бывают стандартными с желтым, красным, синим и зеленым цветами свечения. На каждом канале используется 6 штук:

Транзисторы VT1 и VT2 из серии КТ361 с любым буквенным индексом.

Транзисторы VT3, VT4, VT5, VT6 из серии КТ502 с любым буквенным индексом.

Стабилизатор напряжения типа КРЕН5А с любым буквенным индексом (импортный аналог 7805). Если использовать девятивольтовый КРЕН8А или КРЕН8Г (импортный аналог 7809), то резистор R22 не устанавливается. Вместо резистора на плате устанавливается перемычка, соединяющая средний вывод микросхемы с отрицательной шиной, либо этот резистор вообще не предусмотрен при изготовлении платы.

Для подключения приставки к источнику звука используется трехконтактный разъем jack. Кабель взят от компьютерной мыши.

Трансформатор силовой — готовый или самодельный мощностью не менее 5 Вт с напряжением на вторичной обмотке 12-15 В при токе нагрузки 200 мА.

Помимо статьи посмотрите первую часть ролика, где показан начальный этап сборки цветомузыкальной приставки

На этом первая часть завершена.
Если есть искушение сделать цветомузыку на светодиодах , то выберите детали и обязательно проверьте исправность диодов и транзисторов, например,. А потом произведем окончательную сборку и настройку цветомузыкальной консоли.
Удачи!

Литература:
1. Андрианов И. «Дополнения к радиоприемникам».
2. Радио 1990 №8, Сергеев Б. Простые цветомузыкальные приставки.
3. Руководство по эксплуатации радиоконструктора «Старт».

Конструктивно любая цветомузыкальная (светомузыкальная) инсталляция состоит из трех элементов.Блок управления, блок усиления мощности и выходное оптическое устройство.

В качестве выходного оптического устройства можно использовать гирлянды, можно оформить в виде экрана (классический вариант) или использовать направленные электрические лампы — прожекторы, фары.
То есть подходят любые средства, позволяющие создать определенный набор красочных световых эффектов.

Блок усиления мощности представляет собой транзисторный усилитель (усилители) с тиристорными регуляторами на выходе. Напряжение и мощность источников света выходного оптического устройства зависят от параметров используемых в нем элементов.

Блок управления регулирует интенсивность света и чередование цветов. В сложных специальных инсталляциях, предназначенных для декорации сцены во время различных видов шоу — цирковых, театральных и эстрадных представлений, эта установка управляется вручную.
Соответственно, требуется участие хотя бы одного, а максимум — группа операторов освещения.

Если блок управления напрямую управляется музыкой, работает по заданной программе, то установка цветомузыки считается автоматической.
Именно такую ​​«цветомузыку» начинающие дизайнеры-радиолюбители обычно собирают своими руками на протяжении последних 50 лет.

Самая простая (и самая популярная) схема «цветомузыки» на тиристорах КУ202Н.

Это наиболее простая и, пожалуй, самая популярная схема цветомузыкального пульта на тиристорах.
Тридцать лет назад впервые увидел вблизи полноценно работающую «светомузыку». Его собрал мой одноклассник с помощью моего старшего брата.Это была именно такая схема. Несомненное преимущество — простота, с достаточно четким разделением режимов работы всех трех каналов. Лампы при этом не мигают, красный канал низких частот постоянно мигает в ритме с перкуссией, средний — зеленый отвечает в диапазоне человеческого голоса, высокочастотный синий отвечает на все остальное еле уловимое — звон и писк.

Недостаток только один — требуется предусилитель мощностью 1-2 Вт. Моему другу пришлось включить свою «Электронику» практически на полную, чтобы добиться достаточно стабильной работы устройства.В качестве входного трансформатора использовался понижающий трансформатор от радиоточки. Вместо этого можно использовать любой малогабаритный сетевой транзистор нисходящего потока. Например, от 220 до 12 вольт. Только нужно подключить наоборот — низковольтной обмоткой на вход усилителя. Любые резисторы, мощностью 0,5 Вт. Конденсаторы тоже любые, вместо тиристоров КУ202Н можно взять КУ202М.

Схема «цветомузыка» на тиристорах КУ202Н, с активными фильтрами частоты и усилителем тока.

Схема рассчитана на работу от линейного аудиовыхода (яркость ламп не зависит от уровня громкости).
Давайте подробнее рассмотрим, как это работает.
Звуковой сигнал подается с линейного выхода на первичную обмотку изолирующего трансформатора. С вторичной обмотки трансформатора сигнал поступает на активные фильтры через резисторы R1, R2, R3, регулирующие его уровень.
Отдельная регулировка необходима для качественной работы устройства путем выравнивания уровня яркости каждого из трех каналов.

С помощью фильтров сигналы разделяются по частоте — на три канала. Первый канал — это самая низкочастотная составляющая сигнала — фильтр отсекает все частоты выше 800 Гц. Фильтр настраивается подстроечным резистором R9. Номиналы конденсаторов С2 и С4 на схеме указаны — 1 мкФ, но как показала практика, их емкость следует увеличить, как минимум, до 5 мкФ.

Фильтр второго канала настроен на среднюю частоту — примерно от 500 до 2000 Гц.Фильтр регулируется с помощью подстроечного резистора R15. Номиналы конденсаторов C5 и C7 на схеме указаны как 0,015 мкФ, но их емкость следует увеличить до 0,33 — 0,47 мкФ.

Все, что выше 1500 (до 5000) Гц, проходит через третий, высокочастотный канал. Фильтр регулируется с помощью подстроечного резистора R22. На схеме указаны номиналы конденсаторов С8 и С10 — 1000пФ, но их емкость следует увеличить до 0,01 мкФ.

Далее сигналы каждого канала отдельно детектируются (используются германиевые транзисторы серии d9), усиливаются и поступают на оконечный каскад.
Завершающий каскад выполнен на мощных транзисторах или тиристорах. В данном случае это тиристоры КУ202Н.

Далее идет оптическое устройство, конструкция и внешний вид которого зависит от фантазии конструктора, а начинка (лампы, светодиоды) — от рабочего напряжения и максимальной мощности выходного каскада.
В нашем случае это лампы накаливания 220В, 60Вт (при установке тиристоров на радиаторы — до 10 шт. На канал).

Схема заказа сборки.

По поводу реквизитов приставки. Транзисторы
КТ315 можно заменить другими кремниевыми n-p-n транзисторами со статическим усилением не менее 50. Постоянные резисторы — МЛТ-0,5, переменные и подстроечные — СП-1, СПО-0,5. Конденсаторы — любого типа.
Трансформатор T1 с соотношением 1: 1, поэтому можно использовать любой трансформатор с подходящим числом витков. В случае самостоятельного изготовления можно использовать магнитопровод Ш10х10, а обмотки намотать проводом ПЭВ-1 0,1-0,15, по 150-300 витков.

Диодный мост для питания тиристоров (220В) выбирается исходя из ожидаемой мощности нагрузки, не менее 2А.Если количество ламп для каждого канала увеличится, потребление тока соответственно увеличится.
Для питания транзисторов (12В) можно использовать любой стабилизированный блок питания, рассчитанный на рабочий ток не менее 250 мА (а лучше, больше).

Во-первых, каждый цветомузыкальный канал собирается отдельно на макетной плате.
Причем сборка начинается с выходного каскада. Собрав выходной каскад, проверяют его работоспособность, подав на его вход сигнал достаточного уровня.
Если этот каскад работает нормально, собран активный фильтр. Затем они снова проверяют работоспособность произошедшего.
В итоге после тестирования у нас действительно рабочий канал.

Аналогично необходимо собрать и перестроить все три канала. Такая кропотливость гарантирует безоговорочную работоспособность устройства после «окончательной» сборки на плате, если работа была проведена без ошибок и с использованием «проверенных» деталей.

Возможный вариант печатной разводки (для печатной платы с односторонней фольгой).Если вы используете конденсатор большего размера в канале с самой низкой частотой, расстояния между отверстиями и проводниками придется изменить. Использование печатной платы с двусторонней фольгой может быть более технологичным вариантом — это поможет избавиться от накладных проводов-перемычек.

Использование любых материалов на этой странице разрешено при наличии ссылки на сайт

Эта простейшая легкая музыка содержит только один элемент. Да, совершенно один и ничего кроме: ни резисторов, ни транзисторов… Собрать такую ​​светомузыкальную инсталляцию за 30 минут вполне реально. Все, что вам нужно, это одно твердотельное реле.
Твердотельные реле появились на рынке сравнительно недавно и уже уверенно завоевали рынок электроники. Это понятно, приведу основные достоинства.

• — Быстродействие.
• — Гальваническая развязка по напряжению.
• — Тихо по сравнению с обычным реле.
• — Детектор пересечения нуля.

На радиорынке представлено множество различных конструкций реле: маленькие и большие, мощные и маломощные. Взял вот такую:
Во-первых, винтовые клеммы для подключения.Во-вторых, он может переключать нагрузку с напряжением 24-380 В и током до 60 А. Я, конечно, слишком много взял для других целей. Для управления гирляндой достаточно взять от 2 А. В-третьих, управляющее напряжение от 3 до 32 вольт, импульсное. Что и нужно, так как мы будем управлять реле напрямую звуком, подаваемым с выхода усилителя низкой частоты.

Светомузыкальная схема

Пошаговая сборка простой конструкции светодиодной цветомузыки с сопутствующим изучением радиолюбительских программ.

Доброго времени суток уважаемые радиолюбители!
Добро пожаловать на сайт «

В сегодняшнем классе в Начинающей радиолюбительской школе мы начнем собирать светодиодов светомузыки … На этом уроке мы не только будем собирать свет и музыку, но и изучим очередную радиолюбительскую программу. «Cadsoft Eagle» — простой, но в то же время мощный комплексный инструмент для разработки печатных плат и мы научимся делать печатные платы с использованием пленочного фоторезиста. Сегодня мы выберем схему, посмотрим, как она работает, и подберем детали.

Светомузыкальные (цветомузыкальные) аппараты были очень популярны во времена Советского Союза. В основном они были трехцветными (красный, зеленый или желто-синий) и собирались чаще всего по простейшим схемам на более-менее доступных тиристорах КУ202Н (которые, если мне не изменяет память, в магазинах стоили более 2 рублей, т.е. были довольно дороги) и простейшие входные звуковые фильтры на катушках, намотанных на отрезки ферритовых стержней от радиоприемников. Выполнялись они в основном в двух вариантах — в виде трехцветных точечных светильников на лампах освещения 220 вольт, либо специальный корпус был выполнен в виде короба, где внутри располагалось по количеству лампочек каждого цвета, и спереди — Коробка закрывалась матовым стеклом, что давало возможность получить причудливое легкое сопровождение музыки. Также для экрана использовалось обычное стекло, а поверх него были наклеены небольшие фрагменты автомобильного стекла для лучшего рассеивания света.Это было такое тяжелое детство. Но сегодня, в эпоху развития непонятного капитализма в нашей стране, есть возможность собрать светомузыкальный прибор на любой вкус, что мы и сделаем.

Возьмем за основу светодиодную светомузыкальную схему , размещенную на сайте:

Мы добавим к этой диаграмме еще два элемента:

один. . Поскольку на входе у нас будет стереосигнал, и чтобы не терять звук с какого-то канала или не подключать два канала напрямую друг к другу, воспользуемся вот таким входным узлом (взятым из другой светомузыкальной схемы):

2. Источник питания устройства … Дополним светомузыкальную схему блоком питания на стабилизаторе микросхемы КР142ЕН8:

Вот примерно следующий набор деталей, которые мы должны собрать:

светодиода для этого устройства могут использоваться любого типа, но всегда сверхъяркие и разного цвета свечения. Я буду использовать сверхъяркие узконаправленные светодиоды, которые направляют свет на потолок. Вы, конечно, можете использовать другую версию светового отображения звукового сигнала и использовать другой тип светодиода:

Как работает эта схема … Стереосигнал от источника звука поступает на входной узел, который суммирует сигналы из левого и правого каналов и подает его на переменные сопротивления R6, R7, R8, которые регулируют уровень сигнала для каждого канала. Далее сигнал поступает на три активных фильтра, собранных по идентичной схеме на транзисторах VT1-VT3, различающихся только номиналами конденсаторов. Смысл этих фильтров в том, что они пропускают через себя только строго определенную полосу звукового сигнала, отсекая ненужный частотный диапазон звукового сигнала сверху и снизу.Верхний (по схеме) фильтр пропускает полосу 100-800 Гц, средний — 500-2000 Гц, нижний — 1500-5000 Гц. С помощью подстроечных резисторов R5, R12 и R16 можно сместить полосу пропускания в любую сторону. Если вы хотите получить другие полосы пропускания сигнала фильтра, вы можете поэкспериментировать со значениями конденсаторов, входящих в фильтры. Далее сигналы с фильтров поступают на микросхемы A1-A3 — LM3915. Что это за микросхемы.

LM3914, LM3915 и LM3916 от National Semiconductors позволяют создавать светодиодные индикаторы с разными характеристиками — линейными, расширенными линейными, логарифмическими, специальными для управления аудиосигналом.В этом случае LM3914 соответствует линейной шкале, LM3915 — логарифмической шкале, а LM3916 — специальной шкале. Используем микросхемы LM3915 — с логарифмической шкалой управления звуковым сигналом.

Начальная страница листа данных микросхемы:

(327,0 KiB, 4,279 просмотров)

В общем, советую, столкнувшись с новым, неизвестным радиокомпонентом, поискать его даташит в интернете и изучить его, тем более, что есть еще даташиты с переводом на русский язык.

Например, что мы можем почерпнуть из первого листа даташита LM3915 (даже при минимальном знании английского языка, а в крайнем случае используя словарь):
— данная микросхема представляет собой аналоговый индикатор уровня сигнала с логарифмической шкалой отображения и шаг 3 дБ;
— можно подключить как светодиоды, так и ЖК-индикаторы;
— индикация может осуществляться в двух режимах: «точка» и «столбец»;
— максимальный выходной ток для каждого светодиода — 30 мА;
и т.д…

Кстати, чем отличаются «точка» от «столбца».В режиме «точка» при включении следующего светодиода предыдущий гаснет, а в режиме «полоса» предыдущие светодиоды не гаснут. Для перехода в «точечный» режим достаточно отсоединить 9 вывод микросхемы от «+» питания или подключить к «массе». Кстати, на этих микросхемах можно собрать очень полезные и интересные схемы.

Продолжим. Поскольку на входы микросхем подается переменное напряжение, световой столб светодиодов будет иметь неравномерную яркость, т.е.е. при повышении уровня входного сигнала не только загорятся следующие светодиоды, но и изменится яркость их свечения. Ниже представлена ​​таблица порога включения каждого светодиода для разных микросхем в вольтах и ​​децибелах:

Характеристики и распиновка транзистора КТ315:

На этом завершается первая часть урока по сборке светодиодной светомузыки и начинается сборка деталей. В следующей части урока мы изучим программу проектирования печатных плат Cadsoft Eagle и изготовим печатную плату для нашего устройства с использованием пленочного фоторезиста.

Как тиристор включается и выключается. Способ управления транзисторным переключателем на тиристоре и устройство для его реализации

В различных электронных устройствах в цепях переменного тока широко используются тринисторы и симисторы в качестве силовых ключей. Эта статья призвана помочь в выборе схемы управления для таких устройств.

Самым простым способом управления тиристорами является подача на прибор постоянного тока управляющего электрода с величиной, необходимой для его включения (рис.1). Ключ SA1 на рис. 1 и на следующих рисунках это любой элемент, обеспечивающий замыкание цепи: транзистор, выходной каскад микросхемы, оптопара и т. Д. Этот способ прост и удобен, но имеет существенный недостаток — достаточно большой управляющий сигнал. требуется мощность. В таблице. В таблице 1 приведены наиболее важные параметры для обеспечения надежного управления некоторыми из наиболее распространенных тиристоров (первые три позиции занимают тринисторы, остальные — симисторы). При комнатной температуре для включения перечисленных тиристоров требуется ток управляющего электрода Iu on равный 70–160 мА.Поэтому при типичном для блоков управления на микросхемах напряжении питания (10–15 В) требуется постоянная мощность 0,7–2,4 Вт.

Обратите внимание, что полярность управляющего напряжения для тринисторов положительна относительно катода, а для симисторов она либо отрицательна для обоих полупериодов, либо совпадает с полярностью напряжения на аноде. Еще можно добавить, что часто в соответствии с инструкцией по эксплуатации требуется шунт управляющего перехода тринисторов сопротивлением 51 Ом (R2 на рис.1), а для симисторов шунт не требуется.

Фактические значения тока управляющего электрода, достаточные для включения тиристора, обычно меньше значений, приведенных в табл. 1, поэтому часто идут на ее уменьшение относительно гарантированных значений: для тринисторов — до 7–40 мА, для симисторов — до 50–60 мА. Такое снижение часто приводит к ненадежной работе устройств, необходимости предварительной проверки или выбора тиристоров. Уменьшение управляющего тока также может привести к помехам радиоприему, поскольку тиристоры включаются при малых токах управляющего электрода при относительно высоком напряжении на аноде — несколько десятков вольт, что приводит к возникновению бросков тока через нагрузку и , следовательно, к мощным помехам.

