Тиристоры: принципы работы для начинающих электриков простыми словами и 3 методики проверки их работоспособности в домашних условиях

Принцип работы

Регулятор мощности на симисторе работает подобно электронному ключу, периодически открываясь и закрываясь, с частотой, заданной схемой управления. При отпирании симистор пропускает часть полуволны сетевого напряжения, а значит потребитель получает только часть номинальной мощности.

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.

П О П У Л Я Р Н О Е:

  • Простой радиомикрофон на 3 транзисторах

Простой радиомикрофон на 3 транзисторахВ проводных микрофонах рано или поздно в местах изгиба у микрофона или разъёма провод переламывается, по всей длине перекручивается и мешает. Начинаются хрипы, искажения, гул и пропадание звука. В радиомикрофоне этот недостаток отсутствует.

Радиомикрофон можно купить, но он стоит в несколько раз дороже обычного.

Простой радиомикрофон, предложенный в статье ниже можно сделать своими руками из доступных элементов. Принимать сигнал с микрофона можно на обычный FM приёмник.

Подробнее…

Резервный источник питания на 5В

Подробнее…

Самодельные аттенюаторы

Самодельные аттенюаторыАттенюа́тор — это устройство, предназначенное для ослабления электрических или электромагнитных колебаний.

Его можно использовать как средство измерения для плавного, ступенчатого или фиксированного ослабления сигнала. 

Подробнее…

Популярность: 92 056 просм.

ðåêëàìà

 

Ïðîäàæà ñèëîâîãî è áðîíèðîâàííîãî êàáåëÿ è ïðîâîäà â Ìîñêâå

Ìåðîïðèÿòèÿ:

17-ÿ ìåæäóíàðîäíàÿ âûñòàâêà ChipEXPO - 2019Ðåêëàìà:

Óñòðîéñòâî è íàçíà÷åíèå ñèìèñòîðà

Ñèìèñòîð (èëè «òðèàê» — îò àíãë. triac) — ïîëóïðîâîäíèêîâûé ýëåìåíò, ïðåäíàçíà÷åííûé äëÿ êîììóòàöèè íàãðóçêè â ñåòè ïåðåìåííîãî òîêà. Îí ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé «äâóíàïðàâëåííûé òèðèñòîð» è èìååò òðè ýëåêòðîäà: îäèí óïðàâëÿþùèé è äâà îñíîâíûõ äëÿ ïðîïóñêàíèÿ ðàáî÷åãî òîêà. Îñîáåííîñòüþ ñèìèñòîðà ÿâëÿåòñÿ ñïîñîáíîñòü ïðîâîäèòü òîê êàê îò àíîäà ê êàòîäó, òàê è â îáðàòíîì íàïðàâëåíèè.

Îáîçíà÷åíèå ñèìèñòîðà
Ðèñ. 1. Îáîçíà÷åíèå ñèìèñòîðà

Ñòðóêòóðà ñèìèñòîðà ïðåäñòàâëåíà íà ðèñóíêå 2.

Ñòðóêòóðà ñèìèñòîðà
Ðèñ. 2. Ñòðóêòóðà ñèìèñòîðà

 îòëè÷èå îò òèðèñòîðîâ, òðèàê ìîæåò óïðàâëÿòüñÿ êàê ïîëîæèòåëüíûì, òàê è îòðèöàòåëüíûì òîêîì ìåæäó çàòâîðîì è T1. Ýòî ñâîéñòâî ïîçâîëÿåò ñèìèñòîðó ðàáîòàòü âî âñåõ ÷åòûð¸õ ñåêòîðàõ, êàê ïîêàçàíî â ðèñ. 3. (ïëþñ è ìèíóñ îáîçíà÷àþò ïîëÿðíîñòü çàòâîðà). Äëÿ óïðàâëåíèÿ ðåæèìîì ðàáîòû ñèìèñòîðà èñïîëüçóåòñÿ íèçêîâîëüòíûé ñèãíàë, ïîäàâàåìûé íà óïðàâëÿþùèé ýëåêòðîä ñèìèñòîðà. Ïðè ïîäà÷å íàïðÿæåíèÿ íà óïðàâëÿþùèé ýëåêòðîä ñèìèñòîð ïåðåõîäèò èç çàêðûòîãî ñîñòîÿíèÿ â îòêðûòîå è ïðîïóñêàåò ÷åðåç ñåáÿ òîê.

Ñèìèñòîð îòêðûâàåòñÿ, åñëè ÷åðåç óïðàâëÿþùèé ýëåêòðîä ïðîõîäèò îòïèðàþùèé òîê èëè åñëè íàïðÿæåíèå ìåæäó åãî ýëåêòðîäàìè Ò1 è Ò2 ïðåâûøàåò íåêîòîðóþ ìàêñèìàëüíóþ âåëè÷èíó (íà ñàìîì äåëå ýòî ÷àñòî ïðèâîäèò ê íåñàíêöèîíèðîâàííûì ñðàáàòûâàíèÿì ñèìèñòîðà, ïðîèñõîäÿùèì ïðè ìàêñèìóìå àìïëèòóäû íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ).  ðåæèìå ïåðåìåííîãî ïèòàíèÿ ñìåíà ñîñòîÿíèé ñèìèñòîðà âûçûâàåòñÿ èçìåíåíèåì ïîëÿðíîñòè íàïðÿæåíèÿ íà ðàáî÷èõ ýëåêòðîäàõ Ò1 è Ò2.

Ñèìèñòîð ïåðåõîäèò â çàêðûòîå ñîñòîÿíèå ïîñëå èçìåíåíèÿ ïîëÿðíîñòè ìåæäó åãî âûâîäàìè Ò1 è Ò2 èëè åñëè çíà÷åíèå ðàáî÷åãî òîêà ìåíüøå òîêà óäåðæàíèÿ.

Âñå ðåæèìû ðàáîòû ñèìèñòîðà îòîáðàæåíû íà ðèñóíêå 3.

