Tristörler, tam olarak kontrol edilmeyen güç elektroniği anahtarlarıdır. Genellikle teknik kitaplarda bu cihaz için başka bir isim görebilirsiniz - tek işlemli bir tristör. Başka bir deyişle, bir kontrol sinyalinin etkisi altında, bir duruma aktarılır - iletken. Daha spesifik olarak, bir devre içerir. Kapatmak için devredeki doğru akımın sıfıra düşmesini sağlayan özel koşullar oluşturmak gerekir.
Tristörlerin özellikleri
Tristör anahtarları elektrik akımını sadece ileri yönde iletir ve kapalı durumda sadece ileri değil, aynı zamanda ters voltaja da dayanabilir. Tristörün yapısı dört katmanlıdır, üç çıkış vardır:
- Anot (A harfi ile gösterilir).
- Katot (C veya K harfi).
- Kontrol elektrodu (U veya G).
Tristörlerin bütün bir akım-voltaj özellikleri ailesi vardır, bunlar elementin durumunu yargılamak için kullanılabilir. Tristörler çok güçlü elektronik anahtarlardır, voltajın 5000 volta ve akım gücünün 5000 amper'e (frekans 1000 Hz'i geçmezken) ulaşabileceği devreleri değiştirebilirler.
Tristör işlemiDC devreleri
Konvansiyonel bir tristör, kontrol çıkışına bir akım darbesi uygulanarak açılır. Ayrıca, pozitif olmalıdır (katoda göre). Geçici sürecin süresi, yükün doğasına (endüktif, aktif), akım darbe kontrol devresindeki genlik ve yükselme hızına, yarı iletken kristalin sıcaklığına ve ayrıca tristörlere uygulanan akım ve gerilime bağlıdır. devrede mevcuttur. Devrenin özellikleri doğrudan kullanılan yarı iletken elemanın tipine bağlıdır.
Tristörün bulunduğu devrede yüksek oranda voltaj yükselmesi oluşması kabul edilemez. Yani, elemanın kendiliğinden açıldığı böyle bir değer (kontrol devresinde sinyal olmasa bile). Ancak aynı zamanda kontrol sinyalinin çok yüksek bir eğime sahip olması gerekir.
Kapatma yolları
İki tür tristör anahtarlaması ayırt edilebilir:
- Doğal.
- Zorunlu.
Ve şimdi her tür hakkında daha ayrıntılı. Doğal, tristör alternatif akım devresinde çalıştığında oluşur. Ayrıca bu anahtarlama, akım sıfıra düştüğünde gerçekleşir. Ancak zorunlu geçişi uygulamak için çok sayıda farklı yol olabilir. Hangi tristör kontrolünün seçileceği devre tasarımcısına kalmış ancak her tipten ayrı ayrı bahsetmekte fayda var.
Zorunlu geçişin en karakteristik yolu,bir düğme (anahtar) kullanılarak önceden şarj edilmiş bir kapasitör. LC devresi, tristör kontrol devresine dahildir. Bu devre tam şarjlı bir kapasitör içerir. Geçici süreç sırasında, yük devresindeki akım dalgalanır.
Zorunlu değiştirme yöntemleri
Zorunlu değiştirmenin başka türleri de vardır. Genellikle, ters polariteye sahip bir anahtarlama kapasitörü kullanan bir devre kullanılır. Örneğin, bu kapasitör devreye bir çeşit yardımcı tristör kullanılarak bağlanabilir. Bu durumda ana (çalışan) tristörde bir deşarj meydana gelir. Bu, kapasitörde ana tristörün doğru akımına yönlendirilen akımın devredeki akımı sıfıra indirmeye yardımcı olacağı gerçeğine yol açacaktır. Bu nedenle, tristör kapanacaktır. Bu, tristör cihazının yalnızca kendisine özgü olan kendi özelliklerine sahip olması nedeniyle olur.