Недостатком управления тиристорами постоянным током является гальваническое соединение источника управляющего сигнала и сети. Если в схеме с симистором (рис.1, б) при соответствующем подключении сетевых проводов источник управляющего сигнала можно подключить к нулевому проводу, то при использовании тринистора (рис.1, а) такая возможность возникает только при исключении выпрямительного моста VD1 — VD4. Последнее приводит к подаче полуволнового напряжения на нагрузку и двукратному снижению подводимой к ней мощности.

В настоящее время из-за большой потребляемой мощности запуск тиристоров постоянным током при бестрансформаторном питании пусковых узлов (с гасящим резистором или конденсатором) практически не применяется.

Одним из вариантов снижения мощности, потребляемой блоком управления, является использование непрерывной импульсной последовательности с относительно большим рабочим циклом вместо постоянного тока. Поскольку время включения типичных тринисторов составляет 10 мкс и менее, на их управляющий электрод можно подавать импульсы той же длительности с рабочим циклом, например 5–10–20, что соответствует частоте 20 мкс. –10–5 кГц.При этом расход электроэнергии также снижается в 5–10–20 раз соответственно.

Однако при использовании этого метода контроля обнаруживаются некоторые новые недостатки. Во-первых, теперь тиристор включается не в самом начале полупериода сетевого напряжения, а в произвольные моменты времени, отстоящие от начала полупериода на время, не превышающее периода запускающих импульсов, т.е. , 50–100–200 мкс.

За это время сетевое напряжение может повыситься примерно до 5–10–20 В.Это приводит к помехам при приеме радиосигналов и к некоторому снижению выходного напряжения, но малозаметному.

Есть еще одна проблема. Если при включении в начале полупериода во время действия пускового импульса ток через тиристор не достигает тока удержания (Iud, таблица 1), тиристор выключится по окончании импульса. . Следующий импульс снова включит тиристор, и он не выключится только в том случае, если к моменту окончания импульса ток через него будет больше, чем ток удержания.Таким образом, ток через нагрузку сначала примет форму нескольких коротких импульсов, а уже потом синусоидальную форму.

Если нагрузка имеет активно индуктивный характер (например, электродвигатель), ток через нее во время действия короткого переключающего импульса может не успеть достичь удерживающего тока, даже если мгновенное напряжение в сети составляет максимум. Тиристор выключится по окончании каждого импульса. Этот недостаток ограничивает длительность запускающих импульсов снизу и может свести на нет снижение энергопотребления.

Схема переключения тиристора и симистора с импульсным запуском

Использование импульсного запуска облегчает гальваническую развязку между узлом управления и сетью, поскольку даже небольшой трансформатор с коэффициентом трансформации, близким к 1: 1, может обеспечить это. Обычно он наматывается на ферритовое кольцо диаметром 16–20 мм с тщательно выполненной изоляцией между обмотками. Осторожно против использования малогабаритных импульсных трансформаторов промышленного производства. Обычно они имеют низковольтную изоляцию (около 50–100 В) и могут вызвать поражение электрическим током, если при использовании устройства будет считаться, что цепь управления изолирована от сети.

Тиристорно-симисторный транзистор с импульсным запуском.

Снижение потребляемой мощности при импульсном управлении и возможность введения гальванической развязки позволяют использовать бестрансформаторное питание в узлах управления тиристорами.

Включение тиристора через ключ и ограничивающий резистор

Третий распространенный способ включения тиристоров — это подача сигнала с его анода на управляющий электрод через ключ и ограничивающий резистор (рис.2). В таком узле через ключ протекает ток несколько микросекунд, при этом тиристор включается, если напряжение на аноде достаточно высокое. В качестве ключей используются малошумящие электромагнитные реле, высоковольтные биполярные транзисторы, фотодинисторы или фотоимисторы (схемы на рис. 2 соответственно). Способ включения тиристора прост и удобен, наличие индуктивной составляющей в нагрузке не критично, но имеет недостаток, на который часто не обращают внимания.

Недостатком является несоответствие требований к ограничивающему резистору R1.С одной стороны, его сопротивление должно быть как можно меньшим, чтобы тиристор включился как можно ближе к началу полупериода сетевого напряжения. С другой стороны, при первом открытии ключа, если он не синхронизирован с моментом прохождения сетевого напряжения через ноль, напряжение на резисторе R1 может достигать амплитуды сетевого напряжения, то есть 310-350 В. Сила тока. Импульс через этот резистор не должен превышать допустимых значений для ключевого и управляющего перехода тиристора.В таблице. На рис. 2 представлены некоторые параметры наиболее распространенных отечественных фототиристоров (устройства серии AOU103 / 3OU103 и AOU115 — это фотодинисторы, AOU — фотоимисторы). Исходя из максимально допустимого контроля импульсного тока (табл. 1) и максимального импульсного тока через ключ (табл. 2), можно для каждой конкретной пары устройств определить минимально допустимое сопротивление ограничивающего резистора. Например, для пары КУ208Г (Iu, на max = 1 А) и AOU160A (Imax, imp = 2 А) можно выбрать R1 = 330 Ом.Если ток управляющего электрода, при котором включается симистор, соответствует его максимальному значению 160 мА, симистор включится при напряжении на аноде 0,16 · 330 = 53 В.

Как и в случае с подача управляющих импульсов с относительно высокой скважностью, это приводит к помехам и к некоторому снижению выходного напряжения. Поскольку реальная чувствительность тиристоров по управляющему электроду обычно лучше, задержка открытия тиристора относительно начала полупериода меньше расчетного максимального значения.

Сопротивление ограничивающего резистора R1 можно уменьшить на величину сопротивления нагрузки, так как в момент включения они включены последовательно.

Более того, если нагрузка имеет гарантированно индуктивно-резистивную природу, сопротивление указанного резистора можно дополнительно уменьшить. Однако, если в нагрузку входят лампы накаливания, необходимо помнить, что их хладостойкость примерно в десять раз меньше рабочего.

Также следует учитывать, что ток переключения симисторов имеет разное значение для положительной и отрицательной полуволн сетевого напряжения.Поэтому в выходном напряжении может появиться небольшая составляющая постоянного тока.

Из фотодинисторов серии AOU103 / 3OU103 только 3OU103G подходят для управления тиристорами в сети 220 В на предельно допустимом напряжении, однако неоднократно подтверждалось, что и AOU103B, и AOU103V подходят для работы в этом режиме.

Отличие устройств с индексами B и C в том, что подача напряжения обратной полярности на AOU103B не допускается. Разница между AOU115G и AOU115D аналогична: устройства с индексом D допускают подачу обратного напряжения с индексом G — нет.

Значительного снижения мощности, потребляемой цепями управления, можно добиться включением тока управляющего электрода в момент включения тиристора. Два варианта схем узлов управления, обеспечивающих этот режим, показаны на рис. 3.

Включение тринистора в схему на рис. 3 и происходит в момент замыкания контактов ключа SA1. После включения тринистора элемент DD1.1 отключается, и ток управляющего электрода прекращается, что существенно экономит потребление по цепи управления.Если напряжение на тринисторе в момент включения SA1 меньше порога переключения DD1.1, тринистор не включится, пока напряжение на нем не достигнет этого порога, т.е. станет чуть больше половины напряжения питания. микросхемы. Пороговое напряжение можно регулировать подбором сопротивления нижнего плеча делителя резистора R6. Резистор R2 обеспечивает низкий логический уровень на входе 1 элемента DD1.1 при замыкании тринистора VS1 и диодного моста VD2.

Для аналогичного включения симистора необходим биполярный блок управления элементом совпадения DD1.1 (рис. 3, б). Этот узел собран на транзисторах VT1, VT2 и резисторах R2 — R4. Транзистор VT1 включается по схеме общей базы, и напряжение на его коллекторе становится меньше порога переключения элемента DD1.1, когда напряжение на аноде симистора VS1 положительно относительно катода и превышает это примерно на 7 В. Точно так же транзистор VT2 входит в насыщение, когда отрицательное напряжение на аноде становится по модулю больше, чем –6 В.

Такой узел для изоляции момента прохождения напряжения через ноль широко применяется в различных конструкциях. При всей кажущейся привлекательности узлы, выполненные по схемам, показанным на рис. 3, и аналогичные имеют существенный недостаток: если тиристор по каким-то причинам не включается, ток через его управляющий электрод будет идти бесконечно. Следовательно, необходимо принять специальные меры для ограничения длительности импульса или для расчета источника питания на полный ток, т.е.е., для той же мощности, что и для узлов по схеме на рис. 1.

В наиболее экономичных схемах управления используется формирование одиночного переключающего импульса вблизи перехода сетевого напряжения через ноль. Две простые схемы таких формирователей показаны на рис. 4, а временные диаграммы их работы — на рис. 5 (а и б соответственно). Недостаток, хотя и совершенно незначительный в большинстве случаев, заключается в том, что первое включение происходит не в самом начале полупериода сетевого напряжения, а в самом конце того, в течение которого был замкнут ключ SA1.

Удвоенная длительность импульса переключения 2T0 определяется порогом переключения элемента ИЛИ НЕ с учетом делителя R2R3 (рис. 4, а) или порога формирователя на VT1, VT2 (рис. 4, б ), и рассчитывается по формуле

13.jpg (613 байт)

Скорость изменения сетевого напряжения при прохождении через ноль

14.jpg (926 байт)

и при Uпор = 50 В, удвоенная длительность будет 2T0 = 1 мс. Длительность импульсов составляет 10, а средний потребляемый ток в 10 раз меньше значения амплитуды, необходимого для надежного включения тиристора.

Минимальная длительность импульса переключения определяется тем, что он должен закончиться не раньше, чем ток через нагрузку достигнет тока удержания тиристора. Например, если нагрузка имеет мощность 200 Вт (Rn = 2202/200 = 242 Ом), а ток удержания симистора КУ208 составляет 150 мА, то этот ток достигается при мгновенном напряжении 242 · 0. , 15 = 36 В, т.е. при скорости нарастания 100 В / мс конец стартового импульса должен быть не ранее 360 мкс с момента прохождения напряжения через ноль.Можно снизить энергопотребление еще в десять раз за счет подачи на третий вход элементов ИЛИ — НЕ цепей на рис. 4 непрерывной последовательности импульсов (показаны пунктирными линиями), как упоминалось в начале. изделия применительно к узлам по схемам на рис. 1. При этом проявляются те же недостатки, что и при непрерывной подаче импульсов на управляющий электрод.

Для снижения потерь мощности возможно формирование в узлах по схемам на рис.4, дифференцируйте его и используйте дифференцированный задний фронт в качестве триггера для тиристора (рис. 6). Параметры этого запускающего импульса Ti следует выбрать следующим образом. Он должен запускаться как можно скорее после прохождения сетевого напряжения через ноль, чтобы бросок тока через нагрузку во время включения в начале каждого полупериода был минимальным, а помехи и потери мощности были бы минимальными. . Здесь ширина импульса, формируемого в момент прохождения сетевого напряжения через ноль, ограничивается снизу только временем перезарядки дифференцирующей схемы C1R7 и может быть довольно небольшой, но конечной.Импульс должен заканчиваться, как и в предыдущем варианте, не раньше, чем когда ток через нагрузку достигнет тока удержания тиристора.

Когда узлы работают по схемам на рис.7 и 8, подача импульса включения на управляющий электрод направляет выходную характеристику тиристора в момент прохождения сетевого напряжения через ноль и, при правильно выбранной длительности импульса удерживает тиристор во включенном состоянии до достижения удерживающего тока даже при небольшой индуктивной составляющей нагрузки.Источник питания таких узлов может быть собран по бестрансформаторной схеме с гасящим резистором или, что еще лучше, конденсатором. Такое включение тиристоров не создает помех радиоприему и может быть рекомендовано для всех случаев управления нагрузкой с небольшой индуктивной составляющей.

Если нагрузка имеет ярко выраженный индуктивный характер, можно порекомендовать схему управления, показанную на рис. 2. Для уменьшения помех радиоприему необходимо включить фильтры шумоподавления в проводах сети, а если провода от регулятора к нагрузке имеют заметную длину, то и эти провода тоже.

Выше были рассмотрены варианты управления тиристорами при использовании в качестве ключей. При фазоимпульсном управлении мощностью нагрузки можно использовать описанные выше схемные решения для генерации импульсов в моменты, когда сетевое напряжение проходит через ноль, для запуска пускового устройства тайристорного тиристора. Обратите внимание, что такой узел должен обеспечивать стабильную задержку включения тиристора, независимо от напряжения и температуры сети, а длительность генерируемого импульса должна обеспечивать достижение удерживающего тока независимо от момента включения нагрузки в пределах полпериода.

В схемах и технической документации часто используются различные термины и знаки, но не все начинающие электрики знают их значение. Предлагаем обсудить, что такое силовые тиристоры для сварки, принцип их действия, характеристики и маркировка этих устройств.

Многие видели тиристоры в гирлянде «Бегущий огонь», это простейший пример описываемого устройства и принцип его работы. Кремниевый выпрямитель или тиристор очень похож на транзистор. Это многослойный полупроводниковый прибор, основным материалом которого является кремний, чаще всего в пластиковом корпусе.В связи с тем, что его принцип работы очень похож на выпрямительный диод (выпрямители переменного тока или динисторы), обозначение на схемах часто совпадает — это считается аналогом выпрямителя.

Фото — Схема гирлянды бегущего огня

Есть :

• Тиристоры с блокировкой ABB (GTO),
• стандартный SEMIKRON,
• мощная лавинная типа ТЛ-171,
• оптроник (скажем, ТО 142-12.5-600 или модуль МТОТО 80),
• симметричный ТС-106-10,
• низкочастотный МТТ,
• симистор BTA 16-600B или BT для стиральных машин,
• частота DST,
• заграничный TPS 08,
• ТЫН 208.

Но в то же время транзисторы типа IGBT или IGCT используются для высоковольтных устройств (печи, станки, другие средства автоматизации производства).

Фото — Тиристор

Но, в отличие от диода, который представляет собой двухслойный (PN) трехслойный транзистор (PNP, NPN), тиристор состоит из четырех слоев (PNPN), и это полупроводниковое устройство содержит три p-n перехода. В этом случае диодные выпрямители становятся менее эффективными. Это хорошо демонстрирует схема управления тиристором, а также любой справочник электрика (например, в библиотеке можно бесплатно почитать авторскую книгу «Замятин»).

Тиристор — это однонаправленный преобразователь переменного тока, то есть он проводит ток только в одном направлении, но, в отличие от диода, устройство можно заставить работать как переключатель разомкнутой цепи или как выпрямительный диод постоянного электрического тока. Другими словами, полупроводниковые тиристоры могут работать только в режиме переключения и не могут использоваться в качестве усилительных устройств. Ключ на тиристоре не может сам перейти в замкнутое положение.

Кремниевый управляемый выпрямитель является одним из нескольких силовых полупроводниковых устройств вместе с симисторами, диодами переменного тока и однопереходными транзисторами, которые могут очень быстро переключаться из одного режима в другой.Такой тиристор называется быстродействующим. Конечно, здесь большую роль играет инструментальный класс.

Применение тиристора

Назначение тиристоров может быть самым разным, например, самодельный очень популярный сварочный инвертор на тиристорах, зарядное устройство для автомобиля (тиристор в блоке питания) и даже генератор. В связи с тем, что само устройство может выдерживать как низкочастотные, так и высокочастотные нагрузки, его также можно использовать в качестве трансформатора для сварочных аппаратов (такие детали используются на их мосту).Для управления работой детали в этом случае потребуется регулятор напряжения на тиристоре.

Фото — использование тиристора вместо ЛАТР

Не забудьте про тиристор зажигания для мотоциклов.

Описание конструкции и принципа действия

Тиристор состоит из трех частей: «Анода», «Катода» и «Входа», состоящих из трех p-n переходов, которые могут переключаться из положений «ВКЛ» и «ВЫКЛ» с очень высокой скоростью.Но в то же время его также можно переключать из положения «ВКЛ» с различной продолжительностью времени, то есть на несколько полупериодов, для того, чтобы передать определенное количество энергии на нагрузку. Работу тиристора можно лучше объяснить, если предположить, что он будет состоять из двух транзисторов, соединенных друг с другом, как пара дополнительных регенеративных ключей.

Самые простые микросхемы демонстрируют два транзистора, которые выровнены таким образом, что коллекторный ток после команды пуска подается по каналам NPN-транзистора TR 2 непосредственно на PNP-транзистор TR 1.В это время ток от TR 1 поступает по каналам в базы TR 2. Эти два взаимосвязанных транзистора расположены так, что база эмиттера принимает ток от коллектора-эмиттера другого транзистора. Это требует параллельного размещения.

Фото — Тиристор КУ221ИМ

Несмотря на все меры безопасности, тиристор может непреднамеренно перемещаться из одного положения в другое. Это связано с резким скачком силы тока, перепадами температур и другими различными факторами.Поэтому перед тем, как купить тиристор КУ202Н, Т122 25, Т 160, Т 10 10, нужно не только проверить его тестером (кольцом), но и ознакомиться с параметрами работы.

Типовые вольт-амперные характеристики тиристоров

Чтобы начать обсуждение этой сложной темы, посмотрите схему ВАХ тиристора:

Фото — характеристика тиристора VAC

1. Интервал между 0 и (Vво, IL) полностью соответствует прямой блокировке устройства;
2. В секции Vvo реализовано положение ВКЛ тиристора;
3. Сегмент между зонами (VВО, IL) и (Vн, Iн) является переходным положением во включенном состоянии тиристора.Именно в этой области возникает так называемый динисторный эффект;
4. В свою очередь, точки (Vн, In) показывают на графике прямое открытие устройства;
5. Точки 0 и Vbr — секция с блокировкой тиристора;
6. Далее следует отрезок Vbr — он обозначает режим обратной пробоя.

