشغيل الديناميكية من الفولتية العالية والتيارات.

كقاعدة عامة ، المقاومة الاستقرائية للمصدرالجهد ، والذي يدخل في دائرة الثايرستور العامل ، لديه قيمة بحيث يكون أكثر من كاف لعدم تضمين بعض الحث الإضافي في الدائرة. لهذا السبب ، في الممارسة العملية ، غالباً ما يتم استخدام سلسلة تشكيل مسار التحويل ، مما يقلل بشكل كبير من سرعة ومستوى الجهد الزائد في الدائرة عند فصل الثايرستور. وغالبا ما تستخدم سلاسل بالسعة مقاوم لهذه الأغراض. ترتبط بالتوازي مع الثايرستور. هناك عدد غير قليل من أنواع تعديل الدوائر لهذه الدوائر ، فضلا عن أساليب حسابها ، المعلمات لتشغيل الثايرستور في مختلف الأوضاع والظروف. لكن سلسلة تشكيل مسار تبديل الثايرستور المقفل ستكون هي نفس سلسلة الترانزستورات.