LC zincirlerinin bağlı olduğu şemalar da vardır. Taburcu edilirler (ve dalgalanmalarla). En başta deşarj akımı işçiye doğru akar ve değerleri eşitlendikten sonra tristör kapatılır. Bundan sonra, salınım zincirinden akım, tristörden yarı iletken diyota akar. Bu durumda akım akarken tristöre belirli bir voltaj uygulanır. Diyot boyunca voltaj düşüşüne eşit modulodur.
AC devrelerinde tristör çalışması
Tristör AC devresine dahil edilmişse, böyle bir işlem yapmak mümkündür.işlemler:
- Aktif-dirençli veya dirençli yüke sahip bir elektrik devresini açın veya kapatın.
- Kontrol sinyalinin momentini ayarlama özelliği sayesinde yükten geçen akımın ortalama ve efektif değerini değiştirin.
Tristör anahtarlarının bir özelliği vardır - akımı yalnızca bir yönde iletirler. Bu nedenle AC devrelerde kullanmanız gerekiyorsa arka arkaya bağlantı kullanmanız gerekir. Tristörlere sinyalin uygulandığı anın farklı olmasından dolayı efektif ve ortalama akım değerleri değişebilir. Bu durumda tristör gücü minimum gereksinimleri karşılamalıdır.
Faz kontrol yöntemi
Zorlamalı tip faz kontrol yönteminde, fazlar arasındaki açılar değiştirilerek yük ayarlanır. Yapay anahtarlama, özel devreler kullanılarak gerçekleştirilebilir veya tam kontrollü (kilitlenebilir) tristörlerin kullanılması gerekir. Temel olarak, kural olarak, pilin şarj seviyesine bağlı olarak mevcut gücü ayarlamanıza izin veren bir tristör şarj cihazı yapılır.
Darbe genişliği kontrolü
Ayrıca buna PWM modülasyonu diyorlar. Tristörlerin açılması sırasında bir kontrol sinyali verilir. Bağlantılar açık ve yükte bir miktar voltaj var. Kapanma sırasında (tüm geçiş süreci boyunca) hiçbir kontrol sinyali uygulanmaz, bu nedenle tristörler akım iletmez. uygularkenfaz kontrol akımı eğrisi sinüzoidal değil, besleme geriliminin dalga biçiminde bir değişiklik var. Sonuç olarak, yüksek frekanslı parazite duyarlı tüketicilerin çalışmalarının ihlali de var (uyumsuzluk ortaya çıkıyor). Bir tristör regülatörü, gerekli değeri sorunsuz bir şekilde değiştirmenize izin verecek basit bir tasarıma sahiptir. Ve büyük LATR'ler kullanmanıza gerek yok.
Tristörler kilitlenebilir
Tristörler, yüksek voltajları ve akımları değiştirmek için kullanılan çok güçlü elektronik anahtarlardır. Ancak büyük bir dezavantajları var - yönetim eksik. Daha spesifik olarak, bu, tristörü kapatmak için doğru akımın sıfıra düşeceği koşullar yaratmanın gerekli olduğu gerçeğiyle kendini gösterir.
Tristörlerin kullanımına bazı kısıtlamalar getiren ve ayrıca bunlara dayalı devreleri karmaşıklaştıran bu özelliktir. Bu tür eksikliklerden kurtulmak için, bir kontrol elektrotu boyunca bir sinyalle kilitlenen özel tristör tasarımları geliştirildi. Bunlara çift işlemli veya kilitlenebilir tristörler denir.
Kilitlenebilir tristör tasarımı
Tristörlerin dört katmanlı p-p-p-p yapısının kendine has özellikleri vardır. Onları geleneksel tristörlerden farklı kılarlar. Şimdi öğenin tam kontrol edilebilirliğinden bahsediyoruz. İleri yöndeki akım-voltaj karakteristiği (statik), basit tristörlerinkiyle aynıdır. Bu sadece bir doğru akım tristöründen çok daha büyük bir değeri geçebilir. Fakatkilitlenebilir tristörler için büyük ters voltajları engelleme işlevi sağlanmamıştır. Bu nedenle yarı iletken diyot ile arka arkaya bağlamak gerekir.