Естественно, современные высокочастотные радиокомпоненты в схеме могут в незначительной степени влиять на вольт-амперные характеристики (охладители, резисторы, реле). Также симметричные фототиристоры, стабилитроны SMD, оптотиристоры, триод, оптопара, оптоэлектронные и другие модули могут иметь другие ВАХ.

Фото — ВАХ тиристора

Кроме того, обращаем ваше внимание на то, что в этом случае устройства защищены на входе нагрузки.

Проверка тиристора

Перед покупкой прибора нужно знать, как проверить тиристор мультиметром. Измерительный прибор можно подключить только к так называемому тестеру. Схема сборки такого устройства представлена ​​ниже:

Фото — тестер тиристоров

Согласно описанию, необходимо подать положительное напряжение на анод, а отрицательное — на катод.Очень важно использовать значение, соответствующее разрешающей способности тиристора. На чертеже показаны резисторы с номинальным напряжением от 9 до 12 вольт, а это значит, что напряжение тестера немного больше, чем у тиристора. После того, как вы соберете устройство, можно приступать к проверке выпрямителя. Вам нужно нажать на кнопку, которая дает импульсные сигналы для включения.

Проверка тиристора осуществляется очень просто, сигнал открытия (положительный относительно катода) кратковременно подается на управляющий электрод с помощью кнопки.После этого, если на тиристоре загорелись ходовые огни, устройство считается неработающим, но мощные устройства не всегда сразу срабатывают после прихода нагрузки.

Фото — тестер тиристоров

Помимо проверки устройства, также рекомендуется использовать специальные контроллеры или блок управления тиристорами и симисторами Aries Bust или других марок, он работает примерно так же, как регулятор мощности на тиристоре. Основное отличие — более широкий диапазон напряжений.

Видео: принцип работы тиристора

Технические характеристики

Рассмотрим технические параметры тиристора серии КУ 202э. В этой серии представлены бытовые маломощные устройства, основное применение которых ограничено бытовой техникой: используется для управления электропечами, нагревателями и т. Д.

На рисунке ниже показана распиновка и основные части тиристора.

Фото — ку 202

1. Установить обратное напряжение холостого хода (макс.) 100 В
2. Напряжение замкнуто 100 В
3. Импульс в открытом положении — 30 А
4. Повторяющийся импульс в открытом положении 10 А
5. Среднее напряжение
6. Неразблокирующее напряжение> = 0.2 В
7. Установить ток в открытом положении
8. Обратный ток
9. Постоянный ток срабатывания триггера
10. Установленное напряжение постоянного тока
11. вовремя
12. Время выключения

Устройство включается в течение микросекунд. Если вам необходимо заменить описываемый прибор, то проконсультируйтесь с продавцом-консультантом магазина электрики — он сможет подобрать аналог по схеме.

Фото — тиристор ку202н

Цена тиристора зависит от его марки и характеристик.Рекомендуем покупать бытовую технику — она ​​более прочная и доступная. На естественных рынках можно купить качественный мощный преобразователь до сотен рублей.

1.1 Определение, типы тиристоров

1.2 Принцип работы

1.3 Параметры тиристоров

Глава 2. Использование тиристоров в регуляторах мощности

2.1 Общие сведения о различных регуляторах

2.2 Процесс регулирования напряжения тиристоров

2.3 Контролируемый выпрямитель на тиристоре

Глава 3.Практическая разработка тиристорных регуляторов мощности

3.1 Регулятор напряжения на тиристоре КУ201К

3.2 Мощный тиристорный выпрямитель

Заключение

Литература

Введение

В данной статье рассматриваются несколько вариантов устройств, в которых используются тиристорные элементы. как регуляторы напряжения и как выпрямители. Даны теоретические и практические описания принципа действия тиристоров и устройств, схемы этих устройств.

Управляемый выпрямитель на тиристорах — элементах с большим коэффициентом усиления мощности, позволяет получить большие токи в нагрузке при небольшой мощности, затрачиваемой на схему управления тиристором.

В данной статье мы рассматриваем два варианта таких выпрямителей, обеспечивающих максимальный ток в нагрузке до 6 А с ограничением регулирования напряжения от 0 до 15 В и от 0,5 до 15 В и устройство для регулирования напряжения. на нагрузку активного и индуктивного характера, питаемую от сети переменного тока напряжением 127 и 220 В с пределами регулировки от 0 до номинального напряжения сети.

Глава 1. Понятие тиристора. Типы тиристоров. Принцип работы

1.1 Определение, типы тиристоров

Тиристор — это полупроводниковый прибор, в основе которого лежит четырехслойная структура, которая может переключаться из закрытого состояния в открытое и наоборот. Тиристоры предназначены для ключевого управления электрическими сигналами в режиме открытия-закрытия (управляемый диод).

Простейшим тиристором является динистор — неуправляемый переключающий диод, представляющий собой четырехслойную структуру типа p-n-p-n (рис.1.1.2). Здесь, как и в других типах тиристоров, крайние n-p-n переходы называются эмиттерными, а средний p-n переход — коллектором. Лежащие между переходами внутренние области конструкции называются основаниями. Электрод, который обеспечивает электрическую связь с внешней n-областью, называется катодом, а с внешней p-областью — анодом.

В отличие от несимметричных тиристоров (динисторов, тринисторов) в симметричных тиристорах, обратная ветвь ВАХ имеет вид прямой ветви.Это достигается встречно-параллельным включением двух идентичных четырехслойных структур или использованием пятислойных структур с четырьмя p-n-переходами (симисторы).

Рис. 1.1.1 Обозначения на схемах: а) симистор б) динистор в) тринистор.

Рис. 1.1.2 Устройство динистора.

Рис. 1.1.3 Структура тринистора.

1.2 Принцип работы

При включении динистора по схеме, показанной на рис.1.2.1 коллекторный pn переход закрыт, а эмиттерные переходы открыты. Сопротивления открытых переходов небольшие, поэтому почти все напряжение источника питания прикладывается к коллекторному переходу, имеющему высокое сопротивление. В этом случае через тиристор протекает небольшой ток (участок 1 на рис. 1.2.3).

Рис. 1.2.1. Схема неуправляемого тиристора (динистора) в цепи.

Рис. 1.2.2. Схема включения в цепь управляемого тиристора (тринистора).

Рисунок 1.2.3. Вольт-амперная характеристика динистора.

Рисунок 1.2.4. Вольт-амперная характеристика тиристора.

Если вы увеличиваете напряжение источника питания, ток тиристора немного увеличивается, пока это напряжение не приблизится к определенному критическому значению, равному напряжению во включенном состоянии U on. При напряжении в динисторе Uin создаются условия для лавинообразного размножения носителей заряда в области коллекторного перехода.Происходит обратимый электрический пробой коллекторного перехода (участок 2 на рис. 1.2.3). Избыточная концентрация электронов образуется в n-области коллекторного перехода, а избыточная концентрация дырок образуется в p-области. С увеличением этих концентраций потенциальные барьеры всех переходов динистора уменьшаются. Инжекция носителей через эмиттерные переходы увеличивается. Процесс носит лавинообразный характер и сопровождается переключением коллектора в открытое состояние.Увеличение тока происходит одновременно с уменьшением сопротивлений всех участков устройства. Следовательно, увеличение тока через устройство сопровождается уменьшением напряжения между анодом и катодом. На ВАХ этот участок обозначен цифрой 3. Здесь устройство имеет отрицательное дифференциальное сопротивление. Напряжение на резисторе повышается, и динистор переключается.

После перехода коллектора в открытое состояние ВАХ имеет вид, соответствующий прямой ветви диода (участок 4).После переключения напряжение на динисторе падает до 1 В. Если продолжать увеличивать напряжение источника питания или уменьшать сопротивление резистора R, то выходной ток будет увеличиваться, как в обычной схеме с диодом при включении на прямо.

За счет снижения напряжения источника питания восстанавливается высокое сопротивление коллекторного перехода. Время восстановления сопротивления этого перехода может составлять десятки микросекунд.

Напряжение U, при котором начинается лавинообразное нарастание тока, может быть уменьшено путем введения неосновных носителей заряда в любой из слоев, прилегающих к коллекторному переходу.Дополнительные носители заряда вводятся в тиристор вспомогательным электродом, питаемым от независимого источника управляющего напряжения (Уадр). Тиристор со вспомогательным управляющим электродом называется триодом, или тринистором. На практике под термином «тиристор» подразумевается именно элемент. Схема включения такого тиристора представлена ​​на рис. 1.2.2. Возможность снижения напряжения U при увеличении управляющего тока представлен семейством ВАХ (рис.1.2.4).

Если на тиристор подать напряжение питания противоположной полярности (рис. 1.2.4), то эмиттерные переходы будут закрыты. В этом случае ВАХ тиристора напоминает обратную ветвь характеристики обычного диода. При очень высоких обратных напряжениях наблюдается необратимый пробой тиристора.

♦ Как мы уже выяснили — тиристор, это полупроводниковый прибор со свойствами электрического клапана.2-контактный тиристор (А — анод, К — катод) Это динистор. Тиристор трехконтактный (А — анод, К — катод, Ue — управляющий электрод) , это тринистор, или в обиходе его просто называют тиристором.

♦ С помощью управляющего электрода (при определенных условиях) вы можете изменить электрическое состояние тиристора, то есть перевести его из состояния «выключено» в состояние «включено».
Тиристор открывается, если приложенное напряжение между анодом и катодом превышает значение U = Upr , то есть напряжение пробоя тиристора;
Тиристор может быть открыт даже при напряжении ниже Upr между анодом и катодом (U, если подать импульс напряжения положительной полярности между управляющим электродом и катодом.

♦ В разомкнутом состоянии тиристор может оставаться сколь угодно долго, пока на него подается напряжение питания.
Тиристор закрывающийся:

• — если снизить напряжение между анодом и катодом до U = 0 ;
• — при уменьшении анодного тока тиристора до значения меньше удерживающего тока Иуд .
• — подача запирающего напряжения на управляющий электрод (только для запираемых тиристоров).

Тиристор также может находиться в закрытом состоянии сколько угодно долго до прихода запускающего импульса.
Тиристоры и динисторы работают как в цепях постоянного, так и переменного тока.

Работа динистора и тиристора в цепях постоянного тока.

Рассмотрим несколько практических примеров.
Первое применение динистора — генератор расслабляющего звука .

В качестве динистора используем КН102А-Б.

♦ Генератор работает следующим образом.
При нажатии кнопки Кн через резисторы R1 и R2 постепенно заряжается конденсатор ОТ (+ батареи — замкнутые контакты кнопки Kn — резисторы — конденсатор С — минус батареи).
Параллельно конденсатору подключается цепочка из телефонной капсулы и динистора. Через телефонный капсюль и динистор ток не течет, так как динистор все еще «заблокирован».
♦ Когда напряжение достигает конденсатора, при котором динистор пробивается, импульс тока разряда конденсатора проходит через катушку телефонной капсулы (C — телефонная катушка — динистор — C).Из телефона слышен щелчок, конденсатор разряжен. Затем снова идет заряд конденсатора C, и процесс повторяется.
Частота повторения щелчков зависит от емкости конденсатора и величины сопротивления резисторов R1 и R2 .
♦ При указанном на схеме напряжении, резисторах и конденсаторе частоту звукового сигнала с помощью резистора R2 можно изменять в пределах 500 — 5000. герц. В телефонной капсуле необходимо использовать низкоомную катушку 50 — 100 Ом , не более, например телефонную капсулу TK-67-N .
Телефонный капсюль должен быть включен с соблюдением полярности, иначе он не будет работать. На капсуле есть обозначения + (плюс) и — (минус).

♦ Данная схема (рис. 1) имеет один недостаток. Из-за большого разброса параметров динистора КН102 (разное напряжение пробоя) в некоторых случаях потребуется повышение напряжения источника питания до 35-45 вольт , что не всегда возможно и удобно. .

Устройство управления на тиристоре для включения / выключения нагрузки с помощью одной кнопки показано на рис.2.

Устройство работает следующим образом.
♦ В исходном состоянии тиристор закрыт и лампа не горит.
Нажмите кнопку Kn в течение 1-2 секунды . Контакты кнопки размыкаются, цепь катода тиристора размыкается.

В этот момент конденсатор ОТ заряжается от источника питания через резистор R1 . Напряжение на конденсаторе достигает U, источник питания .
Отпустить кнопку Kn .
В этот момент конденсатор разряжается по цепи: резистор R2 — управляющий электрод тиристора — катод — замкнутые контакты кнопки Kn — конденсатор.
А ток будет течь в цепи управляющего электрода, тиристор «открыт» .
Загорается свет и по цепи: плюс батареи — нагрузка в виде лампочки — тиристор — замкнутые контакты кнопки — минус батареи.
В этом состоянии цепь будет оставаться сколько угодно долго .
В этом состоянии конденсатор разряжен: резистор R2, управляющий электрод перехода — катод тиристора, контакты кнопки Kn.
♦ Чтобы выключить лампочку, коротко нажмите кнопку Kn . В этом случае обрывается основная цепь питания лампочки. Тиристор «замыкается» . При замкнутых контактах кнопки тиристор останется в замкнутом состоянии, так как на управляющем электроде тиристора Uynp = 0 (конденсатор разряжен).

Испытал и надежно проработал в этой схеме различные тиристоры: КУ101, Т122, КУ201, КУ202, КУ208. .

♦ Как уже было сказано, динистор и тиристор имеют свой транзисторный аналог . .

Аналоговая схема тиристора состоит из двух транзисторов и показана на рис. 3 .
Транзистор Tr 1 имеет p-n-p Транзистор проводимости Tr 2 имеет n-p-n проводимость. Транзисторы могут быть как германиевыми, так и кремниевыми.

Тиристорный аналог имеет два управляющих входа.
Первая запись: A — Be1 (эмиттер база транзистора Tr1).
Второй вход: К — Ue2 (эмиттер — база транзистора Тр2).

Аналог имеет: А — анод, К — катод, Ve1 — первый управляющий электрод, Ve2 — второй управляющий электрод.

Если управляющие электроды не используются, то это будет динистор, с электродами А — анод и К — катод. .

♦ Пара транзисторов, как аналог тиристора, должна быть выбрана с одинаковой мощностью с током и напряжением выше, чем это необходимо для работы устройства.Аналоговые параметры тиристора (напряжение пробоя Unp, ток удержания Iyд) будет зависеть от свойств используемых транзисторов.

♦ Для более стабильной работы аналога в схему добавлены резисторы R1 и R2 . А с помощью резистора R3 можно регулировать напряжение пробоя Upr и ток удержания Iyd аналог динистора — тиристор. Изображена схема такого аналога. на рис.4 .

Если в схеме генератора звуковой частоты (рис. 1) вместо динистора KN102 включить аналог динистора, то получится прибор с другими свойствами (рис. 5) .

Напряжение питания такой цепи будет от 5 до 15 вольт . Изменяя номиналы резисторов R3 и R5 , можно изменить тональность звука и рабочее напряжение генератора.

Переменный резистор R3 аналоговое напряжение пробоя подбирается под используемое напряжение питания.

Тогда вы можете заменить его постоянным резистором.

Транзисторы Тр1 и Тр2: КТ502 и КТ503; КТ814 и КТ815 или любые другие.

♦ Интересная схема стабилизатора напряжения с защитой от короткого замыкания в нагрузке (рис.6) .

Если ток в нагрузке превышает 1 ампер, сработает защита .

В состав стабилизатора входят:

• — элемент управления — стабилитрон КС510 , определяющий выходное напряжение;
• — исполнительный элемент — транзисторы КТ817А, КТ808А , выполняющие роль регулятора напряжения;
• — в качестве датчика перегрузки используется резистор R4 ;
• — исполнительный механизм защиты использует аналог динистора, на транзисторах КТ502 и КТ503 .

♦ На входе стабилизатора в качестве фильтра установлен конденсатор С1 . Резистором R1 выставлен ток стабилизации стабилитрона КС510 значение 5 на 10 мА. Напряжение на стабилитроне должно быть 10 вольт .
Резистор R5 устанавливает начальный режим стабилизации выходного напряжения.

Резистор R4 = 1,0 Ом , включен последовательно в цепь нагрузки. Чем больше ток нагрузки, тем больше на нее выделяется напряжение, пропорциональное току.

В исходном состоянии, когда нагрузка на выходе стабилизатора мала или выключена, аналог тиристора закрыт. Поданного на него напряжения 10 вольт (от стабилитрона) недостаточно для пробоя. На данный момент падение напряжения на резисторе R4 практически равно нулю.
Если постепенно увеличивать ток нагрузки, падение напряжения на резисторе увеличится. R4 . При определенном напряжении на R4 аналог тиристора прорывается и устанавливается напряжение между точкой Tch2 и общим проводом, равным 1.5 — 2,0 вольт .
Это напряжение анодно-катодного перехода открытого аналога тиристора.

При этом загорается светодиод. D1 аварийная сигнализация. Напряжение на выходе стабилизатора в этот момент будет равно 1,5 — 2,0 вольт .
Чтобы вернуть стабилизатор в нормальный режим работы, выключите нагрузку и нажмите кнопку Kn , сбросив блокировку защиты.
На выходе стабилизатора снова будет напряжение 9 вольт и светодиод погаснет.
Настройка резистора R3 , можно выбрать ток срабатывания защиты от 1 ампера и более . Транзисторы Т1 и Т2 можно разместить на одном радиаторе без изоляции. Сам радиатор следует изолировать от корпуса.