Ñïåöèôèêàöèÿ êâàäðàíòîâ
Ðèñ. 3. Ñïåöèôèêàöèÿ êâàäðàíòîâ

Êîãäà çàòâîð óïðàâëÿåòñÿ ïîñòîÿííûì òîêîì èëè îäíîïîëÿðíûìè èìïóëüñàìè ñ íóëåâûì çíà÷åíèåì òîêà íàãðóçêè, â êâàäðàíòàõ (3+,3-) ïðåäïî÷òèòåëåí îòðèöàòåëüíûé òîê çàòâîðà ïî ñëåäóþùèì ïðè÷èíàì: âî-ïåðâûõ, âíóòðåííåìó ñòðîåíèþ ïåðåõîäîâ òðèàêà õàðàêòåðíî òî, ÷òî çàòâîð íàèáîëåå îòäàëåí îò îáëàñòè îñíîâíîé ïðîâîäèìîñòè â êâàäðàíòå 3+. Âî-âòîðûõ, ïðè áîëåå âûñîêîì çíà÷åíèè IGT (îòïèðàþùèé òîê óïðàâëÿþùåãî ýëåêòðîäà) òðåáóåòñÿ áîëåå âûñîêèé ïèêîâûé IG. Ïðè áîëåå äëèííîé çàäåðæêå ìåæäó IG è òîêîì íàãðóçêè òðåáóåòñÿ áîëüøàÿ ïðîäîëæèòåëüíîñòü IG. Êðîìå òîãî, íèçêîå çíà÷åíèå dIT/dt (ìàêñèìàëüíî äîïóñòèìîå èçìåíåíèÿ òåêóùåãî òîêà ïîñëå ïåðåêëþ÷åíèÿ) ìîæåò âûçûâàòü ïåðåãîðàíèå çàòâîðà ïðè óïðàâëåíèè íàãðóçêàìè, ñîçäàþùèìè âûñîêèé dI/dt (âêëþ÷åíèå õîëîäíîé ëàìïû íàêàëèâàíèÿ, ¸ìêîñòíûå íàãðóçêè). Íàêîíåö, ÷åì âûøå IL — òîê ñðàáàòûâàíèÿ — (ýòî îòíîñèòñÿ è ê êâàäðàíòó 1-), òåì áîëüøàÿ ïðîäîëæèòåëüíîñòü IG áóäåò íåîáõîäèìà äëÿ ìàëûõ íàãðóçîê, ÷òî ïîçâîëèò òîêó íàãðóçêè ñ íà÷àëà ïîëóïåðèîäà äîñòè÷ü çíà÷åíèÿ âûøå IL.

 ñòàíäàðòíûõ öåïÿõ óïðàâëåíèÿ ôàçîé ïåðåìåííîãî òîêà, òàêèõ êàê ðåãóëÿòîðû ÿðêîñòè è ðåãóëÿòîðû ñêîðîñòè âðàùåíèÿ, ïîëÿðíîñòü çàòâîðà è T2 âñåãäà îäèíàêîâû. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî óïðàâëåíèå ïðîèçâîäèòñÿ âñåãäà â 1+ è 3- êâàäðàíòàõ, â êîòîðûõ êîììóòèðóþùèå ïàðàìåòðû òðèàêà îäèíàêîâû, à çàòâîð íàèáîëåå ÷óâñòâèòåëåí.

Ýòè äàííûå ïîëó÷åíû èç ãðàôèêà âîëüòàìïåðíîé õàðàêòåðèñòèêè òðèàêà. Ïîëîæèòåëüíîìó íàïðÿæåíèþ T2 ñîîòâåòñòâóåò ïîëîæèòåëüíîå çíà÷åíèå òîêà ÷åðåç T2, è íàîáîðîò — ñì. Ðèñ. 4.

ÂÀÕ ñèìèñòîðà
Ðèñ. 4. ÂÀÕ ñèìèñòîðà

Äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ ëîæíûõ ñðàáàòûâàíèé òðèàêîâ, âûçâàííûõ øóìàìè è ïóëüñàöèÿìè, ñîçäàâàåìûìè äâèãàòåëÿìè, öåïè, èñïîëüçóþùèå ÷åòûðåõêâàäíàðòíûå (4Q) òðèàêè, äîëæíû èìåòü äîïîëíèòåëüíûå êîìïîíåíòû çàùèòû. Ýòî, êàê ïðàâèëî, äåìïôåðíàÿ RC-öåïî÷êà ìåæäó ñèëîâûìè ýëåêòðîäàìè òðèàêà, êîòîðàÿ èñïîëüçóåòñÿ äëÿ îãðàíè÷åíèÿ ñêîðîñòè èçìåíåíèÿ íàïðÿæåíèÿ (dV/dt) è, â íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ, íåîáõîäèìà èíäóêòèâíîñòü äëÿ îãðàíè÷åíèÿ ñêîðîñòè èçìåíåíèÿ òîêà ïðè êîììóòàöèè (dICOM/dt). Ýòè êîìïîíåíòû óâåëè÷èâàþò ñòîèìîñòü óñòðîéñòâà è åãî ãàáàðèòû. Êðîìå òîãî, îíè ìîãóò òàêæå óìåíüøàòü íàäåæíîñòü óñòðîéñòâà.

Ïðåèìóùåñòâà òðåõêâàäðàíòíûõ òðèàêîâ (Hi-com)

Îòëè÷èå 3Q-òðèàêà îò 4Q-òðèàêà çàêëþ÷àåòñÿ â íåêðèòè÷íîé ñòðóêòóðå ïåðåêðûòèÿ ïåðåõîäîâ ó çàòâîðà. È õîòÿ ýòî äåëàåò åãî íåñïîñîáíûì ê óïðàâëåíèþ â 3+ êâàäðàíòå, çàòî óñòðàíÿåò âîçìîæíîå ñàìîïðîèçâîëüíîå ñðàáàòûâàíèå è ïîìîãàåò èçáåæàòü âñåõ íåóäîáñòâ, îòíîñÿùèõñÿ ê 4Q-òðèàêàì. Òàê êàê áîëüøèíñòâî óñòðîéñòâ ðàáîòàåò â êâàäðàíòàõ 1+ è 3- (óïðàâëåíèå ôàçîé), èëè 1- è 3- (îäíîïîëÿðíîå óïðàâëåíèå ñ ïîìîùüþ èíòåãðàëüíûõ ñõåì èëè äðóãèõ ýëåêòðîííûõ öåïåé), òî ïîòåðÿ óïðàâëåíèÿ â 3+ êâàäðàíòå — î÷åíü ìàëàÿ öåíà çà ïîëó÷åííûå ïðåèìóùåñòâà.

