Thyristor adalah kunci elektronik daya yang tidak sepenuhnya dikontrol. Seringkali dalam buku teknis Anda dapat melihat nama lain untuk perangkat ini - thyristor operasi tunggal. Dengan kata lain, di bawah pengaruh sinyal kontrol, ia ditransfer ke satu keadaan - konduksi. Lebih khusus lagi, itu termasuk sirkuit. Untuk mematikannya, perlu dibuat kondisi khusus yang memastikan arus searah dalam rangkaian turun ke nol.
Fitur thyristor
Tombol thyristor menghantarkan arus listrik hanya dalam arah maju, dan dalam keadaan tertutup tidak hanya dapat menahan tegangan maju, tetapi juga mundur. Struktur thyristor adalah empat lapis, ada tiga keluaran:
- Anoda (dilambangkan dengan huruf A).
- Katoda (huruf C atau K).
- Elektroda kontrol (U atau G).
Thyristor memiliki seluruh keluarga karakteristik tegangan arus, mereka dapat digunakan untuk menilai keadaan elemen. Thyristor adalah kunci elektronik yang sangat kuat, mereka mampu mengganti sirkuit di mana tegangan dapat mencapai 5000 volt dan kekuatan arus - 5000 ampere (sementara frekuensinya tidak melebihi 1000 Hz).
Operasi Thyristor diSirkuit DC
Sebuah thyristor konvensional dihidupkan dengan menerapkan pulsa arus ke output kontrol. Selain itu, harus positif (sehubungan dengan katoda). Durasi proses transien tergantung pada sifat beban (induktif, aktif), amplitudo dan laju kenaikan pada rangkaian kontrol pulsa saat ini, suhu kristal semikonduktor, serta arus dan tegangan yang diterapkan ke thyristor. tersedia di sirkuit. Karakteristik rangkaian secara langsung tergantung pada jenis elemen semikonduktor yang digunakan.
Di sirkuit di mana thyristor berada, terjadinya tingkat kenaikan tegangan yang tinggi tidak dapat diterima. Yaitu, nilai di mana elemen menyala secara spontan (bahkan jika tidak ada sinyal di sirkuit kontrol). Tetapi pada saat yang sama, sinyal kontrol harus memiliki kemiringan yang sangat tinggi.
Cara mematikan
Dua jenis switching thyristor dapat dibedakan:
- Alami.
- Dipaksa.
Dan sekarang lebih detail tentang masing-masing spesies. Alami terjadi ketika thyristor beroperasi dalam rangkaian arus bolak-balik. Selain itu, peralihan ini terjadi ketika arus turun ke nol. Tetapi untuk menerapkan peralihan paksa dapat dilakukan dengan berbagai cara. Kontrol thyristor mana yang harus dipilih terserah perancang sirkuit, tetapi ada baiknya membicarakan setiap jenis secara terpisah.
Cara paling khas dari peralihan paksa adalah menghubungkankapasitor yang telah diisi sebelumnya menggunakan tombol (kunci). Rangkaian LC termasuk dalam rangkaian kontrol thyristor. Rangkaian ini berisi kapasitor yang terisi penuh. Selama proses transien, arus berfluktuasi pada rangkaian beban.
Metode pemindahan paksa
Ada beberapa jenis peralihan paksa lainnya. Seringkali digunakan rangkaian yang menggunakan kapasitor switching dengan polaritas terbalik. Misalnya, kapasitor ini dapat dihubungkan ke rangkaian menggunakan semacam thyristor tambahan. Dalam hal ini, pelepasan akan terjadi pada thyristor utama (yang berfungsi). Ini akan mengarah pada fakta bahwa pada kapasitor, arus yang diarahkan ke arus searah thyristor utama akan membantu mengurangi arus dalam rangkaian menjadi nol. Oleh karena itu, thyristor akan mati. Hal ini terjadi karena perangkat thyristor memiliki karakteristiknya sendiri yang merupakan karakteristik hanya untuk itu.