Ноу-хау разработки, а именно изобретение автора, относится к области электротехники, а именно используется в аналоговых электронных схемах: электронных реле, сервоприводах, схемах генераторов; в источниках питания постоянного тока, а также использование тиристора (симистора) в коммутационных устройствах для управления транзисторным ключом в динамическом режиме со сравнимым логическим уровнем 1 и 0.

Задача — расширить функциональные возможности тиристора в источнике постоянного тока, который предназначен именно для управления транзисторным ключом с мощным выходом в динамическом режиме для переключения любой нагрузки.

Эта цель достигается тем, что метод управления транзисторным переключателем на тиристоре (симисторе) заключается в том, что управляющий электрод транзисторного переключателя любой проводимости подключается положительным смещением к тиристорному переключателю между анодом тиристора и катодом диода, коллектор или эмиттер транзистора, тем самым замыкая схему управляющего электрода транзисторного ключа от связи с минусом, в том числе через управляющий электрод тиристора, а нагрузка подключается к коллекторной или эмиттерной цепи переходного ключа тора между питания, плюс или минус, через тиристорный переключатель, переменный рабочий ток течет из входной цепи питания, тиристор открывается с током, большим, чем удерживающий, и помещает базу ключа транзистора в отрицательное смещение, а отключается с ток меньше удерживающего и переводит базу ключа транзистора в положительное смещение ток через тиристор выкладывается на два плеча и Устанавливается следующая оптимальная пропорция удерживающего тока, которая поочередно изменяет ток через схему переключения тиристоров на 10%… 20%, при которых тиристор выключен, остальной установочный ток через резистор является положительным смещением базы транзисторного ключа.

Установочный ток через тиристор дополнительно прокладывается через третье плечо генератора тока, которое подключено параллельно резистору положительного смещения ключа транзистора.

Рабочий ток через тиристорный переключатель устанавливается путем выбора токоограничивающего резистора, который вводится между общей точкой анода тиристора и катодом диода, коллектором или эмиттером транзистора тиристорного переключателя.

Рабочий ток тиристорного переключателя регулируется транзистором любой проводимости, который вводится в цепь питания тиристорного переключателя.

Принцип действия метода контроля поясняется чертежами на рисунках 1-3.

Схема управления (рис.1) содержит источник питания, транзисторный ключ 7, база которого подключена через резистор 5 и плюс источник питания через резистор 4 между анодом тиристора 8 и катодом диода 9. тиристорного переключателя 2.Вход схемы питания 6 подключен к тиристорному переключателю 2. Управляющий электрод тиристора 8 через резистор 3 подключен к цепи входного входа 6, а через резистор 1 — к катоду тиристора 8 к минус. Ключевой коллектор транзистора 7 подключен к плюсу, а эмиттер подключен к минусу через нагрузку Rн.

Транзисторный ключ 7 может иметь любую проводимость, а нагрузка Rn подключена к цепи эмиттера или коллектора между плюсом или минусом источника питания.Диод 9 замыкает базу транзисторного ключа от связи с минусом, в том числе через цепь управляющих электродов тиристора 8. Переход коллектор-эмиттер или эмиттер-коллектор транзистора может выполнять ту же функцию.

Управляющий электрод тиристора 8 может быть подключен к входу питания 6 через резистор, конденсатор, диод, стабилитрон или их комбинацию. Резистор 5 с транзистором n-p-n в некоторых случаях может не устанавливаться, что в основном ограничивает импульсы высокого напряжения во время переключения.

Схема работает следующим образом: при включенном питании при закрытом тиристоре 8 положительное смещение на базе закроет транзисторный ключ 7 с p-n-p проводимостью, и откроет его с n-p-n проводимостью. Когда напряжение во входной цепи 6 питания увеличивается, при токе, превышающем ток, удерживающий тиристор 8 открывается, и база 7 транзисторного переключателя превращается в отрицательное смещение. Ключ транзистора 7 с p-n-p проводимостью открывается и включает нагрузку Rн, а с n-p-n проводимостью замыкается и отключает нагрузку Rн.

Для эффективной работы схемы выбрана оптимальная пропорция распределения минимального тока удержания тиристора 8. Ток тиристора 8 устанавливается подбором сопротивления резистора 4 исходя из примерно 80 … 90% тока удержания и 10 … 20% через цепь ввода мощности 6 тиристорного переключателя 2, меньше при какой тиристор 8 закроется. Например, испытания проводились в цепи питания 12 В на симисторе ТС10-6 и на тиристорах КУ101Э, КУ101Г, ток удержания которых составлял 2 мА… 5 мА, а пороговый ток отключения тиристора 8 всегда был постоянным. Тиристор 8 снова открывался при увеличении напряжения на 0,7 … 0,9 В на входе питания 6, который был подключен к тиристорному переключателю 2 через резистор 3 кОм. Когда ток удержания тиристора превышает 7 мА, установка удерживающего тока тиристора через вход цепи питания 6 производится способом, описанным на чертеже рисунка 2.

Рисунок 2 отличается от рисунка 1 тем, что цепь смещения ключа транзистора 7 подключена к общей точке анода тиристора 8 через вставленный диод 11, а катод диода 11 подключен к плюсу через регулятор тока 10.Между общей точкой анода тиристора 8 и диода 9 введен токоограничивающий резистор 12. В данной схеме рассмотрены два метода управления: через регулятор тока 10 и через введенный резистор 12.

Диод 11 блокирует главный ток 10 от базы транзисторного ключа 7 от связи и улучшает динамику переключения. Токосъемник 10 представляет собой балластный элемент, может содержать подстроечный и токоограничивающий резисторы. Устанавливают минимальный ток удержания тиристора 8 по входной цепи питания 6.

Токоограничивающий резистор 12 может быть дополнен подстроечным резистором. Таким образом, момент включения и выключения тиристора 8 устанавливается в зависимости от значения напряжения входной цепи питания 6.

Рисунок 3 отличается от рисунка 1 тем, что вход питания 6 подключен к тиристорному переключателю 2 через входной транзистор 14 и токоограничивающий резистор 13, а управляющий вход подключен к базе. Транзистор 14 может иметь любую проводимость, которая регулирует рабочий ток тиристора 8 или переводит тиристор 8 в открытое и закрытое состояние, что переключает транзисторный ключ 7.

Например, когда к управляющему входу подключен генератор пилообразных импульсов, на выходе ключа транзистора 7 будут формироваться прямоугольные импульсные сигналы, а работа простого электронного реле показана на примере чертежа рис. 9 и Рис. 10.

Устройство для реализации способа, содержащее источник питания, транзисторный переключатель npn-проводимости, база которого подключена между анодом тиристора и катодом диода через резистор смещения и источник питания плюс резистор смещения, и тиристорный регулятор. электрод подключен через резистор или резистор, стабилитрон или диод, подключенные последовательно к аноду диода или к эмиттеру транзистора, через другой резистор он подключен к минусу с катодом тиристора, а коллектор ключ транзистора подключен к плюсу источника питания или n через нагрузочный резистор, а общая точка эмиттера через промежуточный резистор соединена с анодом диода тиристорного ключа, а вторая параллельная цепь эмиттер подключен к выходу генератора, а эмиттер и точка смещения базы транзистора подключены к минусу через конденсатор, а база транзистора Тор подключен к эмиттеру через защитный резистор, а с минусом — через защитный конденсатор.

Общая точка промежуточного резистора и конденсатора соединена с эмиттером транзистора через вставленный диод.

Параллельно ключу транзистора подключается второй составной pnp ключ транзистора, эмиттер выходного транзистора подключается к плюсу источника питания, а коллекторы обоих транзисторов подключаются к минусу через нагрузку, а Вход базы составного транзистора через один резистор подключен к плюсу источника питания, а через второй резистор — к основному смещению точечного транзистора.

Анод диода второго тиристорного ключа подключен к выходу генератора через токоограничивающий резистор, а управляющий электрод симистора включен между катодом диода и анодом тиристора, а фаза L подключена к общий рабочий нулевой провод N и корпус через нагрузку и ключ симистора.

Параллельно аноду и катоду тиристора подключается блокировочный транзистор любой проводимости, а база подключается к управляющему входу.

Светодиод оптопары вставляется между коллектором транзистора и плюсом источника питания или с нагрузочным резистором, а защитный стабилитрон или резистор подключается параллельно светодиоду, а коллектор транзистора оптопары подключается к плюсу , а эмиттер подключен через резистор к базе первого транзистора каскада усилителя, база которого подключена к минусу через защитный конденсатор, а к эмиттеру через защитный резистор, а коллектор подключен к Плюс источника питания через резистор или подключен к коллектору второго транзисторного ительного каскада, который подключен к положительному источнику питания через нагрузку, а база подключена к эмиттеру первого транзистора и подключена к минусу и эмиттер через резистор или диод, включенный последовательно.

Генераторное устройство (рисунок 4) содержит источник питания, транзисторный ключ 7, база которого подключена через резистор 5 и источник питания плюс через резистор 4 между анодом тиристора 8 и катодом диода. 9. Управляющий электрод тиристора 8 подключен через резистор 3 к аноду диода 9, а через резистор 1 подключен к минусу с катодом тиристора 8. Коллектор транзистора 7 подключен к плюс источника питания.Общая точка эмиттера транзистора 7 через диод 19 и промежуточного резистора 18 соединена с диодом 9 тиристорного ключа 2, а общая точка диода 19 и промежуточного резистора 18 соединена с минусом через конденсатор 20, а выход генератора соединен с эмиттером. Конденсатор 15 подключен к точке смещения базы транзистора 7, а база с минусом через защитный конденсатор 16, а с эмиттером через защитный резистор 17.

Устройство работает следующим образом: при включенном источнике питания положительное смещение на базе откроет транзисторный ключ 7. Плюс эмиттер через диод 19 и промежуточный резистор 18 запитает тиристорный ключ 2. Тиристор 8 откроется при токе, превышающем ток удержания, и переведет базу транзистора 7 в отрицательное смещение, ключ закроется. Ток через тиристор 8 станет меньше удерживающего, и тиристор 8 закроется.Опять же на базе транзистора 7 произойдет положительное смещение, и цикл повторится. Конденсатор 15 растягивает верхний (положительный) фронт открытого состояния транзистора 7, а конденсатор 20 растягивает нижний фронт закрытого состояния транзистора 7, и дополнительно, выбирая значение промежуточного резистора 18, частота переключения генератора изменена. Промежуточный резистор 18 содержит одну постоянную, или одну конструкцию, или конструкция дополняется последовательно и параллельно включенными резисторами.Причем строительный резистор может быть выполнен в виде регулятора. Диод 19 блокирует обратный разряд конденсатора в выходной цепи генератора. Управляющий электрод тиристора 8 подключается дополнительно резистором 3 к аноду диода 9 или к эмиттеру транзистора 7 через стабилитрон или в случаях для установки порога открытия тиристора или компенсации разницы в падении напряжения на диоде 9. К управляющему входу и входу питания тиристора 8 подключается конденсатор для импульсного размыкания тиристора.

Фиг.5 — устройство двухтактного генератора, отличающееся от фиг.4 тем, что ключевой коллектор транзистора 7 подключен к источнику питания через нагрузочный резистор 24, а промежуточный резистор 18 подключен в виде строительного резистора, а управляющий светодиод 23 подключен к выходу генератора через резистор 22. Параллельно ключу транзистора 7 подключен составной транзисторный ключ на транзисторах 26 и 27 pnp проводимости. Вход базы составного транзисторного ключа 26 подключен через резистор 25 к плюсу источника питания, а через резистор 21 — к общей точке смещения базы транзистора 7.Эмиттер выходного транзистора 27 подключен к плюсу, а коллекторы обоих транзисторов 26 и 27 соединены с минусом, через нагрузку — лампой 28.

Нагрузочный резистор 24 позволяет расширить диапазон регулирования сопротивления промежуточного резистора 18, при уменьшении которого улучшается динамика открытия ключа транзистора 7, но ухудшается его закрытие.

Составной транзисторный ключ pnp проводимости открывается и закрывается синхронно с тиристором 8, а транзисторный ключ 7 работает асинхронно.

Испытания проводились на лампе накаливания мощностью до 80 Вт.

Лампа 28 включалась на низкой частоте, а лампа накаливания регулировалась на высокой частоте путем выбора конденсаторов 15 и 20 и регулятора промежуточного резистора 18. Схема работает при токе удержания тиристора 8 в пределах 3-15 мА, при этом паспорта транзисторов могут отличаться, в том числе и в других схемах.

Выделенные элементы в рамке под номером 29 — тиристорный ключ 2, транзисторный ключ 7 и составной транзисторный ключ 26 и 27 — можно назвать тиристорно-транзисторным переключателем или тиристорно-транзисторным переключателем.Пример реализации в интегрированном исполнении.

На рис. 7 и 8 представлены схемы устройства высоковольтного преобразователя, отличающееся тем, что транзистор 38 pnp подключен к генератору параллельно аноду и катоду тиристора 8, а управляющий вход 37 подключен к генератору. база, которая блокирует и включает генератор, или управляющий вход может работать как задающий генератор. Причем транзистор 38 может иметь любую проводимость.

Схема генератора на фиг. 8 отличается от фиг. 7 тем, что светодиод 56 оптопары вставлен между нагрузочным резистором 24 и коллектором транзистора 7, а стабилитрон 55 подключен параллельно светодиоду 56. Коллектор транзистора оптопары 57 подключен к плюсу, а эмиттер подключен (фиг. 7 — выход генератора подключен) через резистор 42 к базе первого транзистора 49 каскада усилителя. Причем база первого транзистора 49 подключена к минусу через защитный конденсатор 44, а к эмиттеру через защитный резистор 45.Коллектор первого транзистора 49 подключен через резистор 48 к плюсу между защитным диодом 47 и резистором 46 или подключен к коллектору второго транзистора 53, который подключен через защитный диод 52, нагрузка 54 (катушка зажигания ) — к плюсу источника питания. Эмиттер первого транзистора 49 соединен с базой второго транзистора 53, база которого через резистор 50 и диод 51 соединена минусом с эмиттером.Плюс источника питания через защитный диод 47 и защитный резистор 46 подключен к цепи питания генератора, а конденсатор 39 и стабилитрон 43 подключены параллельно к плюсу и минусу генератора.

В качестве элемента нагрузки и управления контрольный светодиод 41 подключен к выходу генератора через резистор 40 или только резистор, который особенно необходим при недостаточном токе, через светодиод 56 оптопары для размыкания транзисторного ключа 57, и при высоком уровне тока параллельно светодиоду 56 оптопары установлен шунтирующий резистор.С оптопарой типа PC817 (SHARP) схема может работать без дополнительного элемента нагрузки.

Сигнал низкого уровня на управляющем входе 37 открывает транзистор 38, генератор отключается. Положительный уровень на входе 37 закрывает транзистор 38, и включается генератор, который запускает выходной каскад усилителя.

Испытания проводились на катушке зажигания автотрансформатора типа В117, максимальная дуга устойчивого пробоя достигала 40 мм по схеме рис.7, а по схеме рис. 8 до 30 мм. Напряжение на выходе катушки снижается подбором номиналов конденсатора 44, резистора 45 или дополнительного конденсатора и стабилитрона. включены параллельно коллектор и эмиттер выходного транзистора 53.

Устройство может служить многоимпульсным преобразователем для бесконтактных устройств зажигания в автомобиле и сварочном производстве для работы генератора, или могут быть подключены другие нагрузки, например, лампы накаливания или звуковая сирена и т. Д.Причем схема может работать без защитных элементов 43, 46, 47 и 52.

Фиг.9 — электронное релейное устройство. База транзистора 14 подключена к цепи ГРМ, коллектор подключен к плюсу источника питания, а эмиттер подключен к входу питания цепи тиристора 8 через токоограничивающий резистор 13 и диод 9. Резистор R4 — регулятор задержки времени.

Устройство работает следующим образом

включить источник питания, транзисторный ключ 7 закрыт.При кратковременном нажатии кнопки SB1 конденсатор С1 заряжается, транзистор 14 открывается, который открывает тиристор 8, и тиристор переключает транзисторный ключ 7, катушка реле К1 включается. По мере разряда конденсатора С1 напряжение на нем уменьшается. Это приводит к снижению напряжения на эмиттере транзистора 14, и при токе меньше удерживающего тиристор 8 закрывается. Положительное смещение на базе закроет транзисторный ключ 7, а реле К1 выключится.Устройство с заданными номиналами элементов и с током удержания тиристора 8 находится в пределах 3-5 мА. Время воздействия может достигать 30 минут, а погрешность при стабильном источнике питания находится в пределах 2-3%.

Рисунок 10 — устройство электронного релейного симистора с оптопарой. Принцип работы аналогичный. Симисторные оптопары типа MOS3063 или MOS3082, удерживающие свой ток в диапазоне 0,4-0,6 мА. По этой причине подключается составной транзисторный переключатель (аналогичный составному переключателю на фиг.5) с большим входным сопротивлением. Управляющий вход светодиода оптопары подключен через стабилитрон и резистор, параллельно с которым подключен вспомогательный конденсатор для импульсного размыкания симистора. Стабилитрон служит для отсечки тока через светодиод оптопары при уменьшении напряжения на эмиттере транзистора 14. Это увеличивает время выдержки.