Hi-com òðèàêè èìåþò ðÿä ïðåèìóùåñòâ ïåðåä 4-êâàäðàíòíûìè. Îñíîâíîé ìèíóñ èñïîëüçîâàíèÿ 4Q-òðèàêà çàêëþ÷àåòñÿ â íåîáõîäèìîñòè ïðåäîòâðàùåíèÿ ëîæíûõ ñðàáàòûâàíèé, âûçâàííûõ øóìàìè è ïóëüñàöèÿìè, ÷òî çàñòàâëÿåò èñïîëüçîâàòü äåìïôåðíóþ RC-öåïî÷êó. Êðîìå òîãî, ê îñîáåííîñòÿì 3Q-òðèàêîâ îòíîñÿòñÿ:

  • óâåëè÷åíèå äîïóñòèìîãî çíà÷åíèÿ dVCOM/dt (êðèòè÷åñêîå çíà÷åíèå èçìåíåíèÿ êîììóòèðóþùåãî íàïðÿæåíèÿ). Ýòî ïîçâîëÿåò óïðàâëÿòü ðåàêòèâíûìè íàãðóçêàìè (â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ) áåç íåîáõîäèìîñòè â äåìïôèðóþùåì óñòðîéñòâå, áåç ñáîåâ â êîììóòàöèè. Ýòî ñîêðàùàåò êîëè÷åñòâî ýëåìåíòîâ, ðàçìåð ïå÷àòíîé ïëàòû, ñòîèìîñòü, è óñòðàíÿåò ïîòåðè íà ðàññåèâàíèå ýíåðãèè äåìïôèðóþùèì óñòðîéñòâîì.
  • óâåëè÷åíèå äîïóñòèìîãî çíà÷åíèÿ dICOM/dt. (êðèòè÷åñêîå çíà÷åíèå èçìåíåíèÿ êîììóòèðóþùåãî òîêà). Ýòî çíà÷èòåëüíî óëó÷øàåò ðàáîòó íà áîëåå âûñîêèõ ÷àñòîòàõ è äëÿ íåñèíóñîèäàëüíûõ íàïðÿæåíèé áåç íåîáõîäèìîñòè â îãðàíè÷åíèè dICOM/dt ïðè ïîìîùè èíäóêòèâíîñòè ïîñëåäîâàòåëüíî ñ íàãðóçêîé.
  • óâåëè÷åíèå äîïóñòèìîãî çíà÷åíèÿ dVD/dt. Òðèàêè î÷åíü ÷óâñòâèòåëüíû ïðè âûñîêèõ ðàáî÷èõ òåìïåðàòóðàõ. Âûñîêîå çíà÷åíèå dVD/dt óìåíüøàåò òåíäåíöèþ ê ñàìîïðîèçâîëüíîìó âêëþ÷åíèþ èç ñîñòîÿíèÿ îòñóòñòâèÿ ïðîâîäèìîñòè çà ñ÷¸ò dV/dt ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ. Ýòî ïîçâîëÿåò ïðèìåíÿòü èõ ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ äëÿ óïðàâëåíèÿ ðåçèñòèâíûìè íàãðóçêàìè â êóõîííûõ èëè íàãðåâàòåëüíûõ ïðèáîðàõ, ãäå îáû÷íûå òðèàêè íå ìîãóò èñïîëüçîâàòüñÿ.

Äàííûå îñîáåííîñòè èñêëþ÷àþò íåîáõîäèìîñòü èñïîëüçîâàíèÿ äðîññåëÿ èëè äåìïôåðà.  ñâÿçè ñ ýòèì 3Q (Hi-com) ñèìèñòîðû ñ óñïåõîì ìîãóò ïðèìåíÿòüñÿ â ìîùíûõ ýëåêòðîäâèãàòåëÿõ, êîòîðûå èñïîëüçóþòñÿ â ñîâðåìåííîé áûòîâîé òåõíèêå.

Îáîçíà÷åíèå è êðàòêèé ïåðå÷åíü ñèìèñòîðîâ NXP


Êîìïàíèÿ NXP Semiconductors ÿâëÿåòñÿ âåäóùèì ïðîèçâîäèòåëåì Hi-com òðèàêîâ, ñòîëü øèðîêî èñïîëüçóåìûõ âî ìíîãèõ îòðàñëÿõ ïðîìûøëåííîñòè. Íà äàííûé ìîìåíò â ïîðòôîëèî êîìïàíèè NXP íàñ÷èòûâàåòñÿ áîëåå 100 íàèìåíîâàíèé ñèìèñòîðîâ:

Ïðåèìóùåñòâà ñèìèñòîðîâ íàä ýëåêòðîìåõàíè÷åñêèìè ðåëå, ïóñêàòåëÿìè, êîíòàêòîðàìè

Ðåñóðñ

Ðåñóðñ ñèìèñòîðîâ, ðåëå, ïóñêàòåëåé è êîíòàêòîðîâ âûðàæàåòñÿ â ìàêñèìàëüíî âîçìîæíîì êîëè÷åñòâå ïåðåêëþ÷åíèé. Ðåñóðñ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ êîììóòàòîðîâ íåîãðàíè÷åí. Äîëãîâå÷íîñòü ïîëóïðîâîäíèêîâ îïðåäåëÿåòñÿ ïåðåïàäàìè ðàáî÷èõ òåìïåðàòóð: êîëè÷åñòâîì öèêëîâ è èõ àìïëèòóäîé. Ðåëå, à òåì áîëåå ýëåêòðîìàãíèòíûå ïóñêàòåëè, èìåþò îãðàíè÷åííûé ðåñóðñ ïåðåêëþ÷åíèé. Ðàçëè÷àþò ìåõàíè÷åñêèé ðåñóðñ (ìåõàíè÷åñêóþ èçíîñîñòîéêîñòü â îòñóòñòâèå òîêà ÷åðåç êîíòàêòû), êîòîðûé ó ñîâðåìåííûõ ðåëå ñîñòàâëÿåò 1-2 ìèëëèîíà ïåðåêëþ÷åíèé, è êîììóòàöèîííóþ èçíîñîñòîéêîñòü ïðè ìàêñèìàëüíîé íàãðóçêå, êîòîðàÿ â 10-100 ðàç íèæå. Äëÿ îöåíêè óêàæåì, ÷òî ïðè íåïðåðûâíîé ðàáîòå è ïåðèîäå ïåðåêëþ÷åíèé 10 ñ ðåñóðñ âûðàáàòûâàåòñÿ ÷åðåç 2 íåäåëè, ïðè ïåðèîäå ïåðåêëþ÷åíèé 5 ìèí — ÷åðåç 1 ãîä. Îòñþäà ñëåäóåò, ÷òî ïðèìåíåíèå êîíòàêòíûõ êîììóòàòîðîâ îïðàâäàíî òîëüêî ïðè ðåäêèõ êîììóòàöèÿõ íàãðóçêè (ñ ïåðèîäîâ áîëüøå 10 ìèí).

