Схема тиристор вместо диода: Тиристор вместо диода схема

Содержание

Выпрямитель на тиристорах схема: тиристорный мост

Тиристор как диод

При разработке регулируемого источника питания без высокочастотного преобразователя разработчик сталкивается с такой проблемой, что при минимальном выходном напряжении и большом токе нагрузки на регулирующем элементе стабилизатор рассеивается большая мощность. До настоящего времени в большинстве случаев эту проблему решали так: делали несколько отводов у вторичной обмотки силового трансформатора и разбивали весь диапазон регулировки выходного напряжения на несколько поддиапазонов. Такой принцип использован во многих серийных источниках питания, например, УИП-2 и более современных. Понятно, что использование источника питания с несколькими поддиапазонами усложняется, усложняется также дистанционное управление таким источником питания, например, от ЭВМ.

Выходом мне показалось использование управляемого выпрямителя на тиристоре т. к. появляется возможность создания источника питания, управляемого одной ручкой установки выходного напряжения или одним управляющим сигналом с диапазоном регулировки выходного напряжения от нуля (или почти от нуля) до максимального значения. Такой источник питания можно будет изготовить из готовых деталей, имеющихся в продаже.

К настоящему моменту управляемые выпрямители с тиристорами описаны и весьма подробно в книгах по источникам питания, но практически в лабораторных источниках питания применяются редко. В любительских конструкциях они также редко встречаются (кроме, конечно, зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов). Надеюсь, что настоящая работа поможет изменить это положение дел.

В принципе, описанные здесь схемы могут быть применены для стабилизации входного напряжения высокочастотного преобразователя, например, как это сделано в телевизорах “Электроника Ц432”. Приведенные здесь схемы могут также быть использованы для изготовления лабораторных источников питания или зарядных устройств.

Описание своих работ я привожу не в том порядке как я их проводил, а более или менее упорядочено. Сначала рассмотрим общие вопросы, затем “низковольтные” конструкции типа источников питания для транзисторных схем или зарядки аккумуляторов и затем “высоковольтные” выпрямители для питания схем на электронных лампах.

Работа тиристорного выпрямителя на емкостную нагрузку

В литературе описано большое количество тиристорных регуляторов мощности, работающих на переменном или пульсирующем токе с активной (например, лампы накаливания) или индуктивной (например, электродвигатель) нагрузкой. Нагрузкой же выпрямителя обычно является фильтр в котором для сглаживания пульсаций применяются конденсаторы, поэтому нагрузка выпрямителя может иметь емкостный характер.

Рассмотрим работу выпрямителя с тиристорным регулятором на резистивно-емкостную нагрузку. Схема подобного регулятора приведена на рис. 1.

Рис. 1.

Здесь для примера показан двухполупериодный выпрямитель со средней точкой, однако он может быть выполнен и по другой схеме, например, мостовой. Иногда тиристоры кроме регулирования напряжения на нагрузке Uн выполняют также функцию выпрямительных элементов (вентилей), однако такой режим допускается не для всех тиристоров (тиристоры КУ202 с некоторыми литерами допускают работу в качестве вентилей). Для ясности изложения предположим, что тиристоры используются только для регулирования напряжения на нагрузке Uн, а выпрямление производится другими приборами.

Принцип работы тиристорного регулятора напряжения поясняет рис. 2. На выходе выпрямителя (точка соединения катодов диодов на рис. 1) получаются импульсы напряжения (нижняя полуволна синусоиды “вывернута” вверх), обозначенные Uвыпр. Частота пульсаций fп на выходе двухполупериодного выпрямителя равна удвоенной частоте сети, т. е. 100Hz при питании от сети 50Hz. Схема управления подает на управляющий электрод тиристора импульсы тока (или света если применен оптотиристор) с определенной задержкой tз относительно начала периода пульсаций, т. е. того момента, когда напряжение выпрямителя Uвыпр становится равным нулю.

Рис. 2.

Рисунок 2 выполнен для случая, когда задержка tз превышает половину периода пульсаций. В этом случае схема работает на падающем участке волны синусоиды. Чем больше задержка момента включения тиристора, тем меньше получится выпрямленное напряжение Uн на нагрузке. Пульсации напряжения на нагрузке Uн сглаживаются конденсатором фильтра Cф. Здесь и далее сделаны некоторые упрощения при рассмотрении работы схем: выходное сопротивление силового трансформатора считается равным нулю, падение напряжения на диодах выпрямителя не учитывается, не учитывается время включения тиристора. При этом получается что подзаряд емкости фильтра Cф происходит как бы мгновенно. В реальности после подачи запускающего импульса на управляющий электрод тиристора заряд конденсатора фильтра занимает некоторое время, которое, однако, обычно намного меньше периода пульсаций Тп.

Теперь представим, что задержка момента включения тиристора tз равна половине периода пульсаций (см. рис. 3). Тогда тиристор будет включаться, когда напряжение на выходе выпрямителя проходит через максимум.

Рис. 3.

В этом случае напряжение на нагрузке Uн также будет наибольшим, примерно таким же, как если бы тиристорного регулятора в схеме не было (пренебрегаем падением напряжения на открытом тиристоре).

Здесь мы и сталкиваемся с проблемой. Предположим, что мы хотим регулировать напряжение на нагрузке почти от нуля до наибольшего значения, которое можно получить от имеющегося силового трансформатора. Для этого с учетом сделанных ранее допущения потребуется подавать на тиристор запускающие импульсы ТОЧНО в момент, когда Uвыпр проходит через максимум, т. е. tз=Tп/2. С учетом того, что тиристор открывается не моментально, а подзарядка конденсатора фильтра Cф также требует некоторого времени, запускающий импульс нужно подать несколько РАНЬШЕ половины периода пульсаций, т. е. tз<Tп/2. Проблема в том, что во-первых сложно сказать насколько раньше, т. к. это зависит от таких причин, которые при расчете точно учесть сложно, например, времени включения данного экземпляра тиристора или полного (с учетом индуктивностей) выходного сопротивления силового трансформатора.

Во-вторых, даже если произвести расчет и регулировку схемы абсолютно точно, время задержки включения tз, частота сети, а значит, частота и период Tп пульсаций, время включения тиристора и другие параметры со временем могут измениться. Поэтому для того чтобы получить наибольшее напряжение на нагрузке Uн возникает желание включать тиристор намного раньше половины периода пульсаций.

Предположим, что так мы и поступили, т. е. установили время задержки tз намного меньшее Тп/2. Графики, характеризующие работу схемы в этом случае приведены на рис. 4. Заметим, что если тиристор откроется раньше половины полупериода, он будет оставаться в открытом состоянии пока не закончится процесс заряда конденсатора фильтра Cф (см. первый импульс на рис. 4).

Рис. 4.

Оказывается, что при малом времени задержки tз возможно возникновение колебаний выходного напряжения регулятора. Они возникают в том случае, если в момент подачи на тиристор запускающего импульса напряжение на нагрузке Uн оказывается больше напряжения на выходе выпрямителя Uвыпр. В этом случае тиристор оказывается под обратным напряжением и не может открыться под действием запускающего импульса. Один или несколько запускающих импульсов могут быть пропущены (см. второй импульс на рис. 4). Следующее включение тиристора произойдет когда конденсатор фильтра разрядится и в момент подачи управляющего импульса тиристор будет находиться под прямым напряжением.

Вероятно, наиболее опасным является случай, когда оказывается пропущен каждый второй импульс. В этом случае через обмотку силового трансформатора будет проходить постоянный ток, под действием которого трансформатор может выйти из строя.

Для того чтобы избежать появления колебательного процесса в схеме тиристорного регулятора вероятно можно отказаться от импульсного управления тиристором, но в этом случае схема управления усложняется или становится неэкономичной. Поэтому автор разработал схему тиристорного регулятора в которой тиристор нормально запускается управляющими импульсами и колебательного процесса не возникает.

Такая схема приведена на рис. 5.

Рис. 5.

Здесь тиристор нагружен на пусковое сопротивление Rп, а конденсатор фильтра Cф и нагрузка Rн подключены через пусковой диод VDп. В такой схеме запуск тиристора происходит независимо от напряжения на конденсаторе фильтра Cф. После подачи запускающего импульса на тиристор его анодный ток сначала начинает проходить через пусковое сопротивление Rп и, затем, когда напряжение на Rп превысит напряжение на нагрузке Uн, открывается пусковой диод VDп и анодный ток тиристора подзаряжает конденсатор фильтра Cф. Сопротивление Rп выбирается такой величины чтобы обеспечить устойчивый запуск тиристора при минимальном времени задержки запускающего импульса tз. Понятно, что на пусковом сопротивлении бесполезно теряется некоторая мощность. Поэтому в приведенной схеме предпочтительно использовать тиристоры с малым током удержания, тогда можно будет применить пусковое сопротивление большой величины и уменьшить потери мощности.

Схема на рис. 5 имеет тот недостаток, что ток нагрузки проходит через дополнительный диод VDп, на котором бесполезно теряется часть выпрямленного напряжения. Этот недостаток можно устранить, если подключить пусковое сопротивление Rп к отдельному выпрямителю. Схема с отдельным выпрямителем управления, от которого питается схема запуска и пусковое сопротивление Rп приведена на рис. 6. В этой схеме диоды выпрямителя управления могут быть маломощными т. к. ток нагрузки протекает только через силовой выпрямитель.

Рис. 6.

Низковольтные источники питания с тиристорным регулятором

Ниже приводится описание нескольких конструкций низковольтных выпрямителей с тиристорным регулятором. При их изготовлении я взял за основу схему тиристорного регулятора, применяемого в устройствах для заряда автомобильных аккумуляторов (см. рис. 7). Эта схема успешно применялась моим покойным товарищем А. Г. Спиридоновым.

Рис. 7.

Элементы, обведенные на схеме (рис. 7), устанавливались на небольшой печатной плате.

В литературе описано несколько подобных схем, отличия между ними минимальны, в основном, типами и номиналами деталей. В основном отличия такие:

1. Применяют времязадающие конденсаторы разной емкости, т. е. вместо 0.5mF ставят 1mF, и, соответственно, переменное сопротивление другой величины. Для надежности запуска тиристора в своих схемах я применял конденсатор на 1mF.

2. Параллельно времязадающему конденсатору можно не ставить сопротивление (3kW на рис. 7). Понятно, что при этом может потребоваться переменное сопротивление не на 15kW, а другой величины. Влияние сопротивления, параллельного времязадающему конденсатору на устойчивость работы схемы я пока не выяснил.

3. В большинстве описанных в литературе схем применяются транзисторы типов КТ315 и КТ361. Порою они выходят из строя, поэтому в своих схемах я применял более мощные транзисторы типов КТ816 и КТ817.

4. К точке соединения базы pnp и коллектора npn транзисторов может быть подключен делитель из сопротивлений другой величины (10kW и 12kW на рис. 7).

5. В цепи управляющего электрода тиристора можно установить диод (см. на схемах, приведенных ниже). Этот диод устраняет влияние тиристора на схему управления.

Схема (рис. 7) приведена для примера, несколько подобных схем с описаниями можно найти в книге “Зарядные и пуско-зарядные устройства: Информационный обзор для автолюбителей / Сост. А. Г. Ходасевич, Т. И. Ходасевич -М.:НТ Пресс, 2005”. Книга состоит из трех частей, в ней собраны чуть ли не все зарядные устройства за историю человечества.

Простейшая схема выпрямителя с тиристорным регулятором напряжения приведена на рис. 8.

Рис. 8.

В этой схеме использован двухполупериодный выпрямитель со средней точкой т. к. в ней содержится меньше диодов, поэтому нужно меньше радиаторов и выше КПД. Силовой трансформатор имеет две вторичные обмотки на переменное напряжение 15V. Схема управления тиристором здесь состоит из конденсатора С1, сопротивлений R1-R6, транзисторов VT1 и VT2, диода VD3.

Рассмотрим работу схемы. Конденсатор С1 заряжается через переменное сопротивление R2 и постоянное R1. Когда напряжение на конденсаторе C1 превысит напряжение в точке соединения сопротивлений R4 и R5, открывается транзистор VT1. Коллекторный ток транзистора VT1 открывает VT2. В свою очередь, коллекторный ток VT2 открывает VT1. Таким образом, транзисторы лавинообразно открываются и происходит разряд конденсатора C1 в управляющий электрод тиристора VS1. Так получается запускающий импульс. Изменяя переменным сопротивлением R2 время задержки запускающего импульса, можно регулировать выходное напряжение схемы. Чем больше это сопротивление, тем медленнее происходит заряд конденсатора C1, больше время задержки запускающего импульса и ниже выходное напряжение на нагрузке.

Постоянное сопротивление R1, включенное последовательно с переменным R2 ограничивает минимальное время задержки импульса. Если его сильно уменьшить, то при минимальном положении переменного сопротивления R2 выходное напряжение будет скачком исчезать. Поэтому R1 подобрано таким образом чтобы схема устойчиво работала при R2 в положении минимального сопротивления (соответствует наибольшему выходному напряжению).

В схеме использовано сопротивление R5 мощностью 1W только потому, что оно попалось под руку. Вероятно вполне достаточно будет установить R5 мощностью 0.5W.

Сопротивление R3 установлено для устранения влияния наводок на работу схемы управления. Без него схема работает, но чувствительна, например, к прикосновению к выводам транзисторов.

Диод VD3 устраняет влияние тиристора на схему управления. На опыте я проверил и убедился что с диодом схема работает устойчивее. Короче, не нужно скупиться, проще поставить Д226, коих запасы неисчерпаемы и сделать надежно работающее устройство.

Сопротивление R6 в цепи управляющего электрода тиристора VS1 повышает надежность его работы. Иногда это сопротивление ставят большей величины или не ставят вовсе. Схема без него обычно работает, но тиристор может самопроизвольно открываться под действием помех и утечек в цепи управляющего электрода. Я установил R6 величиной 51W как рекомендовано в справочных данных тиристоров КУ202.

Сопротивление R7 и диод VD4 обеспечивают надежный запуск тиристора при малом времени задержки запускающего импульса (см. рис. 5 и пояснения к нему).

Конденсатор C2 сглаживает пульсации напряжения на выходе схемы.

В качестве нагрузки при опытах регулятором использовалась лампа от автомобильной фары.

Схема с отдельным выпрямителем для питания цепей управления и запуска тиристора приведена на рис. 9.

Рис. 9.

Достоинством данной схемы является меньшее число силовых диодов, требующих установки на радиаторы. Заметим, что диоды Д242 силового выпрямителя соединены катодами и могут быть установлены на общий радиатор. Анод тиристора соединенный с его корпусом подключен к “минусу” нагрузки.

Монтажная схема этого варианта управляемого выпрямителя приведена на рис. 10.

Рис. 10.

Для сглаживания пульсаций выходного напряжения может быть применен LC-фильтр. Схема управляемого выпрямителя с таким фильтром приведена на рис. 11.

Рис. 11.

Я применил именно LC-фильтр по следующим соображениям:

1. Он более устойчив к перегрузкам. Я разрабатывал схему для лабораторного источника питания, поэтому перегрузки его вполне возможны. Замечу, что даже если сделать какую-либо схему защиты, то у нее будет некоторое время срабатывания. За это время источник питания не должен выходить из строя.

2. Если сделать транзисторный фильтр, то на транзисторе обязательно будет падать некоторое напряжение, поэтому КПД будет низкий, а транзистору может потребоваться радиатор.

В фильтре использован серийный дроссель Д255В.

Рассмотрим возможные модификации схемы управления тиристором. Первая из них показана на рис. 12.

Рис. 12.

Обычно времязадающую цепь тиристорного регулятора делают из включенных последовательно времязадающего конденсатора и переменного сопротивления. Иногда удобно построить схему так, чтобы один из выводов переменного сопротивления был подключен к “минусу” выпрямителя. Тогда можно включить переменное сопротивление параллельно конденсатору, как сделано на рисунке 12. Когда движок находится в нижнем по схеме положении, основная часть тока, проходящего через сопротивление 1.1kW поступает во времязадающий конденсатор 1mF и быстро заряжает его. При этом тиристор запускается на “макушках” пульсаций выпрямленного напряжения или немного раньше и выходное напряжение регулятора получается наибольшим. Если движок находится в верхнем по схеме положении, то времязадающий конденсатор закорочен и напряжение на нем никогда не откроет транзисторы. При этом выходное напряжение будет равно нулю. Меняя положение движка переменного сопротивления, можно изменять силу тока, заряжающего времязадающий конденсатор и, таким образом, время задержки запускающих импульсов.

Иногда требуется производить управление тиристорным регулятором не при помощи переменного сопротивления, а от какой-нибудь другой схемы (дистанционное управление, управление от вычислительной машины). Бывает, что детали тиристорного регулятора находятся под большим напряжением и непосредственное присоединение к ним опасно. В этих случаях вместо переменного сопротивления можно использовать оптрон.

Рис. 13.

Пример включения оптрона в схему тиристорного регулятора показан на рис. 13. Здесь используется транзисторный оптрон типа 4N35. База его фототранзистора (вывод 6) соединена через сопротивление с эмиттером (вывод 4). Это сопротивление определяет коэффициент передачи оптрона, его быстродействие и устойчивость к изменениям температуры. Автор испытал регулятор с указанным на схеме сопротивлением 100kW, при этом зависимость выходного напряжения от температуры оказалась ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ, т. е. при очень сильном нагреве оптрона (оплавилась полихлорвиниловая изоляция проводов) выходное напряжение уменьшалось. Вероятно, это связано с уменьшением отдачи светодиода при нагреве. Автор благодарит С. Балашова за советы по использованию транзисторных оптронов.

Рис. 14.

При регулировке схемы управления тиристором иногда бывает полезна подстройка порога срабатывания транзисторов. Пример такой подстройки показан на рис. 14.

Рассмотрим также пример схемы с тиристорным регулятором на большее напряжение (см. рис. 15). Схема питается от вторичной обмотки силового трансформатора ТСА-270-1, дающей переменное напряжение 32V. Номиналы деталей, указанные на схеме, подобраны под это напряжение.

Рис. 15.

Схема на рис. 15 позволяет плавно регулировать выходное напряжение от 5V до 40V, что достаточно для большинства устройств на полупроводниковых приборах, таким образом, эту схему можно взять за основу при изготовлении лабораторного источника питания.

Недостатком этой схемы является необходимость рассеивать достаточно большую мощность на пусковом сопротивлении R7. Понятно, что чем меньше ток удержания тиристора, тем больше может быть величина и меньше мощность пускового сопротивления R7. Поэтому здесь предпочтительно использовать тиристоры с малым током удержания.

Заметим также следующее. Часто в схемах тиристорных регуляторов применяют пороговые элементы с неизменным порогом срабатывания. При макетировании схемы автор решил так поступить чтобы обеспечить подачу в управляющий электрод тиристора импульсов постоянной амплитуды. Попытка стабилизировать порог срабатывания транзисторной схемы управления привела к ухудшению стабильности ее работы. Поэтому от стабилизации напряжения на конденсаторе C1, при котором открываются транзисторы было решено отказаться; к точке соединения базы VT1 и коллектора VT2 подключен делитель R4R5, питающийся пульсирующим напряжением с выпрямителя на диодах VD1-VD4. В этом случае схема работает устойчиво и в ней не замечено паразитных колебаний.

Кроме обычных тиристоров в схеме тиристорного регулятора может быть использован оптотиристор. На рис. 16. приведена схема с оптотиристором ТО125-10.

Рис. 16.

Здесь оптотиристор просто включен вместо обычного, но т.к. его фототиристор и светодиод изолированы друг от друга, схемы его применения в тиристорных регуляторах могут быть и другими. Заметим, что благодаря малому току удержания тиристоров ТО125 пусковое сопротивление R7 требуется менее мощное, чем в схеме на рис. 15. Поскольку автор опасался повредить светодиод оптотиристора большими импульсными токами, в схему было включено сопротивление R6. Как оказалось, схема работает и без этого сопротивления, причем без него схема лучше работает при низких напряжениях на выходе.

Высоковольтные источники питания с тиристорным регулятором

При разработке высоковольтных источников питания с тиристорным регулятором за основу была взята схема управления оптотиристором, разработанная В. П. Буренковым (ПРЗ) для сварочных аппаратов. Для этой схемы разработаны и выпускаются печатные платы. Автор выражает благодарность В. П. Буренкову за образец такой платы. Схема одного из макетов регулируемого выпрямителя с использованием платы конструкции Буренкова приведена на рис. 17.

Рис. 17.

Детали, установленные на печатной плате обведены на схеме пунктиром. Как видно из рис. 16, на плате установлены гасящие сопротивления R1 и R2, выпрямительный мост VD1 и стабилитроны VD2 и VD3. Эти детали предназначены для питания от сети 220V. Чтобы испытать схему тиристорного регулятора без переделок в печатной плате, использован силовой трансформатор ТБС3-0,25У3, вторичная обмотка которого подключена таким образом, что с нее снимается переменное напряжение 200V, т. е. близкое к нормальному питающему напряжению платы. Схема управления работает аналогично описанным выше, т. е. конденсатор С1 заряжается через подстроечное сопротивление R5 и переменное сопротивление (установлено вне платы) до того момента, пока напряжение на нем не превысит напряжение на базе транзистора VT2, после чего транзисторы VT1 и VT2 открываются и происходит разряд конденсатора С1 через открывшиеся транзисторы и светодиод оптронного тиристора.

Достоинством данной схемы является возможность подстройки напряжения, при котором открываются транзисторы (при помощи R4), а также минимального сопротивления во времязадающей цепи (при помощи R5). Как показывает практика, иметь возможность такой подстройки весьма полезно, особенно если схема собирается в любительских условиях из случайных деталей. При помощи подстроечных сопротивлений R4 и R5 можно добиться регулировки напряжения в широких пределах и устойчивой работы регулятора.

С этой схемы я начинал свои ОКР по разработке тиристорного регулятора. В ней же и был обнаружен пропуск запускающих импульсов при работе тиристора на емкостную нагрузку (см. рис. 4). Желание повысить стабильность работы регулятора привело к появлению схемы рис. 18. В ней автор опробовал работу тиристора с пусковым сопротивлением (см. рис 5.

Рис. 18.

В схеме рис. 18. использована та же плата, что и в схеме рис. 17, только с нее удален диодный мост, т.к. здесь используется один общий для нагрузки и схемы управления выпрямитель. Заметим, что в схеме на рис. 17 пусковое сопротивление подобрано из нескольких параллельно включенных чтобы определить максимально возможное значение этого сопротивления, при котором схема начинает устойчиво работать. Между катодом оптотиристора и конденсатором фильтра включено проволочное сопротивление 10W. Оно нужно для ограничения бросков тока через опторитистор. Пока это сопротивление не было установлено, после поворота ручки переменного сопротивления оптотиристор пропускал в нагрузку одну или несколько целых полуволн выпрямленного напряжения.

На основании проведенных опытов была разработана схема выпрямителя с тиристорным регулятором, пригодная для практического использования. Она приведена на рис. 19.

Рис. 19.