Во время тестирования время экспозиции составило около 40 минут, а погрешность была в пределах 2%. Производительность существенно выше, чем у тиристора КУ101.

Предлагается метод определения минимального тока удержания тиристора любой конструкции. Тиристорный переключатель подключен между плюсом и минусом источника питания через токоограничивающий резистор и миллиамперметр или другое записывающее устройство, подключенное последовательно. Причем параллельно с источником питания подключается электролитический конденсатор большой емкости. На управляющий вход кратковременно подается положительный импульс напряжения через токоограничивающий резистор или конденсатор.Ток через тиристор регистрируется миллиамперметром, затем источник питания отключается. По мере разряда конденсатора ток через тиристор будет уменьшаться, а минимальный ток удержания определяется моментом резкого отклонения стрелки миллиамперметра.

Использование метода управления транзисторным переключателем найдет применение в следующих электрических схемах устройств: электронное реле времени, например, катушки коммутирующих реле; схемы слежения, например аварийные выключатели на источниках питания; схемы генератора, например высокочастотные сирены в охранных устройствах, высоковольтные преобразователи для катушек зажигания.

Неотъемлемая часть устройства: тиристорный переключатель и транзисторный переключатель — можно назвать тиристорно-транзисторный переключатель или тиристорно-транзисторный переключатель, который может быть реализован в виде единой интегральной схемы. В этом случае необходимо будет регламентировать паспортные данные по минимальным токам удержания.

На изобретение выдан патент РФ RU2343622.
Автор (ы): Алексеев Альберт Герасимович, Алексеев Виталий Альбертович

Зарядное устройство на тиристор для автомобиля

Использование тиристорных зарядных устройств оправдано — восстановление емкости аккумулятора происходит намного быстрее и «правильно».Оптимальный ток заряда, напряжение сохраняется, поэтому вывести аккумулятор из строя маловероятно. Ведь от перенапряжения электролит может закипеть, пластины из свинца могут разрушиться. И все это приводит к выходу из строя аккумулятора. Но необходимо помнить, что современные свинцово-кислотные аккумуляторы выдерживают не более 60 циклов полной разрядки и зарядки.

Общее описание схемы зарядного устройства

Сделать своими руками зарядные устройства на тиристорах сможет каждый, если есть знания в области электротехники.Но для того, чтобы выполнить всю работу правильно, нужно иметь под рукой даже очень простой измерительный прибор — мультиметр.

Позволяет измерить напряжение, ток, сопротивление, проверить работу транзисторов. А в схеме зарядного устройства есть такие функциональные блоки:

1. Устройство опускания — в простейшем случае это обычный трансформатор.
2. Выпрямительный блок состоит из одного, двух или четырех полупроводниковых диодов. Обычно используется мостовая схема, так как с ее помощью можно получить практически чистый постоянный ток без пульсаций.
3. Фильтрующий элемент — это один или несколько электролитических конденсаторов. С их помощью в выходном токе отсекается вся переменная составляющая.
4. Стабилизация напряжения производится с помощью специальных полупроводниковых элементов — стабилитронов.
5. Амперметр и вольтметр контролируют ток и напряжение соответственно.
6. Регулировка параметров выходного тока осуществляется устройством, собранным на транзисторах, тиристоре и переменном сопротивлении.

Основной элемент — трансформатор

Без него просто некуда сделать зарядное Устройство с тиристорной регулировкой без использования трансформатора работать не будет.Цель использования трансформатора — снизить напряжение с 220 В до 18-20 В. Это то, что вам нужно для нормальной работы зарядного устройства. Общая конструкция трансформатора:

1. Магнитопровод из листовой стали.
2. Первичная обмотка подключена к источнику переменного тока напряжением 220 В.
3. Вторичная обмотка подключена к основной плате зарядного устройства.

В некоторых конструкциях две вторичные обмотки соединены последовательно. Но в конструкции, которая рассматривается в статье, используется трансформатор, имеющий одну первичную и такое же количество вторичных обмоток.

Грубый расчет обмоток трансформатора

Желательно в конструкции зарядного устройства для тиристоров использовать трансформатор с существующей первичной обмоткой. Но если первичной обмотки нет, нужно ее рассчитать. Для этого достаточно знать мощность устройства и площадь сечения магнитопровода. Желательно использовать трансформаторы мощностью более 50 Вт. Если известно сечение магнитопровода S (квадратные см), то можно рассчитать количество витков для каждого напряжения 1 В:

N = 50 / S (квадратный см).

Чтобы рассчитать количество витков в первичной обмотке, нужно умножить на 220 Н. Аналогично рассматривается вторичная обмотка. Но нужно учитывать, что в бытовой сети напряжение может подскочить до 250 В, поэтому трансформатор должен выдерживать такие перепады.

Обмотка и сборка трансформатора

Перед тем, как приступить к намотке, необходимо рассчитать диаметр провода, который вы хотите использовать. Для этого воспользуйтесь простой формулой:

d = 0,02 × √I (обмоток).

Сечение провода измеряется в миллиметрах, ток в обмотке — в миллиамперах. Если вы хотите зарядить током 6 А, то подставьте корневое значение 6000 мА.

После расчета всех параметров трансформатора приступаем к намотке. Равномерно уложите катушку к обмотке так, чтобы обмотка находилась в окне. Начало и конец крепления — их желательно припаять к свободным контактам (если есть). Как только обмотка готова, можно собирать пластины из трансформаторной стали.Обязательно после завершения намотки покрыть провода лаком, это поможет избавиться от гудения во время работы. Клейким раствором можно обрабатывать и стержневую плиту после сборки.

Производство печатных плат

Для самостоятельного изготовления печатной платы зарядного устройства автомобильных аккумуляторов на тиристоре необходимы такие материалы и инструменты:

1. Кислота для очистки поверхности фольгированного материала.
2. Припой и олово.
3. Текстолит фольгированный (гетинакс становится тверже).
4. Маленькое сверло и сверла 1-1,5 мм.
5. Хлорид железа. Гораздо лучше использовать этот реагент, ведь с его помощью излишки меди уходят намного быстрее.
6. Маркер.
7. Лазерный принтер.
8. Утюг.

Перед тем, как начать редактирование, вы должны нарисовать дорожки. Лучше всего это сделать на компьютере, а затем распечатать рисунок на принтере (всегда лазерном).

Распечатка должна выполняться на листе из любого глянцевого журнала. Картинка переводится очень просто — лист греется горячим утюгом (без фанатизма) несколько минут, потом на какое-то время остывает.Но вы можете нарисовать маркер вручную, а затем опустить текстолит в раствор хлорида железа на несколько минут.

Назначение накопительных элементов

Устройство на основе фазоимпульсного регулятора на тиристоре. В нем нет дефицитных компонентов, поэтому при условии сборки рабочих частей вся схема может работать без настройки. В конструкции присутствуют такие элементы:

1. Диоды VD1-VD4 — мостовой выпрямитель. Они предназначены для преобразования переменного тока в постоянный.
2. Блок управления собран на однопереходных транзисторах VT1 и VT2.
3. Время зарядки конденсатора C2 можно регулировать с помощью переменного сопротивления R1. Если его ротор сдвинуть в крайнее правое положение, то зарядный ток будет максимальным.
4. VD5 — диод, предназначенный для защиты схемы управления тиристором от обратного напряжения, возникающего при его включении.

У такой схемы есть один большой недостаток — большие колебания зарядного тока, если в сети нестабильное напряжение.Но это не помеха, если в доме используется регулятор напряжения. Можно собрать зарядное устройство на двух тиристорах — оно будет стабильнее, но реализовать такую ​​конструкцию сложнее.

Сборка компонентов на печатной плате

Диоды и тиристоры желательно устанавливать на отдельных радиаторах, причем они должны быть изолированы от корпуса. Все остальные элементы устанавливаются на печатную плату.

Использовать навесную установку нежелательно — слишком некрасиво выглядит и опасно.Для размещения предметов на доске необходимо:

1. Просверлить тонкое просверленное отверстие под ножки.
2. Залудить все печатные дорожки.
3. Покройте дорожки тонким слоем жести, это обеспечит надежность монтажа.
4. Установить все элементы и растворить их.

После окончания монтажа можно покрыть дорожки эпоксидной смолой или лаком. Но перед этим обязательно подключите трансформатор и провода, идущие к аккумулятору.

Окончательная сборка прибора

После завершения установки зарядного устройства на тиристор КУ202Н необходимо найти для него подходящий корпус. Если ничего подходящего нет, сделайте сами. Можно использовать тонкий металл или даже фанеру. Расположите в удобном месте трансформатор и радиаторы с диодами, тиристор. Необходимо, чтобы они хорошо остыли. Для этого в задней стенке можно установить кулер.

Можно даже установить предохранитель вместо автоматического выключателя (если позволяют габариты устройства).На передней панели нужно разместить амперметр и переменный резистор. Собрав все элементы, вы приступаете к тестированию устройства и его работы.

Тиристорное управление. Тиристор — что это? Принцип работы и характеристики тиристоров

♠ Тиристорная система управления в цепях переменного и пульсирующего тока использует бесконечную серию управляющих импульсов, синхронизированных с сетью, и выполняет фазовый сдвиг фронтов управляющих импульсов относительно сетевого напряжения, проходящего через ноль.
Управляющий импульс, сформированный специальным устройством, подается на переход управляющим электродом — катодом тиристора, с которым он соединяет электрическую сеть в нагрузке.
Разберем работу такой системы на примере терморегулятора жала электрического паяльника мощностью до 100 Вт и 220 вольт. . Схема этого устройства представлена ​​на рис. , рис. 1 .

♠ Паяльник электрический регулятор температуры в сети переменного тока 220 Вольт состоит из диодного моста на тиристоре КЦ405А КУ202Н , стабилитрона, узла формирования импульсов управления.
С помощью моста переменное напряжение превращается в пульсирующее. (Umax = 310 В) положительная полярность (точка T1) .

В состав блока формирования входят:
— стабилитрон, формирующий для каждого полупериода трапециевидное напряжение (точка Т2) ;
— временная цепь заряда-разряда R2, R3, C ;
— аналоговый динистор Тр1, Тр2 .

С резистора R4 снимается импульсное напряжение для запуска тиристора (точка 4) .

На графиках (рис. 2) показан процесс формирования напряжений в точках Т1 — Т5 при изменении переменного резистора R2 от нуля до максимума.

Через резистор R1 пульсирующее сетевое напряжение подается на стабилитрон КС510 .
На стабилитроне формируется напряжение 10 вольт. (точка Т2) . Он определяет начало и конец области регулирования.

♠ Параметры временной цепочки (R2, R3, C) подобраны так, чтобы за один полупериод конденсатор С успел полностью зарядить.
С началом перехода напряжения сети Uc через ноль, с появлением трапециевидного напряжения напряжение на конденсаторе начинает возрастать СО . При достижении напряжения на конденсаторе Uk = 10 вольт , пробивается аналог тиристора (Тр1, Тр2) . Конденсатор С через аналог разрядов на резистор R4 и, параллельно ему, переход Uh — к тиристор (точка Т3) и включает в себя тиристор.
Тиристор КУ202 пропускает основной ток нагрузки по цепи: сеть — КЦ405 — спираль паяльника — анод — катод тиристора — КЦ405 — предохранитель — сеть .
Резисторы R5 — R6 служат для стабильной работы прибора.

♠ Работа узла управления автоматически синхронизируется с напряжением Uc и сети. Стабилитрон
может быть Д814В, Д, Д. или КС510, КС210, на напряжение 9-12 вольт.
Резистор переменный R2 — 47 — 56 Ком не менее 0,5 Вт .
Конденсатор С — 0,15 — 0,22 мкФ , не более.
Резистор R1 — желательно набрать из трех резисторов 8,2 Ком каждый по два ватта, чтобы не сильно нагреться.
Транзисторы Тр1, Тр2 — пары КТ814А, КТ815А; КТ503А, КТ502А и др.

♠ Если регулируемая мощность не превышает 100 Вт , можно использовать тиристор без радиатора.При мощности нагрузки более 100 Вт требуется площадь радиатора 10 — 20 см .
♠ В этом импульсно-фазовом методе запускающий импульс для тиристора генерируется в течение всего полупериода.
Тех. мощность регулируется почти от нуля до 100%, при этом регулируется фазовый угол от a = 0 до a = 180 градусов
На графиках в точке номер 5 показаны формы нагрузки на нагрузку при выбранных фазовых углах: a = 160, a = 116, a = 85, a = 18 градусов
Если a = 160 градусов , тиристор закрыт почти все время в течение полупериода сетевого напряжения (мощность в нагрузке очень маленький).
Если а = 18 градусов , тиристор открыт почти весь полупериод (мощность в нагрузке почти 100% ).
На графиках в точка номер 4 при открытии тиристора вместе с появлением триггерного импульса складывается падение напряжения на открытом тиристоре ( Up на графике в точке номер 4 ).

Все представленные диаграммы напряжений в точках T1 — T5 относительно точки T6 вы можете посмотреть на осциллографе.

Тиристор в цепи переменного тока. Фазовый метод.

♦ Известно, что электрический ток в бытовой и промышленной сети изменяется синусоидально. Форма переменного электрического тока частотой 50 герц представлена ​​на рис.1 а) .

За один период цикла напряжение меняет свое значение: 0 → (+ Umax) → 0 → (-Umax) → 0 .
Если вы представите простейший генератор переменного тока (рис. 1 б) с одной парой полюсов, где получение синусоидального переменного тока определяет вращение рамы ротора за один оборот, то каждое положение ротора в определенный период времени соответствует определенное значение выходного напряжения.

Или каждому значению величины синусоидального напряжения за период соответствует определенный угол α поворот рамы. Фазовый угол α — это угол, определяющий значение периодически изменяющегося значения в данный момент времени.

По фазовому углу:

• α = 0 ° напряжения U = 0 ;
• α = 90 ° напряжение U = + Umax ;
• α = 180 ° напряжение U = 0 ;
• α = 270 ° напряжение U = — Umax ;
• α = 360 ° напряжение U = 0.

♦ Регулирование напряжения с помощью тиристора в цепях переменного тока использует эти синусоидальные свойства переменного тока.
Как уже говорилось ранее в статье «»: тиристор, это полупроводниковый прибор, работающий по закону управляемого электрического клапана. Имеет два стабильных состояния. При определенных условиях он может быть токопроводящим. (открыто) и непроводящее состояние (закрыто) .
♦ Тиристор имеет катод, анод и управляющий электрод. С помощью управляющего электрода можно изменить электрическое состояние тиристора, то есть изменить электрические параметры клапана.
Тиристор может пропускать электрический ток только в одном направлении — от анода к катоду (симистор пропускает ток в обоих направлениях).
Следовательно, чтобы тиристор работал, переменный ток должен быть преобразован (выпрямлен с помощью диодного моста) в пульсирующее напряжение положительной полярности с напряжением, проходящим через ноль, как на Рис. 2 .

♦ Способ управления тиристором заключается в том, чтобы в момент времени t (в течение полупериода Us ) через переход Uh — k , ток переключения прошел через тиристор IO .

С этого момента через тиристор проходит главный токовый катод — анод, до следующего полупериода через ноль, когда тиристор закрывается.
Коммутационный ток IO Тиристор можно получить разными способами.
1. Из-за протекающего через: + U — R1 — R2 — Ue — K — -U (на схеме на рисунке 3) .
2. Из отдельного узла формируют управляющие импульсы и подают их между управляющим электродом и катодом.

♦ В первом случае ток управляющего электрода протекает через переход Uh — k , постепенно увеличиваясь (возрастая с напряжением Us ), пока не достигнет значения IO .Тиристор откроется.

фазовый метод .

♦ Во втором случае сформированный в специальном устройстве короткий импульс в нужный момент подается на переход Uh — k , с которого открывается тиристор.

Этот метод управления тиристорами называется импульсно-фазовый метод .
В обоих случаях ток, управляющий включением тиристора, должен быть синхронизирован с началом перехода сетевого напряжения Uc через ноль.
Действие управляющего электрода сводится к контролю момента включения тиристора.

Метод управления фазными тиристорами.

♦ Попробуем на простом примере тиристорного диммера (схема на рис.3 ) разберем особенности тиристора в цепи переменного тока.

После выпрямительного моста напряжение представляет собой пульсирующее напряжение, изменяющееся в виде:
0 → (+ Umax) → 0 → (+ Umax) → 0, как на рисунке 2

♦ Тиристор управления пуском выглядит следующим образом.
При повышении сетевого напряжения Us с момента прохождения напряжения через ноль в цепи управляющих электродов Iup появляется управляющий ток:
+ U — R1 — R2 — Ue — K — -U.
С увеличением напряжения Us растёт управляющий ток Iup (управляющий электрод — катод).

Когда ток управляющего электрода достигает IO , тиристор включается (открывается) и замыкает точки + U и –U на диаграмме.

Падение напряжения на открытом тиристоре (анод — катод) 1,5 — 2,0. вольт. Ток управляющего электрода падает практически до нуля, а тиристор остается в проводящем состоянии до того момента, когда напряжение Us в сети не упадет до нуля.
С действием нового полупериода сетевого напряжения все повторится сначала.

♦ В цепи протекает только ток нагрузки, то есть ток через лампу L1 по цепи:
Uc — предохранитель — диодный мост — анод — тиристорный катод — диодный мост — лампа L1 — Uc.
Лампочка будет загораться с каждым полупериодом сетевого напряжения и гаснуть, когда напряжение достигает нуля.