×àñòîòà êîììóòàöèè

Ïîëóïðîâîäíèêîâûå êîììóòàòîðû äîïóñêàþò êîììóòàöèþ íàãðóçêè íà êàæäîì ïîëóïåðèîäå ñåòåâîãî íàïðÿæåíèÿ. Ïðèìå÷àíèå: â ñïåöèàëüíûõ ñõåìîòåõíè÷åñêèõ ðåøåíèÿõ, â êîòîðûõ ïðèìåíÿåòñÿ ïðèíóäèòåëüíîå çàêðûòèå ýëåìåíòîâ, ÷àñòîòà êîììóòàöèè ìîæåò áûòü åù¸ âûøå. Ó ýëåêòðîìåõàíè÷åñêèõ óñòðîéñòâ, ïîìèìî êîëè÷åñòâà öèêëîâ ïåðåêëþ÷åíèé, åñòü è åù¸ îäíî âàæíîå íåãàòèâíîå ñâîéñòâî — íèçêàÿ ÷àñòîòà êîììóòàöèé öåïè íàãðóçêè. Îíà îïðåäåëÿåòñÿ è ìåõàíè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè ðåëå, è òåì, ÷òî ïðè âîçðàñòàíèè ÷àñòîòû êîììóòàöèé ðåëå íà÷èíàåò ïåðåãðåâàòüñÿ. Âûøå îòìå÷àëîñü, ÷òî ïðè íåîáõîäèìîñòè îñóùåñòâëÿòü êîììóòàöèþ ýëåêòðîìåõàíè÷åñêèìè óñòðîéñòâàìè ñ ìàëûìè ïåðèîäàìè ñðîê ñëóæáû ýòèõ óñòðîéñòâ áóäåò íåâåëèê. Êðîìå òîãî, ìåõàíèêà — ýòî äâèæóùèåñÿ ÷àñòè. À äâèæóùèåñÿ ÷àñòè âñåãäà ÿâëÿþòñÿ èñòî÷íèêîì ïîâûøåííîãî ðèñêà: èñòèðàíèå îñåé, óâåëè÷åíèå ëþôòà, îáùåå ðàñøàòûâàíèå ìåõàíèçìà âïëîòü äî ïîòåðè ôóíêöèîíàëüíîñòè è ò.ä.

Èñêðîîáðàçîâàíèå

Áåñêîíòàêòíûå êîììóòàòîðû, ïî îïðåäåëåíèþ, íå èñêðÿò. Êîììóòàöèÿ ïðè ïîìîùè ýëåêòðîìåõàíè÷åñêèõ óñòðîéñòâ íåèçáåæíî ñîïðîâîæäàåòñÿ èñêðîîáðàçîâàíèåì, êîòîðîå, ñ îäíîé ñòîðîíû, ïðèâîäèò ê îáãîðàíèþ êîíòàêòîâ è ñíèæåíèþ ðåñóðñà, à ñ äðóãîé — âûçûâàåò ñèëüíûå âûñîêî÷àñòîòíûå ýëåêòðîìàãíèòíûå ïîìåõè, êîòîðûå ìîãóò ïðèâîäèòü ê ñáîÿì â ðàáîòå èçìåðèòåëüíûõ è ìèêðîïðîöåññîðíûõ ïðèáîðîâ.

Ýëåêòðîìàãíèòíûå ïîìåõè

Äëÿ òîãî, ÷òîáû íå ñîçäàâàòü ýëåêòðîìàãíèòíûå ïîìåõè, âîçíèêàþùèå ïðè êîììóòàöèè ñèëüíûõ òîêîâ (ïðîâîäíèêè ñ áûñòðî ìåíÿþùèìñÿ òîêîì ðàáîòàþò êàê îáû÷íûå àíòåííû), æåëàòåëüíî êîììóòàöèþ ïðîèçâîäèòü â ìîìåíòû âðåìåíè, êîãäà ýòè òîêè ìèíèìàëüíû (â èäåàëå, ðàâíû íóëþ). Ïîëóïðîâîäíèêîâûå êîììóòàòîðû, áëàãîäàðÿ âîçìîæíîñòè óïðàâëåíèÿ ìîìåíòîì ïåðåêëþ÷åíèÿ, ïîçâîëÿþò ïðèìåíÿòü ðåøåíèÿ, â êîòîðûõ êîììóòàöèÿ ïðîèçâîäèòñÿ â ìîìåíòû íóëåâîãî òîêà â ñåòè. Êîíòàêòíàÿ êîììóòàöèÿ, êàê ïðàâèëî, îñóùåñòâëÿåòñÿ â ïðîèçâîëüíûå ìîìåíòû âðåìåíè, à çíà÷èò, è â ìîìåíòû ìàêñèìàëüíûõ çíà÷åíèé òîêîâ. Ñîîòâåòñòâåííî, êîíòàêòíàÿ êîììóòàöèÿ ñîïðîâîæäàåòñÿ ñèëüíûìè ýëåêòðîìàãíèòíûìè ïîìåõàìè.  ðåçóëüòàòå, óñòîé÷èâîñòü ðàáîòû êîíòðîëüíî-èçìåðèòåëüíûõ ñèñòåì ñíèæàåòñÿ.

Ïîòåðè íà êîììóòèðóþùåì ýëåìåíòå

Ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ íà îòêðûòîì ñèìèñòîðå ñîñòàâëÿåò 1-2  è ìàëî çàâèñèò îò ïðîòåêàþùåãî òîêà. Êàê ñëåäñòâèå, íà îòêðûòîì ñèìèñòîðå âûäåëÿåòñÿ îòíîñèòåëüíî áîëüøàÿ ìîùíîñòü. Íàïðèìåð, ïðè òîêå 40 À íà ñèìèñòîðå âûäåëÿåòñÿ 40-80 Âò òåïëà, êîòîðûå íåîáõîäèìî îòâåñòè. Äëÿ ýòîãî ïðèìåíÿþòñÿ ðàäèàòîðû. Ýòî îáñòîÿòåëüñòâî ÿâëÿåòñÿ ñàìûì ñåðü¸çíûì íåäîñòàòêîì áåñêîíòàêòíûõ êîììóòàòîðîâ, òàê êàê òðåáóåò äîïîëíèòåëüíîå ìåñòî äëÿ ðàäèàòîðà è óäîðîæàåò ðåøåíèå. Íà êîíòàêòàõ ðåëå è ïóñêàòåëåé òàêæå âûäåëÿåòñÿ îïðåäåë¸ííàÿ ìîùíîñòü, íî îíà ìåíüøå, ÷åì ó ñèìèñòîðîâ. Îäíàêî ñëåäóåò èìåòü â âèäó, ÷òî ïî ìåðå îáãîðàíèÿ êîíòàêòîâ âûäåëÿåìîå òåïëî âîçðàñòàåò. Äëÿ áîðüáû ñ ýòèì ÿâëåíèåì òðåáóåòñÿ ðåãóëÿðíàÿ çà÷èñòêà êîíòàêòîâ èëè çàìåíà âñåãî óñòðîéñòâà. Âñ¸ ýòî ïðèâîäèò ê ðîñòó ýêñïëóàòàöèîííûõ ðàñõîäîâ. Êðîìå òîãî, íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü âûäåëåíèå òåïëà çà ñ÷¸ò ïðîõîæäåíèÿ òîêà ÷åðåç îáìîòêó âî âêëþ÷åííîì ñîñòîÿíèè êîììóòàòîðà.