Ada juga skema di mana rantai LC terhubung. Mereka habis (dan dengan fluktuasi). Pada awalnya, arus pelepasan mengalir ke pekerja, dan setelah menyamakan nilainya, thyristor dimatikan. Setelah itu, dari rantai osilasi, arus mengalir melalui thyristor ke dioda semikonduktor. Dalam hal ini, saat arus mengalir, tegangan tertentu diterapkan ke thyristor. Ini adalah modulo yang sama dengan penurunan tegangan dioda.
Operasi Thyristor di sirkuit AC
Jika thyristor termasuk dalam rangkaian AC, dimungkinkan untuk melakukannyaoperasi:
- Menghidupkan atau mematikan rangkaian listrik dengan beban resistif aktif atau resistif.
- Ubah nilai rata-rata dan efektif arus yang melewati beban, berkat kemampuan untuk menyesuaikan momen sinyal kontrol.
Tombol thyristor memiliki satu fitur - mereka menghantarkan arus hanya dalam satu arah. Oleh karena itu, jika Anda perlu menggunakannya di sirkuit AC, Anda harus menggunakan koneksi back-to-back. Nilai arus efektif dan rata-rata dapat berubah karena fakta bahwa saat sinyal diterapkan ke thyristor berbeda. Dalam hal ini, daya thyristor harus memenuhi persyaratan minimum.
Metode kontrol fase
Dalam metode kontrol fase tipe paksa, beban diatur dengan mengubah sudut antar fase. Peralihan buatan dapat dilakukan menggunakan sirkuit khusus, atau perlu menggunakan thyristor yang dikontrol penuh (dapat dikunci). Atas dasar mereka, sebagai aturan, pengisi daya thyristor dibuat, yang memungkinkan Anda untuk menyesuaikan kekuatan saat ini tergantung pada tingkat pengisian baterai.
Kontrol lebar pulsa
Mereka juga menyebutnya modulasi PWM. Selama pembukaan thyristor, sinyal kontrol diberikan. Persimpangan terbuka dan ada beberapa tegangan di beban. Selama penutupan (selama seluruh proses transien) tidak ada sinyal kontrol yang diterapkan, oleh karena itu, thyristor tidak menghantarkan arus. Saat mengimplementasikankurva arus kontrol fasa tidak sinusoidal, terjadi perubahan bentuk gelombang dari tegangan suplai. Akibatnya, ada juga pelanggaran pekerjaan konsumen yang sensitif terhadap interferensi frekuensi tinggi (muncul ketidakcocokan). Regulator thyristor memiliki desain sederhana, yang memungkinkan Anda mengubah nilai yang diperlukan tanpa masalah. Dan Anda tidak perlu menggunakan LATR yang besar.
Thyristor dapat dikunci
Thyristor adalah sakelar elektronik yang sangat kuat yang digunakan untuk mengalihkan tegangan dan arus tinggi. Tetapi mereka memiliki satu kelemahan besar - manajemen tidak lengkap. Lebih khusus lagi, ini dimanifestasikan oleh fakta bahwa untuk mematikan thyristor, perlu untuk menciptakan kondisi di mana arus searah akan berkurang menjadi nol.
Fitur inilah yang memberlakukan beberapa batasan pada penggunaan thyristor, dan juga memperumit sirkuit berdasarkan thyristor. Untuk menghilangkan kekurangan tersebut, desain khusus thyristor dikembangkan, yang dikunci oleh sinyal di sepanjang satu elektroda kontrol. Mereka disebut thyristor operasi ganda, atau dapat dikunci.
Desain thyristor yang dapat dikunci
Struktur thyristor empat lapis p-p-p-p memiliki karakteristiknya sendiri. Mereka membuatnya berbeda dari thyristor konvensional. Sekarang kita berbicara tentang kontrol penuh elemen. Karakteristik tegangan arus (statis) pada arah maju sama dengan karakteristik thyristor sederhana. Itu hanya thyristor arus searah dapat melewati nilai yang jauh lebih besar. Tetapifungsi memblokir tegangan balik besar untuk thyristor yang dapat dikunci tidak disediakan. Oleh karena itu, perlu untuk menghubungkannya back-to-back dengan dioda semikonduktor.