Давайте, например, проведем небольшие вычисления. рис.3 . Мы используем элементы данных, как на диаграмме.
По справочнику для тиристора КУ202Н коммутируемый ток IO = 100 мА . На самом деле он намного меньше и составляет 10-20 мА, в зависимости от экземпляра.
Возьмем для примера I on = 10 мА .
Момент включения (регулировка яркости) контролируется изменением номинала переменного сопротивления резистора R1 . Для разных номиналов резистора R1 будут разные напряжения пробоя тиристора. В этом случае момент включения тиристора будет варьироваться в пределах:

1. R1 = 0, R2 = 2.0 Ком. U on = I on x (R1 + R2) = 10 x (0 + 2 = 20 вольт.
2. R1 = 14,0 ком., R2 = 2,0 ком. U on = I on x (R1 + R2) = 10 x (13 + 2) = 150 вольт.
3. R1 = 19.0 Com, R2 = 2.0 Com. Uon = Ion x (R1 + R2) = 10 x (18 + 2) = 200 вольт.
4. R1 = 29.0 Com, R2 = 2.0 Com. Uon = Ion x (R1 + R2) = 10 x (28 + 2) = 300 вольт.
5. R1 = 30,0 Ком, R2 = 2,0 Ком. Uon = Ion x (R1 + R2) = 10 x (308 + 2) = 310 вольт.

Фазовый угол α изменяется от a = 10 до a = 90 градусов
Примерный результат этих вычислений дан в рис.

♦ Заштрихованная часть синусоиды соответствует выходной мощности на нагрузке.
Управление мощностью фазовым методом, возможно только в узком диапазоне углов управления от a = 10 ° до a = 90 ° .
То есть в пределах от 90% до 50% мощности, выделенной на нагрузку .

Начало регулирования с фазового угла a = 10 градусов в связи с тем, что в момент времени t = 0 — t = 1 ток в цепи управляющего электрода еще не достиг значения IO (Uc не доходил до 20 вольт).

Все эти условия выполнимы, если в цепи нет конденсатора. С .
Если поставить конденсатор СО (на схеме рис. 2), то диапазон регулирования напряжения (фазовый угол) сместится вправо как рис.5 .

Это связано с тем, что сначала (t = 0 — t = 1 ) весь ток идет на заряд конденсатора С , напряжение между УЭ и К тиристором равно нулю и он не может включиться.

Как только конденсатор зарядится, ток пойдет через управляющий электрод — катод, тиристор включится.

Угол управления зависит от емкости конденсатора и сдвигается приблизительно на от a = 30 до a = 120 градусов (при емкости 50 мкФ, ). Как проверить тиристор?

В своем блоге я разместил информационный бюллетень с бесплатными уроками по теме :.
В этих уроках я в популярной форме постарался максимально просто изложить суть работы тиристора: как он работает, как работает в цепях постоянного и переменного тока.Провел множество существующих схем на тиристорах и динисторах.

В этом уроке я по просьбе подписчиков привожу несколько примеров. Проверка целостности тиристоров.

Предварительная проверка тиристора осуществляется тестером или цифровым мультиметром .
Переключатель цифрового мультиметра должен находиться в положении проверки диодов.
С помощью омметра или мультиметра проверяются переходы тиристоров: управляющий электрод — катод, и переход анод — катод.
Сопротивление тиристорного перехода управляющий электрод — катод должно быть в пределах 50-500 Ом.
В каждом случае значение этого сопротивления должно быть примерно одинаковым для прямого и обратного измерения. Чем больше величина этого сопротивления, тем чувствительнее тиристор.
Другими словами, ток управляющего электрода будет меньше, при котором тиристор переходит из закрытого состояния в открытое.
В исправном тиристоре значение сопротивления перехода анод-катод для прямого и обратного измерения должно быть очень большим, то есть иметь «бесконечное» значение.
О положительном результате этой предварительной проверки пока ничего не говорит.
Если тиристор уже стоит где-то в цепи, возможно, у него сгорел анодно-катодный переход. При этом неисправность тиристорного мультиметра не определяется.

Основное испытание тиристора следует проводить с использованием дополнительных источников питания. В этом случае полностью проверяется работа тиристора.
Тиристор переходит в открытое состояние, если через переход катод — управляющий электрод проходит короткий импульс тока, достаточный для открытия тиристора.

Этот ток можно получить двумя способами:
1. Используйте основной источник питания и резистор R, как показано на рисунке №1.
2. Использовать дополнительный источник управляющего напряжения, как на рисунке 2.

Рассмотрим схему проверки тиристора на рисунке №1.
Вы можете сделать небольшую тестовую плату, на которой разместить провода, индикатор и кнопки.

В качестве сопротивления нагрузки и визуального индикатора тиристора используйте лампочку малой мощности с соответствующим напряжением.Сопротивление
Сопротивление R выбирается исходя из того, что ток, протекающий через управляющий электрод — катод, достаточен для включения тиристора.
Ток управления тиристором проходит по цепи: плюс (+) — замкнутая кнопка Kn1 — замкнутая кнопка Kn2 — резистор R — управляющий электрод — катод — минус (-).
Ток управления тиристором для опорного источника КУ202 составляет 0,1 ампер. В действительности ток включения тиристора составляет от 20 до 50 миллиампер и даже меньше.Возьмем 20 миллиампер или 0,02 ампера.
Основным источником питания может быть любой выпрямитель, аккумулятор или аккумулятор.
Напряжение может быть любым, от 5 до 25 вольт.
Определить сопротивление резистора R .
Принять для расчета источник питания U = 12 вольт.
R = U: I = 12 В: 0,02 A = 600 Ом.
Где: U — напряжение питания; I — ток в цепи управляющего электрода.

Номинал резистора R будет равен 600 Ом.
Если напряжение источника, например, 24 Вольта, то R = 1200 Ом соответственно.

Схема на рисунке 1 работает следующим образом.

В исходном состоянии тиристор закрыт, электрическая лампа не горит. Схема в этом состоянии может быть сколь угодно длинной. Нажмите кнопку Kn2 и отпустите. По цепи управляющего электрода пройдет импульс управляющего тока. Тиристор откроется. Индикатор останется включенным, даже если цепь управляющего электрода разорвана.
Нажмите и отпустите кнопку Kn1. Цепь тока нагрузки, проходящего через тиристор, разомкнется, а тиристор закроется. Схема вернется в исходное состояние.

Вместо источника постоянного напряжения U включить переменное напряжение 12 вольт, от любого трансформатора (рисунок 2).

В исходном состоянии лампочка не горит.
Нажать кнопку КН2. Когда кнопка нажата, горит лампочка.При нажатии кнопки тухнет.
При этом горит лампочка «в пол — тепло». Это связано с тем, что тиристор пропускает только положительную полуволну переменного напряжения.
Если вместо тиристора проверить симистор, например КУ208, то лампочка будет гореть на полную мощность. Симистор передает обе полуволны переменного напряжения.

Вернемся к первой схеме проверки тиристоров, от источника постоянного напряжения, но несколько изменив ее.

См. Фото № 3.

4. Урок № 4 — «Тиристор в цепи переменного тока. Импульсно-фазовый метод».

5.Урок № 5 — «Тиристорный регулятор в зарядном устройстве».

В этих уроках в простой и удобной форме представлена ​​основная информация по полупроводниковым приборам: динисторам и тиристорам.

Что такое динистор и тиристор, выход тиристоров и их вольт-амперные характеристики, работа динистора и тиристора в цепях постоянного и переменного тока, транзисторные аналоги динистора и тиристора.

А также: способы контроля электрической мощности переменного тока, фазовые и импульсно-фазные методы.

Каждый теоретический материал подтвержден практическими примерами.
Представлены токовые схемы: релаксационный генератор и фиксированная кнопка, реализованные на динисторе и его транзисторном аналоге; схема защиты от короткого замыкания в регуляторе напряжения и другое.

Особенно интересна автолюбителям схема зарядного устройства для аккумулятора 12 вольт на тиристорах.
Приведены диаграммы форм напряжений в рабочих точках устройств управления.переменное напряжение фазным и импульсно-фазным методами.

Чтобы получать эти бесплатные уроки, подпишитесь на рассылку новостей, заполните форму подписки и нажмите кнопку «Подписаться».

Тиристоры представляют собой самый широкий класс полупроводниковых приборов с отрицательным сопротивлением и предназначены в основном для коммутации токов и напряжений в сильноточных цепях. Большое количество типов тиристоров с различными характеристиками определяет разнообразие ключевых и коммутационных схем на их основе, однако общее свойство этих устройств — S-образная вольт-амперная характеристика позволяет в целом подойти к анализу статических и статических напряжений. динамические свойства тиристорных ключей.

Чтобы ключ работал в двух устойчивых режимах, прямая его нагрузки должна пересекать вольт-амперную характеристику в трех точках (/, 2, 3) (рис. ???)) из них положения 1 и 3 устойчивы. Если при отсутствии входного сигнала постоянное напряжение, подаваемое на тиристор, не превышает U НА , то ключ находится в закрытом состоянии. Однако при приближении напряжения тиристора к значению, равному U НА , г. закрытое состояние нестабильно.Более того, некоторые образцы тиристоров могут самопроизвольно разблокироваться при нахождении под напряжением, а тем более U НА , что особенно проявляется при повышении температуры. Следовательно, закрытое состояние тиристора характеризуется только частью напряжения U НА т.е. максимально допустимое постоянное напряжение U PR.MAX , под которой устройство должно оставаться закрытым в течение всего срока службы.

Для трехэлектродных тиристоров номинал U PR.MAX может быть увеличен, если управляющий переход замкнут или к нему приложено отрицательное смещение, которое вызывает ток блокировки в цепи управляющего электрода. I U. OBR , кроме того, в случае шунтирования управляющего переходного тока I U. OBR является частью анодного тока, ответвляющегося в шунтирующую цепь.

Сопротивление тиристорного переключателя в замкнутом состоянии определяется током утечки в прямом направлении I UT измерено при напряжении U PR.MAX и максимально допустимая температура и ток I K0 центральный переход P 2 . Это позволяет использовать в качестве эквивалентной схемы тиристор в замкнутом состоянии сопротивления, значение которого равно R . OBR , г. и источник тока I K0 .

Сопротивление открытия ключа определяется остаточным напряжением U OBR измерено при максимальном прямом токе I PR.MAX , который устанавливается исходя из максимально допустимой мощности рассеивания на тиристоре R МАКС . Это позволяет заменить открытый тиристор на эквивалентное сопротивление. R ETC .значение которого равно R ETC = U ОСТ / I PR.MAX и источник напряжения U ОСТ .

Переключение тиристора из закрытого в открытое состояние должно осуществляться подачей триггерного импульса на схему управления трехэлектродных устройств — триодных (ТТ) и запираемых (TH) тиристоров или на анод-катод. схема для диодных тиристоров (ДТ).Между амплитудой импульсов U НА перевод ДТ в разомкнутое состояние, который в соответствии с условными обозначениями, принятыми для диодных тиристоров, обозначим U ПУСК и статическое значение U НА Нет сопоставления корреляции. Амплитуда U ПУСК в основном зависит от длительности импульса напряжения открытия на аноде тиристора t ф. Емкости анодно-катодной части закрытого диодного тиристора С DT ≈ C P2 Где C P2 — емкость центральная пн переход, а значит, от внутреннего сопротивления запускающих импульсов R VN .

Для разблокировки импульсного ключа, выполненного на трехэлектродном устройстве (ТТ или СТ), и блокировки ключа на СТ, необходимо обеспечить протекание определенного импульса тока в цепи управления тиристором. Амплитуда этого импульса, прежде всего, зависит от его длительности, а в режиме блокировки — от величины постоянного тока анода I ETC протекает через открытый тиристор.

Одним из основных параметров, характеризующих процесс разблокировки трехэлектродных тиристоров, является импульсный выпрямительный ток I AB , под которой следует понимать минимальную амплитуду положительного импульса управляющего тока заданной длительности, переводящего тиристор в разомкнутое состояние при определенном напряжении на аноде.

С импульсным управляющим током I U. OBR блокировка тиристора, зависит от анодного тока I ETC управляемость запираемого тиристора характеризуется импульсным коэффициентом запирания B Рек. = I ETC / I Рек. (в I U.OBR = I Рек. тиристор заблокирован).

Продолжительность процесса разблокировки характеризуется временем задержки. т H (ток анода увеличивается до 0,1 I ETC ) и время установления прямого сопротивления т UCT (анодный ток варьируется от 0, I ETC до 0.9 I ETC ), что вместе составляет время т НА , г. , а длительность процесса запирания характеризуется задержкой t ZP (анодный ток уменьшается до 0,9 I ETC ) и время спада т СП (анодный ток от 0.9 I ETC до 0,1 I ETC ), что в сумме дает время запирания т Рек. .

Время переключения тиристорного ключа, несмотря на действие сильной внутренней положительной обратной связи, значительно больше аналогичного параметра для транзисторных ключей. Это связано с режимом глубокого насыщения. pnpn — структура и связанное с ней накопление и рассасывание большого объемного заряда.Из-за этого время включения тиристора составляет несколько микросекунд, а время выключения — десятки и сотни микросекунд, уменьшаясь для высокочастотных тиристоров и тиристоров, прямой ток которых значительно меньше максимально допустимого.

Отметим, что при активно-индуктивном характере нагрузки тиристорного ключа увеличение прямого тока определяется не только и не столько инерционностью самого устройства, сколько постоянством времени нагрузки. Для таких ключей длительность управляющих импульсов выбирается не только по минимально заданным справочным данным, но и в зависимости от постоянной времени нагрузки с учетом того, что за длительность управляющего импульса постоянный ток должен успеть превысить значение Я ВЫКЛ. .

К параметрам, характеризующим разблокировку тиристорного ключа, следует отнести и максимально допустимую скорость увеличения анодного тока (dI ETC / дт) МАКС . Ограничение скорости (dI ETC / дт) сверху, из-за влияния неодномерных явлений на процесс разблокировки тиристора и оказывается особенно сильным в режимах, когда амплитуда импульса прямого тока I ПР.IMP >> I PR.MAX . Значения (dI ETC / дт) и I PR.IMP.MAH . зависят от длительности импульсов постоянного тока и частоты их исследования.

Построение и расчет цепей отпирания, выключения и запирания тиристорных ключей являются первоочередными задачами, которые необходимо решить при проектировании тиристорных устройств.В этом случае отключение тиристоров означает отключение их по анодной цепи, а блокировка означает отключение управляющего электрода по цепи.

Анализ цепей разблокировки. Схема разблокировки должна обеспечивать включение управляющего сигнала от импульса, защиту тиристора от импульса разблокировки, а также наличие запаса на минимально допустимом режиме входной цепи устройства. Эти требования должны выполняться в заданном диапазоне внешних, например, температурных воздействий для любого тиристора выбранного типа.

Для гарантированного включения тиристора и исключения его работы от помехового сигнала U ПОМ необходимо для выполнения неравенств

, где U ПОМ. и I ПОМ. — допустимые значения напряжения и тока помех, действующих в цепи управления.

В случае индуктивного характера нагрузки (рис.4.7.1-a) длительность управляющего импульса необходимо увеличить до

, где I ETC — установившееся значение тока нагрузки; — постоянная »временная нагрузка цепи; τ H = л H / R H ; т НА — длительность управляющего импульса при чисто активной нагрузке.

Для уменьшения длительности управляющих импульсов индуктивной нагрузки рекомендуется шунтировать активное сопротивление серии R С -цепочка (рис. 4.7.1-б и -в ), , параметры которого для схемы рис. 4.7.1, , но выбираются из условия

и для схемы рис. 4.7.1.

;

Использование резистивно-емкостного шунта снижает потери мощности по сравнению с чисто резистивным шунтом, однако в цепи могут возникать колебательные процессы.Основные схемы цепей отпирания ключей на тиристорах показаны на рис. 4.7.2. Включение диода в цепь управления тиристором (рис. 4.7.2, — , но и — b ) исключает протекание обратного тока через управляющий переход, что недопустимо для обычных триодных тиристоров, а включение R Ш повышает устойчивость тиристоров от самопроизвольного включения в схему (рис.4.7.2- б ) роль шунтирующего сопротивления играет малое сопротивление постоянному току выходной обмотки трансформатора. Включите разделительный бак C R на схеме рис. 4.7.2- at позволяет формировать управляющий импульс с формой, близкой к оптимальной, то есть крутым и большим по амплитуде передним фронтом и экспоненциально убывающей вершиной.

Схема разблокировки ключей на диодных тиристорах представлена ​​на рис.4.7.2 gf При подаче короткого импульса положительного (рис. 4.7.2- g ) или отрицательного (рис. 4.7.2- г) полярность в цепи анод — катод тиристора через емкость центрального переход C P2 = С S протекает ток, который обеспечивает накопление в базах S заряд Q НА необходимо для разблокировки устройства.Диод D 1 увеличивает входное сопротивление цепи. Для разблокировки S на схеме рис. 4.7.2- d должны выполняться неравенства

и

и в схеме рис. 4.7.2 — г и d — неравенства

и

где т F.MAH — максимальная длительность фронта входного импульса C S — емкость тиристора.

А

пробой пробой цепи Для отключения тиристора поперек анода необходимо уменьшить ток, протекающий через тиристор, до менее I ВЫК.МИН на время более т ВЫКЛ. .В цепях постоянного тока эта проблема решается с помощью транзисторного ключа или коммутирующих реактивных элементов.