Данная схема (рис. 19) может быть использована как лабораторный источник питания для конструкций на электронных лампах, для налаживания импульсных источников питания и пр. Рассмотрим особенности схемы. Оптотиристор ТО125 кроме того, что имеет относительно малый ток удержания, позволяет соединить схему управления с общим проводом, что упрощает ее наладку, дистанционное управление. Поскольку схема управления и переменное сопротивление находятся под низкими напряжениями, прикосновение к ним безопасно. Схема управления и нагрузка питаются от одного выпрямителя на диодах VD1-VD4. Питание подается на схему управления через гасящие сопротивления R1A-R1E. При налаживании выяснилось, что схема работает устойчивее, если стабилитроны VD5 и VD6 зашунтировать сопротивлением R9. Без этого сопротивления при малом выходном напряжении (регулятор в положении наибольшего сопротивления) в схеме возникали паразитные колебания. При установленном сопротивлении R9 напряжение на катоде стабилитрона VD5 имеет вид половин синусоиды, верхушки которой могут быть ограничены стабилитронами VD5 и VD6. Также оказалось, что точка соединения базы транзистора VT2 и коллектора VT1 очень чувствительна к действию наводок. Например, работу регулятора нарушало прикосновение к этой точке пальцем. После установки сопротивления R10 чувствительность схемы управления к действию наводок значительно уменьшилась. Использован силовой трансформатор ТСА-270-1 от цветных ламповых телевизоров. Схема рис. 18 была собрана на печатной плате SCR1M0, см. рис. 19.

Рис. 20.

Печатная плата SCR1M0 (рис. 20) разработана для установки на нее современных малогабаритных электролитических конденсаторов и проволочных сопротивлений в керамическом корпусе типа SQP. Автор выражает благодарность Р. Пеплову за помощь с изготовлением и испытанием этой печатной платы.

Поскольку автор разрабатывал выпрямитель с наибольшим выходным напряжением 500V, потребовалось иметь некоторый запас по выходному напряжению на случай снижения напряжения сети. Увеличить выходное напряжение оказалось возможным если пересоединить обмотки силового трансформатора, как показано на рис. 21.

Рис. 21.

Замечу также, что схема рис. 19 и плата рис. 20 разработаны с учетом возможности их дальнейшего развития. Для этого на плате SCR1M0 имеются дополнительные выводы от общего провода GND1 и GND2, от выпрямителя DC1

Разработка и налаживание выпрямителя с тиристорным регулятором SCR1M0 проводились совместно со студентом Р. Пеловым в ПГУ. C его помощью были сделаны фотографии модуля SCR1M0 и осциллограмм.

Рис. 22. Вид модуля SCR1M0 со стороны деталей

Рис. 23. Вид модуля SCR1M0 со стороны пайки

Рис. 24. Вид модуля SCR1M0 сбоку

Таблица 1. Осциллограммы при малом напряжении

№ п/п

Минимальное положение регулятора напряжения

По схеме

Примечания

1

На катоде VD5

5 В/дел

2 мс/дел

2

На конденсаторе C1

2 В/дел

2 мс/дел

3

т.соединения R2 и R3

2 В/дел

2 мс/дел

4

На аноде тиристора

100 В/дел

2 мс/дел

5

На катоде тиристора

50 В/дел

2 мс/де

Таблица 2. Осциллограммы при среднем напряжении

№ п/п

Среднее положение регулятора напряжения

По схеме

Примечания

1

На катоде VD5

5 В/дел

2 мс/дел

2

На конденсаторе C1

2 В/дел

2 мс/дел

3

т.соединения R2 и R3

2 В/дел

2 мс/дел

4

На аноде тиристора

100 В/дел

2 мс/дел

5

На катоде тиристора

100 В/дел

2 мс/дел

Таблица 3. Осциллограммы при максимальном напряжении

№ п/п

Максимальное положение регулятора напряжения

По схеме

Примечания

1

На катоде VD5

5 В/дел

2 мс/дел

2

На конденсаторе C1

1 В/дел

2 мс/дел

3

т. соединения R2 и R3

2 В/дел

2 мс/дел

4

На аноде тиристора

100 В/дел

2 мс/дел

5

На катоде тиристора

100 В/дел

2 мс/дел

По ходу налаживания схемы была выявлена ее склонность к паразитным колебаниям “выбросам” при малом (менее 100V) выходном напряжении. Т. е. в течение некоторого времени регулятор работает нормально и дает, скажем, 30V выходного напряжения, потом дает выброс вольт в 400, потом снова работает нормально, потом снова выброс и т. д. Возникло подозрение, что это явление возникает из-за того, что тиристор не успевает закрыться если он был открыт в самом конце полупериода. Тогда он может оставаться некоторое время открытым и пропустить ВЕСЬ следующий полупериод.

Чтобы избавиться от этого недостатка схема регулятора была изменена. Было установлено два тиристора – каждый на свой полупериод. С этими изменениями схема испытывалась несколько часов и “выбросов” замечено не было.

Источник: http://shemu.ru/266-vypryamiteli-s-tiristornym-regulyatorom-napryazheniya

Мостовая схема параллельного тиристорного инвертора. Принцип работы схемы

В цепях постоянного тока выключение тиристора обеспечивается путём включения параллельно тиристору ранее заряженного конденсатора с напряжением, полярность которого обратна по отношению к тиристору (принудительная коммутация). Рис. 2.

Рис. 2 Мостовая схема параллельного тиристорного инвертора

По способу включения конденсатора С с нагрузкой тиристорные инверторы делят на: параллельные, последовательные и последовательно-параллельные.

Принцип действия мостового инвертора (рис. 2):

Тиристоры открываются попарно (VS1 и VS3, VS2 и VS4) на время равное Т / 2 под воздействием положительных импульсов тока, которые подаются от схемы управления в управляющие электроды тиристоров. Выходной ток инвертора распределяется между нагрузкой и конденсатором, заряжая конденсатор полярностью, указанной на рисунке 2 без скобок. При t = T/2 схема управления посылает импульсы и включает тиристоры VS2 и VS4. Конденсатор оказывается закороченным. Ток заряда конденсатора, протекая навстречу анодному току тиристоров VS1 и VS3, уменьшает его до 0 практически мгновенно из-за малости сопротивления в контуре разряда конденсатора через тиристоры.

После падения анодного тока тиристоров VS1 и VS3 до 0 к ним прикладывается обратное напряжение, равное напряжению на конденсаторе. VS1 и VS3 запираются. Конденсатор перезаряжается через VS2 и VS4, приобретая противоположную. Полярность, необходимую для осуществления коммутации на следующем полупериоде, когда включаются VS1 и VS3. Перезаряд конденсатора должен быть медленным.

Контрольные вопросы:

1. Что такое тиристорный инвертор?

2. Какие элементы в качестве коммутационных использует в тиристорных инверторах?

3. Где применяют тиристорные инверторы?

4. Принцип работы инвертора тока и инвертора напряжения?

5. Какое назначение дросселя на входе схемы инвертора тока?

6. Зачем необходим конденсатор, подключенный параллельно к источнику питания, в схеме инвертора напряжения?

7. В чем заключается главная проблема при проектировании инверторов?

8. Что такое принудительная коммутация, т.е. как осуществляется выключение тиристора в цепях постоянного тока?

ИНВЕРТОРЫ, ВЕДОМЫЕ СЕТЬЮ

Как уже отмечалось, инвертированием называется процесс преобразования энергии постоянного тока в энергию переменного тока. Если при этом приемная часть такого преобразователя (нагрузка) не имеет других источников питания, то инвертор называется автономным. Если же инвертор преобразует энергию постоянного тока и отдает ее в сеть, где есть другие источники, то он называется инвертором, ведомым сетью (ИВС), или просто ведомым.

ИВС выполняют практически по таким же схемам, что и управляемые выпрямители. На рис. 1, а показана простейшая схема однофазного двухполупериодного ИВС. В качестве источника энергии используется обычная машина постоянного тока (МПТ), которая может работать в режиме как двигателя, так и генератора.

Рис. 1. Однофазный ведомый инвертор (а) и диаграммы его работы (б-д)

Выходным звеном инвертора, работающего на сеть переменного тока, является трансформатор, параметры которого (количество обмоток и число витков) определяют значение и число фаз получаемого переменного напряжения.

Для получения такого напряжения необходимо обеспечить периодический переход тока из одной обмотки в другую. Это достигается путем прерывания постоянного тока и распределения его по фазам трансформатора с помощью управляемых вентилей.

Чтобы изменить направление потока энергии, следует изменить знак мощности , развиваемой выпрямителем.

Так как направление тока изменить нельзя вследствие односторонней проводимости тиристоров, то изменить знак Pd можно только изменением знака , что достигается в управляемом выпрямителе увеличением угла управления

При выпрямлении источником энергии является сеть, поэтому при кривая тока , потребляемого от сети, совпадает по фазе с напряжением питания (рис. 1,б). Если , то форма тока близка к прямоугольной, тиристор VD1 работает в первом полупериоде, VD2 — во втором и машина работает в двигательном режиме (рис. 1, в, полярность на клеммах указана на рис. 1, а).

При работе схемы в качестве инвертора источником питания служит машина постоянного тока, причем полярность на ее клеммах — обратная (на рис. 1, а в скобках).

Изменение полярности источника постоянного тока одно из обязательных условий перехода схемы в режим инвертирования. При этом фазовый сдвиг между составит (рис. 1,г), а тиристоры будут работать в обратной последовательности: в первом полупериоде — VD2, во втором — VD1 (рис. 1, д).

Таким образом, тиристоры находятся в открытом состоянии при отрицательной полярности напряжений вторичных обмоток трансформатора, при этом осуществляются поочередное подключение обмоток трансформатора через дроссель к источнику постоянного тока и передача энергии в сеть.

Ранее проводивший тиристор запирается под действием обратного напряжения сети со стороны вторичных обмоток, отсюда и название инвертора — ведомый.

К ранее проводившему тиристору при отпирании очередного прикладывается обратное напряжение, равное сумме напряжений двух вторичных обмоток только в том случае, если очередной тиристор отпирается в момент, когда на подключенной к нему обмотке имеет место напряжение положительной полярности. Т. е. реальное значение угла а должно быть меньше п на некоторый угол , иначе говоря , или

, или (рис. 2).

Рис. 2. Диаграмма работы тиристора в ИВС

Если же очередной тиристор будет отпираться при , то условие запирания ранее проводившего тиристора не будет выполнено, он останется открытым, будет создана цепь короткого замыкания источника постоянного тока через вторичные обмотки трансформатора и ИВС выйдет из строя. Такое явление называется опрокидыванием инвертора.

Таким образом, второе условие перехода схемы в режим инвертирования — протекание тока через тиристоры при отрицательном напряжении на обмотках.

Трехфазные инверторы применяются значительно чаще чем одно­фазные. Схема трехфазного ИВС подобна данной схеме, только вместо нагрузки последовательно с дросселем включается источник постоянного тока, а выходной частью схемы служит первичная обмотка трансформатора, включенная на ведомую сеть. Характеристики и параметры трехфазного ИВС аналогичны однофазному..34эм.03.12.14г.

Лекция № 6

«Силовые схемы полупроводниковых преобразователей»(ПП)

В основе всех силовых ПП лежат трехфазные мостовые или, реже, лу­чевые (нулевые) вентильные группы (рис. 9.7).

Силовая схема трехфазного мостового управляемого выпрямителя и трехфазного ведомого сетью инвертора состоят из одной мостовой вен­тильной группы. При этом силовые схемы выпрямителя и инвертора не отличаются между собой (рис. 9.7, б),

Рис. 9.7. Вентильные группы: а – лучевые; б – мостовые

Преобразователь частоты со звеном постоянного тока состоит из двух мостовых вентильных групп, включенных последовательно, одна из кото­рых работает в режиме выпрямителя, а другая – инвертора.

В качестве вы­прямителя применяют неуправляемый или управляемый выпрямитель, в качестве инвертора – автономный или ведомый инвертор.

Силовая схема двухзвенного преобразователя частоты на базе ведомого инвертора пред­ставлена на рис. 9.8.

Рис. 9.8, ППЧ со звеном постоянного тока на базе ВИ; 1 – управляемый выпрямитель; 2 – ведомый инвертор; 3 – дроссель

Данный преобразователь является обратимым, т.е. может проводить электроэнергию в обоих направлениях.

Двухзвенные преобразователи на базе Автономного Инвертора сложнее и дороже, однако могут работать на сеть с любой нагрузкой и не требуют источника ЭДС в питающей сети.

Принципиальная схема силовой части двухзвенного ПП на базе АИ представлена на рис. 9.9.

Рис. 9.9. ППЧ со звеном постоянного тока на базе АИ: 1 – неуправляемый выпрямитель;2 – автономный инвертор напряжения

Силовая схема автономного инвертора состоит из трех вентильных мостов.

Два диодных моста работают в режиме неуправляемых выпрямите­лей, а мост на транзисторах – в режиме автономного инвертора.

Второй неуправляемый мостовой выпрямитель на диодах, включенный встречно параллельно инвертору, необходим для исключения электрического пробоя транзисторов при их коммутации.

Конденсатор в звене постоянного тока является для преобразователя источником напряжения.

Непосредственные полупроводниковые преобразователи частоты (ППЧ) могут проводить электрическую энергию в обоих направлениях, т.е. являются обратимыми.

КПД у данных преобразователей несколько выше, чем у двухзвенных.

Недостатком является ограничение величины выходной частоты, как правило, на уровне 30 — 40 % от входной.

Кроме того, общее количество вентилей у данных преобразователей выше, что повышает их стоимость, усложняет систему управления, повышает массу и габариты.

По схеме соединения силовой цепи непосредственные ППЧ могут выполняться с нулевыми (лучевыми) или мостовыми вентильными группа­ми.

Принципиальная схема преобразователя с лучевыми вентильными группами приведена на рис. 9.10.

Рис. 9.10. Непосредственный ППЧ с нулевыми вентильными группами

Силовая схема непосредственного ППЧ с нулевыми вентильными группами содержит 18 тиристоров, объединенных в шесть вентильных групп, включенных попарно встречно-параллельно.

Достоинства непо­средственных ППЧ, выполненных по схеме с нулевыми вентильными группами, заключаются в :

-относительно малом числе тиристоров,

-простоте силовой схемы и системы управления,

-возможности включения нагрузки в трехфазную группу без применения многообмоточного трансформатора.

На рис. 9.11 представлена силовая схема непосредственного ППЧ, выполненного на базе шести мостовых вентильных групп.

Рис. 9.11. Непосредственный ППЧ с мостовыми вентильными группами

К достоинствам непосредственных ППЧ, выполненных с использова­нием трехфазных мостовых вентильных групп, следует отнести то, что амплитуда пульсаций в кривой выходного напряжения, по сравнению с трехфазной нулевой схемой, уменьшается примерно в два раза при од­новременном увеличении вдвое частоты пульсаций.

Это существенно по­вышает качество выходного напряжения, позволяя на выходе преобразо­вателя получить более высокое значение частоты.

Однако, из-за образова­ния короткозамкнутых контуров, в преобразователе данного типа недопустима гальваническая связь между цепями нагрузки отдельных фаз. Поэтому в схемах непосредственных ППЧ с мостовыми вентильными группами для исключения контуров короткого замыкания, возникающих при коммутации вентилей, необходимо обеспечивать потенциальное раз­деление фаз за счет применения силовых трансформаторов на входе или выходе преобразователей.31эм.01.12.14г.32.эм.05.12.14г.

Лекция № 7

Управление асинхронными двигателями(АД) с использованием тиристорных преобразователей частоты(ТПЧ)

В электроприводе ТПЧ в основном служат для регулирования частоты тока, поступающего на статор АД.

Изменяющийся по частоте ток приводит к изменению угловой скорости поля статора, в результате пропорционально изменяется угловая скорость ротора. Плавное изменение частоты тока статора и широкий диапазон ее изменения позволяют плавно изменять угло­вую скорость АД в широких пределах.

Источник: https://studopedia.ru/5_105484_mostovaya-shema-parallelnogo-tiristornogo-invertora-printsip-raboti-shemi.html

Способы и схемы управления тиристором или симистором

Тиристоры нашли широкое применение в полупроводниковых устройствах и преобразователях. Различные источники питания, частотные преобразователи, регуляторы, возбудительные устройства для синхронных двигателей и много других устройств строились на тиристорах, а в последнее время их вытесняют преобразователи на транзисторах. Основной задачей для тиристора является включение нагрузки в момент подачи управляющего сигнала. В этой статье мы рассмотрим, как управлять тиристорами и симисторами.

Определение

Тиристор (тринистор) — это полупроводниковый полууправляемый ключ. Полууправляемый — значит, что вы можете только включать тиристор, отключается он только при прерывании тока в цепи или если приложить к нему обратное напряжение.

Он, подобно диоду, проводит ток только в одном направлении. То есть для включения в цепь переменного тока для управления двумя полуволнами нужно два тиристора, для каждой по одному, хотя не всегда. Тиристор состоит из 4 областей полупроводника (p-n-p-n).

Другой подобный прибор называется симистор — двунаправленный тиристор. Его основным отличием является то, что ток он может проводить в обе стороны. Фактически он представляет собой два тиристора соединённых параллельно навстречу друг другу.

Основные характеристики

Как и любых других электронных компонентов у тиристоров есть ряд характеристик:

  • Падение напряжения при максимальном токе анода (VT или Uос).

  • Прямое напряжение в закрытом состоянии (VD(RM) или Uзс).

  • Обратное напряжение (VR(PM) или Uобр).

  • Прямой ток (IT или Iпр) – это максимальный ток в открытом состоянии.

  • Максимально допустимый прямой ток (ITSM) — это максимальный пиковый ток в открытом состоянии.

  • Обратный ток (IR) — ток при определенном обратном напряжении.

  • Постоянный ток в закрытом состоянии при определенном прямом напряжении (ID или Iзс).

  • Постоянное отпирающее напряжение управления (VGT или UУ).

  • Ток управления (IGT).

  • Максимальный ток управления электрода IGM.

  • Максимально допустимая рассеиваемая мощность на управляющем электроде (PG или Pу)

Принцип работы

Когда на тиристор подают напряжение он не проводит ток. Есть два способа включит его – подать напряжение между анодом и катодом достаточное для открытия, тогда его работа ничем не будет отличаться от динистора.

Другой способ – это подать кратковременный импульс на управляющий электрод. Ток открытия тиристора лежит в пределах 70-160 мА, хотя на практике эта величина, как и напряжение которое нужно приложить к тиристору зависит от конкретной модели и экземпляра полупроводникового прибора и даже от условий, в которых он работает, таких, например, как температура окружающей среды.

Кроме управляющего тока, есть такой параметр как ток удержания — это минимальный ток анода для удержания тиристора в открытом состоянии.

После открытия тиристора управляющий сигнал можно отключать, тиристор будет открыт до тех пор, пока через него протекает прямой ток и подано напряжение. То есть в цепи переменного тиристор будет открыт в течении той полуволны напряжение которой смещает тиристор в прямом направлении. Когда напряжение устремится к нулю, снизится и ток. Когда ток в цепи упадет ниже величины тока удержания тиристора — он закроется (выключится).

Полярность управляющего напряжения должна совпадать с полярностью напряжения между анодом и катодом, что вы наблюдаете на осциллограммах выше.

Управление симистором аналогично хоть и имеет некоторые особенности. Для управления симистором в цепи переменного тока нужно два импульса управляющего напряжения — на каждую полуволну синусоиды соответственно.

После подачи управляющего импульса в первой полуволне (условно положительной) синусоидального напряжения ток через симистор будет протекать до начала второй полуволны, после чего он закроется, как и обычный тиристор. После этого нужно подать еще один управляющий импульс для открытия симистора на отрицательной полуволне. Это наглядно проиллюстрировано на следующих осциллограммах.

Полярность управляющего напряжения должна соответствовать полярности приложенного напряжения между анодом и катодом. Из-за этого возникают проблемы при управлении симисторами с помощью цифровых логических схем или от выходов микроконтроллера. Но это легко решается путем установки симисторного драйвера, о чем мы поговорим позже.

Распространенные схемы управления тиристорами или симисторами

Самой распространенной схемой является симисторный или тиристорный регулятор.

Здесь тиристор открывается после того как на конденсаторе будет достаточная величина для его открытия. Момент открытия регулируется с помощью потенциометра или переменного резистора. Чем больше его сопротивление — тем медленнее заряжается конденсатор. Резистор R2 ограничивает ток через управляющий электрод.

Эта схема регулирует оба полупериода, то есть вы получаете полную регулировку мощности почти от 0% и почти до 100%. Это удалось достичь, установив регулятор в диодном мосте, таким образом регулируется одна из полуволн.

Упрощенная схема изображена ниже, здесь регулируется лишь половина периода, вторая полуволна проходит без изменения через диод VD1. Принцип работы аналогичен.

Симисторный регулятор без диодного моста позволяет управлять двумя полуволнами.

По принципу действия почти аналогична предыдущим, но построена на симисторе с её помощью регулируются уже обе полуволны. Отличия заключаются в том, что здесь импульс управления подаётся с помощью двунаправленного динистора DB3, после того как конденсатор зарядится до нужного напряжения, обычно это 28-36 Вольт. Скорость зарядки также регулируется переменным резистором или потенциометром. Такая схема реализована в большинстве бытовых диммеров.

Интересно:

Такие схемы регулировки напряжения называется СИФУ — система импульсного фазового управления.

На рисунке выше изображен вариант управления симистором с помощью микроконтроллера, на примере популярной платформы Arduino. Симисторный драйвер состоит из оптосимистора и светодиода. Так как в выходной цепи драйвера установлен оптосимистор на управляющий электрод всегда подаётся напряжение нужной полярности, но здесь есть некоторые нюансы.

Дело в том, что для регулировки напряжения с помощью симистора или тиристора нужно подавать управляющий сигнал в определенный момент времени, так чтобы срез фазы происходил до нужной величины. Если наугад стрелять управляющими импульсами — схема работать конечно будет, но регулировок добиться не выйдет, поэтому нужно определять момент перехода полуволны через ноль.

Так как для нас не имеет значения полярность полуволны в настоящий момент времени — достаточно просто отслеживать момент перехода через ноль. Такой узел в схеме называют детектор нуля или нуль-детектор, а в англоязычных источниках «zero crossing detector circuit» или ZCD. Вариант такой схемы с детектором перехода через ноль на транзисторной оптопаре выглядит следующим образом:

Оптодрайверов для управления симисторами есть множество, типовые – это линейка MOC304x, MOC305x, MOC306X, произведенные компанией Motorola и другими. Более того – эти драйверы обеспечивают гальваническую развязку, что убережет ваш микроконтроллер в случае пробоя полупроводникового ключа, что вполне возможно и вероятно. Также это повысит безопасность работы с цепями управления, полностью разделив цепь на «силовую» и «оперативную».

Заключение

Мы рассказали базовые сведения о тиристорах и симисторах, а также управлении ими в цепях с «переменкой». Стоит отметить, что мы не затрагивали тему запираемых тиристоров, если вас интересует этот вопрос – пишите комментарии и мы рассмотрим их подробнее. Также не были рассмотрены нюансы использования и управления тиристорами в силовых индуктивных цепях. Для управления «постоянкой» лучше использовать транзисторы, поскольку в этом случае вы решаете, когда ключ откроется, а когда он закроется, повинуясь управляющему сигналу…

Алексей Бартош

Источник: http://electrik.info/main/praktika/1490-sposoby-i-shemy-upravleniya-tiristorom-ili-simistorom.html

9zip.ru Радиотехника, электроника и схемы своими руками Тиристорные регулируемые выпрямители
Простейшее мощное зарядное устройство можно собрать с применением силовых тиристоров. В подобных схемах они выполняют функцию выпрямителей, к которым подведено фазовое регулирование.
Как известно, тиристор открывается при протекании тока через управляющий электрод. Величины напряжения и тока можно найти в справочниках и даташитах. Силовым тиристорам для открытия требуется импульс, что делает управление экономичным, но усложняет схему. Закрывается тиристор, как и симистор, сам, на нуле синусоиды.
Так как мы рассматриваем простейшие схемы, то рассмотрим вариант обычного фазового регулирования, который подойдёт для проверки. Первый вариант — с трансформатором, имеющим две вторичных силовых обмотки (или одну со средней точкой). В этом случае требуется всего два выпрямительных элемента, роль которых и выполняют тиристоры. Силовая часть отмечена на схеме красным цветом.