Ciri khas thyristor yang dapat dikunci adalah penurunan tegangan maju yang signifikan. Untuk membuat shutdown, pulsa arus yang kuat (negatif, dalam rasio 1:5 dengan nilai arus searah) harus diterapkan ke output kontrol. Tetapi hanya durasi pulsa yang harus sesingkat mungkin - 10 … 100 s. Thyristor yang dapat dikunci memiliki tegangan dan arus pembatas yang lebih rendah daripada yang konvensional. Perbedaannya sekitar 25-30%.
Jenis thyristor
Yang dapat dikunci telah dibahas di atas, tetapi ada lebih banyak jenis thyristor semikonduktor yang juga layak disebutkan. Berbagai macam desain (pengisi daya, sakelar, pengatur daya) menggunakan jenis thyristor tertentu. Di suatu tempat diperlukan bahwa kontrol dilakukan dengan memasok aliran cahaya, yang berarti bahwa optothyristor digunakan. Keunikannya terletak pada kenyataan bahwa rangkaian kontrol menggunakan kristal semikonduktor yang peka terhadap cahaya. Parameter thyristor berbeda, semuanya memiliki karakteristiknya sendiri, karakteristik hanya untuk mereka. Oleh karena itu, perlu, setidaknya secara umum, untuk memahami jenis semikonduktor apa yang ada dan di mana mereka dapat digunakan. Jadi, inilah daftar lengkap dan fitur utama dari setiap jenis:
- Diode-thyristor. Setara dengan elemen ini adalah thyristor, yang terhubung dengan anti-paraleldioda semikonduktor.
- Dinistor (dioda thyristor). Ini dapat menjadi konduktif penuh jika level tegangan tertentu terlampaui.
- Triac (thyristor simetris). Setara dengan dua thyristor yang terhubung dalam anti-paralel.
- Thyristor inverter berkecepatan tinggi memiliki kecepatan switching yang tinggi (5… 50 s).
- Thyristor yang dikendalikan transistor medan. Anda sering dapat menemukan desain berdasarkan MOSFET.
- Thyristor optik dikendalikan oleh fluks cahaya.
Terapkan perlindungan elemen
Thyristor adalah perangkat yang sangat penting untuk laju perubahan tegangan arus maju dan tegangan maju. Mereka, seperti dioda semikonduktor, dicirikan oleh fenomena seperti aliran arus pemulihan terbalik, yang sangat cepat dan tajam turun ke nol, sehingga memperburuk kemungkinan tegangan lebih. Tegangan lebih ini adalah konsekuensi dari fakta bahwa arus berhenti tiba-tiba di semua elemen sirkuit yang memiliki induktansi (bahkan induktansi ultra-rendah yang khas untuk pemasangan - kabel, trek papan). Untuk menerapkan perlindungan, perlu menggunakan berbagai skema yang memungkinkan Anda melindungi diri dari tegangan dan arus tinggi dalam mode operasi dinamis.
Sebagai aturan, resistansi induktif dari sumber tegangan yang memasuki rangkaian thyristor yang berfungsi memiliki nilai sedemikian rupa sehingga lebih dari cukup untuk tidak memasukkan beberapa tambahaninduktansi. Untuk alasan ini, dalam praktiknya, rantai pembentukan jalur switching lebih sering digunakan, yang secara signifikan mengurangi kecepatan dan tingkat tegangan lebih di sirkuit ketika thyristor dimatikan. Sirkuit kapasitif-resistif paling sering digunakan untuk tujuan ini. Mereka terhubung dengan thyristor secara paralel. Ada beberapa jenis modifikasi sirkuit dari sirkuit tersebut, serta metode perhitungannya, parameter untuk pengoperasian thyristor dalam berbagai mode dan kondisi. Tetapi rangkaian untuk membentuk lintasan switching thyristor yang dapat dikunci akan sama dengan transistor.