Цепи выключенного тиристорного ключа с последовательными и параллельными транзисторами показаны на рис. 4.7.3 — но и — b. Согласованный

транзистор, запертый положительным импульсом, на время прерывает прохождение тока через тиристор t И > т ВЫКЛ. .Дополнительное соединение E 0 увеличивает надежность отключения за счет компенсации тока I K0 закрытый транзистор и способствует увеличению скорости рассасывания объемного заряда и, тем самым, сокращает время выключения тиристора.

В схеме с параллельным транзистором при его разблокировке основная часть анодного тока тиристора отводится через транзистор, прямой ток тиристора уменьшается ниже I ВЫК.МИН и тиристор заблокирован. Для повышения надежности запирания последовательно с тиристором можно включить диод D , г. , который увеличивает остаточное напряжение и сопротивление цепи, соединенной транзистором, и тем самым снижает ток, протекающий в ней при открытом транзисторе.

Так как в тиристорных ключах со схемами отключения транзисторов накопление заряда, накопленного в структуре, происходит только за счет процессов рекомбинации, время выключения тиристоров задерживается, а амплитуды коммутируемых токов и напряжений определяются характеристиками транзисторы ограничивают сферу применения тиристорных переключателей.Подобные схемы отключения применимы только к тиристорам малой мощности.

B

шире, в импульсной технологии схемы отключения используются с помощью заряженного конденсатора и вспомогательного тиристора. Суть работы этих схем переключения заключается в том, что предварительно заряженный конденсатор подключен к основному тиристору с помощью вспомогательного тиристора таким образом, что ток его разряда направлен навстречу постоянному току основного тиристора, что обеспечивает его принудительная блокировка.Конденсатор коммутационный С может быть подключен к вспомогательному тиристору S2 параллельно основному тиристору S1 (рис. 4.7.4 –а-в ), параллельно нагрузке (рис. 4.7.5 — d и г) или к последовательно включенному тиристору S1 и груз (рис. 4.7.4-д) . Соответственно выделяется параллель (рис. 4.7.4, к.э.) и последовательный (рис. 4.7.4-д) коммутация.

P

Параметры коммутируемой емкости С и штуцер л рассчитывается на основе условия, при котором обратное напряжение поддерживается на основном тиристоре в течение времени, пока конденсатор перезаряжается до нуля; т ВЫКЛ. . Заряд конденсатора С обеспечивается специальной схемой зарядки, которая показана на рис.4.7.4-б не показан.

Для формирования мощных коротких импульсов отключаются тиристоры с помощью последовательного LC контур. Основное преимущество метода заключается в простоте схем переключения (рис. 4.7.5), которые не содержат вспомогательных тиристоров и цепей зарядки. Для отключения тиристора с LC цепь возбуждения удара R E / I ВЫКЛ. в первую очередь необходимо разрядить конденсатор (рис.4.7.5-а и б) или заряжено (рис. 4.7.6-c) по колебательному закону и условию

где I 1 — значение первого отрицательного экстремума переменной составляющей тока, протекающего через индуктивность цепи; R1 — сопротивление с учетом омического сопротивления катушки и нагрузки.

На схеме рис.4.7.5-а после разблокировки тиристора S и изменяя направление тока, протекающего через индуктивность цепи, диод открывается D . К тиристору с течением времени ∆t (пока диод открыт D и токовая петля СО — R1 — L — D превышает ток, равный E / (R + R1) ) приложили обратное напряжение.Значения L и С можно рассчитать по формулам

Схема коммутации рис. 4.7.5-а позволяет построить схему формирователей импульсов длительностью t И > т ВЫКЛ. . Для формирования мощных коротких импульсов длительностью т И т ВЫКЛ Можно использовать схему рис.4.7.5-б и в. В этой схеме ток переключения схемы протекает через тиристор S на направление блокировки, которое форсирует процесс блокировки.

Анализ цепей блокировки. На запираемых тиристорах есть два типа цепочек для ключей: с накопителем энергии и без него.

C epi с накопителем энергии показаны на рис. 4.7.6. В этих схемах включение (рис. 4.7.6-а) или выключение (рис. 4.7.6-б) ключ SA приводит к разрядке энергии, накопленной в конденсаторе или индуктивности, в направлении, которое блокирует тиристор S . Схема тиристора для простоты не показана. Параметры элементов запорной цепи выбираются из условия:

для схемы рис. 4.7.6 -б

;

Благодаря простоте, малым размерам и весу, а также высокой скорости, схемы запирания, не содержащие накопителей энергии, наиболее успешно могут быть использованы при построении тиристорных ключей на запираемых тиристорах.

Принцип блокировки S № без накопителей энергии показан на рис.4.7.7-а. Блокировка тиристора S , г. , предварительно включенный положительный импульс через диод D с ключом открытым SA, осуществляется закрытием ключом SA . В этом случае через цепь управления протекает обратный ток. I U. OBR , значение которой согласно упрощенной схеме замещения (рис.4

.7.7- b) равно

Если условие выполняется I U. OBR ≥ I ETC / B Рек. , то тиристор закрывается. Минимальное значение R H , когда этот метод может быть использован, имеет место по цене R B = 0 и находится из соотношения

(4.7.3)

В качестве ключа SA можно использовать маломощный транзистор или тиристор (рис. 4.7.8).

AT

нет сигнала блокировки U Рек. транзистор Т и тиристор S2 заблокирован и тиристор S1 можно включить сигналом U OTP . При поступлении сигнала U Рек. ключ в цепи запирания открывается путем пропускания тока запирания через себя S1 . На схеме 4.7.8 -v , , где используется разделенная нагрузка, значение сопротивления R h3 можно выбрать из условия (4.7.3) с R H = R h3 .

В различных электронных устройствах в цепях переменного тока тринисторы и симисторы широко используются в качестве силовых переключателей. Эта статья призвана помочь в выборе схем управления для таких устройств.

Самый простой способ управления тиристорами — это подать на управляющий электрод устройства постоянный ток с величиной, необходимой для его включения (рис. 1). Ключ SA1 на рис. 1 и следующие рисунки — это любой элемент, обеспечивающий замыкание цепи: транзистор, выходной каскад микросхемы, оптопара и т. Д. Этот способ прост и удобен, но имеет существенный недостаток — достаточно большую мощность управляющего сигнала. требуется для. В табл. 1 показаны наиболее важные параметры для обеспечения надежного управления некоторыми из наиболее распространенных тиристоров (первые три позиции занимают тринисторы, остальные — симисторы).При комнатной температуре для включения перечисленных тиристоров ток управляющего электрода I у on равен 70–160 мА. Следовательно, при типичном для блоков управления на микросхемах питающего напряжения (10–15 В) требуется постоянная мощность 0,7–2,4 Вт.

Обратите внимание, что полярность управляющего напряжения для тринисторов положительная по отношению к катоду, а для симисторов — либо отрицательная для обоих полупериодов, либо совпадающая с полярностью напряжения на аноде.Также можно добавить, что часто в соответствии с инструкцией по эксплуатации необходимо шунтировать управляющий переход тринисторов с сопротивлением 51 Ом (R2 на рис.1), а для симисторов шунтирование не требуется.

Фактические значения тока управляющего электрода, достаточные для включения тиристора, обычно меньше значений, приведенных в таблице. 1, поэтому их часто занижают относительно гарантированных значений: для тринисторов — до 7–40 мА, для симисторов — до 50–60 мА.Такое снижение часто приводит к ненадежной работе устройств и необходимости предварительной проверки или выбора тиристоров. Уменьшение управляющего тока также может привести к помехам радиоприему, поскольку включение тиристоров при малых токах управляющего электрода происходит при относительно высоком анодном напряжении в несколько десятков вольт, что приводит к скачкам тока через нагрузку и, как следствие, к мощным помехам.

Недостатком управления тиристорами постоянным током является гальваническая связь источника управляющего сигнала и сети.Если в схеме с симистором (рис.1, б) при соответствующем подключении сетевых проводов источник управляющего сигнала можно подключить к нулевому проводу, то при использовании тринистора (рис.1, а) такая возможность возникает только при исключении выпрямительного моста VD1 — VD4. Последнее приводит к полуволновой подаче напряжения на нагрузку и двукратному снижению подводимой к ней мощности.

В настоящее время из-за большой потребляемой мощности запуск тиристоров постоянным током в бестрансформаторных силовых пусковых узлах (с демпфирующим резистором или конденсатором) практически не применяется.

Одним из вариантов уменьшения мощности, потребляемой узлом управления, является использование вместо постоянного тока непрерывной последовательности импульсов с относительно высокой скважностью. Поскольку время включения типичных тринисторов составляет 10 мкс или менее, на их управляющий электрод можно подавать импульсы той же длительности с рабочим циклом, например, 5–10–20, что соответствует частоте 20 мкс. –10–5 кГц. При этом энергопотребление также снижается в 5–10–20 раз соответственно.

Однако при таком способе управления обнаруживаются новые недостатки. Во-первых, теперь тиристор включается не в самом начале полупериода сетевого напряжения, а в произвольные моменты времени, отстоящие от начала полупериода на время, не превышающее периода запускающих импульсов. , то есть 50–100–200 мкс.

За это время напряжение в сети может возрасти примерно до 5–10–20 В. Это приводит к помехам при радиоприеме и некоторому снижению выходного напряжения, которое, однако, практически незаметно.

Есть еще одна проблема. Если ток через тиристор не достигает тока удержания (Iod, таблица 1) при включении в начале полупериода во время запускающего импульса, тиристор выключится после окончания импульса. Следующий импульс снова включит тиристор, и он не выключится только в том случае, если к концу импульса ток через него будет более текущим и удерживается. Таким образом, ток через нагрузку сначала будет иметь вид нескольких коротких импульсов, а уже потом синусоидальную форму.

Если нагрузка является активно индуктивной по своей природе (например, электродвигатель), ток через нее во время действия короткого переключающего импульса может не достичь удерживающего тока, даже если мгновенное напряжение в сети составляет максимум. Тиристор по окончании каждого импульса выключится. Этот недостаток ограничивает длительность запускающих импульсов снизу и может свести на нет снижение энергопотребления.

Схема тиристора и симистора с импульсным запуском

Использование импульсного триггера облегчает гальваническую развязку между узлом управления и сетью, поскольку даже небольшой трансформатор с коэффициентом трансформации, близким к 1: 1, может ее обеспечить.Обычно он наматывается на ферритовом кольце диаметром 16-20 мм с тщательно выполненной изоляцией между обмотками. Следует предостеречь от использования малогабаритных импульсных трансформаторов промышленного производства. Как правило, они имеют низкое изоляционное напряжение (около 50–100 В) и могут вызвать повреждение. поражение электрическим током, при использовании устройства будет считаться, что цепь управления изолирована от сети.

Цепь тиристора и симистора с импульсным запуском.

Снижение мощности, необходимой для импульсного управления, и возможность введения гальванической развязки позволяют использовать бестрансформаторную мощность в узлах управления тиристорами.

Включение тиристора через ключ и ограничивающий резистор

Третий широко используемый метод включения тиристоров — это подача сигнала с его анода на управляющий электрод через переключатель и ограничивающий резистор (рис. 2). В таком узле ток через переключатель протекает в течение нескольких микросекунд до включения тиристора, если напряжение на аноде достаточно велико. Ключи — малошумящие электромагнитные реле, высоковольтные биполярные транзисторы, фотодинисторы или фотоимисторы (схемы на рис.2 соответственно). Способ включения тиристора прост и удобен; наличие индуктивной составляющей в нагрузке не критично, но у него есть недостаток, на который часто не обращают внимания.

Недостаток связан с противоречивыми требованиями к ограничивающему резистору R1. С одной стороны, его сопротивление должно быть как можно меньшим, чтобы тиристор можно было включить как можно ближе к началу полупериода сетевого напряжения.С другой стороны, при первом открытии ключа, если он не синхронизирован с моментом прохождения сетевого напряжения через ноль, напряжение на резисторе R1 может достигать амплитуды напряжения сети, т. Е. Составлять 310–350 В. Импульс тока через этот резистор не должен превышать допустимых значений для ключа и управляющего перехода тиристора. В табл. 2 приведены некоторые параметры наиболее часто используемых отечественных фототиристоров (приборы серии АО103 / 3ОУ103 и АОУ115 — фотодинисторы, АОУ — фотоимисторы).Исходя из значений максимально допустимого импульсного тока контроля (табл. 1) и максимального импульсного тока через ключ (табл. 2), можно для каждой конкретной пары устройств определить минимально допустимое сопротивление ограничителя. резистор. Например, для пары КУ208Г (Iy, на max = 1 A) и AOU160A (Imax, imp = 2 A) можно выбрать R1 = 330 Ом. Если ток управляющего электрода, при котором включается симистор, соответствует своему максимальному значению 160 мА, симистор включится, когда анодное напряжение равно 0.16 · 330 = 53 В.

Как и в случае подачи управляющих импульсов с относительно большой скважностью, это приводит к помехам и некоторому снижению выходного напряжения. Поскольку фактическая чувствительность тиристоров на управляющем электроде обычно лучше, задержка открытия тиристора относительно начала полупериода меньше расчетного предельного значения.

Сопротивление ограничивающего резистора R1 можно уменьшить на величину сопротивления нагрузки, так как в момент включения они соединены последовательно.

Кроме того, если нагрузка является индуктивно резистивной, можно дополнительно уменьшить сопротивление указанного резистора. Однако, если в нагрузку входят лампы накаливания, нужно помнить, что их хладостойкость примерно в десять раз меньше, чем у рабочих.

Также следует учитывать, что ток переключения симисторов имеет разное значение для положительной и отрицательной полуволн сетевого напряжения. Поэтому в выходном напряжении может появиться небольшая постоянная составляющая.

Из фотодинисторов серии AOU103 / 3OU103 только 3OU103G подходят для управления тиристорами в сети 220 В при максимально допустимом напряжении, однако неоднократно подтверждалось, что для работы в этом режиме подходят как AO103B, так и AOU103B.

Отличие устройств с индексами B и C в том, что подача напряжения обратной полярности на AO103B не допускается. Точно так же разница между AOU115G и AOU115D: устройства с индексом D допускают подачу обратного напряжения с индексом G — нет.

Значительного снижения энергопотребления цепей управления можно добиться включением тока управляющего электрода в момент включения тиристора. Два варианта схем блоков управления, обеспечивающих такой режим, показаны на рис. 3

Включение тринистора на схеме на рис. 3, и происходит в момент замыкания контактов ключа SA1. После включения тринистора элемент DD1.1 отключается, и ток управляющего электрода прекращается, что существенно экономит потребление в цепи управления.Если напряжение на тринисторе в момент включения SA1 меньше порога переключения DD1.1, тринистор не включится, пока напряжение на нем не достигнет этого порога, т.е. микросхема. Отрегулировать пороговое напряжение можно подбором сопротивления нижнего плеча резисторного делителя R6. Резистор R2 обеспечивает низкий логический уровень на входе 1 элемента DD1.1 при замыкании тринистора VS1 и диодного моста VD2.

Для аналогичного включения симистора необходим биполярный управляющий узел элемента совпадения DD1.1 (рис. 3, б). Этот узел собран на транзисторах VT1, VT2 и резисторах R2 — R4. Транзистор VT1 включен по общей схеме базы, и напряжение на его коллекторе становится по модулю меньше порога переключения элемента DD1.1, когда напряжение на аноде симистора VS1 положительно относительно катода и превышает его. примерно на 7 В. Точно так же транзистор VT2 входит в насыщение, когда отрицательное напряжение на аноде становится больше по модулю –6 В.

Такой узел, подсвечивающий прохождение напряжения через ноль, широко применяется в различных конструкциях. При всей кажущейся привлекательности узлов, выполненных по схемам, показанным на рис. 3, и они подобны, есть существенный недостаток: если по какой-либо причине тиристор не включается, ток через его управляющий электрод будет идти бесконечно. Поэтому необходимо принять специальные меры по ограничению длительности импульса или рассчитать источник питания на полном токе, т. Е. На той же мощности, что и для узлов в схеме на рис.один.

В наиболее экономичных схемах управления используется формирование одиночного переключающего импульса в окрестности точки перехода сетевого напряжения через нуль. Две простые схемы таких формирователей показаны на рис. 4, а временные диаграммы их работы — на рис. 5 (а и б соответственно). Недостаток, хотя в большинстве случаев совершенно несущественный, заключается в том, что первое включение происходит не в самом начале полупериода сетевого напряжения, а в самом конце того, в течение которого был замкнут ключ SA1.

Удвоенная длительность импульса переключения 2Т0 определяется порогом переключения элемента ИЛИ НЕ с учетом делителя R2R3 (рис. 4, а) или порога драйвера на VT1, VT2 (рис. 4, б ), и рассчитывается по формуле

13.jpg (613 байт)

Скорость изменения сетевого напряжения при переходе через ноль

14.jpg (926 байт)

и при Uth = 50 В удваивает длительность будет 2T0 = 1 мс. Коэффициент заполнения импульсов составляет 10, а средний потребляемый ток в 10 раз меньше значения амплитуды, необходимого для надежного включения тиристора.