Так как мощные зарядные устройства требуются, как правило, для высоковольтных аккумуляторных батарей, то получать низкое напряжение управления с силовой вторичной обмотки не выгодно по причине рассеивания большой мощности на гасящем резисторе, который также выполняет функции регулировочного. Поэтому для питания цепей управления, помеченных на схеме зелёным цветом, имеется дополнительная обмотка, которую легко можно намотать монтажным проводом на любой части трансформатора. Количество витков следует подобрать таким, чтобы напряжение соответствовало паспортному на конкретный тиристор.
Фазовое регулирование работает очень просто. Через регулировочный резистор R1 заряжаются конденсаторы С1 и C2. Время их заряда зависит от ёмкости и сопротивления резистора. Это время и определяет момент открытия тиристора. Чем меньше сопротивление, тем быстрее зарядится конденсатор и тем раньше на данном полупериоде откроется тиристор, и тем больший ток получит нагрузка. Для тиристоров Т161 понадобились конденсаторы на 100 мкФ и резистор на 33 Ом. Обрати внимание, что ток диодов моста DB1, мощность резистора R1, ток диодов D1 и D2 должны быть соответствующими токам управления тиристоров.
Схема мощного регулируемого зарядного устройства для трансформатора с одной силовой обмоткой будет отличаться лишь тем, что здесь требуется полноценный мост из четырёх выпрямительных элементов. В качестве двух из них используем силовые диоды VD1 и VD2. Управляющая часть схемы остаётся прежней.

В случае же, если напряжение силовой обмотки невысокое, то напряжение для управления тиристорами регулятора можно брать с неё же.
Как уже было сказано, эти схемы годятся лишь для проверки работы тиристорных регуляторов; такое управление допустимо лишь на сравнительно малых токах. Для управления мощными силовыми тиристорами, работающими на больших токах, управление следует делать импульсным. Возможная схема такого управления представлена ниже:

Однопереходный транзистор здесь может быть заменён аналогом из двух биполярных. Он открывается, когда напряжение на конденсаторе C1 достигнет определённого значения, а это время определяется, как и в предыдущей схеме, ёмкостью и сопротивлением. Для того, чтобы импульс управления получился токовым, добавлен транзистор VT2. Трансформатор должен иметь соотношение обмоток 1:1 и быть импульсным, желательно — на пермаллое. Фазировка обмоток — такая, какая была на оригинальной схеме из интернета, и, возможно, здесь есть ошибка. Для управления двумя тиристорами следует добавить на этот трансформатор ещё одну обмотку.

Источник: https://9zip.ru/home/tiristornye_reguliruemye_vypryamiteli.htm

Эквиваленты транзистора, динистора, тиристора, варикапа, замена деталей

В современных радиоэлектронных устройствах используется весьма широкий ассортимент самых разнообразных электронных приборов. Порой отсутствие одного или нескольких таких элементов может затормозить или даже прервать выполнение работы по монтажу или макетированию схемы.

Очень часто встречаются ситуации, когда необходимо один элемент заменить другим. Если речь идет о простой замене одного номинала резистора или конденсатора на другой, то решение задачи замены или подбора заменяющего номинала очевидно. Менее очевидны замены радиоэлементов, имеющих специфические, только им присущие свойства.

Ниже будут рассмотрены вопросы замены некоторых специальных полупроводниковых приборов их эквивалентами, выполненными из более доступных элементов.

В импульсной технике широко используют управляемые и неуправляемые коммутирующие элементы, имеющие вольт-амперную характеристику с N- или S-образным участком. Это лавинные транзисторы, газовые разрядники, динисторы, тиристоры, симисторы, однопереходные транзисторы, лямбда-диоды, туннельные диоды, инжекционно-полевые транзисторы и другие элементы.

В релаксационных генераторах импульсов, различных преобразователях электрических и неэлектрических величин в частоту широко используют биполярные лавинные транзисторы. Следует отметить, что специально такие транзисторы почти не выпускают. На практике в этих целях используют обычные транзисторы в необычном включении или режиме эксплуатации.

Эквивалент лавинного транзистора и динистора

Лавинный транзистор — полупроводниковый прибор, работающий в режиме лавинного пробоя. Такой пробой обычно возникает при напряжении, превышающем предельно допустимое значение.

Не допустить теплового пробоя (необратимого повреждения) транзистора можно при ограничении тока через транзистор (подключением высокоомной нагрузкой).

Лавинный пробой транзистора может наступать в «прямом» и «инверсном» включении транзистора. Напряжение лавинного пробоя при инверсном включении (полярность подключения полупроводникового прибора противоположна общепринятой, рекомендованной) обычно ниже, чем для «прямого» включения.

Вывод базы транзистора часто не используется (не подключается к другим элементам схемы). В ряде случаев базовый вывод соединяют с эмиттером через высокоом-ный резистор (сотни кОм — ед. МОм). Это позволяет в некоторых пределах регулировать величину напряжения лавинного пробоя.

На рис. 1 приведена схема равноценной замены «лавинного» транзистора интегрального прерывателя К101КТ1 ее дискретными аналогами. Интересно отметить, что при ближайшем рассмотрении эта схема тождественна эквивалентной схеме динистора (рис. 1), тиристора (рис. 2) и однопереходного транзистора (рис. 4).

Отметим попутно, что и вид вольт-амперных характеристик всех этих полупроводниковых приборов имеет общие характерные особенности. На их вольт-амперных характеристиках имеется S-образный участок, участок с так называемым «отрицательным» динамическим сопротивлением. Благодаря такой особенности вольт-амперной характеристики перечисленные приборы могут использоваться для генерации электрических колебаний.

Рис. 1. Аналог лавинного транзистора и динистора.

Эквивалент тиристора

Тиристоры, динисторы и им подобные элементы способны при весьма незначительных внутренних потерях управлять большими мощностями, подводимыми к нагрузке.

Тиристоры — приборы, обладающие двумя устойчивыми состояниями: состоянием низкой проводимости (проводимость отсутствует, прибор заперт) и состоянием высокой проводимости (проводимость близка к нулю, прибор открыт). Представители класса тиристоров [Вишневский А.И]:

  • диодные тиристоры (динисторы, диаки), имеющие два вывода (анод и катод), управляемые путем подачи на электроды напряжения с высокой скоростью его нарастания или повышения приложенного напряжения до величины, близкой к критической;
  • триодные тиристоры (тринисторы, триаки), трехэлектродные элементы, управляющий электрод которых служит для перевода тиристора из закрытого состояния в открытое;
  • тетродные тиристоры, имеющие два управляющих электрода;
  • симметричные тиристоры — симисторы, имеющие пятислой-ную структуру. Иногда этот полупроводниковый прибор называют семистором.

Диодные тиристоры (динисторы), ассортимент которых не столь велик, различаются, главным образом, максимально допустимым постоянным прямым напряжением в закрытом состоянии.

Так, для динисторов типов КН102А, Б, В, Г, Д, Е, Ж, И (2Н102А — И) значения этих напряжений составляют, соответственно, 5, 7, 10, 14, 20, 30, 40, 50 В при обратном токе не более 0,5 мА. Максимально допустимый постоянный ток в открытом состоянии для этих полупроводниковых приборов равен 0,2 А при остаточном напряжении в открытом состоянии 1,5 В.

На рис. 1 приведена эквивалентная схема низковольтного динистора. Если принять R1=R3=100 Ом, можно получить динистор с управляемым (с помощью резистора R2) напряжением переключения от 1 до 25 В [Войцеховский Я., Р 11/73-40, Р 12/76-29]. При отсутствии этого резистора и при условии R1=R3=5,1 кОм напряжение переключения составит 9 Б, а при R1=R3=3 кОм —12 В.

Аналог тиристора р-п-р-п-структуры, описанный в книге Я. Войцеховского, показан на рис. 2. Буквой А обозначен анод; К — катод; УЭ — управляющий электрод. В схемах (рис. 1, 2) могут быть использованы транзисторы типов КТ315 и КТ361.

Необходимо лишь, чтобы подводимое к полупроводниковому прибору или его аналогу напряжение не превышало предельных паспортных значений. В таблице (рис. 2) показано, какими величинами R1 и R2 следует руководствоваться при создании аналога тиристора на основе германиевых или кремниевых транзисторов.

Рис. 2. Аналог тиристора.

В разрывы электрической цепи, показанные на схеме (рис. 2) крестиками, можно включить диоды, позволяющие влиять на вид вольт-амперной характеристики аналога. В отличие от обычного тиристора, его аналогом (рис. 2) можно управлять, используя дополнительный вывод — управляющий электрод УЭдоп, подключенный к базе транзистора VT2 (верхний рисунок) или VT1 (нижний рисунок).

Обычно тиристор включают кратковременной подачей напряжения на управляющий электрод УЭ. При подаче напряжения на электрод УЭдоп тиристор, напротив, можно перевести из включенного состояния в выключенное.

Аналог управляемого динистора

Аналог управляемого динистора может быть создан с использованием тиристора (рис. 3) [Р 3/86-41]. При указанных на схеме типах элементов и изменении сопротивления резистора R1 от 1 до 6 кОм напряжение переключения динистора в проводящее состояние изменяется от 15 до 27 В.

Рис. 3. Аналог управляемого динистора.

Эквивалент однопереходного транзистора

Рис. 4. Аналог однопереходного транзистора.

Эквивалентная схема используемого в генераторных устройствах полупроводникового прибора — однопереходного транзистора — показана на рис. 4. Б1 и Б2 — первая и вторая базы транзистора.

Эквивалент инжекционно-полевого транзистора

Инжекционно-полевой транзистор представляет собой полупроводниковый прибор с S-образной ВАХ. Подобные приборы широко используют в импульсной технике — в релаксационных генераторах импульсов, преобразователях напряжение-частота, ждущих и управляемых генераторах и т.д.

Такой транзистор может быть составлен объединением полевого и обычного биполярного транзисторов (рис. 5, 6). На основе дискретных элементов может быть смоделирована не только полупроводниковая структура.

Рис. 5. Аналог инжекционно-полевого транзистора п-структуры.

Рис. 6. Аналог инжекционно-полевого транзистора р-структуры.

Эквивалент низковольтного газового разрядника

На рис. 7 показана схема устройства, эквивалентного низковольтному газовому разряднику [ПТЭ 4/83-127]. Этот прибор представляет собой газонаполненный баллон с двумя электродами, в котором возникает электрический межэлектродный пробой при превышении некоторого критического значения напряжения.

Напряжение «пробоя» для аналога газового разрядника (рис. 7) составляет 20 В. Таким же образом, может быть создан аналог, например, неоновой лампы.

 

Рис. 7. Аналог газового разрядника - схема эквивалентной замены.

Эквивалентная замена лямбда-диодов

Совершенно особым видом ВАХ обладают полупроводниковые приборы типа лямбда-диодов, туннельных диодов. На вольт-амперных характеристиках этих приборов имеется N-об-разный участок.

Лямбда-диоды и туннельные диоды могут быть использованы для генерации и усиления электрических сигналов. На рис. 8 и рис. 9 показаны схемы, имитирующие лямбда-ди-од [РТЕ 9/87-35].

Практически в генераторах чаще используют схему, представленную на рис. 9 [ПТЭ 5/77-96]. Если между стоками полевых транзисторов включить управляемый резистор (потенциометр) либо транзистор (полевой или биполярный), то видом вольт-амперной характеристики такого «лямбда-диода» можно управлять в широких пределах: регулировать частоту генерации, модулировать колебания высокой частоты и т.д.

Рис. 8. Аналог лямбда-диода.

Рис. 9. Аналог лямбда-диода.

Эквивалентная замена туннельных диодов

Рис. 10. Аналог туннельного диода.

Туннельные диоды также используют для генерации и усиления высокочастотных сигналов. Отдельные представители этого класса полупроводниковых приборов способны работать до мало достижимых в обычных условиях частот — порядка единиц ГГц. Устройство, позволяющее имитировать вольт-амперную характеристику туннельного диода, показано на рис. 10 [Р 4/77-30].

Схема эквивалента варикапа

Варикапы — это полупроводниковые приборы с изменяемой емкостью. Принцип их работы основан на изменении барьерной емкости полупроводникового перехода при изменении приложенного напряжения.

Чаще на варикап подают обратное смещение, реже — прямое. Такие элементы обычно применяют в узлах настройки радио- и телеприемников. В качестве варикапов могут быть использованы обычные диоды и стабилитроны (рис. 11), а также их полупроводниковые аналоги (рис. 12 [F 9/73-434], рис. 13 [ПТЭ 2/81-151]).

Рис. 11. Варикап.

Рис. 12. Схема аналога варикапа.

Рис. 13. Схема аналога варикапа на основе полевого транзистора.


Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1).

Тиристорные регуляторы мощности. схемы с двумя тиристорами

Подборка схем и описание работы регулятора мощности на симисторах и не только. Схемы симисторных регуляторов мощности хорошо подходят для продление срока эксплуатации ламп накаливания и для регулировки их яркости свечения. Или для запитки нестандартной аппаратуры например на 110 вольт.

Схема симисторного регулятора мощности на логических элементах

На рисунке представлена схема симисторного регулятора мощности, которую можно менять за счет изменения общего количества сетевых полупериодов, пропускаемых симистором за определенный интервал времени. На элементах микросхемы DD1.1.DD1.3 сделан генератор прямоугольных импульсов, период колебания которого около 15-25 сетевых полупериодов.

Скважность импульсов регулируется резистором R3. Транзистор VT1 совместно с диодами VD5-VD8 предназначен для привязки момента включения симистора во время перехода сетевого напряжения через нуль. В основном этот транзистор открыт, соответственно, на вход DD1.

4 поступает «1» и транзистор VT2 с симистором VS1 закрыты. В момент перехода через нуль транзистор VT1 закрывается и почти сразу открывается. При этом, если на выходе DD1.3 была 1, то состояние элементов DD1.1.DD1.6 не изменится, а если на выходе DD1.3 был «ноль», то элементы DD1.4.DD1.

6 сгенерируют короткий импульс, который усилится транзистором VT2 и откроет симистор.

До тех пор пока на выходе генератора будет логический ноль, процесс будет идти цикличиски после каждого перехода сетевого напряжения через точку нуля.

Схема симисторного регулятора мощности

Основа схемы зарубежный симистор mac97a8, который позваляет коммутировать большие мощности подключенные нагрузки, а для ее регулировки использовал старый советский переменный резистор, а в качестве индикации использовал обычный светодиод.

В симисторном регуляторе мощности применен принцип фазового управления. Работа схемы регулятора мощности основана на изменении момента включения симистора относительно перехода сетевого напряжения через ноль. В первоначальный момент положительного полупериода симистор находится в закрытом состояние. С возрастанием сетевого напряжения, конденсатор С1 заряжается через делитель.

Возрастающее напряжения на конденсаторе сдвигается по фазе от сетевого на величину, зависящую от суммарного сопротивления обоих резисторов и емкости конденсатора. Заряд конденсатора происходит до тех пор, пока напряжение на нем не дойдет до уровня «пробоя» динистора, приблизительно 32 В.

В момент открытия динистора, откроется и симистор, через подключенную к выходу нагрузку потечет ток, зависящий от суммарного сопротивлением открытого симистора и нагрузки. Симистор будет открыт до конца полупериода. Резистором VR1 задаем напряжение открывания динистора и симистора, тем самым регулируя мощность. В момент действия отрицательного полупериода алгоритм работы схемы аналогичен.

Вариант схемы с небольшими доработками на 3,5 кВт

Схема регулятора несложная, мощность нагрузки на выходе устройства составляет 3,5 кВт. С помощью этой радиолюбительской самоделки вы можите регулировать освещение, нагревательные тэны и многое другое. Единственный существенный недостаток данной схемы, это то что подсоединить к ней индукционную нагрузку нельзя ни в коем случае, т.к симистор сгорит!

Используемые в конструкции радиокомпоненты: Симистор Т1 — BTB16-600BW или аналогичный (КУ 208 ил ВТА, ВТ). Динистор Т — типа DB3 или DB4. Конденсатор 0,1мкФ керамический.

Сопротивление R2 510Ом ограничивает максимальные вольты на конденсаторе 0,1 мкФ, если поставить движок регулятора в положение 0 Ом, то сопротивление цепи составит порядка 510 Ом.

Заряжается емкость, через резисторы R2 510Ом и переменное сопротивление R1 420кОм, после того, как U на конденсаторе достигнет уровня открывания динистора DB3, последний сформирует импульс, отпирающий симистор, после чего, при дальнейшем проходе синусоиды, симистор запирается.

Частота открывания-закрывания Т1 зависит от уровня U на конденсаторе 0.1мкФ, которое,зависит от сопротивления переменного резистора. Т.е, прерывая ток (с большой частотой) схема, тем самым регулирует мощность на выходе.

Симисторный регулятор мощности на 75 Ампер

При каждой положительной полуволне входного переменного напряжения емкость С1 заряжается через цепочку резисторов R3, R4, когда напряжение на конденсаторе С1 станет равным напряжению открытия динистора VD7 произойдет его пробой и разрядка емкости через диодный мост VD1-VD4 , а также сопротивление R1 и управляющий электрод VS1 . Для открытия симистора используется электрическая цепочка из диодов VD5, VD6 конденсатора С2 и сопротивления R5.

Требуется подобрать номинал резистора R2 так, чтобы при обоих полуволнах сетевого напряжения, симистор регулятора надежно срабатывал, а также требуется подобрать номиналы сопротивлений R3 и R4 так, чтобы при вращении ручки переменного сопротивления R4 напряжение на нагрузке плавно изменялось от минимальных до максимальных значений. Вместо симистора ТС 2-80 можно использовать ТС2-50 или ТС2-25, хотя будет небольшой проигрыш по допустимой мощности в нагрузке.

Самая простая схема симисторного регулятора

В качестве симистора был использован КУ208Г, ТС106-10-4, ТС 112-10-4 и их аналоги. В тот момент времени когда симистор закрыт, осуществляется заряд конденсатора С1 через подключенную нагрузку и резисторы R1 и R2. Скорость заряда изменяется резистором R2, резистор R1 предназначен для ограничения максимальной величины тока заряда

При достижении на обкладках конденсатора порогового значения напряжения происходит открытие ключа, конденсатор С1 быстро разряжается на управляющий электрод и перключает симистор из закрытого состояния в открытое, в открытом состоянии симистор шунтирует цепь R1, R2, С1. В момент перехода сетевого напряжения через ноль происходит закрытие симистора, затем снова заряд конденсатора C1, но уже отрицательным напряжением.

Конденсатор С1 от 0,1…1,0 мкФ. Резистор R2 1,0…0,1 МОм.

Симистор включается положительным импульсом тока на управляющий электрод при положительном напряжении на выводе условном аноде и отрицательным импульсом тока на управляющий электрод при отрицательном напряжении условного катода. Таким образом, ключевой элемент для регулятоpa должен быть двунаправленным. Можно в качестве ключа использовать двунаправленный динистор.

Схема регулятор мощности на тиристоре КУ202М

Диоды Д5-Д6 используются для защиты тиристора от возможного пробоя обратным напряжением. Транзистор работает в режиме лавинного пробоя. Его напряжение пробоя около 18-25 вольт. Если вы не найдете П416Б, то можно попытаться найти ему замену в справочнике по транзисторам.

Импульсный трансформатор наматывается на ферритовом кольце диаметром 15 мм, марки Н2000.Тиристор можно заменить на КУ201

Регулятор мощности на 220 вольт

Схема этого регулятора мощности похожа на вышеописанные схемы, только введена помехоподавляющая цепь С2, R3, а ыыключатель SW дает возможность разрывать цепь зарядки управляющего конденсатора, что приводит к моментальному запиранию симистора и отключению нагрузки.

С1, С2 — 0,1 МКФ, R1-4k7, R2-2 мОм, R3-220 Ом, VR1-500 кОм, DB3 — динистор, BTA26-600B — симистор, 1N4148/16 В — диод, светодиод любой.

Схема на 2 киловатта и на 220 вольт

Регулятор используется для регулировки мощности нагрузки в цепях до 2000 Вт, ламп накаливания, нагревательных приборов, паяльника, асинхронных двигателей, зарядного устройство для авто, и если заменить симистор на более мощный можно применить в цепи регупировки тока в сварочных трансформаторах.

Дискретный регулятор мощности

Принцип работы этой схемы регулятора мощности заключается в том, что на нагрузку поступает полупериод сетевого напряжения через выбранное число пропущенных полупериодов.

Диодный мост выпрямляет переменное напряжение. Резистор R1 и стабилитрон VD2, вместе с конденсатором фильтра образуют источник питания 10 В для питания микросхемы К561ИЕ8 и транзистора КТ315. Выпрямленные положительные полупериоды напряжения проходя через конденсатор С1 стабилизируются стабилитроном VD3 на уровне 10 В.

Таким образом, на счетный вход С счетчика К561ИЕ8 следуют импульсы с частотой 100 Гц. Если переключатель SA1 подсоединен к выходу 2, то на базе транзистора будет постоянно присутствовать уровень логической единицы. Т.к импульс обнуления микросхемы очень короткий и счетчик успевает перезапуститься от того же импульса.

На выводе 3 установится уровень логической единицы. Тиристор будет открыт. На нагрузке будет выделяться вся мощность. Во всех последующих положениях SA1 на выводе 3 счетчика будет проходить один импульс через 2-9 импульсов.

Микросхема К561ИЕ8 это десятичный счетчик с позиционным дешифратором на выходе, поэтому уровень логической единицы будет периодически на всех выходах. Однако, если переключатель установлен на 5 выходе (выв.1), то счет будет происходить только до 5.

При прохождении импульсом выхода 5 микросхема обнулится. Начнется счет с ноля, а на выводе 3 появится уровень логической единицы на время одного полупериода. На это время открывается транзистор и тиристор, один полупериод проходит в нагрузку.

Для того чтобы было понятней привожу векторные диаграммы работы схемы.

Если требуется уменьшить мощность нагрузки, можно добавить еще одну микросхему счетчика, соединив вывод 12 предыдущей микросхемы с выводом 14 последующей. Установив еще один переключатель, можно будет регулировать мощность до 99 пропущенных импульсов. Т.е. можно получить примерно сотую часть общей мощности.

Регулятор мощности схема на КР1182ПМ1 и симисторе

Микросхема КР1182ПМ1 имеет в своем внутреннем составе два тиристора и узел управления ими. Максимальное входное напряжение микросхемы КР1182ПМ1 около 270 Вольт, а максимум в нагрузке может достигать 150 Ватт без использования внешнего симистора и до 2000 Вт с использованием, а также с учетом того, что симистор будет установлен на радиаторе.

Для снижения уровня внешних помех используется конденсатор С1 и дроссель L1, а емкость С4 требуется для плавного включения нагрузки. Регулировка осуществляется с помощью сопротивления R3.

Регуляторы мощности для паяльника

Подборка довольно простых схем регуляторов для паяльника упростит жизнь радиолюбителю

Регулятор мощности комбинированного типа

Комбинированность заключается в совмещении удобства применения цифрового регулятора и гибкости регулировки простого.

Рассмотренная схема регулятора мощности работает по принципу изменения числа периодов входного переменного напряжения, идущих на нагрузку. Это значит, что устройство нельзя использовать для настройки яркости ламп накаливания из-за заметного для глаза мигания. Схема дает возможность регулировать мощность в пределах восьми предустановленных значений.

Регулятор мощности на микроконтроллере

Существует огромной количество классических тиристорных и симисторных схем регуляторов, но этот регулятор выполнен на современной элементной базе и кроме того являлся фазовым, т.е. пропускает не всю полуволну сетевого напряжения, а только некоторую её часть, тем самым и осуществляется ограничение мощности, т.к открытие симистора происходит только при нужном фазовом угле.