Ýêîíîìè÷åñêèå ñîîáðàæåíèÿ

Ðàññìàòðèâàÿ öåëåñîîáðàçíîñòü ïðèìåíåíèÿ êîíòàêòíîãî èëè áåñêîíòàêòíîãî ñïîñîáà êîììóòàöèè, íåîáõîäèìî, ïîìèìî ñóãóáî òåõíè÷åñêèõ ïðåèìóùåñòâ òîãî èëè èíîãî ñïîñîáà, ó÷åñòü ñëåäóþùèå ýêîíîìè÷åñêèå ñîîáðàæåíèÿ:

  • ñ îäíîé ñòîðîíû, êîíòàêòíûå êîììóòàòîðû, êàê ïðàâèëî, çíà÷èòåëüíî äåøåâëå áåñêîíòàêòíûõ óñòðîéñòâ, îñîáåííî â ñîâîêóïíîñòè ñ ðàäèàòîðàìè.
  • ñ äðóãîé ñòîðîíû, ðåñóðñ áåñêîíòàêòíûõ êîììóòàòîðîâ ïðàêòè÷åñêè íåîãðàíè÷åí, îáñëóæèâàíèå óñòðîéñòâ íå òðåáóåòñÿ.
  • êîíòàêòíûå êîììóòàòîðû èìåþò îãðàíè÷åííûé ðåñóðñ, òðåáóþò ïðîâåäåíèÿ ðåãëàìåíòíûõ ðàáîò è ðåãóëÿðíîé çàìåíû â òå÷åíèå ñðîêà ñëóæáû.

Êàê ñëåäñòâèå, ýêñïëóàòàöèîííûå ðàñòóò, à íàä¸æíîñòü ñèñòåì, â êîòîðûõ ïðèìåíÿþòñÿ êîíòàêòíûå êîììóòàòîðû ñ ìàëûìè ïåðèîäàìè ïåðåêëþ÷åíèÿ, ñíèæàåòñÿ.

Îáëàñòè ïðèìåíåíèÿ ñèìèñòîðîâ

Îáëàñòü ïðèìåíåíèÿ ñèìèñòîðîâ ãîðàçäî îáøèðíåé, ÷åì ìîæåò ïîêàçàòüñÿ íà ïåðâûé âçãëÿä è îíà ïîñòîÿííî ðàñøèðÿåòñÿ. Âêëþ÷àåòå ëè ïûëåñîñ, èëè ýëåêòðîäðåëü, êîíäèöèîíåð èëè êóõîííûé êîìáàéí, âåçäå â ýòèõ óñòðîéñòâàõ ïðèìåíåíî ïåðåêëþ÷àþùåå ýëåêòðîííîå óñòðîéñòâî, áóäü òî ýëåêòðîìåõàíè÷åñêîå ðåëå, ïóñêàòåëü, êîíòàêòîð èëè ñèìèñòîð. Î ïðåèìóùåñòâàõ ñèìèñòîðîâ ãîâîðèëîñü âûøå, ïîýòîìó â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ â ñîâðåìåííûõ áëîêàõ óïðàâëåíèÿ èëè áëîêàõ ïóñêà ýëåêòðîäâèãàòåëåé ýëåêòðîííûõ óñòðîéñòâ óñòàíîâëåíû èìåííî ñèìèñòîðû.

Âîò êðàòêèé ïåðå÷åíü ýëåêòðîííûõ óñòðîéñòâ, ãäå ïðèìåíÿþòñÿ ñèìèñòîðû:

  • êóõîííûå ïðèáîðû (êîìáàéíû, ìèêñåðû, ìÿñîðóáêè è ò.ä.),
  • íàãðåâàòåëüíûå óñòðîéñòâà (ïëèòû, ïå÷è è ò.ä.),
  • êîìïðåññîðû õîëîäèëüíèêîâ è êîíäèöèîíåðîâ,
  • áûòîâàÿ òåõíèêà (øâåéíûå è ñòèðàëüíûå ìàøèíû, ïûëåñîñû, âåíòèëÿòîðû, ôåíû),
  • ñòðîèòåëüíûé ýëåêòðîèíñòðóìåíò (äðåëè, ïåðôîðàòîðû, ðóáàíêè),
  • áëîêè çàïóñêà ýëåêòðîäâèãàòåëåì è äð.

Óñòðîéñòâà, â êîòîðûõ ïðèìåíÿþòñÿ ñèìèñòîðû
Ðèñ. 5. Óñòðîéñòâà, â êîòîðûõ ïðèìåíÿþòñÿ ñèìèñòîðû

Çàêëþ÷åíèå

Ïîäâîäÿ ÷åðòó ïîä ðàññìîòðåííûìè ñâîéñòâàìè ñèìèñòîðîâ, ìîæíî êðàòêî âûäåëèòü èõ îñíîâíûå ïðåèìóùåñòâà:

  1. Âûñîêàÿ ÷àñòîòà ñðàáàòûâàíèÿ ïîçâîëÿåò äîáèòüñÿ âûñîêîé òî÷íîñòè óïðàâëåíèÿ
  2. Ðåñóðñ ðàáîòû çíà÷èòåëüíî âûøå, ÷åì ó ýëåêòðîìåõàíè÷åñêèõ êîìïîíåíòîâ
  3. Ïîçâîëÿþò çíà÷èòåëüíî óìåíüøèòü ðàçìåðû ñèëîâîãî áëîêà
  4. Íèçêèé óðîâåíü øóìà ïðè êîììóòàöèè ñèëîâûõ öåïåé

Ïîìèìî âñåãî, ñèìèñòîð ÿâëÿåò ýëåìåíòîì ñèëîâîé ýëåêòðîíèêè — îäíîé èç íàèáîëåå äèíàìè÷íî ðàçâèâàþùèõñÿ îáëàñòåé ýëåêòðîíèêè â Ðîññèè. Ïî ðàçëè÷íûì îöåíêàì, îíà îáåñïå÷èâàåò äî 50% âñåãî îáîðîòà íà îòå÷åñòâåííîì ðûíêå èçäåëèé ýëåêòðîíèêè. Êàê ñ÷èòàþò ìíîãèå ñïåöèàëèñòû, ðîññèéñêèå ðàçðàáîò÷èêè è ïðîèçâîäèòåëè ìîãóò ñîñòàâèòü â ýòîé îáëàñòè ðåàëüíóþ êîíêóðåíöèþ èíîñòðàííûì ôèðìàì. Ïðèìåíÿåòñÿ ñèëîâàÿ ýëåêòðîíèêà âåçäå: ïðè âûðàáîòêå ýëåêòðîýíåðãèè, åå ïåðåäà÷å è ïîòðåáëåíèè.