Kilitlenebilir bir tristörün karakteristik bir özelliği, ileri voltajlarda önemli bir düşüş olmasıdır. Kapatma yapmak için, kontrol çıkışına güçlü bir akım darbesi (negatif, doğru akım değerine 1:5 oranında) uygulanmalıdır. Ancak yalnızca darbe süresi mümkün olduğunca kısa olmalıdır - 10 … 100 μs. Kilitlenebilir tristörler, geleneksel olanlardan daha düşük bir sınırlayıcı voltaj ve akıma sahiptir. Fark yaklaşık %25-30.
Tristör çeşitleri
Kilitlenebilir olanlar yukarıda tartışıldı, ancak bahsetmeye değer daha birçok yarı iletken tristör türü vardır. Çok çeşitli tasarımlar (şarj cihazları, anahtarlar, güç düzenleyiciler) belirli tipteki tristörleri kullanır. Bir yerde kontrolün bir ışık akışı sağlanarak yapılması gerekir, bu da bir optotristör kullanıldığı anlamına gelir. Özelliği, kontrol devresinin ışığa duyarlı bir yarı iletken kristal kullanması gerçeğinde yatmaktadır. Tristörlerin parametreleri farklıdır, hepsinin kendine has özellikleri vardır, sadece onlar için karakteristiktir. Bu nedenle, en azından genel anlamda, bu yarı iletkenlerin ne tiplerinin bulunduğunu ve nerede kullanılabileceğini anlamak gereklidir. İşte tüm liste ve her türün ana özellikleri:
- Diyot-tristör. Bu elemanın eşdeğeri, anti-paralel olarak bağlı olduğu bir tristördür.yarı iletken diyot.
- Dinistör (diyot tristör). Belirli bir voltaj seviyesi aşıldığında tamamen iletken hale gelebilir.
- Triyak (simetrik tristör). Eşdeğeri, anti-paralel bağlanmış iki tristördür.
- Yüksek hızlı invertör tristörünün anahtarlama hızı yüksektir (5… 50 µs).
- Alan transistör kontrollü tristörler. MOSFET'lere dayalı tasarımları sıklıkla bulabilirsiniz.
- Işık akıları tarafından kontrol edilen optik tristörler.
Öğe korumasını uygulayın
Tristörler, ileri akım ve ileri gerilimin dönüş hızları için kritik olan cihazlardır. Yarı iletken diyotlar gibi, çok hızlı ve keskin bir şekilde sıfıra düşen, böylece aşırı voltaj olasılığını artıran ters geri kazanım akımlarının akışı gibi bir fenomen ile karakterize edilirler. Bu aşırı gerilim, endüktansa sahip tüm devre elemanlarında akımın aniden durması gerçeğinin bir sonucudur (kurulum için tipik olan ultra düşük endüktanslar bile - teller, pano rayları). Koruma uygulamak için, dinamik çalışma modlarında kendinizi yüksek voltajlardan ve akımlardan korumanıza izin veren çeşitli şemalar kullanmak gerekir.
Kural olarak, çalışan bir tristörün devresine giren voltaj kaynağının endüktif direnci öyle bir değere sahiptir ki, bazı ekleri içermemek için fazlasıyla yeterlidir.indüktans. Bu nedenle pratikte, tristör kapatıldığında devredeki aşırı gerilimin hızını ve seviyesini önemli ölçüde az altan bir anahtarlama yolu oluşturma zinciri daha sık kullanılır. Kapasitif dirençli devreler en yaygın olarak bu amaç için kullanılır. Tristöre paralel bağlanırlar. Bu tür devrelerin birkaç çeşit devre modifikasyonu ve bunların hesaplanması için yöntemler, çeşitli mod ve koşullarda tristörlerin çalışması için parametreler vardır. Ancak kilitlenebilir tristörün anahtarlama yörüngesini oluşturma devresi, transistörlerinkiyle aynı olacaktır.