Схемы тиристорных регуляторов

Для того, чтобы получить качественную и красивую пайку требуется правильно подобрать мощность паяльника и обеспечить определенную температуру его жала в зависимости от марки применяемого припоя. Предлагаю несколько схем самодельных тиристорных регуляторов температуры нагрева паяльника, которые с успехом заменят многие промышленные несравнимые по цене и сложности.

Внимание, нижеприведенные тиристорные схемы регуляторов температуры гальванически не развязаны с эклектической сетью и прикосновение к токоведущим элементам схемы может привести к поражению электрическим током!

Для регулировки температуры жала паяльника применяют паяльные станции, в которых в ручном или автоматическом режиме поддерживается оптимальная температура жала паяльника. Доступность паяльной станции для домашнего мастера ограничена высокой ценой.

Для себя я вопрос по регулированию температуры решил, разработав и изготовив регулятор с ручной плавной регулировкой температуры.

Схему можно доработать для автоматического поддержания температуры, но я не вижу в этом смысла, да и практика показала, вполне достаточно ручной регулировки, так как напряжение в сети стабильно и температура в помещении тоже.

Классическая тиристорная схема регулятора

Классическая тиристорная схема регулятора мощности паяльника не соответствовала одному из главных моих требований, отсутствию излучающих помех в питающую сеть и эфир. А для радиолюбителя такие помехи делают невозможным полноценно заниматься любимым делом.

Если схему дополнить фильтром, то конструкция получится громоздкой. Но для многих случаев использования такая схема тиристорного регулятора может с успехом применяться, например, для регулировки яркости свечения ламп накаливания и нагревательных приборов мощностью 20-60вт.

Поэтому я и решил представить эту схему.

Для того, что понять как работает схема, остановлюсь подробнее на принципе работы тиристора. Тиристор, это полупроводниковый прибор, который либо открыт, либо закрыт.

чтобы его открыть, нужно на управляющий электрод подать положительное напряжение 2-5 В в зависимости от типа тиристора, относительно катода (на схеме обозначен k). После того, как тиристор открылся (сопротивление между анодом и катодом станет равно 0), закрыть его через управляющий электрод не возможно.

Тиристор будет открыт до тех пор, пока напряжение между его анодом и катодом (на схеме обозначены a и k) не станет близким к нулевому значению. Вот так все просто.

Работает схема классического регулятора следующим образом. Сетевое напряжение переменного тока подается через нагрузку (лампочку накаливания или обмотку паяльника), на мостовую схему выпрямителя, выполненную на диодах VD1-VD4. Диодный мост преобразует переменное напряжение в постоянное, изменяющееся по синусоидальному закону (диаграмма 1).

При нахождении среднего вывода резистора R1 в крайнем левом положении, его сопротивление равно 0 и когда напряжение в сети начинает увеличиваться, конденсатор С1 начинает заряжаться. Когда С1 зарядится до напряжения 2-5 В, через R2 ток пойдет на управляющий электрод VS1.

Тиристор откроется, закоротит диодный мост и через нагрузку пойдет максимальный ток (верхняя диаграмма).

При повороте ручки переменного резистора R1, его сопротивление увеличится, ток заряда конденсатора С1 уменьшится и надо будет больше времени, чтобы напряжение на нем достигло 2-5 В, по этому тиристор уже откроется не сразу, а спустя некоторое время.

Чем больше будет величина R1, тем больше будет время заряда С1, тиристор будет открываться позднее и получаемая мощность нагрузкой будет пропорционально меньше.

Таким образом, вращением ручки переменного резистора, осуществляется управление температурой нагрева паяльника или яркостью свечения лампочки накаливания.

Выше приведена классическая схема тиристорного регулятора выполненная на тиристоре КУ202Н.

Так как для управления этим тиристором нужен больший ток (по паспорту 100 мА, реальный около 20 мА), то уменьшены номиналы резисторов R1 и R2, а R3 исключен, а величина электролитического конденсатора увеличена. При повторении схемы может возникнуть необходимость увеличения номинала конденсатора С1 до 20 мкФ.

Простейшая тиристорная схема регулятора

Вот еще одна самая простая схема тиристорного регулятора мощности, упрощенный вариант классического регулятора. Количество деталей сведено к минимуму. Вместо четырех диодов VD1-VD4 используется один VD1. Принцип работы ее такой же, как и классической схемы.

Отличаются схемы только тем, что регулировка в данной схеме регулятора температуры происходит только по положительному периоду сети, а отрицательный период проходи через VD1 без изменений, поэтому мощность можно регулировать только в диапазоне от 50 до 100%. Для регулировки температуры нагрева жала паяльника большего и не требуется.

Если диод VD1 исключить, то диапазон регулировки мощности станет от 0 до 50%.

Если в разрыв цепи от R1 и R2 добавить динистор, например КН102А, то электролитический конденсатор С1 можно будет заменить на обыкновенный емкостью 0,1 mF. Тиристоры для выше приведенных схем подойдут, КУ103В, КУ201К (Л), КУ202К (Л, М, Н), рассчитанные на прямое напряжение более 300 В. Диоды тоже практически любые, рассчитанные на обратное напряжение не менее 300 В.

Приведенные выше схемы тиристорных регуляторов мощности с успехом можно применять для регулирования яркости свечения светильников, в которых установлены лампочки накаливания.

Регулировать яркость свечения светильников, в которых установлены энергосберегающие или светодиодные лампочками, не получится, так как в таких лампочках вмонтированы электронные схемы, и регулятор просто будет нарушать их нормальную работу.

Лампочки будут светить на полную мощность или мигать и это может даже привести к преждевременному выходу их из строя.

Схемы можно применять для регулировки при питающем напряжении в сети переменного тока 36 В или 24 В. Нужно только на порядок уменьшить номиналы резисторов и применить тиристор, соответствующий нагрузке. Так паяльник мощностью 40 Вт при напряжении 36 В будет потреблять ток 1,1 А.

Главное отличие схемы представляемого регулятора мощности паяльника от выше представленных, это полное отсутствие радиопомех в электрическую сеть, так как все переходные процессы происходят во время, когда напряжение в питающей сети равно нулю.

Приступая к разработке регулятора температуры для паяльника, я исходил из следующих соображений. Схема должна быть простой, легко повторяемой, комплектующие должны быть дешевыми и доступными, высокая надежность, габариты минимальными, КПД близок к 100%, отсутствие излучающих помех, возможность модернизации.

Работает схема регулятора температуры следующим образом. Напряжение переменного тока от питающей сети выпрямляется диодным мостом VD1-VD4. Из синусоидального сигнала получается постоянное напряжение, изменяющееся по амплитуде как половина синусоиды с частотой 100 Гц (диаграмма 1).

Далее ток проходит через ограничительный резистор R1 на стабилитрон VD6, где напряжение ограничивается по амплитуде до 9 В, и имеет уже другую форму (диаграмма 2). Полученные импульсы заряжают через диод VD5 электролитический конденсатор С1, создавая питающее напряжение около 9 В для микросхем DD1 и DD2.

R2 выполняет защитную функцию, ограничивая максимально возможное напряжение на VD5 и VD6 до 22 В, и обеспечивает формирование тактового импульса для работы схемы. С R1 сформированный сигнал подается еще на 5 и 6 выводы элемента 2ИЛИ-НЕ логической цифровой микросхемы DD1.1, которая инвертирует поступающий сигнал и преобразовывает в короткие импульсы прямоугольной формы (диаграмма 3).

С 4 вывода DD1 импульсы поступают на 8 вывод D триггера DD2.1, работающего в режиме RS триггера. DD2.1 тоже, как и DD1.1 выполняет функцию инвертирования и формирования сигнала (диаграмма 4).

Обратите внимание, что сигналы на диаграмме 2 и 4 практически одинаковые, и казалось, что можно сигнал с R1 подавать прямо на 5 вывод DD2.1. Но исследования показали, что в сигнале после R1 находится много приходящих из питающей сети помех и без двойного формирования схема работала не стабильно. А ставить дополнительно LC фильтры, когда есть свободные логические элементы не целесообразно.

На триггере DD2.2 собрана схема управления регулятора температуры паяльника и работает она следующим образом. На вывод 3 DD2.2 с вывода 13 DD2.1 поступают прямоугольные импульсы, которые положительным фронтом перезаписывают на выводе 1 DD2.2 уровень, который в данный момент присутствует на D входе микросхемы (вывод 5). На выводе 2 сигнал противоположного уровня. Рассмотрим работу DD2.

2 подробно. Допустим на выводе 2, логическая единица. Через резисторы R4, R5 конденсатор С2 зарядится до напряжения питания. При поступлении первого же импульса с положительным перепадом на выводе 2 появится 0 и конденсатор С2 через диод VD7 быстро разрядится.

Следующий положительный перепад на выводе 3 установит на выводе 2 логическую единицу и через резисторы R4, R5 конденсатор С2 начнет заряжаться.

Время заряда определяется постоянной времени R5 и С2. Чем величина R5 больше, тем дольше будет заряжаться С2. Пока С2 не зарядится до половины питающего напряжения на выводе 5 будет логический ноль и положительные перепады импульсов на входе 3 не будут изменять логический уровень на выводе 2. Как только конденсатор зарядится, процесс повторится.

Таким образом, на выходы DD2.2 будет проходить только заданное резистором R5 количество импульсов из питающей сети, и самое главное, перепады этих импульсов будут происходить, во время перехода напряжения в питающей сети через ноль. Отсюда и отсутствие помех от работы регулятора температуры.

С вывода 1 микросхемы DD2.2 импульсы подаются на инвертор DD1.2, который служит для исключения влияния тиристора VS1 на работу DD2.2. Резистор R6 ограничивает ток управления тиристором VS1.

Когда на управляющий электрод VS1 подается положительный потенциал, тиристор открывается и на паяльник подается напряжение. Регулятор позволяет регулировать мощность паяльника от 50 до 99%. Хотя резистор R5 переменный, регулировка за счет работы DD2.

2 нагрева паяльника осуществляется ступенчато. При R5 равному нулю, подается 50% мощности (диаграмма 5), при повороте на некоторый угол уже 66% (диаграмма 6), далее уже 75% (диаграмма 7).

Таким образом, чем ближе к расчетной мощности паяльника, тем плавне работает регулировка, что позволяет легко отрегулировать температуру жала паяльника. Например, паяльник 40 Вт, можно будет настроить на мощность от 20 до 40 Вт.

Все детали тиристорного регулятора температуры размещены на печатной плате из стеклотекстолита.

Так как схема не имеет гальванической развязки с электрической сетью, плата помещена в небольшой пластмассовый корпус бывшего адаптера с электрической вилкой. На ось переменного резистора R5 надета ручка из пластмассы.

Вокруг ручки на корпусе регулятора, для удобства регулирования степени нагрева паяльника, нанесена шкала с условными цифрами.

Шнур, идущий от паяльника, припаян непосредственно к печатной плате. Можно сделать подключение паяльника разъемным, тогда будет возможность подключать к регулятору температуры другие паяльники.

Как это ни удивительно, но ток, потребляемый схемой управления регулятора температуры, не превышает 2 мА. Это меньше, чем потребляет светодиод в схеме подсветки выключателей освещения.

Поэтому принятия специальных мер по обеспечению температурного режима устройства не требуется.

Микросхемы DD1 и DD2 любые 176 или 561 серии. Советский тиристор КУ103В можно заменить, например, современным тиристором MCR100-6 или MCR100-8, рассчитанные на ток коммутации до 0,8 А. В таком случае можно будет управлять нагревом паяльника мощностью до 150 Вт.

Диоды VD1-VD4 любые, рассчитанные на обратное напряжение не менее 300 В и ток не менее 0,5 А. Отлично подойдет IN4007 (Uоб=1000 В, I=1 А). Диоды VD5 и VD7 любые импульсные. Стабилитрон VD6 любой маломощный на напряжение стабилизации около 9 В. Конденсаторы любого типа.

Резисторы любые, R1 мощностью 0,5 Вт.

Регулятор мощности настраивать не требуется. При исправных деталях и без ошибок монтажа заработает сразу.

Схема разработана много лет назад, когда компьютеров и тем более лазерных принтеров не было в природе и поэтому чертеж печатной платы я делал по дедовской технологии на диаграммной бумаге с шагом сетки 2,5 мм.

Затем чертеж приклеивал клеем «Момент» на плотную бумагу, а саму бумагу к фольгированному стеклотекстолиту.

Далее сверлились отверстия на самодельном сверлильном станке и руками вычерчивались дорожки будущих проводников и контактные площадки для пайки деталей.

Чертеж тиристорного регулятора температуры сохранился. Вот его фотография. Изначально выпрямительный диодный мост VD1-VD4 был выполнен на микросборке КЦ407, но после того, как два раза микросборку разорвало, заменил ее четырьмя диодами КД209.

Как снизить уровень помех от тиристорных регуляторов

Для уменьшения помех излучаемых тиристорными регуляторами мощности в электрическую сеть применяют ферритовые фильтры, представляющие собой ферритовое кольцо с намотанными витками провода.

Такие ферритовые фильтры можно встретить во всех импульсных блоках питания компьютеров, телевизоров и в других изделиях. Эффективным, подавляющим помехи ферритовым фильтром можно дооснастить любой тиристорный регулятор.

Достаточно пропустить провод подключения к электрической сети через ферритовое кольцо.

Устанавливать ферритовый фильтр нужно как можно ближе к источнику помехи, то есть к месту установки тиристора. Ферритовый фильтр можно размещать как внутри корпуса прибора, так и с внешней его стороны. Чем больше витков, тем лучше ферритовый фильтр будет подавлять помехи, но достаточно и просто продеть сетевой провод через кольцо.

Ферритовое кольцо можно взять с интерфейсных проводов компьютерной техники, мониторов, принтеров, сканеров. Если Вы обратите внимание на провод, соединяющий системный блок компьютера с монитором или принтером, то заметите на проводе цилиндрическое утолщение изоляции. В этом месте находится ферритовый фильтр высокочастотных помех.

Достаточно ножиком разрезать пластиковую изоляцию и извлечь ферритовое кольцо. Наверняка у Вас или Ваших знакомых найдется не нужный интерфейсный кабель от струйного принтера или старого кинескопного монитора.

Тиристорный регулятор мощности с плавным пуском на 1000 Вт

Предыстория создания девайса такова. Задумал я как то покрасить крыло своего автомобиля. Приехал в гараж, подготовился. Так как погода была прохладная, то для быстрой сушки крыла его нужно было нагреть. Из подручных средств, для бесконтактной сушки, я не нашёл ни чего лучше чем прожектор ПКН мощностью 1 кВт.

Однако его лампа выдерживала 10-15 включений. А такую лампу в моём городе найти не такая уж легкая задачка. По этой причине я вооружился давно знакомой мне микросхемкой К1182ПМ1, двумя завалявшимися тиристорами и сделал устройство для плавного включения ПКН. Сначала было собрано устройство без внешних органов управления.

Но позднее я подумал, что такую мощную штуковину можно использовать не только как плавный пуск, но и как регулятор мощности для устройств, потребляющих чисто активную нагрузку. Например, электронагреватель. И тогда было принято решение «прикрутить» к устройству ещё и переменный резистор для ручной регулировки мощности.

Получалось следующее.

Схема устройства проста.

На ней к сети ~220 В последовательно подключается предохранитель на 8 А, нагрузка в виде лампы, и 2 тиристора Т142-80-4-2 включенные встречно параллельно.

Для того чтобы через цепи управления каждого из тиристоров, в нерабочий полупериод, не протекал ток управления, используется развязка из диодов КД411ВМ.

Это гарантирует правильную работу тиристоров во время рабочего полупериода сетевого напряжения.

Резистор 600 Ом используется для ограничения тока управления. А при помощи регулировочного резистора 68 кОм меняется мощность, отдаваемая в нагрузку (в моём случае в качестве нагрузки выступает прожектор).

Принцип работы устройства можно понять из рисунка. Для регулировки мощности изменяется угол открытия тиристоров. Чем больше угол α, тем меньшая часть синусоиды пропускается в нагрузку. Когда α = 1800 оба тиристора полностью закрыты и мощность в нагрузку не передаётся.

Когда α = 00 в нагрузку поступает вся синусоида полностью и соответственно передаётся полная мощность. В первый момент после включения нагрузки угол α всегда равен 1800. Далее он начинает плавно уменьшаться до значения соответствующего текущему положению регулировочного резистора.

За счёт этого и достигается плавный пуск.

Замечу, что данное устройство можно использовать только с активной нагрузкой, так как в случае реактивной нагрузки используются несколько иные способы регулирования мощности.

Максимально допустимый средний ток в открытом состоянии для данных тиристоров составляет 80 А. Не трудно подсчитать, что максимальная мощность, которую можно через них пропустить, равна Р=220*80=17600 Вт.

Однако это теоретическое значение, которое я не проверял на практике и поэтому не возьмусь утверждать что система выдержит мощность в 17 кВт. На практике мной подключалась нагрузка в 1 кВт. При этом радиаторы совершенно не грелись.

Такие большие радиаторы я применил только по той причине, что тиристоры уже были прикручены к ним. Поэтому для данной конструкции подойдут и радиаторы, гораздо меньшего размера.

На этой фотографии к устройству ещё не подключена розетка и сетевой шнур.

P.S. Первоначально печатка разводилась под другие диоды. Но потом жизнь внесла свои коррективы. Поэтому, даже если вы будете ставить диоды КД411ВМ, то печатку лучше переделать под их реальные размеры. Хотя у меня и так влезло

Разработано и изготовлено Дмитрием Чупановым ([email protected])

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

  • Даташиты.rar (1129 Кб)
  • плавный пуск.rar (5 Кб)

Dimas

8. ТИРИСТОРНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ МОЩНОСТИ С ВЫХОДОМ НА ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ

Макеты страниц

Схемы для управления однофазной нагрузкой приведены на рис. III.38 [8, 9].

Наиболее распространенной является схема с встречно-парал-лельным включением тиристоров (рис. III.38, а).

Рис. III.38. Схемы нереверсивных тиристорных регуляторов с выходом на переменном токе: а — схема с встречно-параллельным включением тиристоров; б — мостовой выпрямитель с одним тиристором; в — схема с двумя тиристорами; г — схема с трехфазной нагрузкой с нулевым проводом

Вместо ячейки из встречно включенных тиристоров для построения усилителей переменного тока могут быть использованы также и симметричные тиристоры (симисторы), как это показано штриховой линией на однофазной схеме рис. 111.38, а.

В схеме (рис. 111.38, б) используется только один тиристор включенный в диагональ мостового выпрямителя на вентилях

Приведенный на рис. III.38, в вариант однофазного тиристорного регулятора обеспечивает такую же форму выходного напряжения,

как и предыдущие две схемы. Тиристоры так же, как и в схеме рис. III.38, б, защищены от обратных напряжений, а цепи управления тиристоров можно объединить. При этом тиристоры управляются одним импульсом, подаваемым на оба тиристора одновременно.

Схемы (рис. III.38) обеспечивают одинаковую форму выходного напряжения, среднее значение которого в функции угла включения тиристоров (характеристика вход — выход) определяется выражением (III.66) с учетом того, что рабочий диапазон изменения угла включения при активно-индуктивной нагрузке равен

Зависимость амплитуды и фазы первой гармоники тока нагрузки в функции угла включения а при различных значениях построена на рис. III.39 [8].

Передаточная функция однофазных тиристорных регуляторов переменного тока определяется соотношениями (111.68) и (III.72).

Одна из схем симметричного регулирования напряжения на трехфазной нереверсивной нагрузке с нулевым проводом приведена на рис. III.38, г; режим работы каждой фазы не отличается от режима работы однофазной схемы на рис. III.38, а.

При отсутствии нулевого провода среднее значение фазного напряжения на активной нагрузке в зависимости от угла включения а для схемы рис. III.38, г

При сравнении рассматриваемых схем следует учитывать гармонический состав тока нагрузки при изменении угла включения в рабочем диапазоне. Ток нагрузки для схемы рис. III.38, г с нулевым проводом будет содержать все нечетные гармоники.

В схеме без нулевого провода гармоники тока нагрузки, кратные трем, отсутствуют и ток нагрузки содержит, помимо основной, практически только пятую и седьмую гармоники (третья и девятая гармоники равны нулю, а гармониками с более высоким номером можно пренебречь).

При ограниченной кратности регулирования тока нагрузки тиристорные усилители переменного тока так же, как и усилители постоянного тока, могут выполняться по схеме со ступенчатым регулированием.

Один из вариантов схемы со ступенчатым регулированием и однофазным питанием приведен на рис. II 1.40, а [10].

Схема выполнена с применением двух тиристорных ключей, коммутирующих отводы трансформатора (или автотрансформатора).

Рис. III.39. Зависимость амплитуды и фазы первой гармоники тока нагрузки для схем (рис. III.38, а — г) в функции угла включения тиристора а при различных значениях

Тиристоры нижнего ключа (тиристоры коммутируются в начале соответствующих полупериодов, обеспечивая на нагрузке минимальное напряжение, соответствующее э. д. с. обмотки

Рис. III.40. Однофазный тиристорный регулятор: а — схема; б — временная диаграмма

При открытом верхнем ключе (на тиристоры поступает сигнал управления в начале соответствующих полупериодов) нижний ключ запирается за счет э. д. с. части обмотки — и на нагрузке имеет место максимальное напряжение, определяемое э. д. с. обмотки Промежуточные углы открытия тиристоров

верхнего ключа обеспечивают ступенчато-синусоидальную форму переменного напряжения на нагрузке (рис. III.40, б), среднее значение которого при активной нагрузке определяется выражением (II 1.79). Максимальное запаздывание, вносимое подобным усилителем, определяется полупериодом питающего напряжения.

Аналогичным образом могут быть выполнены и трехфазные схемы тиристорных регуляторов со ступенчатым регулированием напряжения, обеспечивающие так же, как и однофазный, существенное уменьшение высших гармоник в выходном напряжении и лучшие энергетические показатели [10].

Рис. III.41. Схемы реверсивных регуляторов переменного тока с однофазным питанием: а и б — с бестрансформаторным питанием; в и г — с трансформаторным питанием

Схемы реверсивных регуляторов для управления двухфазным электродвигателем, имеющим две одинаковые обмотки с бестрансформаторным питанием от однофазной сети, приведены на рис. III.41, а и б.

При подаче отпирающего сигнала на тиристоры (рис. III.41, а) либо (рис. III.41, б) конденсатор С оказывается включенным в цепь обмотки и обеспечивает одно направление вращения электродвигателя. При открытии тиристоров

либо конденсатор С оказывается включенным в цепь и направление вращения электродвигателя меняется на обратное.

В тех случаях, когда возникает необходимость в согласовании напряжения на нагрузке (например, обмотке электродвигателя) с напряжением сети, целесообразно применять трансформаторные схемы тиристорно-магнитных усилителей, которые сочетают в одном устройстве дроссель насыщения и согласующий трансформатор. Примеры подобных схем приведены на рис. III.41, в и г [8].

Максимальное запаздывание тиристорных регуляторов по рис. III.41 составляет половину периода частоты питающего напряжения.

Рис. III.42. Реверсивные схемы тиристорных регуляторов с питанием от трехфазной сети: а — схема, обеспечивающая фазовый сдвиг на 90°; б — с трехфазной нагрузкой; в — тиристорно-магнитный усилитель

Схемы реверсивных тиристорных усилителей с питанием от трехфазной сети показаны на рис. III.42.

Усилитель (рис. III.

42, а) обеспечивает необходимую величину -градусного фазового сдвига между напряжениями на управляющей и возбуждающей и обмотках двухфазного электродвигателя без применения фазосдвигающего конденсатора.