Îáúåìû ïðîèçâîäñòâà è ïðèìåíåíèÿ ñèìèñòîðîâ, êàê ýëåìåíòà ñèëîâîé ýëåêòðîíèêè, ïîñòîÿííî ðàñòóò. Èñïîëüçóÿ èõ, âû ïîëó÷àåòå çíà÷èòåëüíóþ ýêîíîìèþ ñðåäñòâ, âðåìåíè, ïðåèìóùåñòâà â ïðîñòîòå ðàçðàáîòêè, à ñëåäîâàòåëüíî ïîëó÷àåòå äîïîëíèòåëüíóþ ïðèáûëü. Îáøèðíûé ïîðòôîëèî ñèìèñòîðîâ êîìïàíèè NXP äàåò âàì âîçìîæíîñòü íàéòè îïòèìàëüíîå ðåøåíèå âàøèõ ïîòðåáíîñòåé.

Åãîðîâ Àëåêñåé,
Êîìïàíèÿ Ãàììà Ñàíêò-Ïåòåðáóðã

fon_white.gif

Описание принципа работы и устройства

Основное отличие этих элементов от тиристоров заключается в двунаправленной проводимости электротока. По сути это два тринистора с общим управлением, включенных встречно-параллельно (см. А на рис. 1) .

Схема на двух тиристорах, как эквивалент симистора, и его условно графическое обозначениеРис. 1. Схема на двух тиристорах, как эквивалент симистора, и его условно графическое обозначение

Это и дало название полупроводниковому прибору, как производную от словосочетания «симметричные тиристоры» и отразилось на его УГО. Обратим внимание на обозначения выводов, поскольку ток может проводиться в оба направления, обозначение силовых выводов как Анод и Катод не имеет смысла, потому их принято обозначать, как «Т1» и «Т2» (возможны варианты ТЕ1 и ТЕ2 или А1 и А2). Управляющий электрод, как правило, обозначается «G» (от английского gate).

Теперь рассмотрим структуру полупроводника (см. рис. 2.) Как видно из схемы, в устройстве имеется пять переходов, что позволяет организовать две структуры: р1-n2-p2-n3 и р2-n2-p1-n1, которые, по сути, являются двумя встречными тринисторами, подключенными параллельно.

Структурная схема симистораРис. 2. Структурная схема симистора

Когда на силовом выводе Т1 образуется отрицательная полярность, начинается проявление тринисторного эффекта в р2-n2-p1-n1, а при ее смене — р1-n2-p2-n3.

Заканчивая раздел о принципе работы приведем ВАХ и основные характеристики прибора.

ВАХ симистораВАХ симистора

Обозначение:

  • А – закрытое состояние.
  • В – открытое состояние.
  • UDRM (UПР) – максимально допустимый уровень напряжения при прямом включении.
  • URRM (UОБ) – максимальный уровень обратного напряжения.
  • IDRM (IПР) – допустимый уровень тока прямого включения
  • IRRM (IОБ) — допустимый уровень тока обратного включения.
  • IН (IУД) – значения тока удержания.

Как работает устройство

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.

Это один из видов тиристоров, отличающийся от базового типа большим числом p-n переходов, и как следствие этого, принципом работы (он будет описан ниже). Характерно, что в элементной базе некоторых стран данный тип считается самостоятельным полупроводниковым устройством. 

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).

Что такое симистор (триак)

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.

Симистор иностранного производства.

Симистор иностранного производства.

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. 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.

Интересно по теме: Как проверить стабилитрон.

Делаем своими руками

На сегодняшний день ассортимент симисторных регуляторов в продаже не слишком велик. И, хотя цены на такие устройства невелики, зачастую они не отвечают требованиям потребителя. По этой причине рассмотрим несколько основных схем регуляторов, их назначение и используемую элементную базу.

Схема прибора

Простейший вариант схемы, рассчитанный для работы на любую нагрузку. Используются традиционные электронные компоненты, принцип управления фазово-импульсный.

Основные компоненты:

  • симистор VD4, 10 А, 400 В;
  • динистор VD3, порог открывания 32 В;
  • потенциометр R2.

Ток, протекающий через потенциометр R2 и сопротивление R3, каждой полуволной заряжает конденсатор С1. Когда на обкладках конденсатора напряжение достигнет 32 В, произойдёт открытие динистора VD3 и С1 начнёт разряжаться через R4 и VD3 на управляющий вывод симистора VD4, который откроется для прохождения тока на нагрузку.

Длительность открытия регулируется подбором порогового напряжения VD3 (величина постоянная) и сопротивлением R2. Мощность в нагрузке прямо пропорциональна величине сопротивления потенциометра R2.

Дополнительная цепь из диодов VD1 и VD2 и сопротивления R1 является необязательной и служит для обеспечения плавности и точности регулировки выходной мощности. Ограничение тока, протекающего через VD3, выполняет резистор R4. Этим достигается необходимая для открытия VD4 длительность импульса. Предохранитель Пр.1 защищает схему от токов короткого замыкания.

Отличительной особенностью схемы является то, что динистор открывается на одинаковый угол в каждой полуволне сетевого напряжения. Вследствие этого не происходит выпрямление тока, и становится возможным подключение индуктивной нагрузки, например, трансформатора.

Подбирать симисторы следует по величине нагрузке, исходя из расчёта 1 А = 200 Вт.

Используемые элементы:

  • Динистор DB3;
  • Симистор ТС106-10-4, ВТ136-600 или другие, требуемого номинала по току 4-12А.
  • Диоды VD1, VD2 типа 1N4007;
  • Сопротивления R1100 кОм, R3 1 кОм, R4 270 Ом, R5 1,6 кОм, потенциометр R2 100 кОм;
  • Конденсатор С1 0,47 мкФ (рабочее напряжение от 250 В).

Отметим, что схема является наиболее распространённой, с небольшими вариациями. Например, динистор может быть заменён на диодный мост или может быть установлена помехоподавляющая RC цепочка параллельно симистору.