Минимальная длительность запускающего импульса определяется тем, что он должен прекратиться не раньше, чем ток через нагрузку достигнет удерживающего тока тиристора. Например, если нагрузка имеет мощность 200 Вт (Rн = 2202/200 = 242 Ом), а ток удержания симистора КУ208 составляет 150 мА, то этот ток достигается при мгновенном напряжении 242 · 0, 15 = 36 В, т. Е. При скорости нарастания 100 В / мс конец импульса запуска должен наступить не ранее, чем через 360 мкс с момента прохождения напряжения через ноль.Можно снизить энергопотребление примерно в десять раз, подключив к третьему входу элементы ИЛИ, а НЕ схемы на рис. 4 непрерывной последовательности импульсов (показаны пунктирными линиями), как было сказано в начале статьи применительно к узлам по схемам на рис. 1. При этом проявляются те же недостатки, что и при непрерывном питании. импульсов на управляющий электрод.

Для уменьшения потерь мощности в узлах могут быть сформированы узлы по схемам на рис.4 импульса, чтобы дифференцировать его и использовать дифференцированный задний фронт в качестве триггера для тиристора (рис. 6). Параметры этого запускающего импульса Ti следует выбрать следующим образом. Он должен запускаться как можно раньше после прохождения сетевого напряжения через ноль, чтобы бросок тока через нагрузку во время включения в начале каждого полупериода был минимальным, а помехи и потери мощности были минимальными. Здесь ширина импульса, генерируемого в момент прохождения сетевого напряжения через ноль, ограничена снизу только временем перезарядки дифференцирующей схемы C1R7 и может быть довольно маленькой, но конечной.Прекращение импульса должно быть прекращено, как и в предыдущем варианте, не ранее, чем когда ток через нагрузку достигнет тока удержания тиристора.

При работе узлов по схемам на рис. 7 и 8, импульс включения, подаваемый на управляющий электрод, выравнивает выходную характеристику тиристора в момент прохождения сетевого напряжения через ноль и при правильно выбранной длительности импульса удерживает тиристор во включенном состоянии до тех пор, пока ток удержания достигается даже при небольшой индуктивной составляющей нагрузки.Блок питания таких узлов может быть собран по бестрансформаторной схеме с гасящим резистором или, что еще лучше, конденсатором. Помехи для радиоприема не создают таких тиристоров и могут быть рекомендованы для всех случаев управления нагрузкой с небольшой индуктивной составляющей.

Если нагрузка имеет ярко выраженный индуктивный характер, можно рекомендовать схемы управления, показанные на рис. 2. Для уменьшения радиопомех необходимо включить в сетевые провода фильтры шумоподавления, а если провода от регулятора к нагрузке имеют заметную длину, то и эти провода тоже.

Выше были рассмотрены варианты управления тиристорами при использовании их в качестве ключей. При фазоимпульсном управлении мощностью нагрузки можно использовать описанные выше схемные решения для формирования импульсов в моменты прохождения сетевого напряжения через ноль для запуска узла синхронизации тиристорного триггерного блока. Обратите внимание, что такой узел должен обеспечивать стабильную задержку включения тиристора, независимо от напряжения и температуры сети, а длительность генерируемого импульса должна обеспечивать достижение удерживающего тока независимо от момента включения нагрузки в пределах половины диапазона. период.

♦ Как мы выяснили, тиристор — это полупроводниковый прибор, обладающий свойствами электрического клапана. Тиристор с двумя выводами (А — анод, К — катод) Это динистор. Трехконтактный тиристор (А — анод, К — катод, Ue — управляющий электрод) , это тринистор, или в обиходе его просто называют тиристором.

♦ С помощью управляющего электрода (при определенных условиях) можно изменять электрическое состояние тиристора, то есть переводить его из состояния «выключено» в состояние «включено».
Тиристор открывается, если приложенное напряжение между анодом и катодом превышает значение U = Upr , то есть значение напряжения пробоя тиристора;
Тиристор можно открыть и при напряжении менее Up между анодом и катодом (U, если подать импульс напряжения положительной полярности между управляющим электродом и катодом.

♦ В разомкнутом состоянии тиристор может оставаться столько времени, сколько необходимо, пока на него подается напряжение питания.
Тиристор закрывающийся:

• — если снизить напряжение между анодом и катодом до U = 0 ;
• — если уменьшить анодный ток тиристора до значения меньше тока удержания Иуд .
• — подача напряжения блокировки на управляющий электрод (только для запираемых тиристоров).

Тиристор также может находиться в замкнутом состоянии сколько угодно долго до прихода запускающего импульса.
Тиристоры и динисторы работают как в цепях постоянного, так и переменного тока.

Рабочие динисторы и тиристоры в цепях постоянного тока.

Рассмотрим несколько практических примеров.
Первый пример использования динистора — генератор релаксационного звука . .

В качестве динистора использовать Х202А-Б.

♦ Генератор работает следующим образом.
При нажатии Кн через резисторы R1 и R2 постепенно заряжается конденсатор С (+ батарейки — замкнутые контакты кнопки.Кн — резисторы — конденсатор С — минус АКБ).
Параллельно конденсатору подключена цепь телефонного праймера и динистора. Через телефонный колпачок и динистор ток не течет, так как динистор все еще «заблокирован».
♦ Когда на конденсаторе достигается напряжение, в которое проникает динистор, через катушку телефонной капсулы проходит импульс тока разряда конденсатора (C — телефонная катушка — динистор — C). Из телефона слышен щелчок, конденсатор разряжен.Затем снова идет заряд конденсатора C и процесс повторяется.
Частота повторения щелчков зависит от емкости конденсатора и величины сопротивления резисторов. R1 и R2 .
♦ При указанных на схеме значениях напряжения, резисторов и конденсатора частоту звукового сигнала с помощью резистора R2 можно изменять в пределах 500 — 5000. герц. Телефонный колпачок необходимо использовать с катушкой с низким сопротивлением. 50 — 100 Ом , не более, например, телефонная капсула ТК-67-Н .
Телефонный капсюль должен быть включен с соблюдением полярности, иначе он не будет работать. На крышке есть обозначения + (плюс) и — (минус).

♦ Данная схема (рисунок 1) имеет один недостаток. Из-за большого разброса параметров динистора , Х202 и (разное напряжение пробоя) в некоторых случаях потребуется повышение напряжения питания до 35 — 45 вольт , что не всегда возможно и удобно.

Устройство управления на тиристоре для включения и выключения нагрузки одной кнопкой показано на рис.2.

Устройство работает следующим образом.
♦ В исходном состоянии тиристор закрыт, а свет не горит.
Нажмите кнопку Kn в течение 1-2 секунды . Контакты кнопки разомкнуты, цепь катода тиристора разомкнута.

В этот момент конденсатор СО заряжается от источника питания через резистор R1 . Напряжение на конденсаторе достигает U, источник питания .
Отпустить кнопку Kn .
В этот момент конденсатор разряжается по цепи: резистор R2 — управляющий электрод тиристора — катод — замкнутые контакты кнопки Kn — конденсатор.
В цепи управляющего электрода будет протекать ток, тиристор «открыт» .
Свет горит и по цепи: плюс АКБ — нагрузка в виде лампочки — тиристор — замкнутые контакты кнопки — минус АКБ.
В этом состоянии схема будет столько, сколько захотите .
В этом состоянии разряжен конденсатор: резистор R2, управляющий электрод перехода — катод тиристора, контакты кнопки КН.
♦ Чтобы выключить лампочку, коротко нажмите кнопку Kn . При этом обрывается основная цепь питания лампочки. Тиристор «замыкается» . При замыкании контактов кнопки тиристор останется в замкнутом состоянии, так как на управляющем электроде тиристора Uynp = 0 (конденсатор разряжен).

Испытал и надежно проработал в этой схеме различные тиристоры: КУ101, Т122, КУ201, КУ202, КУ208. .

♦ Как уже было сказано, динистор и тиристор имеют свой транзисторный аналог . .

Аналоговая схема тиристора состоит из двух транзисторов и показана на рисунке 3 .
Транзистор Tr 1 имеет pnp транзистор проводимости Tr 2 имеет npn Транзисторы проводимости могут быть как германиевыми, так и кремниевыми.

Тиристорный аналог имеет два управляющих входа.
Первая запись: А — УЭ1 (эмиттер — база транзистора Тр1).
Второй вход: К — Уэ2 (эмиттер — база транзистора Тр2).

Аналог имеет: А — анод, К — катод, Wel1 — первый управляющий электрод, Wel2 — второй управляющий электрод.

Если управляющие электроды не используются, это будет динистор с электродами. А — анод и К — катод .

♦ Пара транзисторов, для тиристорного аналога необходимо подбирать одинаковую мощность с током и напряжением выше, чем это необходимо для работы устройства. Аналоговые параметры тиристора (напряжение пробоя Unp, ток удержания Iyd) , будет зависеть от свойств применяемых транзисторов.

♦ Для более стабильной работы аналога в схему добавлены резисторы. R1 и R2 . А с помощью резистора R3 можно регулировать напряжение пробоя , Up и ток удержания Iyd Тиристорный аналоговый динистор. Изображена схема такого аналога. на рисунке 4 .

Если в схеме звукового генератора (рис. 1) вместо динистора Х202 включить аналоговый динистор, получится устройство с другими свойствами (рис. 5) .

Напряжение питания этой схемы будет от 5 до 15 вольт .Меняя резисторы R3 и R5 можно изменить тональность звука и рабочее напряжение генератора

Переменный резистор R3 Аналоговое напряжение пробоя выбирается для подаваемого напряжения питания.

Тогда вы можете заменить его постоянным резистором.

Транзисторы Тр1 и Тр2: КТ502 и КТ503; КТ814 и КТ815 или любой другой.

♦ Интересная схема регулятора напряжения с защитой от короткого замыкания в нагрузке (рис.6) .

Если ток в нагрузке превышает 1 ампер , защита сработает.

В состав стабилизатора входят:

• — элемент управления — стабилитрон КС510 , определяющий выходное напряжение;
• — исполнительные транзисторы КТ817А, КТ808А , выполняющие роль регулятора напряжения;
• — в качестве датчика перегрузки используется резистор R4 ;
• — в исполнительном механизме защиты используется аналоговый динистор, на транзисторах КТ502 и КТ503 .

♦ На входе стабилизатора в качестве фильтра установлен конденсатор С1 . Резистором R1 установлен ток стабилизации КС510 номиналом 5–10 мА. Напряжение стабилитрона должно быть 10 вольт .
Резистор R5 устанавливает начальный режим стабилизации выходного напряжения.

Резистор R4 = 1,0 Ом , включен последовательно в цепь нагрузки. Чем больше ток нагрузки, тем больше напряжения, пропорционального току, передается на нее.

В исходном состоянии, когда нагрузка на выходе стабилизатора мала или отключена, аналог тиристора закрыт. Приложенного к нему напряжения 10 вольт (от стабилитрона) недостаточно для пробоя. На данный момент падение напряжения на резисторе R4 практически равно нулю.
Если постепенно увеличивать ток нагрузки, падение напряжения на резисторе увеличится. R4 . При определенном напряжении на R4 аналог тиристора прорывается и устанавливается напряжение между точкой Точка №1 и общим проводом, равным 1.5 — 2,0 вольт .
Напряжение анод-катодного перехода открытого аналога тиристора.

Одновременно загорается светодиод. D1 , аварийная сигнализация. Напряжение на выходе стабилизатора в этот момент будет равно 1,5 — 2,0 вольт .
Для восстановления нормальной работы стабилизатора необходимо выключить нагрузку и нажать кнопку Kn , сбросив предохранительный замок.
На выходе стабилизатора снова будет напряжение 9 вольт , и светодиод погаснет.
Резистор подстройки R3 , можно подобрать срабатывание защиты по току 1 ампер и более . Транзисторы Т1 и Т2 можно ставить на один радиатор без изоляции. Сам радиатор изолирован от корпуса.

1.1 Определение, типы тиристоров

1.2 Принцип работы

1.3 Параметры тиристоров

Глава 2. Использование тиристоров в регуляторах мощности

2.1 Общие сведения о различных регуляторах

2.2 Управление технологическим напряжением с помощью тиристора

2.3 Управляемый тиристорный выпрямитель

Глава 3. Практическая разработка тиристорных регуляторов мощности

3.1 Регулятор напряжения на тиристоре КУ201К

3.2 Мощный тиристорный выпрямитель

Заключение

Литература

В статье рассматривается несколько вариантов устройств, использующих тиристорные элементы как регуляторы напряжения и как выпрямители. Даны теоретические и практические описания принципа работы тиристоров и устройств, схемы этих устройств.

Управляемый выпрямитель на тиристорах — элементы с большим коэффициентом усиления по мощности, позволяет получить большие токи в нагрузке при небольшой мощности, затрачиваемой в цепи управления тиристором.

В данной статье мы рассматриваем два варианта таких выпрямителей, обеспечивающих максимальный ток в нагрузке до 6 А с пределом регулировки напряжения от 0 до 15 В и от 0,5 до 15 В и устройство для регулировки напряжения на активные и индуктивные нагрузки питаются от сети переменным током 127 и 220 В с пределами регулирования от 0 до номинального напряжения сети.

Глава 1. Понятие о тиристоре. Типы тиристоров. Принцип работы

1.1 Определение, типы тиристоров

Тиристор — это полупроводниковый прибор, в основе которого лежит четырехслойная структура, способная переключаться из закрытого состояния в открытое и наоборот. Тиристоры предназначены для ключевого управления электрическими сигналами в открытом — закрытом режиме (управляемый диод).

Самым простым тиристором является динистор — неуправляемый переключающий диод, представляющий собой четырехслойную структуру типа pnpn (рис.1.1.2). Здесь, как и в других типах тиристоров, крайние npn-переходы называются эмиттерными, а средние pn-переходы — коллекторными. Внутренние области конструкции, лежащие между переходами, называются основаниями. Электрод, обеспечивающий электрическое соединение с внешней n-областью, называется катодом, а с внешней p-областью — анодом.

В отличие от несимметричных тиристоров (динисторов, триристоров) в симметричных тиристорах обратная ветвь ВАХ имеет вид прямой ветви.Это достигается встречно-параллельным включением двух идентичных четырехслойных структур или использованием пятислойных структур с четырьмя pn-переходами (симисторы).

Рис. 1.1.1 Обозначения на схемах: а) симистор б) динистор в) триристор.

Рис. 1.1.2 Устройство динистора.

Рис. 1.1.3 Устройство тринистора.

1.2 Принцип работы

При включении динистора по схеме, показанной на рис.1.2.1 коллекторный p-n-переход закрыт, а эмиттерный переход открыт. Сопротивления открытых переходов малы, поэтому почти все напряжение источника питания прикладывается к коллекторному переходу, имеющему высокое сопротивление. В этом случае через тиристор протекает небольшой ток (участок 1 на рис. 1.2.3).

Рис. 1.2.1. Схема включения в цепь неуправляемого тиристора (динистора).

Рис. 1.2.2. Схема включения в управляемую тиристорную цепь (триристор).

Рис. 1.2.3. Вольт-амперная характеристика динистора.

Рис.1.2.4. Вольт-амперная характеристика тиристора.

При увеличении напряжения питания ток тиристора немного увеличивается, пока это напряжение не приблизится к некоторому критическому значению, равному напряжению включения Uvkl. При Uvk напряжение в динисторе создает условия для лавинообразного размножения носителей заряда в области коллекторного перехода. Происходит обратимый электрический пробой коллекторного перехода (участок 2 на рис.1.2.3). В n-области коллекторного перехода образуется избыточная концентрация электронов, а в p-области — избыточная концентрация дырок. С увеличением этих концентраций потенциальные барьеры всех переходов динистора уменьшаются. Инжекция носителей через эмиттерные переходы увеличивается. Процесс носит лавинообразный характер и сопровождается переключением коллектора в открытое состояние. Увеличение тока происходит одновременно с уменьшением сопротивления всех участков устройства.Следовательно, увеличение тока через устройство сопровождается уменьшением напряжения между анодом и катодом. В ВАХ этот участок обозначен цифрой 3. Здесь устройство имеет отрицательное дифференциальное сопротивление. Напряжение на резисторе увеличивается, и динистор переключается.

После перехода коллектора в открытое состояние ВАХ имеет вид, соответствующий прямой ветви диода (участок 4). После переключения напряжение на динисторе снижается до 1 В.При дальнейшем увеличении напряжения блока питания или уменьшении сопротивления резистора R будет наблюдаться увеличение выходного тока, как в обычной диодной схеме при прямом включении.

Понижение напряжения источника питания восстанавливает высокое сопротивление коллекторного перехода. Время восстановления сопротивления этого перехода может составлять десятки микросекунд.

Uvc-напряжение, при котором начинается лавинообразное нарастание тока, может быть уменьшено путем введения непервичных носителей заряда в любой из слоев, прилегающих к коллекторному переходу.Дополнительные носители заряда вводятся в тиристор с помощью вспомогательного электрода, питаемого от независимого источника управляющего напряжения (Uupr). Тиристор со вспомогательным управляющим электродом называется триодом, или тринистором. На практике под термином «тиристор» подразумевается именно элемент. Схема включения такого тиристора представлена ​​на рис. 1.2.2. Возможность снижения напряжения U при увеличении управляющего тока показывает семейство ВАХ (рис. 1.2.4).

Если на тиристор подается напряжение питания противоположной полярности (рис.1.2.4), то эмиттерные переходы будут закрыты. Вольт-амперная характеристика тиристора в этом случае напоминает обратную ветвь характеристики нормального диода. При очень больших обратных напряжениях наблюдается необратимый пробой тиристора.