Так же, как и в описанных выше схемах, регулирование напряжения на нагрузке осуществляется тиристорами шунтирующими дроссели насыщения при этом дроссели одновременно выполняют роль преобразователя фаз.

Для реверсивного управления трехфазной нагрузкой щирокое применение получила схема, приведенная на рис. III.42, б. Схема построена на симметричных тиристорах однако, естественно, она может быть также реализована на ячейках из встречно включенных тиристоров.

Приведенная на рис. III.42, в схема тиристорно-магнитного реверсивного усилителя позволяет уменьшить число управляемых

ляемых вентилей до минимально возможного для реверсивной схемы.

Запаздывание трехфазной схемы (рис. II 1.42, б) определяется выражением (III.78), а в схеме, показанной на рис. III.42, в, оно определяется периодом питающего напряжения.

Однофазный однополупериодный выпрямитель

Выпрямитель – это устройство, преобразующее электрическую энергию переменного тока в постоянный.

Основой выпрямителя являются полупроводниковые приборы: диоды, тиристоры, транзисторы. В зависимости от используемых полупроводников выпрямитель может быть неуправляемым и управляемым.

Неуправляемый однополупериодный выпрямитель

Простейший выпрямитель состоит из одного диода и называется однофазным однополупериодным выпрямителем.

На данной схеме к выпрямителю подключена активная нагрузка в виде резистора R, а на первичную обмотку трансформатора подано переменное синусоидальное напряжение. На вторичной обмотке трансформатора, также образуется синусоидальное напряжение Uab.

В момент, когда потенциал точки a выше, чем точки b (данный процесс соответствует точкам на диаграмме 0,2π,4π…), к аноду диода приложено положительное напряжение Uab, что вызывает ток id, который проходит через диод и нагрузка R оказывается под напряжением Ud.

Когда потенциал точки a меньше, чем точки b (соответствует точкам на диаграмме 3π, 5π…), к аноду диода приложено отрицательное напряжение Uab, что вызывает запирание диода. Ток id становится равным нулю.

Таким образом, диод пропускает ток только одну половину периода, отсюда и название – однополупериодный выпрямитель.

Среднее значение выпрямленного напряжения Ud  равно интегралу функции взятой за период 2π, но так как одну половину периода диод не пропускает ток, она равна нулю, значит Ud принимает вид:

где U2 действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора.

На диаграмме среднее значение выпрямленного напряжения Ud представлено в виде площади прямоугольника (оранжевая штриховка) с высотой Ud и основанием 2π. Эта площадь равна площади выпрямленной полуволны (зеленая штриховка).

Ток id повторяет по форме напряжение ud, потому как нагрузка в данном случае активная.

Среднее значение выпрямленного тока:

Управляемый однополупериодный выпрямитель

Для реализации управления величиной выпрямленного напряжения в схеме вместо диода используют тиристор.

Работа схема во многом аналогична схеме с диодом. В данном случае ток через нагрузку R будет проходить только при открытии тиристора VS. Открытие тиристора VS происходит при подаче на него управляющего импульса, и при условии, что к аноду тиристора приложено положительное (относительно катода) напряжение uab.

Задерживая подачу управляющего импульса на угол α относительно нулевого значения напряжения uab, можно изменять выпрямленное напряжение ud. Нетрудно заметить, что чем больше угол α, тем позже открывается тиристор VS, а следовательно, меньше значение выпрямленного напряжения ud. При угле α=0, схема полностью аналогична схеме с диодом.

Однофазная однополупериодная схема выпрямителя на практике не получила широкого распространения. Это связано с тем, что в результате выпрямления диодом тока во вторичной обмотке, образуется постоянная составляющая Id, которая оказывает подмагничивающее действие на магнитопровод трансформатора. В результате этого, при расчетах приходилось выбирать трансформатор завышенной мощности, что приводило к увеличению его массы и габаритов, и было нецелесообразно экономически.

  • Просмотров: 7704
  • Тиристор вместо диода схема

    Тиристор вместо диода схема
    Выпрямительные диоды, диодные мосты и области их. Однофазный однополупериодный выпрямитель.И. В. Черных "simpowersystems: моделирование. Тиристоры для чайников / хабр. Тиристоры: принцип работы, проверка и характеристики.

    Схема и описание тиристорного зарядного устройства для.

    5 схемы широтно-импульсных регуляторов напряжения с.

    Как проверить диод и тиристор. 3 простых способа.

    Применение тиристоров. Управляемый выпрямитель.
    Управляемые выпрямители устройство, схемы, принцип работы.

    Диод — википедия.

    Управление мощной нагрузкой переменного тока | электроника.
    Щелкаем реле правильно: коммутация мощных нагрузок / блог.

    Выпрямители элементная база и схемотехника устройств.

    Диоды и тиристоры — это очень просто. Как включить в схему тиристор вместо диода? Форум.

    Мощный тиристорный выключатель переменного тока с.
    Тиристор вместо электромагнитного реле. Простые схемы. Скачать фильм небесный суд Торрент наш сад кристалл Скачать песню звонит дочка Мемуары екатерины 2 скачать Игра азбука игра скачать
    Обращение к пользователям

    Простая схема защиты от перенапряжения и переполюсовки

    Допустим, у вас есть некое устройство, питаемое от внешнего аккумулятора. Для определенности скажем, от это LiIon или LiPo, часто используемые в квадракоптерах. При питании от внешнего источника всегда есть неплохие шансы сжечь устройство. Самый простой способ это сделать — перепутать полярность. Еще можно запитать устройство от блока питания и, случайно крутанув ручку, превысить допустимое напряжение. Давайте рассмотрим классическую схему, защищающую от таких ошибок при помощи компонентов общей стоимостью менее 5$.

    Вот эти компоненты:

    Компоненты были выбраны в предположении, что устройство может потреблять до 25 А тока. Если ваше устройство потребляет меньше, можно обойтись аналогичными компонентами, рассчитанными на меньший ток. Они обойдутся вам дешевле.

    Схема защиты:

    При нормальном питании устройства положенными 12-ю вольтами стабилитрон D1 имеет высокое сопротивление. Управляющий электрод тиристора D2 притянут к земле через резистор R1. Тиристор находится в закрытом состоянии. Диод D3 также закрыт, поскольку к нему приложено обратное напряжение. В итоге нагрузка получает питание.

    Если напряжение питания превышает напряжение пробоя стабилитрона, ток через стабилитрон резко возрастает. Тиристор переходит в открытое состояние. Фактически, происходит короткое замыкание. В результате предохранитель перегорает и цепь размыкается. При нарушении полярности питания к диоду D3 прикладывается прямое напряжение и диод становится открыт. Опять-таки, происходит КЗ и сгорает предохранитель. Таким образом, цепь защищается как от перенапряжения, так и от переполюсовки.

    Примечание: Как вариант, для защиты от переполюсовки вместо диода можно использовать МОП-транзистор. Этот способ ранее был описан в посте Шпаргалка в картинках по использованию MOSFET’ов.

    Интересно, что устройство, собранное по приведенной схеме, можно сделать очень компактным. Вид спереди (без предохранителя):

    Вид сзади:

    Такую конструкцию можно упаковать в термоусадку и поместить прямо в корпус устройства, если в нем имеется немного свободного места. Предохранитель имеет смысл поместить не в корпус, а снаружи, на кабеле питания. Так будет легче заменять сгоревший предохранитель. Само собой разумеется, можно разместить все компоненты защиты и на кабеле. Если не вскрывать корпус, вы сохраните гарантию на устройство.

    Схема была протестирована на стабилизаторе LM7805, светодиоде и резисторе в роли нагрузки, а также лабораторном блоке питания и LiPo аккумуляторе 3S в роли источников питания. Защита продемонстрировала безотказную работу во всех сценариях. В моем случае защита от перенапряжения срабатывала при 15.8 В. При необходимости, защиту можно настроить на любое напряжение, подобрав подходящий стабилитрон.

    Такая вот простенькая, но надежная схема. Само собой разумеется, никакого срыва покровов здесь нет, поскольку приведенную схему можно найти в каждой второй книжке по электронике.

    Метки: Электроника.

    Тиристорный регулятор напряжения зарядки аккумулятора схема

    Главная » Блог » Тиристорный регулятор напряжения зарядки аккумулятора схема

    Зарядное для авто аккумуляторов на тиристоре

    Большой популярностью среди автолюбителей самодельщиков пользуются тиристорные автозарядки, в которых питание от мощного трансформатора поступает на АКБ через тиристор, управляемый открывающими его импульсами от генератора. В простейшем виде схема будет выглядеть вот так:

    И нечего улыбаться — она реально рабочая и в своё время довольно долго успешно эксплуатировалась. Более сложный вариант, с отдельным генератором импульсов и контролем режимов заряда (напряжения на батарее) показан на следующей принципиальной схеме:

    Но если опыт позволяет, луче собрать третье автоматическое зарядное тиристорное, которое кроме того что собрано многими людьми, имеет вполне неплохие параметры и возможности.

    Схема и печатная плата ЗУ на SCR

    Печатная плата нарисована вручную маркером. Вы можете сделать разводку самостоятельно, например на основании вот этого рисунка:

    Параметры зарядного устройства

    • Выходное напряжение 1 — 15 В
    • Предельный ток до 8 А
    • Защита от перезаряда аккумулятора.
    • Защита от случайной короткого замыкания выхода
    • Защиты против смены полярности

    Функциональное описание схемы

    Переменное напряжение от вторичной обмотки трансформатора (около 17 В) подается на управляемый тиристорно-диодный мост, далее в зависимости от импульсов управления, следующих от контроллера, оно подается на клеммы аккумулятора.

    Контроллер состоит из отдельного сетевого трансформатора, его напряжение формируется стабилизатором LM7812, двойной мультивибратор CD4538 делает управляющие импульсы на тиристорах, и имеет цепи контроля напряжения аккумуляторной батареи, состоящие из оптрона CNY17 и источника опорного напряжения TL431, работающего в качестве компаратора.

    Если напряжение на выходе TL431 (R) ниже 2,5 В (система делителя с PR2 с резисторами), ток не протекает через TL431 через LED2 и CNY17 из-за блокировки транзистора BC238, что приводит к высокому состоянию на входе сброса выв.13 микросхемы CD4538 и её нормальной работе (если управляющие импульсы направляются на затворы тиристора), если напряжение увеличивается (в результате зарядки батареи), тогда начинает действовать TL431, ток прекращает течь через LED2 и CNY17, BC238 срабатывает и низкое состояние подается на выв.13, генерация управляющих импульсов на затворе тиристора прекращается, и напряжение на аккумуляторе отключается. Напряжение отключения устанавливается PR4 на уровне 14,4 В. Светодиод LED1 во время зарядки становится все более и более частым и почти на финальной стадии.

    Также использовались 2 датчика температуры 80 C. Один приклеен к радиатору, а другой — к вторичной обмотке сетевого трансформатора, датчики соединены последовательно. Активация датчика приводит к отключению напряжения на оптопаре и блокировке мультивибратора CD4538 и отсутствию сигналов управления затворами тиристора. Вентилятор постоянно подключен к аккумуляторной батарее.

    Полезное:  Схема импульсного блока питания для усилителя

    Схема имеет переключатель AUT / MAN в положении MAN, при этом автоматическая система контроля напряжения аккумулятора отключена, и аккумулятор можно заряжать вручную, контролируя напряжение.

    Вот несколько вариантов схем подключения выпрямителей и тиристоров:

    • Схема на рис. A. Наименее благоприятное включение, высокое падение напряжения и сильный нагрев моста плюс потери на тиристоре. Преимущества: можно использовать один радиатор, потому что выпрямительные мосты обычно изолированы от корпуса.
    • Схема на рис. Б наиболее выгодна, потери только на тиристорах. Но два радиатора.
    • Схема на рис. С умеренно выгодна. Три или один радиатор (с одним радиатором, одним двойным диодом Шоттки или двумя диодами с катодом на корпусе.

    Это нормальные напряжения на выводах чипа CD4538:

    1 — 0 В 2 — от 11,5 В до 6 В при повороте потенциометра P 3,16 — 12 В 4,6,11 — от 2 В до 12 В при повороте P 5 — приблизительно 10 В 10,12 — около 0,1 В 13 — около 11,5 В с выключенным LED1 14 — около 12 В

    15 — 0

    2shemi.ru

    Три простые схемы регулятора тока для зарядных устройств

    Мы уже рассматривали много схем регуляторов напряжения для самых разных целей, сегодня же я вам покажу три простые схемы регуляторов постоянного тока, которые стоит взять на вооружение, так как они универсальны и могут быть использованы не только в зарядных устройствах, но и во многих самодельных конструкциях, включая и лабораторные блоки питания.

    Регулятор тока по идее не многим отличается от регулятора напряжения, стоит заметить, что есть понятие стабилизатор тока.

    В отличие от регулятора он поддерживает стабильный выходной ток независимо от напряжения на входе и выходной нагрузки.

    Сегодня мы рассмотрим пару вариантов стабилизатора и один регулятор общего применения, стабилизатор тока неотъемлемая часть любого нормального лабораторного блока питания или зарядного устройства, предназначен он для ограничения тока подаваемого в нагрузку.

    Важный момент… во всех трех вариантах в качестве датчика тока использованны шунты, по сути это низкоомные резисторы, для увеличения выходного тока любой из перечисленных схем нужно будет снизить сопротивление шунта экспериментальным образом.

    Кстати ссылки на все печатные платы найдёте в конце статьи. Нужное значение тока выставляют вручную, как правило вращением переменного резистора.

    Все три варианта которые мы сегодня рассмотрим работают в линейном режиме, а значит силовой элемент — транзистор. При больших нагрузках будет нагреваться и нуждается в охлаждении.

    Постараюсь пояснить принцип работы схем максимально простыми словами…

    Первая схема отличается максимальной простотой и доступностью компонентов, всего два транзистора, один из них управляющий, второй же является силовым, по которому протекает основной ток.Датчик тока или шунт представляет из себя низкоомный проволочный резистор, при подключении выходной нагрузки на этом резисторе образуется некоторое падение напряжения, чем мощнее нагрузка, тем больше падение.

    Такого падения напряжения достаточно для срабатывания управляющего транзистора, чем больше падение, тем больше приоткрыт этот транзистор.

    Резистор R1 задаёт напряжение смещения для силового транзистора, именно благодаря ему основной транзистор находится в открытом состоянии.

    Ограничение тока происходит за счет того, что напряжение на базе силового транзистора, которое было образовано резистором R1, грубо говоря затухается или замыкается на плюс питания через открытый переход маломощного транзистора. Этим силовой транзистор будет закрываться, следовательно ток протекающий по нему уменьшается вплоть до полного нуля.

    Резистор R2 по сути обычный делитель напряжения, которым мы можем задать как бы степень приоткрытости управляющего транзистора, а следовательно управлять и силовым транзистором, ограничивая ток протекающий по нему.Увеличить общий ток коммутации этой схемы, можно дополнительными силовыми транзисторами, подключенных параллельно. Так как характеристики даже одинаковых транзисторов будут отличаться, в их коллекторную цепь добавлены резисторы, они предназначены для выравнивания токов через транзисторы, чтобы последние были нагружены равномерно.

    Вторая схема построена на базе операционного усилителя, её неоднократно использовал в зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов, в отличие от первого варианта эта схема является именно стабилизатором тока.Как и в первой схеме, тут также имеется датчик тока или шунт, операционный усилитель фиксирует падение напряжения на этом шунте, всё по уже знакомой нам схеме.

    Усилитель сравнивает напряжение на шунте с опорным, которое задается стабилитроном. Переменным резистором мы искусственно меняем опорное напряжение, операционный усилитель в свою очередь постарается сбалансировать напряжение на входах, путём изменения выходного напряжения.

    Выход операционного усилителя управляется мощным полевым транзистором.

    То есть, принцип работы мало, чем отличается от первой схемы за исключением того, что тут имеется источник опорного напряжения в лице стабилитрона.

    Эта схема также работает в линейном режиме и силовой транзистор при больших нагрузках будет сильно нагреваться и ему необходим радиатор, кстати возможно применение биполярных транзисторов.

    Последняя схема построена на базе популярной интегральной микросхемы стабилизатора LM317, это линейный стабилизатор напряжения но имеется возможность использовать микросхему в качестве стабилизатора тока.Нужный ток задается переменным резистором. Недостатком схемы является то, что основной ток протекает именно по ранее указанному резистору и естественно тот нужен мощный, очень желательно использование проволочных резисторов.

    Максимально допустимый ток для микросхема LM317 составляет около полтора ампера, увеличить его можно дополнительным силовым транзистором, в этом случае микросхема уже будет в качестве управляющей, следовательно нагреваться она не будет.

    Взамен будет нагреваться транзистор и от этого никуда не денешься.

    Архив к статье; скачать…

    Автор; АКА Касьян

    xn--100--j4dau4ec0ao.xn--p1ai

    Зарядное устройство на тиристоре Т132-50

    Несложное зарядное устройство на тиристоре можно собрать своими руками. Автор схемы ( М. Красуцкий, г. Слуцк) заверяет, что за 15 лет эксплуатации данного устройства сбоев не наблюдалось. Схема зарядного устройства не содержит дефицитных деталей: классические кэтэшки и тиристор Т132-50. Блок на транзисторах VT1 и VT2 обеспечивает управление тиристором VS1. Подбирая номинал резистора R5, добиваются полного открывания- закрывания тиристора VS1. Если это не происходит, нужно заменить один из транзисторов: VT1 или VT2.

       В схеме для измерения тока заряда используется шунт RS1. Расчет шунта производится по известным формулам, единственное, о чем нужно подумать, так это о применяемом материале шунта, желательно из нихрома или манганина. Измерительный механизм P1 может использоваться как для измерения тока заряда, так и для контроля напряжения путем переключения при помощи SA1. В режиме вольтметра калибровку прибора осуществляют при помощи добавочного резистора R8.

    Автомобильное зарядное устройство можно рассчитать на любые токи. При этом важными параметрами будут являться: прямой ток тиристора и габаритная мощность силового трансформатора.  Однако такое зарядное на тиристоре  не лишено недостатков, главным из которых является сам тиристор, так как его характеристика сильно зависит от температуры и перепадов напряжений (может самопроизвольно включиться, или выключиться). Поэтому его нужно устанавливать на приличный радиатор площадью не менее 300 см². Следующий недостаток – это большая вероятность короткого замыкания выходных зажимов, и как следствие – выход из строя тиристора. Чтобы обезопасить устройство от к. з. в схему вводят автоматический выключатель с током срабатывания немного меньшим, чем максимальный ток тиристора.  Вместо автоматического выключателя можно применить и обычный плавкий предохранитель.

    Схема зарядного устройства выполняется печатным монтажом или другим способом. Здесь важно учесть, что проводники (на схеме показаны красным цветом) должны быть достаточного сечения, чтобы выдерживать  рассчитанный максимальный ток.

    Литература:

    Журнал «Радиомир» 10/2006 г.

    lissapedd.wordpress.com

    Простое тиристорное зарядное устройство

    Схема и описание простого самодельного зарядного устройства на тиристоре для зарядки автомобильных аккумуляторов.

    Устройство с электронным управлением зарядным током, выполнено на основе тиристорного фазоимпульсного регулятора мощности. Оно не содержит дефицитных деталей, при заведомо исправных элементах не требует налаживания.

    Это зарядное устройство на тиристоре позволяет заряжать автомобильные аккумуляторные батареи током от 0 до 10 А, а также может служить регулируемым источником питания для мощного низковольтного паяльника, вулканизатора, переносной лампы.

    Зарядный ток по форме близок к импульсному, который, как считается, способствует продлению срока службы батареи. Устройство работоспособно при температуре окружающей среды от - 35 °С до + 35°С. Схема устройства показана на рис. 1.

    Нажмите на картинку для просмотра.

    Зарядное устройство представляет собой тиристорный регулятор мощности с фазоимпульсным управлением, питаемый от обмотки II понижающего трансформатора Т1 через диодный мостVD1 + VD4.

    Узел управления тиристором выполнен на аналоге однопереходного транзистора VT1, VT2 Время, в течение которого конденсатор С2 заряжается до переключения однопереходного транзистора, можно регулировать переменным резистором R1. При крайнем правом по схеме положении его движка зарядный ток будет максимальным, и наоборот.

    Диод VD5 защищает управляющую цепь тиристора VS1 от обратного напряжения, возникающего при включении тиристора.

    Тиристорное зарядное устройство в дальнейшем можно дополнить различными автоматическими узлами (отключение по окончании зарядки, поддержание нормального напряжения батареи при длительном ее хранении, сигнализации о правильной полярности подключения батареи, защита от замыканий выхода и т. д.).

    К недостаткам устройства можно отнести колебания зарядного тока при нестабильном напряжении электроосветительной сети.

    Как и все подобные тиристорные фазоимпульсные регуляторы, устройство создает помехи радиоприему. Для борьбы с ними следует предусмотреть сетевой LC-фильтр, аналогичный применяемому в импульсных сетевых блоках питания.

    Конденсатор С2 - К73-11, емкостью от0,47 до 1 мкФ, или. К73-16, К73-17, К42У-2, МБГП.

    Транзистор КТ361А заменим на КТ361Б -- КТ361Ё, КТ3107Л, КТ502В, КТ502Г, КТ501Ж - KT50IK, а КТ315Л - на КТ315Б + КТ315Д КТ312Б, КТ3102Л, КТ503В + КТ503Г, П307 Вместо КД105Б подойдут диоды КД105В, КД105Г или. Д226 с любым буквенным индексом.

    Переменный резистор R1 - СП-1, СПЗ-30а или СПО-1.

    Амперметр РА1 - любой постоянного тока со шкалой на 10 А. Его можно изготовить самостоятельно из любого миллиамперметра, подобрав шунт по образцовому амперметру.

    Предохранитель F1 - плавкий, но удобно использовать и сетевой автомат на 10 А или автомобильный биметаллический на такой же ток.

    Диоды VD1 + VP4 могут быть любыми на прямой ток 10 А и обратное напряжение не менее 50 В (серии Д242, Д243, Д245, КД203, КД210, КД213).

    Диоды выпрямителя и тиристор устанавливают на теплоотводы, каждый полезной площадью около 100 см2. Для улучшения теплового контакта приборов с теплоотводами желательно использовать теплопроводные пасты.

    Вместо тиристора. КУ202В подойдут КУ202Г - КУ202Е; проверено на практике, что устройство нормально работает и с более мощными тиристорами Т-160, Т-250.

    Следует заметить, что в качестве теплоотвода тиристора допустимо использовать непосредственно металлическую стенку кожуха. Тогда, правда, на корпусе будет минусовой вывод устройства, что в общем-то нежелательно из-за опасности случайных замыканий выходного плюсового провода на корпус. Если крепить тиристор через слюдяную прокладку, опасности замыкания не будет, но ухудшится отдача тепла от него.

    В устройстве может быть использован готовый сетевой понижающий трансформатор необходимой мощности с напряжением вторичной обмотки от 18 до 22 В.

    Если у трансформатора напряжение на вторичной обмотке более 18 В, резистор R5 следует заменить другим, большего сопротивления (например, при 24...26 В сопротивление резистора следует увеличить до 200 Ом).

    В случае, когда вторичная обмотка трансформатора имеет отвод от середины, или есть две одинаковые обмотки и напряжение каждой находится в указанных пределах, то выпрямитель лучше выполнить по стандартной двуполупериодной схеме на двух диодах.

    При напряжении вторичной обмотки 28...36 В можно вообще отказаться от выпрямителя - его роль будет одновременно играть тиристор VS1 (выпрямление - однополупериодное). Для такого варианта блока питания необходимо между резистором R5 и плюсовым проводом включить разделительный диод КД105Б или Д226 с любым буквенным индексом (катодом к резистору R5). Выбор тиристора в такой схеме будет ограничен - подойдут только те, которые допускают работу под обратным напряжением (например, КУ202Е).