Более современной является схема с управлением симистора от микроконтроллера – PIC, AVR или другие. Такая схема обеспечивает более точную регулировку напряжения и тока в цепи нагрузки, но является и более сложной в реализации.

Схема

Схема симисторного регулятора мощности

Сборка

Сборку регулятора мощности необходимо производить в следующей последовательности:

  1. Определить параметры прибора, на который будет работать разрабатываемое устройство. К параметрам относятся: количество фаз (1 или 3), необходимость точной регулировки выходной мощности, входное напряжение в вольтах и номинальный ток в амперах.
  2. Выбрать тип устройства (аналоговый или цифровой), произвести подбор элементов по мощности нагрузки. Можно проверить своё решение в одной из программ для моделирования электрических цепей – Electronics Workbench, CircuitMaker или их онлайн аналогах EasyEDA, CircuitSims или любой другой на ваш выбор.
  3. Рассчитать тепловыделение по следующей формуле: падение напряжения на симисторе (около 2 В) умножить на номинальный ток в амперах. Точные значения падения напряжения в открытом состоянии и номинальный пропускаемый ток указаны в характеристиках симистора. Получаем рассеиваемую мощность в ваттах. Подобрать по рассчитанной мощности радиатор.
  4. Закупить необходимые электронные компоненты, радиатор и печатную плату.
  5. Произвести разводку контактных дорожек на плате и подготовить площадки для установки элементов. Предусмотреть крепление на плате для симистора и радиатора.
  6. Установить элементы на плату при помощи пайки. Если нет возможности подготовить печатную плату, то можно использовать для соединения компонентов навесной монтаж, используя короткие провода. При сборке особое внимание уделить полярности подключения диодов и симистора. Если на них нет маркировки выводов, то прозвонить их при помощи цифрового мультиметра или «аркашки».
  7. Проверить собранную схему мультиметром в режиме сопротивления. Полученное изделие должно соответствовать изначальному проекту.
  8. Надёжно закрепить симистор на радиатор. Между симистором и радиатором не забыть проложить изолирующую теплопередающую прокладку. Скрепляющий винт надёжно заизолировать.
  9. Поместить собранную схему в пластиковый корпус.
  10. Вспомнить о том, что на выводах элементов присутствует опасное напряжение.
  11. Выкрутить потенциометр на минимум и произвести пробное включение. Измерить напряжение мультиметром на выходе регулятора. Плавно поворачивая ручку потенциометра следить за изменением напряжения на выходе.
  12. Если результат устраивает, то можно подключать нагрузку к выходу регулятора. В противном случае необходимо произвести регулировки мощности.
Регулятор мощности

Симисторный радиатор мощности

Регулировка мощности

За регулировку мощности отвечает потенциометр, через который заряжается конденсатор и разрядная цепь конденсатора. При неудовлетворительных параметрах выходной мощности следует подбирать номинал сопротивления в разрядной цепи и, при малом диапазоне регулировки мощности, номинал потенциометра.

Виды

Симистор принцип работыГоворя о видах устройств, необходимо принять тот факт, что это симистор считается одним из типов тиристоров. Если существуют различия по работе, в таком случае и тиристор можно представить своего рода разновидностью симистора. Отличия заключаются в управляющем катоде и в разных принципах работы данных тиристоров.

Импортные устройства обширно представлены на российском рынке. Их главное отличие от российских симисторов заключается в том, что они не требуют заблаговременной настройки в самой схеме. Это даёт возможность экономить детали и место в печатной плате. Как правило, они начинают работать одновременно уже после введения в схему. Необходимо только точно выбрать нужный симистор по всем необходимым данным.

Плюсы и минусы устройства

После того как мы разобрались, что такое симистор, давайте изучим достоинства и недостатки этого управляющего прибора. К достоинствам относят:

  • Основной плюс триака – в приборе отсутствуют механические контакты. Из этого исходят остальные преимущества устройства;
  • Длительный срок эксплуатации, при этом поломки практически не случаются;
  • Принцип работы симистров исключает искрение в процессе эксплуатации даже при больших мощностях проходящего тока. Это особенно важно в релейных схемах: не создаются дополнительные радиопомехи;
  • Кроме этого, такие полупроводниковые приборы имеют невысокую стоимость.

Но, как и любое устройство, симметричные тиристоры не лишены некоторых минусов:

  • Значительное тепловыделение в процессе работы;
  • Чувствительность к электромагнитным помехам и шумам;
  • Неспособность работать при высоких частотах переменного тока;
  • Падение напряжения до двух вольт на приборе, находящемся в открытом состоянии. При этом этот показатель не зависит от мощности проходящего тока. Этот фактор является препятствием для применения симисторов в маломощных установках;

В то же время, симисторы при больших токах греются, что требует применения радиаторов для охлаждения корпуса. В промышленности встречается охлаждение мощных триаков активным способом – при помощи вентилятора.

В некоторых цепях возможно возникновение шумов и помех. Поэтому для подключения управляющего электрода лучше использовать экранированный провод.

Развитие технологий

Особенностью четырех-квадрантных симисторов является их ложное срабатывание, что может привести к выходу из строя. Это требовало применения дополнительной защитной цепочки, включающей различные элементы. Относительно недавно были разработаны трех-квадрантные устройства, которые обладают определенными преимуществами:

  • За счет уменьшения количества необходимых элементов, плата стала еще более компактной;
  • Как следствие, снижение потерь напряжения и уменьшение стоимости готового изделия;
  • За счет отсутствия демпфера и дросселя, стало возможным использовать симметричные тиристоры в цепях с повышенной частотой.

Также упрощение схемы позволило использовать трех-квадрантный симистор в нагревательных приборах: такая конструкция меньше греется и не реагирует на окружающую температуру.

Блиц-советы

  • продлить срок службы лампы, регулировать освещение или температуру паяльника поможет простой и недорогой регулятор на симисторах.
  • выбирайте тип схемы и параметры компонентов по планируемой нагрузке.
  • тщательно проработайте схемные решения.
  • будьте внимательны при сборке схемы, соблюдайте полярность полупроводниковых компонентов.
  • не забывайте, что электрический ток есть во всех элементах схемы и он смертельно опасен для человека.

Триаки (симисторы)

Триак представляет собой «двунаправленный тиристор». Особенностью триака является способность проводить ток как от анода к катоду, так и в обратном направлении.

Принцип работы симистора на видео

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

Симистор

   Симиcmop — полупроводниковый прибор, который широко используется в системах, питающихся переменным напряжением. Упрощенно он может рассматриваться как управляемый выключатель. В закрытом состоянии он ведет себя как разомкнутый выключатель. Напротив, подача управляющего тока на управляющий электрод симис-тора ведет к переходу его в проводящее состояние. В это время симистор подобен замкнутому выключателю.