    Для описанного устройства подойдет унифицированный трансформатор ТН-61. Три его вторичных обмотки нужно соединить согласно последовательно, при этом они способны отдать ток до 8 А.

    Все детали устройства, кроме трансформатора Т1, диодов VD1 - VD4 выпрямителя, переменного резистора R1, предохранителя FU1 и тиристора VS1, смонтированы на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм.

    Рекомендуем посмотреть:

    Тиристорное зарядное устройство

    Схема автоматического ЗУ на тиристорах и микросхеме

    kulbakimaster.ru

    Зарядное устройство на тиристорах для зарядки аккумулятора. | Электрознайка. Домашний Электромастер.

    Тиристорный регулятор в зарядном устройстве.
    Для более полного ознакомления с последуущим материалом, просмотрите предыдущие статьи: «Двух полупериодная схема выпрямителя» и «Как изготовить трансформатор на П – образном сердечнике».

    ♣     В этих статьях  говориться о том, что существуют 2–х полупериодные схемы выпрямления с двумя вторичными обмотками, каждая из которых рассчитана на полное выходное напряжение. Обмотки работают поочередно: одна на положительной полуволне, другая на отрицательной.

    Используются два полупроводниковых выпрямительных диода.

    ♣     Предпочтительность такой схемы:

    • — токовая нагрузка на каждую обмотку и каждый диод в два раза меньше, чем на схему с одной обмоткой;
    • — сечение провода двух вторичных обмоток может быть в два раза меньше;
    • — выпрямительные диоды могут быть выбраны на меньший максимально допустимый ток;
    • — провода обмоток наиболее охватывают магнитопровод, магнитное поле рассеяния минимально;
    • — полная симметричность — идентичность вторичных обмоток;

    ♣     Используем такую схему выпрямления на П – образном сердечнике для изготовления регулируемого зарядного устройства на тиристорах. Двух — каркасная конструкция трансформатора позволяет это сделать наилучшим образом.

    К тому же две полу-обмотки получаются совершенно одинаковыми.

    ♣     И так, наше задание: построить устройство для зарядки аккумулятора с напряжением 6 – 12 вольт и плавным регулированием зарядного тока от 0 до 5 ампер. Мною уже предлагался для изготовления «Выпрямитель для зарядки аккумулятора», но регулировка зарядного тока в нем проводится ступенчато. Посмотрите в этой статье, как выполнялся расчет трансформатора на Ш – образном сердечнике. Эти расчетные данные подходят и под  П –образный трансформатор той же мощности.

    Расчетные данные из статьи таковы:

    • — мощность трансформатора – 100 ватт;
    • — сечение сердечника – 12 см.кв.;
    • — выпрямленное напряжение - 18 вольт;
    • — ток — до 5 ампер;
    • — количество витков на 1 вольт – 4,2.

    Первичная обмотка:

    • — количество витков – 924;
    • — ток – 0,45 ампера;
    • — диаметр провода – 0,54 мм.

    Вторичная обмотка:

    • — количество витков – 72;
    • — ток – 5 ампер;
    • — диаметр провода – 1,8 мм.

    ♣     Эти расчетные данные примем за основу построения трансформатора на  П – образном сердечнике. С учетом рекомендаций выше указанных статей по изготовлению трансформатора на П— образном сердечнике, построим выпрямитель для зарядки аккумулятора с плавной регулировкой зарядного тока.

    Схема выпрямителя изображена на рисунке. Она состоит из трансформатора ТР, тиристоров Т1 и Т2, схемы управления зарядным током, амперметра на 5 — 8 ампер, диодного моста Д4 — Д7. Тиристоры Т1 и Т2 одновременно выполняют роль выпрямительных диодов и роль регуляторов величины зарядного тока.

    ♣     Трансформатор Тр состоит из магнитопровода и двух каркасов с обмотками. Магнитопровод может быть набран как из стальных  П – образных пластин, так и из разрезанного О – образного сердечника из навитой стальной ленты. Первичная обмотка (сетевая на 220 вольт — 924 витка) делится пополам – 462 витка (а – а1) на одном каркасе, 462 витка (б – б1) на другом каркасе. Вторичная обмотка (на 17 вольт) состоит из двух полуобмоток (по 72 витка) мотается на первом (А — Б) и на втором (А1 – Б1) каркасе по 72 витка. Всего 144 витка.

    Третья обмотка (с — с1 = 36 витков) +(d — d1 = 36 витков) в сумме 8,5 В +8,5 В = 17 вольт  служит для питания схемы управления и состоит из 72 витков провода. На одном каркасе (с – с1) 36 витков и на другом каркасе (d — d1) 36 витков. Первичная обмотка мотается проводом диаметром – 0,54 мм. Каждая вторичная полуобмотка мотается проводом диаметром 1,3 мм., рассчитанным на ток 2,5 ампера. Третья обмотка мотается проводом диаметром 0,1 — 0,3 мм, какой попадется, ток потребления здесь маленький.

    ♣     Плавная регулировка зарядного тока выпрямителя основана на свойстве тиристора переходить в открытое состояние по импульсу, поступающему на управляющий электрод. Регулируя время прихода управляющего импульса, можно управлять средней мощностью проходящей через тиристор за каждый период переменного электрического тока.

    ♣     Приведенная схема управления тиристорами работает по принципу фазо-импульсного метода. Схема управления состоит из аналога тиристора, собранного на транзисторах Тр1 и Тр2, временной цепочки, состоящей из конденсатора С и резисторов R2 и Ry, стабилитрона Д7 и разделительных диодов Д1 и Д2. Регулировка зарядного тока производится переменным резистором Ry.

    Переменное напряжение 17 вольт снимается с третьей обмотки, выпрямляется диодным мостом Д3 – Д6 и имеет форму (точка №1) (в кружке №1). Это, пульсирующее напряжение положительной полярности с частотой 100 герц, меняющее свою величину от 0 до 17 вольт. Через резистор R5 напряжение поступает на стабилитрон Д7 (Д814А, Д814Б или любой другой на 8 – 12 вольт). На стабилитроне напряжение ограничивается до 10 вольт и имеет форму (точка №2). Далее следует зарядно – разрядная цепочка (Ry, R2, C). При возрастании напряжения от 0 начинает заряжаться конденсатор С, через резисторы Ry, и R2. ♣     Сопротивление резисторов и емкость конденсатора (Ry, R2, C) подобраны таким образом, чтобы конденсатор зарядился за время действия одного полупериода пульсирующего напряжения. Когда напряжение на конденсаторе достигнет максимальной величины (точка №3), с резисторов R3 и R4 на управляющий электрод аналога тиристора (транзисторы Тр1 и Тр2) поступит напряжение для открытия. Аналог тиристора откроется и заряд электричества, накопленный в конденсаторе, выделится на резисторе R1. Форма импульса на резисторе R1 показана в кружке №4. Через разделительные диоды Д1 и Д2 импульс запуска подается одновременно на оба  управляющих электрода  тиристоров Т1 и Т2. Открывается тот тиристор, на который в данный момент поступила положительная полуволна переменного напряжения с вторичных обмоток выпрямителя (точка №5). Изменяя сопротивление резистора Ry, изменяем время за которое полностью зарядится конденсатор С, то есть изменяем время включения тиристоров во время действия полуволны напряжения. В точке №6 показана форма напряжения на выходе выпрямителя. Изменяется сопротивление Ry, изменяется время начала открывания тиристоров, изменяется форма заполнения полупериода действующим током (фигура №6). Заполнение полупериода может регулироваться от 0 до максимума. Весь процесс регулирования напряжения во времени показан на рисунке.

    ♣     Все показанные замеры формы напряжения в точках №1 — №6 проведены относительно плюсового вывода выпрямителя.

    Детали выпрямителя:  — тиристоры Т1 и Т2 – КУ 202И-Н на 10 ампер. Каждый тиристор устанавливать на радиатор площадью 35 – 40 см.кв.;  — диоды Д1 – Д6 Д226 или любые на ток 0,3 ампера и напряжение выше 50 вольт;  — стабилитрон Д7 — Д814А — Д814Г или любой другой на 8 – 12 вольт;  — транзисторы Тр1 и Тр2 любые маломощные на напряжение свыше 50 вольт. Подбирать пару транзисторов необходимо с одинаковой мощностью, разными проводимостями и с равными коэффициентами усиления (не менее 35 — 50). Мною опробованы разные пары транзисторов:  КТ814 – КТ815, КТ816 – КТ817; МП26 – КТ308, МП113 – МП114. Все варианты работали хорошо.

     — Сонденсатор емкостью 0,15 микрофарады;

     — Резистор R5 ставить мощностью в 1 ватт. Остальные резисторы мощностью 0,5 ватта.  — Амперметр рассчитан на ток 5 – 8 ампер

    ♣     Необходимо с вниманием отнестись к монтажу трансформатора. Советую перечитать статью «Как изготовить трансформатор на П – образном сердечнике». Особенно то место, где приводятся рекомендации по фазировке включения первичной и вторичной обмоток.

     Можно использовать схему фазировки первичной обмотки  приведенную ниже,  как на рисунке.

    ♣     В цепь первичной обмотки последовательно включается электрическая лампочка на напряжение 220 вольт и мощность 60 ватт. эта лампочка будет служить вместо предохранителя. Если обмотки будут сфазированы неправильно, лампочка загорится. Если соединения проведены правильно, при включении трансформатора в сеть 220 вольт лампочка должна вспыхнуть и потухнуть. На клеммах вторичных обмоток должно быть два напряжения по 17 вольт, вместе (между А и Б) 34 вольта.

    Все монтажные работы необходимо проводить с соблюдением ПРАВИЛ ТЕХНИКИ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ!

    domasniyelektromaster.ru

    Схема простого зарядного устройства для АКБ

    Привет всем, я за свою практику делал множество схем зарядных устройств для самых разных аккумуляторов, но в последнее время заметил, что несмотря на огромную базу схем в интернете, люди хотят видеть простую схему зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов из очень доступных компонентов, поэтому я решил воплотить эту идею в жизнь.

    Эта схема была снята из радиожурнала, которая стала очень популярной в последнее время, по сути это тиристорный регулятор напряжения, многие наверное будут осуждать мое решение об использовании именно этой схемы, ведь она не имеет узла контроля тока, защиты и многих других плюшек, которыми снабжены современные зарядные устройства.

    Вы конечно правы, но именно эта схема была повторена радиолюбителями, в том числе и мною множество раз и зарекомендовала себя с лучшей стороны.

    Итак, о схеме; она отличается от обычных линейных схем, обратите внимание на транзисторы Q1 и Q2, на их базе собран генератор импульсов, то есть аккумулятор по сути заряжается импульсами тока, в этом можно убедиться подключив осциллограф, такой режим работы имеет множество плюсов.

    Первый из них заключается в том, что силовой элемент схемы работает не в линейном, а в ключевом режиме, следовательно, нагреваться будет меньше, и ещё импульсная зарядка может быть полезной для консульфатации аккумулятора, а значит такая зарядка в теории может восстанавливать АКБ.

    Генератор импульсов собран на маломощной комплементарной паре, можно использовать буквально любые маломощные транзисторы, например наши КТ 361 и КТ 315. Выходной ток может доходить до 10 ампер, следовательно с ее помощью можно эффективно заряжать аккумуляторы с ёмкостью до 100 ампер\часов.

    Диодный мост нужен с запасом, советую использовать диоды ампер на 15-20, я ставил готовую сборку на 30 ампер. Сетевой понижающий трансформатор должен обеспечивать выходное напряжение не менее 15 или 16 вольт и соответствующий ток.

    Тут важно запомнить — эффективный ток заряда для автомобильных свинцово-кислотных аккумуляторов составляет десятую часть от ёмкости аккумулятора,  например аккумулятор на 60 ампер\часов эффективный ток заряда должен быть в районе 6 ампер и т.д.

    В моем варианте был использован готовый трансформатор от источника бесперебойного питания, по мне это хороший вариант. Мне повезло и обмотки трансформатора оказались медными, а не алюминиевыми как это бывает с бюджетными бесперебойниками.

    Порывшись в старом хламе мне удалось найти только один тиристор, но к сожалению и тот оказался нерабочим, по идее можно собрать аналог тиристора, но я решил использовать обычный транзистор типа империи MJE13009 и всё прекрасно заработало.

    переделал на транзистор

    Печатная плата получилась довольно компактной, кстати исходный файл платы доступен для скачивания в конце статьи. Транзисторы и диодный мост устанавливают на радиатор, конструкцию также желательно дополнить кулером.  Индикаторы поставил стрелочные, амперметр на 1 ампер, но после замены шунта он стал отображать ток до 10 ампер, вольтметр на 15 вольт.

    Хотел всё это дело собрать в корпусе от блока питания компьютера но на данный момент работаю над несколькими проектами и времени попросту нет, но в дальнейшем обязательно займусь изготовлением корпуса.

    Выходное напряжение регулируется от чистого ноля. Процесс зарядки автомобильных аккумуляторов происходит следующим образом, включаем зарядное устройство в сеть и вращением переменного резистора добиваемся на выходе 14 и 14.4 вольт выходного напряжения.

    Это напряжение полностью заряженного автомобильного аккумулятора, дальше подключаем зарядку к аккумулятору не забывая соблюдать полярность, то есть плюс к плюсу, а минус к минусу.

    По мере заряда аккумуляторной батареи ток будет снижаться и в конце процесса значение будет близким к нулю, этим заряд можно считать завершенным.

    Плохо то, что схема лишена защиты от коротких замыканий, может спасти только предохранитель, также отсутствует функция защиты от переполюсовки питания, но все это можно дополнить и позже, было бы желание))).

    Плата в формате .lay; скачать…

    Автор; АКА КАСЬЯН

    xn--100--j4dau4ec0ao.xn--p1ai

    Обзор схем зарядных устройств автомобильных аккумуляторов

    Соблюдение режима эксплуатации аккумуляторных батарей, и в частности режима зарядки, гарантирует их безотказную работу в течение всего срока службы. Зарядку аккумуляторных батарей производят током, значение которого можно определить по формуле

    I=0,1Q

    где I - средний зарядный ток, А., а Q - паспортная электрическая емкость аккумуляторной батареи, А-ч.

    Зарядный ток, рекомендуемый в инструкции по эксплуатации аккумуляторной батареи, обеспечивает оптимальное протекание электрохимических процессов в ней и нормальную работу в течение длительного времени.

    Классическая схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора состоит из понижающего трансформатора, выпрямителя и регулятора тока зарядки. В качестве регуляторов тока применяют проволочные реостаты (см. Рис. 1) и транзисторные стабилизаторы тока.

    В обоих случаях на этих элементах выделяется значительная тепловая мощность, что снижает КПД зарядного устройства и увеличивает вероятность выхода его из строя.

    Для регулировки зарядного тока можно использовать магазин конденсаторов, включаемых последовательно с первичной (сетевой) обмоткой трансформатора и выполняющих функцию реактивных сопротивлений, гасящих избыточное напряжение сети. Упрощенная схема такого устройства приведена на рис. 2.

    В этой схеме тепловая (активная) мощность выделяется лишь на диодах VD1-VD4 выпрямительного моста и трансформаторе, поэтому нагрев устройства незначителен.

    Недостатком схемы на Рис. 2 является необходимость обеспечить напряжение на вторичной обмотке трансформатора в полтора раза большее, чем номинальное напряжение нагрузки (~ 18÷20В).

    Схема зарядного устройства, обеспечивающее зарядку 12-вольтовых аккумуляторных батарей током до 15 А, причем ток зарядки можно изменять от 1 до 15 А ступенями через 1 А, приведена на Рис. 3.

    Предусмотрена возможность автоматического выключения устройства, когда батарея полностью зарядится. Оно не боится кратковременных коротких замыканий в цепи нагрузки и обрывов в ней.

    Выключателями Q1 - Q4 можно подключать различные комбинации конденсаторов и тем самым регулировать ток зарядки.

    Переменным резистором R4 устанавливают порог срабатывания реле К2, которое должно срабатывать при напряжении на зажимах аккумулятора, равном напряжению полностью заряженной батареи.

    На Рис. 4 представлена схема еще одного зарядного устройства, в котором ток зарядки плавно регулируется от нуля до максимального значения.

    Изменение тока в нагрузке достигается регулированием угла открывания тринистора VS1. Узел регулирования выполнен на однопереходном транзисторе VT1. Значение этого тока определяется положением движка переменного резистора R5. Максимальный ток заряда аккумулятора 10А , устанавливается амперметром. Защита устройства обеспечена со стороны сети и нагрузки предохранителями F1 и F2.

    Вариант печатной платы зарядного устройства (см. рис. 4), размером 60х75 мм приведен на следующем рисунке:

    В схеме на рис. 4 вторичная обмотка трансформатора должна быть рассчитана на ток, втрое больший зарядного тока, и соответственно мощность трансформатора также должна быть втрое больше мощности, потребляемой аккумулятором.

    Названное обстоятельство является существенным недостатком зарядных устройств с регулятором тока тринистором (тиристором).

    Примечание:

    Диоды выпрямительного мостика VD1-VD4 и тиристор VS1 необходимо установить на радиаторы.

    Значительно снизить потери мощности в тринисторе, а следовательно, повысить КПД зарядного устройства можно, если регулирующий элемент перенести из цепи вторичной обмотки трансформатора в цепь первичной обмотки. Схема такого устройства показана на рис. 5.

    В схеме на Рис. 5 регулирующий узел аналогичен примененному в предыдущем варианте устройства. Тринистор VS1 включен в диагональ выпрямительного моста VD1 - VD4. Поскольку ток первичной обмотки трансформатора примерно в 10 раз меньше тока заряда, на диодах VD1-VD4 и тринисторе VS1 выделяется относительно небольшая тепловая мощность и они не требуют установки на радиаторы. Кроме того, применение тринистора в цепи первичной обмотки трансформатора позволило несколько улучшить форму кривой зарядного тока и снизить значение коэффициента формы кривой тока (что также приводит к повышению КПД зарядного устройства). К недостатку этого зарядного устройства следует отнести гальваническую связь с сетью элементов узла регулирования, что необходимо учитывать при разработке конструктивного исполнения (например, использовать переменный резистор с пластмассовой осью).

    Вариант печатной платы зарядного устройства на рисенке 5, размером 60х75 мм приведен на рисунке ниже:

    Примечание:

    Диоды выпрямительного мостика VD5-VD8 необходимо установить на радиаторы.

    В зарядном устройстве на рисунке 5 диодный мостик VD1-VD4 типа КЦ402 или КЦ405 с буквами А, Б, В. Стабилитрон VD3 типа КС518, КС522, КС524, или составленный из двух одинаковых стабилитронов с суммарным напряжением стабилизации 16÷24 вольта (КС482, Д808, КС510 и др.). Транзистор VT1 однопереходной, типа КТ117А, Б, В, Г. Диодный мостик VD5-VD8 составлен из диодов, с рабочим током не менее 10 ампер (Д242÷Д247 и др.). Диоды устанавливаются на радиаторы площадью не менее 200 кв.см, а если радиаторы будут сильно нагреваться, в корпус зарядного устройства можно установить вентилятор для обдува.

    www.radiolub.ru

    Разница между диодом и тиристором (со сравнительной таблицей)

    Одно из важнейших различий между диодом и тиристором состоит в том, что диод представляет собой устройство с двумя выводами, используемое для выпрямления и переключения. В отличие от тиристора, это трехконтактное устройство, предназначенное для коммутации. Это создает основную разницу в их работе.

    Мы знаем, что и диод, и тиристор являются полупроводниковыми устройствами, образованными комбинацией полупроводникового материала p- и n-типа.Однако существуют различные факторы, которые различают их.

    Содержание: диод против тиристора

    1. Таблица сравнения
    2. Определение
    3. Ключевые отличия
    4. Заключение

    Таблица сравнения

    Основа для сравнения Диод Тиристор (SCR)
    Символ
    Тип устройства Неконтролируемое выпрямительное устройство (поскольку запускающий импульс не требуется). Управляемое устройство включения (при необходимости запускающего импульса).
    Количество слоев 2 4
    Количество переходов 1 3
    Количество клемм 2 (анод и катод) 3 (анод, катод и затвор)
    Способность выдерживать нагрузку Хорошо Лучше
    Рабочее напряжение Низкое Сравнительно высокое
    Стоимость Дешевле Дороже
    Вес Легкий Сравнительно тяжелый

    Определение диода

    Диод - это устройство с двумя выводами, образованное комбинацией полупроводникового материала p- и n-типа, которое допускает проводимость только в одном направлении.На практике говорят, что диод допускает проводимость только при прямом смещении и ограничивает прохождение тока при обратном смещении.

    На приведенном ниже рисунке показан диод с прямым смещением p-n-перехода:

    Первоначально, когда внешний потенциал не предусмотрен, тогда также основные носители обеих областей дрейфуют через соединение, чтобы объединиться. По прошествии определенного времени неподвижные ионы осаждаются по обе стороны от перехода, тем самым создавая область обеднения.

    После образования обедненного слоя дальнейшее движение носителей заряда будет происходить только тогда, когда будет обеспечено внешнее смещение. Таким образом, при прямом смещении дырки и электроны со стороны p и n соответственно отталкиваются положительной и отрицательной клеммами батареи. Это уменьшает ширину обедненной области и уменьшает дрейф носителей через переход под действием внешнего потенциала.

    Это движение носителей генерирует электрический ток через устройство, и направление потока тока будет противоположным направлению потока электронов.

    На приведенном ниже рисунке показано состояние обратного смещения диода p-n-перехода:

    Здесь мы можем ясно видеть, что область p подключена к отрицательной клемме, а область n подключена к положительной клемме батареи.

    Итак, теперь большинство носителей заряда обоих регионов испытывают силу притяжения от клеммы аккумулятора. Это приводит к расширению обедненной области и, следовательно, потенциал барьера увеличивается.Таким образом, это не вызовет дальнейшего протекания тока через устройство.

    Определение тиристора

    Тиристор представляет собой 4-слойное устройство, образованное альтернативной комбинацией полупроводниковых материалов p- и n-типа. Это устройство, используемое для выпрямления и переключения. SCR - наиболее часто используемый член семейства тиристоров, и это название обычно используется, когда мы говорим о тиристорах. SCR также позволяет протекать току в одном направлении, и его действие контролируется внешним запускающим импульсом, подаваемым на его вывод затвора.

    В основном SCR - это 4-х слойное устройство в конфигурации P-N-P-N . Эта конфигурация создает 3 перехода в структуре тринистора. Давайте теперь вкратце разберемся, как в основном работает SCR:

    Как мы уже обсуждали, работа тиристора во многом зависит от приложенного внешнего потенциала на выводе затвора. Итак, давайте разберемся в случае, когда на выводе затвора отсутствует какой-либо внешний потенциал, но между анодом и катодом приложено прямое напряжение.

    Следовательно, как мы можем видеть на рисунке, показанном выше, между анодом и катодом прикладывается прямое напряжение, которое вызывает прямое смещение перехода J 1 и J 3 . Но при этом переход J 2 будет смещен в обратном направлении. Это приведет к образованию области истощения около J 2 . Следовательно, через устройство не будет протекать прямой ток, и через него будет протекать только пренебрежимо малый ток утечки. Это состояние называется практически выключенным состоянием тиристора (SCR).

    Теперь предположим, что никакой внешний потенциал затвора не применяется, но между анодом и катодом применяется обратный потенциал. Это смещающее устройство смещает в обратном направлении переход J 1 и J 3 , но смещает вперед переход J 2 . Тем не менее, через устройство будет протекать только ток утечки.

    Следовательно, мы можем сказать, что без потенциала затвора, тиристор не будет проводить ни в прямом, ни в обратном смещенном состоянии. Теперь рассмотрим случай, когда клемма затвора срабатывает прямым потенциалом.Также между катодом и анодом имеется прямое напряжение.

    Итак, в этом случае электроны, присутствующие в области n, испытывают отталкивание от отрицательной клеммы батареи. Это движение генерирует ток затвора через устройство. Также отверстия в p-области отталкиваются положительным выводом батареи и дрейфуют через переход J 2 , тем самым вызывая анодный ток.

    Это регенеративное действие позволяет SCR вести тяжелую работу.Однако здесь следует отметить, что как только SCR начинает проводить, потенциал затвора больше не играет никакой роли в проводимости. И устройство продолжает находиться во включенном состоянии.

    Ключевые различия между диодом и тиристором

    1. Диод - это двухслойное устройство , имеющее p- и n-области. А тиристор - это четырехслойный полупроводниковый прибор, образованный чередованием материалов p- и n-типа.
    2. Благодаря 2 слоям диода, в случае диода существует один переход .В то время как за счет 4 слоев тиристор имеет 3 перехода.
    3. Диод - это 2 клемма устройства, а именно анод и катод. Но тиристор - это устройство с 3 контактами, из 3 контактов 2 являются анодом и катодом, а другой - затвором, который используется для внешнего запуска схемы.
    4. Мощность Тиристоры сравнительно лучше, чем диоды.
    5. Диоды демонстрируют низкое рабочее напряжение почти около 5000 В.В то время как рабочее напряжение составляет около 7000 В в случае тиристоров, что сравнительно выше, чем у диодов.
    6. Диод - это такое устройство, которое не требует внешнего инициирующего импульса для инициирования проводимости. А тиристору для работы схемы необходим внешний запускающий импульс.
    7. Диоды на меньше дороже по сравнению с тиристорами.
    8. Тиристоры на сравнительно громоздки, чем на диоды.

    Заключение

    Итак, из приведенного выше обсуждения мы можем сказать, что хотя и диод, и тиристор являются полупроводниковыми приборами.Но работа этих двух устройств совершенно разная, поэтому они находят применение в разных областях.

    Также диоды широко используются в выпрямительных схемах, ограничителях и фиксаторах, логических вентилях и в схемах умножителей напряжения. В то время как тиристоры широко используются в двигателях большой мощности, инверторах, в схемах управляемого выпрямления, синхронизации и схемах защиты от перенапряжения.

    Разница между диодом и SCR (выпрямитель с кремниевым управлением)

    Привет, ребята, добро пожаловать в мой блог.В этой статье я расскажу о разнице между диодом и SCR (кремниевый выпрямитель), что такое диод, что такое SCR или кремниевый выпрямитель.

    Если вам нужна статья по другим темам, оставьте комментарий ниже в поле для комментариев. Вы также можете поймать меня в Instagram - Четан Шидлинг.

    Также читайте:

    1. Различия между цепью клипсатора и цепью фиксатора.
    2. Разница между аналоговыми и цифровыми измерениями.
    3. Разница между AWS, Microsoft Azure и Google Cloud

    Разница между диодом и SCR

    Основное различие между диодом и SCR заключается в том, что SCR - это трехконтактное устройство, используемое для функции переключения и процесса выпрямления, а диод - это двухконтактное устройство, которое также используется для функции переключения и процесса выпрямления.Как правило, как SCR, так и диод представляют собой полупроводниковое устройство, созданное на основе комбинации полупроводникового материала p- и n-типа.

    Символ диода

    Диод - это двухконтактный полупроводниковый электронный прибор. Наиболее общее назначение диода - позволить электрическому току проходить в одном направлении (при прямом смещении), блокируя его в противоположном направлении. Таким образом, мы говорим, что диод - это однонаправленное устройство, используемое для выпрямления, средства преобразования переменного тока в постоянный.Вольт-амперная характеристика полупроводниковых диодов может быть определена путем выбора полупроводниковых материалов, а легирующие примеси добавляются в материал во время производства.

    Когда положительный вывод источника питания подсоединен к аноду, а отрицательный вывод источника подсоединен к катоду, диод становится смещенным в прямом направлении, и это позволяет току течь через него. Когда отрицательная клемма источника питания подключена к аноду, а положительная клемма источника подключена к катоду, диод становится смещенным в обратном направлении и не позволяет току течь через него.

    Эти методы используются для создания диодов специального назначения, которые выполняют множество различных функций. Например, диод, используемый для регулятора напряжения, называется зеноровым диодом, а диод, используемый для защиты цепей от скачков высокого напряжения, называется лавинным диодом. Точно так же различные типы диодов используются для альтернативных применений в зависимости от требований.

    Обозначение SCR

    Кремниевый управляющий выпрямитель - это четырехслойный полупроводниковый прибор с тремя выводами и тремя переходами.В этом устройстве четыре слоя - это PNPN, три вывода - это анод, катод, затвор с тремя переходами, а именно j1, j2, j3. Здесь выводы анода и катода подключены к основной силовой цепи, тогда как клеммы затвора подключены к цепи управления. Вывод затвора передает ток затвора низкого уровня в направлении затвора к катоду. Обычно клемма тока затвора размещается на P-слое ближе к клемме катода. Следовательно, он известен как катодный затвор.

    Всякий раз, когда P-слой около анода становится более положительным по сравнению с N-слоем около катода, переходы j1 и j3 смещаются вперед, тогда как средний переход j2 смещается в обратном направлении.Переход j2 известен как емкость перехода, поскольку в этом режиме он действует как конденсатор. Из-за образования истощающего слоя нет возможности протекать током. Но при дрейфе мобильных носителей заряда через цепь протекает небольшое количество тока утечки. Поскольку ток утечки ничтожно мал, устройство не проводит.

    Это состояние известно как состояние блокировки пересылки или состояние выключения устройства, поскольку оно блокирует напряжение прямого смещения. Всякий раз, когда слой N рядом с катодом становится более положительным по сравнению с слоем P рядом с анодом.переход j1, j3 смещается в обратном направлении (поскольку противоположные заряды отталкиваются друг от друга). Теперь средний переход j2 смещен вперед. В цепи протекает небольшой ток утечки. Таким образом, SCR будет рассматриваться как переключатель, находящийся в выключенном состоянии. Это состояние называется режимом обратной блокировки.

    Различия между диодом и SCR

    SCR Выпрямитель с кремниевым управлением
    Диод SCR
    У диода всего два вывода - анод и катод. SCR с тремя выводами: анодом, катодом и затвором.
    Это неуправляемое выпрямительное устройство (не требуется запускающий импульс) Управляемое включение устройства (требуется запускающий импульс)
    Диод имеет два слоя (слой Player и N) и один переход (j1). имеет четыре уровня (уровень PN, уровень PN) и три перехода (j1, j2, j3).
    Диод имеет хорошую мощность передачи. имеет лучшую управляемую мощность.
    Рабочее напряжение диода низкое. Рабочее напряжение SCR высокое.
    Дешевле. Очень дорого.
    Диод имеющий облегченный. SCR, имеющий тяжеловес.
    Всякий раз, когда через кремниевый диод протекает номинальный ток, падение напряжения составляет от 0,6 до 0,7 вольт. Всякий раз, когда в тиристоре протекает номинальный ток, при этом поддерживаемое напряжение составляет 1: 1.5вольт
    Потребляет меньше энергии. SCR потребляет большую мощность.
    В электронных устройствах используются несколько типов диодов, таких как диод Зенора, светоизлучающий диод, диод низкого сигнала, диод высокого сигнала, диод Шоккты и т. Д. SCR - это один из типов тиристоров. В тиристорах присутствует несколько типов устройств.
    Применения: Используется для процесса выпрямления, переключения, Используется в клипсаторах, зажимных приспособлениях и т. Д. Применения: Используется для коммутации, используется для защиты схемы от высокого напряжения, Используется в приложениях большой мощности и т. Д.

    Итак, исходя из вышеизложенного, мы говорим, что и диод, и SCR являются полупроводниковыми устройствами. Но в сравнении эти двое совершенно разные. Эти два устройства используются во многих приложениях для разных целей.

    Надеюсь, эта статья поможет вам понять разницу между диодом и тиристором. Спасибо за чтение.Если у вас есть какие-либо сомнения по поводу этой статьи «Разница между диодом и SCR », оставьте комментарий ниже в поле для комментариев.

    Также читайте:

    • 10 шагов для подготовки к трудоустройству и получения высокой заработной платы в год
    • Лучшее инженерное направление для будущего
    • Разница между аналоговым и цифровым сигналами
    • Разница между аналоговыми и цифровыми интегральными схемами
    • Разница между Arduino Uno, Nano, Mega, функциями и приложениями
    • Разница между асинхронным счетчиком и синхронным счетчиком
    • Разница между языком C и встроенным C
    • Разница между CRO и DSO, электронно-лучевой и цифровой памяти
    • Разница между диодом и SCR (выпрямитель с кремниевым управлением)
    • Разница между LIN, CAN, MOST, FlexRay | Протоколы связи
    • Разница между микропроцессорами и микроконтроллерами
    • Разница между MOSFET, BJT и IGBT
    • Разница между мультиплексором и демультиплексором в электронике
    • Разница между SCR, DIAC, TRIAC | Определение, конструкция
    • Разница между синусоидальным инвертором и модифицированным инвертором
    • Разница между SSD, HDD, SSHD | Преимущества и недостатки
    • Разница между статическим ОЗУ и динамическим ОЗУ, определение, приложения
    • Различия между ОЗУ и видеокартой, определение, приложения
    • Различия между цепью клипсатора и цепью зажима
    • Протоколы связи различных типов или топология сети

    Желание узнавать новое, инженер-электрик, автор контента…

    Кремниевые управляемые выпрямители (SCR) [Analog Devices Wiki]

    Цель:

    Целью этой лабораторной работы является изучение структуры и работы кремниевого контроллера. Выпрямитель или SCR.SCR в основном используются в устройствах, где управление высокой мощностью, возможно, на высокой напряжение, необходимо. Возможность включения и выключения больших токов делает SCR пригодным для использования в приложения для управления питанием переменного тока от среднего до высокого напряжения, такие как регулировка яркости ламп, регуляторы и двигатель контроль. Кроме того, непреднамеренные SCR могут образовываться в интегральных схемах, и когда эти SCR становятся сработавшая неисправность цепи или даже проблемы с надежностью и повреждение.

    Фон:

    Кремниевый управляемый выпрямитель (SCR) представляет собой четырехслойное твердотельное устройство управления током с 3 терминалы.У них есть анодные и катодные выводы, как у обычного диода, и третий вывод управления, именуется воротами. SCR - это однонаправленные устройства, т.е. они проводят ток только в одном направление как диод или выпрямитель. SCR срабатывают только токами, идущими в затвор. SCR сочетает в себе выпрямительные свойства диодов и функции управления включением-выключением транзисторов.

    SCR обычно используются в приложениях переключения мощности. В нормальном выключенном состоянии устройство ограничивает текущий поток к току утечки.Когда ток между затвором и катодом превышает определенный порог, устройство включается и проводит ток. SCR останется во включенном состоянии даже после того, как ток затвора будет удаляется до тех пор, пока ток через устройство превышает ток удержания. Как только ток падает ниже удерживающего тока в течение определенного периода времени, устройство выключится. Если вентиль импульсный и ток через устройство ниже тока фиксации, устройство останется в выключенном состоянии.

    Глядя на рисунок 1 (a), четырехуровневую структуру SCR, мы видим три вывода, один из внешний слой p-типа, называемый анодом A, второй из внешнего слоя n-типа, называемый катодом K и третий от базы нижней части NPN-транзистора и называется затвором G.

    Рисунок 1 Эквивалентная схема SCR

    SCR, как показано на рисунке 1 (b), можно представить как разделенный на два транзистора. Эквивалент Схема SCR состоит из транзистора PNP и транзистора NPN, соединенных между собой, как показано на рисунок 1c. Мы видим, что коллектор каждого транзистора соединен с базой другого, образуя петля положительной обратной связи.

    SCR имеет два стабильных состояния. Первое - это непроводящее состояние ВЫКЛ.С открытым терминалом ворот Давайте сначала предположим, что ток не течет на клемму базы NPN-транзистора Q 2 . При нулевом базовом токе ток коллектора Q 2 также будет равен нулю. Учитывая нулевой коллектор для Q 2 мы делаем вывод, что из базы PNP-транзистора должен течь нулевой ток. Вопрос 1 . Учитывая нулевой базовый ток в Q 1 , мы делаем вывод, что коллектор должен быть нулевым. ток в Q 1 . Это согласуется с нашим исходным предположением о нулевом токе в основании Вопрос 2 .С нулевым током коллектора (и нулевым током базы) как в Q 1 , так и в Q 2 , мы можем сделать вывод, что в любом из транзисторов также не должно быть эмиттерного тока. Этот Состояние ВЫКЛ с нулевым током стабильно до тех пор, пока любой ток утечки через Q 1 или Q 2 от эмиттера до коллектора очень мало.

    Второе стабильное состояние - это проводящее состояние ВКЛ. Мы можем переключить или переключить SCR из ВЫКЛ. в состояние ВКЛ. путем подачи небольшого тока на клемму затвора.Пройдя через то же самое процедуры вокруг цикла, который мы только что сделали для выключенного состояния, мы можем видеть, что как только базовый ток подаваемый на Q 2 , больший ток коллектора (ß NPN раз больше тока базы) будет начать течь. Этот ток коллектора Q 2 становится базовым током Q 1 . Эта база ток в Q 1 снова производит больший ток коллектора (ß PNP раз больше базового ток) в Q 1 . Коллекторный ток Q 1 возвращается в базу Q 2 еще больше увеличивает базовый ток.Как только этот контур обратной связи по току установлен начальный ток затвора может быть удален, и тиристор будет оставаться в проводящем состоянии включения до тех пор, пока поскольку внешняя цепь вокруг SCR подает ток через SCR. Единственный способ выключить SCR предназначен для того, чтобы ток упал ниже критического уровня «удерживающего» тока.

    Следует отметить, что этот контур положительной обратной связи будет удерживать SCR включенным и оставаться в нем. это зафиксированное состояние, если верно следующее:

    ß PNP * ß NPN ⇒ 1

    Падение напряжения на тиристоре от клеммы A до K , когда тиристор проводит ток, складывается из Q 1VBE и Q 2VCESAT параллельно с суммой Q 2VBE и Вопрос 1VCESAT .Мы знаем, что ß устройств BJT падает при перемещении коллекторного базового перехода вперед. смещен в область насыщения, т.е. В CE меньше В BE . Модель V CE два транзистора будут опускаться до тех пор, пока не будет удовлетворено указанное выше уравнение усиления положительной обратной связи и ß PNP * ß NPN равно 1.

    Также важно отметить, что ß транзисторов BJT очень низок для очень малых значений ток коллектора и из приведенного выше уравнения, тиристор будет оставаться в выключенном состоянии, пока ток утечки настолько мал, что ß PNP * ß NPN меньше 1 при такой низкой утечке текущий уровень.

    В комплект аналоговых деталей ADALP2000 не входит SCR, но мы можем эмулировать его, построив эквивалентную схему. показано на рисунке 1 © от дискретных транзисторов PNP и NPN.

    Материалы:

    ADALM2000 Active Learning Module
    Макетная плата без пайки
    Резисторы 2 - 1 кОм
    2 - Резисторы 100 кОм
    1 - Конденсатор 0,1 мкФ (с маркировкой 104)
    1 - малосигнальный транзистор NPN (2N3904)
    1 - транзистор PNP с малым сигналом (2N3906 )

    Направление:

    Постройте модель эквивалентной схемы SCR, как показано на рисунке 2, на своей беспаечной макетной плате.

    Рисунок 2 Схема для эмуляции SCR

    Два резистора 100 кОм, R 1 , R 2 , помещаются поперек соответствующих В BE каждого транзистора, чтобы гарантировать, что любые небольшие токи утечки не вызывают самопроизвольного срабатывания моделируемого тиристора. Резистор R 3 преобразует импульс напряжения от AWG2 в ток срабатывания.

    Настройка оборудования:

    AWG1 должен быть настроен как синусоида с амплитудой 10 В от пика до пика, смещением нуля и частотой 100 Гц.AWG2 должен быть сконфигурирован как прямоугольный сигнал с амплитудой 800 мВ от пика до пика, смещение 400 мВ , частота 100 Гц. Убедитесь, что два канала AWG запущены синхронно.

    Рисунок 3 Соединения макетной платы схемы для имитации SCR

    Процедура:

    Запустите осциллограф на канале 1. Наблюдая за входной синусоидальной волной на канале 1 осциллографа и напряжением. через R L на канале 2 осциллографа отрегулируйте фазу AWG2 с шагом от 180 ° до 360 °.В зависимости от на настройке фазы AWG2 вы должны увидеть что-то похожее на рисунки ниже. Ты заметишь что напряжение на R L равно нулю, тиристор в выключенном состоянии, до тех пор, пока триггерный импульс от AWG2 происходит, и SCR остается во включенном состоянии до тех пор, пока входное синусоидальное напряжение не пересечет ноль.

    Рисунок 4 Пример сигналов

    Рисунок 5 Пример осциллограмм Scopy

    Измерьте и сообщите о падении напряжения на тиристоре, когда он находится во включенном состоянии и проводит ток.Как это напряжение сравнивается с обычным диодом с PN переходом?

    Найдите минимальное импульсное напряжение (амплитуду) над землей, которое запустит SCR, регулируя AWG2. Оцените минимальный ток срабатывания на основе этого напряжения, R 3 и V BE Q 2 . Объясни свой результат.

    Попробуйте использовать большие (1 МОм) и меньшие (10 кОм) значения для R 1 и R 2 . Как это изменит минимальное напряжение срабатывания?

    Заменить резистор R 3 на 0.Конденсатор 1 мкФ. Этот конденсатор связи действует как дифференциатор превращая прямоугольный импульс на выходе AWG в узкие положительные и отрицательные всплески тока на нарастающие и спадающие фронты прямоугольной волны. Как это влияет, когда и как срабатывает SCR?

    Вопросы:

    1. Чем тиристор отличается от обычного выпрямительного диода?

    2. Изобразите характеристики V, -I SCR. Что вы можете сделать из них?
    3. Почему SCR всегда включается током в затвор?

    4. Почему нельзя использовать тиристор как двунаправленный переключатель тока?

    5. Как SCR регулирует мощность, подаваемую на нагрузку?

    6. Почему тиристоры в основном используются в цепях переменного тока?

    Если доступен источник меньших (слаботочных) тиристоров, вы можете повторить эксперимент с реальным устройство, а не эмуляцию нашей эквивалентной схемы.

    Непреднамеренные паразитные тринисторы в интегральных схемах

    Мы исследовали приложения для SCR, которые намеренно используют его характеристики. К сожалению, непреднамеренные SCR могут образовываться в интегральных схемах, и если эти паразитные SCR сработавшая неисправность цепи может привести или даже к проблемам с надежностью и повреждению встроенного схема.

    ЗАДВИЖКА

    Блокировка - это потенциально деструктивная ситуация, при которой срабатывает паразитный SCR, замыкая положительные и отрицательные поставки вместе.Если ток не ограничен, электрическое перенапряжение будет происходить. Классический случай фиксации происходит в устройствах вывода CMOS, в которых транзисторы драйвера и ямы образуют четырехслойную структуру PNPN SCR, когда один из двух паразитных переходов база-эмиттер кратковременное смещение вперед во время сбоя из-за повышенного напряжения. SCR включается и по существу вызывает короткое замыкание между источником питания V DD и массой.

    Поскольку все эти МОП-устройства расположены близко друг к другу на монолитном кристалле, с соответствующими внешними При возбуждении могут включиться паразитные устройства SCR, что характерно для плохо спроектированных схем КМОП.На рис. 4 в упрощенном виде показано поперечное сечение двух транзисторов, одного PMOS и одного NMOS; эти могут быть соединены вместе как логические вентили или как аналоговый усилитель или переключатель. Паразитарный биполярный транзисторы, отвечающие за поведение фиксации, Q 1 (вертикальный PNP) и Q 2 (боковой NPN), как указано.

    Рисунок 6 Поперечное сечение устройств PMOS и NMOS с паразитными транзисторами Q 1 и Q 2

    Надлежащие методы проектирования для уменьшения возможности образования SCR включают увеличение расстояния между Устройства NMOS и PMOS и вставка высоколегированных областей между Нвеллом и Пуэллсом.Оба эти виды подходов к компоновке пытаются снизить ß либо вертикального PNP, либо бокового NPN. паразитных биполярных транзисторов меньше 1. Некоторые из этих методов также имеют тенденцию снижать сопротивление R PWELL и R NWELL , которые увеличивают минимальный ток срабатывания, необходимый для включения SCR.

    Для дальнейшего чтения:

    http://en.wikipedia.org/wiki/Silicon-controlled_rectifier

    Электрические повреждения стандартных линейных интегральных схем

    Победа в битве против фиксации аналоговых переключателей CMOS

    Вернуться к содержанию лабораторных занятий.

    Учебное пособие по выпрямителю с кремниевым управлением

    с характеристиками

    Как правило, мы используем множество электрических и электронных компонентов при разработке проектов электроники и общих схем. Эти основные компоненты включают резисторы, транзисторы, конденсаторы, диоды, катушки индуктивности, светодиоды, тиристоры или кремниевые выпрямители, ИС и т. Д. Рассмотрим выпрямители, которые подразделяются на два типа: неуправляемые выпрямители (диоды) и управляемые выпрямители (тиристоры).На самом деле, многие студенты-инженеры и любители электроники хотят знать основы электрических и электронных компонентов. Но здесь, в этой статье, давайте подробно обсудим основы и характеристики учебного пособия по тиристорному или кремниевому выпрямителю.

    Кремниевый управляемый выпрямитель

    Тиристорный или кремниевый выпрямитель представляет собой многослойное полупроводниковое устройство, аналогичное транзистору. Выпрямитель с кремниевым управлением состоит из трех выводов (анод, катод и затвор), в отличие от выпрямителя с двумя выводами диода (анод и катод).Диоды называются неуправляемыми выпрямителями, поскольку они проводят (в состоянии прямого смещения без какого-либо управления) всякий раз, когда анодное напряжение диода превышает катодное напряжение.


    Диод и тиристор

    Но кремниевые выпрямители не проводят ток, даже если анодное напряжение превышает катодное напряжение, если только не сработает (третий вывод) вывод затвора. Таким образом, подавая запускающий импульс на клемму затвора, мы можем управлять работой (ВКЛ или ВЫКЛ) тиристора.Следовательно, тиристор также называют управляемым выпрямителем или кремниевым выпрямителем.

    Основы кремниевого управляемого выпрямителя

    В отличие от двух слоев (P-N) в диоде и трех слоев (P-N-P или N-P-N) в транзисторах, кремниевый управляемый выпрямитель состоит из четырех слоев (P-N-P-N) с тремя последовательными переходами P-N. Кремниевый управляемый выпрямитель или тиристор обозначен символом, как показано на рисунке.

    Кремниевый управляемый выпрямитель

    Кремниевый выпрямитель также является однонаправленным устройством, поскольку он проводит только в одном направлении.При соответствующем срабатывании тиристор может использоваться как переключатель разомкнутой цепи, а также как выпрямительный диод. Однако тиристор нельзя использовать в качестве усилителя, и его можно использовать только для переключения, управляемой импульсным запуском клеммы затвора.

    Тиристор может быть изготовлен из различных материалов, таких как кремний, карбид кремния, арсенид галлия, нитрид галлия и т. Д. Но хорошая теплопроводность, способность к высоким токам, возможность высокого напряжения, экономичная обработка кремния сделали его предпочтительным по сравнению с другими материалами для изготовления тиристоров, поэтому их также называют кремниевыми выпрямителями.