   При отсутствии управляющего тока симистор во время любого полупериода переменного напряжения питания неизбежно переходит из состояния проводимости в закрытое состояние.

   Кроме работы в релейном режиме в термостате или светочувствительном выключателе, разработаны и широко используются системы регулирования, функционирующие по принципу фазового управления напряжением нагрузки, или, другими словами, плавные регуляторы.

Проверка симисторов

Любой, даже наиболее надёжный прибор может выйти из строя. Не исключение и симистор. По этой причине немаловажно понимать, как можно проконтролировать его на работоспособность, для того чтобы осуществить его замену. Для этого можно применять 2 способа.

Первый способ состоит в применении 2-ух аналоговых омметров. Следующие измерения выполняют следующим способом:

  1. Щупы 1 омметра подсоединяют к катоду и аноду симистора. Будет комфортнее, если щупы закрепить зажимами, для того чтобы они не прыгали. В случае если ввести устройство, сопротивление станет весьма обширно: указатель будет «лежать»;
  2. Щупы 2 омметра подсоединяют следующим способом: единственный щуп закрепляется на аноде, а другим щупом дотрагиваются до управляющего электрода.

Если соразмерный тиристор исправен, то произойдёт его раскрывание, а противодействие в первом омметре опустится до нескольких ом.

Второй способ контроля предполагает прозвонку мультиметром. Для того чтобы измерения были надёжными, переключатель тестера устанавливается в положение «проверка диодов». Потом измерительные щупы закрепляются в аноде и катоде. В случае со щупами-иглами можно применять переходник с проволоки. В отличие от омметра, мультиметр продемонстрирует противодействие равное 1. Потом тонкой проволокой запираем отрицательный электрод и затвор. Случится отпирание полупроводника, и в экране тестера отобразится реальное противодействие симистора.

Заключение

Автор статьи

Инженер по специальности «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем», МИФИ, 2005–2010 гг.

В статье описаны все особенности строения и работы симистора. Более подробно о них можно узнать из статьи Работа симистора. В нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессиональных электронщиков. Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vk.com/electroinfonet. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:

www.elektronchic.ru

www.samelectrik.ru

www.howelektrik.com

www.principraboty.ru

Предыдущая

ПолупроводникиЧто такое динистор?

Следующая

ПолупроводникиЧто такое тиристоры?

Ограничения при использовании

   Симистор накладывает ряд ограничений при использовании, в частности при индуктивной нагрузке. Ограничения касаются скорости изменения напряжения (dV/dt) между анодами симистора и скорости изменения рабочего тока di/dt.

   Действительно, во время перехода симистора из закрытого состояния в проводящее внешней цепью может быть вызван значительный ток. В то же время мгновенного падения напряжения на выводах симистора не происходит. Следовательно, одновременно будут присутствовать напряжение и ток, развивающие мгновенную мощность, которая может достигнуть значительных величин. Энергия, рассеянная в малом пространстве, вызовет резкое повышение температуры р-п переходов. Если критическая температура будет превышена, то произойдет разрушение симистора, вызванное чрезмерной скоростью нарастания тока di/dt.

   Ограничения также распространяются на изменение напряжения двух категорий: на dV/dt применительно к закрытому симистору и на dV/dt при открытом симисторе (последнее также называется скоростью переключения).

   Чрезмерная скорость нарастания напряжения, приложенного между выводами А1 и А2 зарытого симистора, может вызвать его открытие при отсутствии сигнала на управляющем электроде. Это явление вызывается внутренней емкостью симистора. Ток заряда этой емкости может быть достаточным для отпирания симистора.

   Однако не это является основной причиной несвоевременного открытия. Максимальная величина dV/dt при переключении симистора, как правило, очень мала, и слишком быстрое изменение напряжения на выводах симистора в момент его запирания может тотчас же повлечь за собой новое включение. Таким образом, симистор заново отпирается, в то время как должен закрыться.

Симистор с защитной RC-цепочкой

Рис.10. Симистор с защитной RC-цепочкой

   При индуктивной нагрузке симистора или при защите от внешних перенапряжений для ограничения влияния dV/dt и тока перегрузки желательно использовать защитную RC-цепочку (рис. 10).

   Расчет значений R и С зависит от нескольких параметров, среди которых — величина тока в нагрузке, значения индуктивности и номинального сопротивления нагрузки, рабочего напряжения, характеристик симистора.

   Совокупность этих параметров с трудом поддается точному описанию, поэтому часто принимают во внимание эмпирические значения. Включение сопротивления 100-150 Ом и конденсатора 100 нФ дает удовлетворительные результаты. Однако отметим, что значение сопротивления должно быть гораздо меньше (или одного порядка), чем величина полной нагрузки, являясь достаточно высоким для того, чтобы ограничить ток разряда конденсатора с целью соблюдения максимального значения di/dt в момент отпирания.

   RC-цепочка дополнительно улучшает включение в проводящее состояние симистора, управляющего индуктивной нагрузкой. Действительно, ток разряда конденсатора устраняет влияние задержки индуктивного тока, поддерживая рабочий ток выше минимального значения удерживающего тока Iуд(Iн).

Защита симистора с помощью варистора

Рис.11. Защита симистора с помощью варистора

   Дополнительная защита, заслуживающая внимания, может быть обеспечена с помощью варистора, подключенного к выводам индуктивной нагрузки. Другой варистор, включенный параллельно питающему напряжению, задержит помехи, распространяющиеся по сети питания. Защита симистора также обеспечивается при подключении варистора параллельно его выводам А1 и А2 (рис. 11).

Источник

  1. Кадино Э. Цветомузыкальные установки.-М.: ДМК Пресс, 2000.

Полное тепловое сопротивление

Все расчеты по вычислению теплового сопротивления имеет смысл проводить для уже установившегося режима продолжительностью больше 1 с. Для импульсных токов или длительных переходных процессов меньше 1 с эффект отвода тепла уменьшается. Температура просто рассеивается в объеме прибора с очень небольшим достижением теплоотвода. В таких условиях нагрев перехода зависит от полного теплового сопротивления «переход — корпус прибора» Zth j–mb. Поэтому Zth j–mb уменьшается при уменьшении продолжительности импульса тока благодаря меньшему нагреву кристалла. При увеличении продолжительности до 1 с Zth j–mb увеличивается до значения, соответствующего установившемуся режиму Rth j–mb. Характеристика Zth j–mb приводится в документации для двунаправленного и однонаправленного электрического тока импульсами продолжительностью до 10 с.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...
Электрик в Дом