    Работа кремниевого управляемого выпрямителя

    Работу тиристора можно понять, рассмотрев три режима работы кремниевого управляемого выпрямителя. Три режима работы тиристора следующие:

    • Обратный режим блокировки
    • Прямой режим блокировки
    • Прямой проводящий режим
    Обратный режим блокировки

    Если поменять местами анодное и катодное соединения тиристоров, то нижнее а верхние диоды имеют обратное смещение.Таким образом, нет пути проводимости, поэтому ток не будет течь. Следовательно, это называется режимом обратной блокировки.

    Режим прямой блокировки

    В общем, без какого-либо запускающего импульса на вывод затвора кремниевый выпрямитель остается выключенным, что указывает на отсутствие тока в прямом направлении (от анода к катоду). Это связано с тем, что мы соединили два диода (верхний и нижний диоды имеют прямое смещение) вместе, чтобы сформировать тиристор. Но соединение между этими двумя диодами имеет обратное смещение, что исключает прохождение тока сверху вниз.Следовательно, это состояние называется режимом прямой блокировки. В этом режиме, даже если тиристор находится в состоянии, аналогичном обычному диоду с прямым смещением, он не будет проводить, поскольку клемма затвора не срабатывает.

    Режим прямой проводимости

    В этом режиме прямой проводимости анодное напряжение должно быть больше, чем напряжение на катоде, и затвор третьей клеммы должен срабатывать соответственно проводимости тиристора. Это связано с тем, что всякий раз, когда срабатывает вывод затвора, нижний транзистор будет проводить, который включает верхний транзистор, а затем верхний транзистор включает нижний транзистор, и, таким образом, транзисторы активируют друг друга.Этот процесс внутренней положительной обратной связи обоих транзисторов повторяется до тех пор, пока оба транзистора не будут полностью активированы, а затем ток перейдет от анода к катоду. Таким образом, такой режим работы кремниевого управляемого выпрямителя называется режимом прямой проводимости.

    Характеристики выпрямителя с кремниевым управлением

    Характеристики выпрямителя с кремниевым управлением

    На рисунке показаны характеристики выпрямителя с кремниевым управлением, а также представлена ​​работа тиристора в трех различных режимах, таких как режим обратной блокировки, режим прямой блокировки и режим прямой проводимости.Вольт-амперные характеристики тиристора также представляют собой обратное запирающее напряжение, прямое запирающее напряжение, обратное напряжение пробоя, ток удержания, напряжение пробоя и т. Д., Как показано на рисунке.

    Применение выпрямителя с кремниевым управлением

    Применение выпрямителя с кремниевым управлением используется в цепях, работающих с большими токами и напряжениями, например, в электрических цепях с током более 1 кВ или более 100 А.

    Тиристоры специально используются для уменьшения внутренних потерь мощности в цепи.Выпрямители с кремниевым управлением могут использоваться для управления мощностью в цепи без каких-либо потерь, используя двухпозиционное управление тиристорами.

    Выпрямители с кремниевым управлением также используются для выпрямления, то есть для перехода от переменного тока к постоянному. Как правило, тиристоры используются в преобразователях переменного тока в переменный (циклоконвертеры), которые являются наиболее распространенным применением кремниевых выпрямителей.

    Практическое применение кремниевого выпрямителя
    Циклоконвертер на базе тиристора от Edgefxkits.com

    Циклоконвертер на основе SCR представляет собой практическое применение кремниевого управляемого выпрямителя, в котором скорость однофазного асинхронного двигателя регулируется в три этапа. Асинхронные двигатели представляют собой машины с постоянной скоростью и часто используются в различных приложениях, таких как стиральные машины, водяные насосы и т. Д. Эти приложения требуют различных скоростей двигателя, которые могут быть достигнуты с помощью этой технологии на основе SCR. Блок-схема циклоконвертера на основе

    SCR от Edgefxkits.com Циклоконвертор на базе тиристора

    используется для ступенчатого управления скоростью асинхронного двигателя.В этом проекте пара переключателей связана с микроконтроллером 8051, и они используются для выбора желаемой скорости (F, F / 2 и F / 3) двигателя. В зависимости от состояния переключателей микроконтроллер подает импульсы запуска на кремниевые выпрямители двойного моста. Таким образом, скорость асинхронного двигателя регулируется в три этапа в зависимости от требований.

    Хотите разрабатывать проекты электроники на основе кремниевых выпрямителей? Затем разместите свои идеи в разделе комментариев ниже, чтобы получить нашу техническую помощь в разработке ваших инженерных проектов.

    Разница между диодом и SCR

    Автор: Admin

    Диод против SCR

    И диод, и SCR (кремниевый выпрямитель) представляют собой полупроводниковые устройства с полупроводниковыми слоями P-типа и N-типа. Они используются во многих приложениях электронной коммутации. Оба устройства имеют клеммы, называемые «анодом» и «катодом», но SCR имеет дополнительную клемму, называемую «затвором». Оба этих устройства имеют преимущества, зависящие от области применения.

    Диод

    Диод - простейшее полупроводниковое устройство, состоящее из двух полупроводниковых слоев (одного P-типа и одного N-типа), соединенных друг с другом. Следовательно, диод - это PN переход. Диод имеет два вывода, известных как анод (слой P-типа) и катод (слой N-типа).

    Диод позволяет току течь через него только в одном направлении - от анода к катоду. Это направление тока обозначено на его символе в виде стрелки. Поскольку диод ограничивает ток только в одном направлении, его можно использовать как выпрямитель.Схема полного мостового выпрямителя, состоящая из четырех диодов, может преобразовывать переменный ток (AC) в постоянный (DC).

    Диод начинает действовать как проводник, когда небольшое напряжение подается в направлении от анода к катоду. Это падение напряжения (известное как прямое падение напряжения) всегда присутствует при протекании тока. Для обычных кремниевых диодов это напряжение обычно составляет около 0,7 В.

    Кремниевый управляемый выпрямитель (SCR)

    SCR - это тип тиристора, который широко используется в приложениях для выпрямления тока.SCR состоит из четырех чередующихся полупроводниковых слоев (в форме P-N-P-N) и, следовательно, состоит из трех PN-переходов. При анализе это рассматривается как сильно связанная пара BJT (один PNP, а другой в конфигурации NPN). Самые внешние полупроводниковые слои P- и N-типа называются анодом и катодом соответственно. Электрод, соединенный с внутренним полупроводниковым слоем P-типа, известен как «затвор».

    Во время работы тиристор действует как проводящий, когда на затвор подается импульс. Он работает в состоянии «включено» или «выключено».Как только затвор запускается импульсом, SCR переходит в состояние «включено» и продолжает проводить до тех пор, пока прямой ток не станет меньше порогового значения, известного как «ток удержания».

    SCR - это силовое устройство, и в большинстве случаев оно используется в приложениях, где задействованы высокие токи и напряжения. Наиболее часто используемым приложением SCR является управление (выпрямление) переменного тока.

    В чем разница между BJT и SCR?

    1.Диод имеет только два слоя полупроводника, тогда как SCR состоит из четырех слоев.

    2. Два вывода диода известны как анод и катод, тогда как SCR имеет три вывода, известные как анод, катод и затвор

    3. SCR можно рассматривать как импульсный диод при анализе.

    4. SCR может работать при более высоких напряжениях и токах, чем диоды.

    5. Регулировка мощности лучше для тиристоров, чем диодов.

    6. Символ SCR получается путем добавления терминала затвора к символу диода.

    Тиристорный выпрямитель | Протокол

    Тиристоры, также называемые кремниевыми выпрямителями или тиристорами, представляют собой электронные устройства, используемые в регуляторах освещенности, регуляторах скорости двигателя и регуляторах напряжения. Подобно диоду, тиристор имеет анод и катод и проводит только в одном направлении. Фактически, схематический символ тиристора напоминает диод, но с третьим выводом, представляющим затвор, который управляет током. Однако, в отличие от диода, для включения тиристора требуется небольшой импульс тока в затворе, чтобы прямой ток мог течь от анода к катоду.Тиристор отключается, если этот прямой ток падает ниже порога фиксации. В выключенном состоянии тиристор блокирует проводимость в обоих направлениях. Возможность включения и выключения позволяет тиристору выполнять выпрямление, то есть пропускать ток только одной полярности и регулировать количество выделяемой мощности переменного тока. Это видео продемонстрирует, как управлять тиристором, запуская затвор в различных точках цикла переменного тока.

    Тиристоры состоят из четырех чередующихся слоев полупроводников P- и N-типа, которые образуют структуру PNPN.Анодный вывод соединен с материалом P-типа на одном конце. Катодный вывод соединен с материалом N-типа на другом конце. И вывод затвора подключается к слою P-типа рядом с катодом. В этой простой схеме с источником питания переменного тока, включенным последовательно с тиристором и нагрузкой, вход переменного тока сам по себе не может перевести тиристор в режим прямой проводимости. Ток может течь от анода к катоду только после того, как импульс тока, подаваемый на затвор, вызывает состояние включения. Этот импульс должен возникать при положительном напряжении источника.В противном случае тиристор остается выключенным и блокирует ток. Тиристоры бистабильны, то есть могут находиться в двух разных состояниях. Таким образом, режим прямой проводимости сохраняется, пока напряжение источника является положительным, а ток превышает порог фиксации. Если ток падает ниже этого порога, тиристор переходит в режим блокировки и остается в этом состоянии до повторного срабатывания. Разность фаз между стробирующим импульсом и переходом через ноль синусоидального источника переменного тока и есть угол включения.Например, запускающий импульс в то же время, что и начальное пересечение нуля, имеет угол срабатывания ноль градусов, что приводит к полному полуволновому выпрямлению, как у диода. В этом случае тиристор передает всю энергию положительной части цикла на нагрузку. Если импульс совпадает с пиком переменного напряжения, угол зажигания составляет 90 градусов, и нагрузка получает энергию только от половины положительного цикла. Наконец, импульс в то же время, что и отрицательное пересечение нуля, приводит к углу зажигания 180 градусов, при этом ток и энергия не передаются вообще.Цель этого эксперимента - изучить схему тиристорного выпрямителя, срабатывающую при разных углах зажигания, и сравнить полученные в результате средние выходные напряжения.

    Поскольку в этих экспериментах используется источник переменного тока напряжением 120 В, избегайте контакта с оголенными проводами, которые могут привести к поражению электрическим током и травмам или смерти. Не прикасайтесь к какой-либо части цепи, пока она находится под напряжением, и не заземляйте VARIAC. Для получения дополнительной информации об электробезопасности, пожалуйста, посмотрите видеофильм Jove Science Education «Меры предосторожности и основное оборудование».Сначала настройте осциллограф, подключив стандартный пробник осциллографа к одному каналу, а дифференциальный пробник - ко второму каналу. Настройте дифференциальный пробник на ослабление более 20. Установите усиление в меню осциллографа для канала дифференциального пробника. Используйте 20x, если это возможно для дифференциального пробника. В противном случае используйте 10-кратное и удвойте любые измерения осциллографа. Отмените любое смещение осциллографа, защелкнув клеммы дифференциального пробника вместе и установив вертикальное положение кривых на ноль вольт.Во время этого эксперимента VARIAC выдает переменное напряжение с частотой сети 60 Гц. Перед настройкой VARIAC убедитесь, что он выключен и к выходу ничего не подключено. Затем поверните ручку управления на 15% мощности. Подключите выходной кабель к VARIAC и подключите клеммы зонда дифференциального осциллографа к банановым штекерам кабеля. Включите VARIAC, наблюдайте за формой сигнала на осциллографе и отрегулируйте VARIAC так, чтобы амплитуда его выхода V0 составляла 35 вольт. Измените временную развертку, то есть интервал времени на горизонтальное деление осциллографа для отображения от двух до пяти периодов напряжения.Захватите и сохраните копию этого сигнала, запишите эту временную развертку и назначьте ее TB0 для дальнейшего использования. Наконец, выключите VARIAC и не меняйте его настройку.

    Этот первый эксперимент запускает тиристорный выпрямитель с углом включения ноль градусов. Соберите схему, как показано на макетной плате. Используйте VARIAC для источника входного переменного тока V in. И проволочную перемычку вместо резистора R2. Подключите стандартный пробник к входному напряжению V in, затем подключите дифференциальный пробник к нагрузочному резистору R для измерения выходного напряжения V out.Включите VARIAC и установите осциллограф на временную развертку TB0, которая была записана ранее. Поскольку угол зажигания равен нулю, тиристор действует как диод, а выходное напряжение представляет собой полувыпрямленную синусоидальную волну. Используйте встроенную математическую функцию осциллографа для измерения среднего выходного напряжения. Отрегулируйте развертку времени, чтобы увеличить масштаб между точками, когда тиристор выключается, а затем снова включается. Используйте курсоры осциллографа, чтобы измерить эту разницу во времени. Выключите VARIAC и не изменяйте настройку напряжения.Оставьте все соединения VARIAC и осциллографа одинаковыми для следующего эксперимента.

    Чтобы сравнить результаты с двумя разными ненулевыми углами зажигания, следующий эксперимент запустит тиристор с малым, а затем с большим сопротивлением R2. В данном случае сопротивления составляют 300 Ом и 620 Ом. Используйте меньшее сопротивление для срабатывания тиристора при малом угле зажигания. Снимите перемычку, закорачивающую R2. Затем вставьте на его место резистор 300 Ом. Включите VARIAC и установите осциллограф на развертку времени TB0.Угол зажигания теперь больше нуля градусов, и в результате тиристор срабатывает позже в положительной части цикла переменного тока. Измерьте среднее выходное напряжение, как описано ранее. Затем увеличьте масштаб и измерьте интервал времени между выключением тиристора и его повторным включением. Выключите VARIAC. Не меняя настройки VARIAC или других подключений, замените R2 резистором большего размера и повторите тест. После завершения экспериментов выключите VARIAC, установите его на ноль и разберите схему.

    Выходное напряжение схемы тиристорного выпрямителя равно нулю до тех пор, пока импульс затвора не запустит тиристор. После запуска выходное напряжение представляет собой оставшуюся часть полупрямого выпрямления. По мере увеличения угла зажигания выходное напряжение больше прерывается по сравнению с входным, и, следовательно, среднее выходное напряжение уменьшается. Следовательно, угол включения определяет количество мощности, которое тиристор передает нагрузке.

    Тиристоры могут управлять мощностью, передаваемой на нагрузку, и были обычным явлением в более старых регулируемых источниках питания постоянного тока.Они по-прежнему используются во многих системах управления питанием переменного тока среднего и высокого напряжения. Во-первых, обычные диммеры, используемые в домах и офисах, имеют ручку или ползунок, который управляет потенциометром, который представляет собой переменный резистор. Изменение сопротивления изменяет угол включения тиристора и, соответственно, увеличивает или уменьшает мощность, которая освещает лампочку. Анодный дуговый разряд - практичный и эффективный способ синтеза углеродных нанотрубок и графена. Исследователи использовали магнитное поле для повышения управляемости и гибкости процесса.Электрический разряд в этом случае аналогичен дуговой сварке. И оба используют высоковольтные тиристоры для управления мощностью, создающей дугу.

    Вы только что посмотрели «Введение в тиристорные выпрямители» компании Jove. Теперь вы должны понимать, как работают тиристоры и как они позволяют управлять питанием переменного тока электрических устройств. Спасибо за просмотр.

    Тиристоры высокого напряжения (SCR) и их применение

    WeEn Semiconductors, являясь лидером отрасли в производстве тиристоров, успешно представила высоковольтные тиристоры, охватывающие диапазон 1200–1600 В.Их можно использовать в промышленных приложениях, таких как источники бесперебойного питания (ИБП), твердотельные реле (SSR), накопители энергии и зарядные устройства для аккумуляторов, где требуются высокое блокирующее напряжение и способность выдерживать высокие импульсные токи.

    SCR высокого напряжения WeEn

    SCR, или кремниевый управляемый выпрямитель, определяется как переключающее устройство, имеющее четырехслойную структуру pnpn, приводящую к бистабильному поведению, которое может переключаться между высокоомным, низкотоковым выключенным состоянием и низкоомным, высоким -текущее состояние ВКЛ.SCR - это силовое полупроводниковое устройство, которое может блокировать прямое и обратное напряжение для сети переменного тока и проводить ток в прямом направлении. Его можно рассматривать как переключатель мощности с регулируемым током. Типичная вольт-амперная характеристика (I) - напряжение (V) показана на рисунке 1. Обратное поведение похоже на поведение диода, который входит в область лавинного пробоя, когда обратное напряжение выше, чем напряжение пробоя. При прямом смещении тиристор можно включить, приложив ток триггера затвора или прямое напряжение, превышающее напряжение переключения.

    Рисунок 1: Типовая вольт-амперная характеристика SCR

    Таблица 1 представляет собой обзор SCR WeEn на 1200–1600 В. Все эти тиристоры рассчитаны на ток от 50 до 80 А и упакованы в TO247 или TO3P для обеспечения возможности работы с большими токами. Благодаря передовой технологии производства плоской пассивации, все SCR WeEn рассчитаны на максимальную температуру перехода Tj (макс.) При 150 ° C, что обеспечивает надежную и надежную работу.

    Номер детали VDRM / VRRM
    (В)
    IT (AV)
    (A)

    ITSM (A)
    @ tp = 10 мс

    VT (В)
    максимальное значение
    IGT (макс.) (A)
    максимальное значение
    Tj (макс.)
    (ºC)
    Упаковка
    BT155W1200T 1200 50 650 1.30 В при 50 А 50 150 TO247
    BT158W1200T 1200 80 1100 1,35 В при 80 А 70 150 TO247
    TYN60K1400T 1400 60 750 1,35 В при 60 А 80 150 TO3P
    TYN50W1600T 1600 50 650 1.3 В при 50 А 80 150 TO247
    TYN80W1600T 1600 80 850 1,47 В при 80 А 80 150 TO24
    Таблица 1: Обзор SCR высокого напряжения WeEn Semiconductors: 1200–1600 В

    I TSM, максимальный импульсный ток - один из наиболее важных параметров в реальном применении - рассчитан в 10 раз больше, чем расчетный средний ток IT (AV).Это гарантирует, что тиристоры WeEn обладают превосходной стойкостью к импульсным токам для реальных схем применения. Максимальное напряжение в открытом состоянии ниже 1,5 В, что дает преимущество в виде более низких потерь проводимости и меньшего повышения температуры для работающего тиристора.

    Пример применения высоковольтного тиристора

    SCR действует как переключатель переменного тока в схемах силового преобразователя, который выполняет другие функции по сравнению с полевыми транзисторами (MOSFET) на основе металл-оксид-полупроводников. SCR представляет собой полууправляемый переключатель в том смысле, что он может быть запущен только током затвора и переключается (самоотключение, когда отключение не контролируется), когда ток нагрузки уменьшается ниже, чем ток удержания.

    Рисунок 2: Топология онлайн-ИБП с высоковольтными тиристорами

    Помимо ИБП, SCR широко используется в твердотельных реле (SSR), зарядных устройствах батарей и цепях управления резистивной и индуктивной нагрузкой. В современных онлайн-источниках бесперебойного питания (ИБП) как сеть переменного тока, так и резервная батарея постоянного тока необходимы для обеспечения непрерывности выхода при любых условиях. Типичная топология онлайн-ИБП с высоковольтными тиристорами показана на рисунке 2.Типичная форма волны SCR показана на рисунке 3.

    Рисунок 3: WeEn SCR: типичная форма волны, используемая в цепи выпрямителя ИБП (фиолетовый: ток SCR1 A-K; желтый: напряжение SCR1 A-K; зеленый: ток сети переменного тока; синий: напряжение SCR2 A-K)

    Таким образом, SCR действует как переключатель питания в следующих функциональных блоках:

    Схема выпрямителя переменного / постоянного тока

    Существует два типа мостовых выпрямителей: диодный мостовой выпрямитель и мостовой выпрямитель SCR.Оба имеют одинаковую функцию преобразования синусоидального тока в выпрямленный синусоидальный волновой ток. В современных импульсных источниках питания необходима функция корреляции коэффициента мощности (PFC), чтобы заставить ток совпадать по фазе с напряжением, чтобы уменьшить общие гармонические искажения сетевого питания. Затем преобразователем постоянного и переменного тока генерируется очищенное выходное переменное напряжение. В этой топологии ИБП необходим управляемый мостовой выпрямитель, поэтому используется мост SCR.

    Цепь зарядки аккумулятора

    При нормальной работе от сети переменного тока цепь батареи находится в выключенном состоянии.В аварийной ситуации, когда питание от сети прерывается, цепь батареи необходимо включить в течение 10 миллисекунд после исчезновения напряжения в сети переменного тока. В этой схеме необходим двунаправленный блокирующий переключатель, который можно включить небольшим управляющим сигналом. Помимо этого метода управления, требуются хорошая способность выдерживать скачки тока и долговременная надежность. Тиристоры WeEn на 1200–1600 В соответствуют этим требованиям в этом приложении.

    Байпасный контур Статический

    Переключатели байпаса используются для обхода нормальной работы ИБП в случае сильного броска тока или неисправности.Переключатели ручного байпаса являются дополнительным преимуществом, позволяющим выполнять обслуживание и отключение в целях безопасности. Из-за рассогласования фаз между входной сетью переменного тока и выходными источниками переменного тока большой пусковой ток может протекать в переключатель байпаса SCR. Все SCR WeEn рассчитаны на ITSM, который в 10 раз превышает номинальный средний ток IT (AV), что обеспечивает превосходную устойчивость к импульсным токам для этого приложения с байпасом.

    WeEn Semiconductors Высоковольтная технология SCR

    На рис. 4 показано поперечное сечение высоковольтного тиристора.Активная область образована четырьмя слоями кремния. Металлические элементы соединения анода, катода и затвора расположены на нижней и верхней поверхности соответственно. SCR функционирует как диод после того, как подается импульсный ток затвора, и ток идет от анода к катоду.

    В современных силовых устройствах обычно выбирают соответствующие уровни легирования кремния и толщину кремниевой N-области в активной области, чтобы получить необходимое напряжение пробоя. Однако блокирующий переход должен где-то заканчиваться на поверхности, обычно на верхней поверхности.Если истощение поверхности достигнет края микросхемы, произойдет сбой в надежности. В случае устройств с двойной блокировкой, таких как SCR, если область истощения поверхности достигает противоположного PN-перехода, тогда будет «сквозной» пробой. В обоих случаях необходима подходящая и адекватная пассивация верхней поверхности заделки.

    Рисунок 4: Поперечное сечение высоковольтного тиристора (показаны активная и оконечная области)

    Наиболее часто используемым диэлектрическим слоем для покрытия концевой области края является термический оксид.Этот термический оксид, выращиваемый в процессе диффузии, должен быть очень высокого качества с низкой плотностью поверхностного состояния и низким зарядом оксида. Альтернативой является полуизолирующий поликремний (сокращенно SIPOS). Это в основном проводник (с очень большим сопротивлением). Будучи проводником, он не может захватывать заряды, и любые присутствующие заряды будут просто перемещаться по проводнику под действием смещения и выходить из устройства в виде тока утечки. Все SCR WeEn имеют планарную структуру и пассивированы SIPOS, что обеспечивает лучшую надежность и долгосрочную стабильность.

    Этот метод изготовления устройств «Планарный процесс» полностью не содержит свинца (Pb), что является еще одним преимуществом по сравнению с более старой, но популярной технологией заделки «Glass Mesa», в которой Pb содержится в стекле. Бессвинцовые производимые SCR будут важным преимуществом для пользователей SCR, поскольку срок действия исключения RoHS истечет в июле 2021 года.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *