Основи и характеристики на тиристорен или силициев управляем токоизправител

Основи и характеристики на тиристорен или силициев управляем токоизправител

Като цяло използваме много електрически и електронни компоненти докато проектира проекти за електроника и общи схеми. Тези основни компоненти включват резистори, транзистори, кондензатори, диоди, индуктори, светодиоди, тиристори или силиконови изправители, интегрални схеми и т.н. Нека разгледаме токоизправителите, които са класифицирани в два типа, като например неконтролирани токоизправители (диоди) и контролирани токоизправители (тиристори). Всъщност много студенти по инженерство и електронни любители желаят да знаят основите на електрическите и електронните компоненти. Но тук в тази статия нека обсъдим подробно основите и характеристиките на тиристорния или силициево управляем токоизправител.



Силиконов контролиран токоизправител

Тиристорният или силициев управляем токоизправител е многослойно полупроводниково устройство и е подобен на транзистора. Силиконов контролиран токоизправител Състои се от три терминала (анод, катод и порта), за разлика от двуполюсния диоден (анод и катод) токоизправител. Диодите се наричат ​​неконтролирани токоизправители, тъй като те провеждат (по време на предварително пристрастие без контрол), когато анодното напрежение на диода е по-голямо от катодното напрежение.


Диод и тиристор

Диод и тиристор





Но управляваните от силиций токоизправители не провеждат, въпреки че анодното напрежение е по-голямо от напрежението на катода, освен ако не се задейства терминалът на порта (трети терминал). По този начин, като осигурим задействащия импулс към терминала на портата, ние можем да контролираме работата (ON или OFF) на тиристора. Следователно тиристорът се нарича още контролиран токоизправител или силиконов контролиран токоизправител.

Основи на управлявания от силикон токоизправител

За разлика от два слоя (P-N) в диода и три слоя (P-N-P или N-P-N) в транзистори, силиконовият изправител се състои от четири слоя (P-N-P-N) с три P-N кръстовища които са свързани последователно. Контролираният със силиций токоизправител или тиристорът е представен със символа, както е показано на фигурата.



Силиконов контролиран токоизправител

Силиконов контролиран токоизправител

Контролираният от силиций токоизправител също е еднопосочно устройство, тъй като провежда само в една посока. Чрез подходящо задействане тиристорът може да се използва като превключвател с отворена верига, а също и като коригиращ диод. Тиристорът обаче не може да се използва като усилвател и може да се използва само за превключваща операция, контролирана с пусков импулс на терминала на портата.

Тиристорът може да бъде произведен, като се използват различни материали като силиций, силициев карбид, галиев арсенид, галиев нитрид и т.н. Но добрата топлопроводимост, способността за висок ток, способността за високо напрежение, икономичната обработка на силиция го правят предпочитан в сравнение с други материали за изработване на тиристори, поради което те също се наричат ​​силиконови контролирани токоизправители.


Силиконов контролиран изправител работи

Работата на тиристора може да се разбере, като се разгледат трите режима на работа на силициево контролиран токоизправител. Трите режима на работа на тиристора са както следва:

  • Режим на обратно блокиране
  • Режим на блокиране напред
  • Режим на дирижиране напред

Режим за обратно блокиране

Ако обърнем анодните и катодните връзки на тиристорите, тогава долният и горният диод са с обратна пристрастност. По този начин няма проводимост, така че няма да тече ток. Следователно се нарича режим на обратно блокиране.

Режим на блокиране напред

По принцип, без да има задействащ импулс към терминала на портата, управляваният от силиций токоизправител остава изключен, което показва липса на токов поток в посока напред (от анод към катод). Това е така, защото ние свързахме два диода (както горният, така и долният диод са пристрастени напред) заедно, за да образуваме тиристор. Но кръстовището между тези два диода е обърнато обратно, което елиминира поток на ток от горе до долу. Следователно това състояние се нарича режим на блокиране напред. В този режим, въпреки че тиристорът има състояние като конвенционален преден диод, той няма да работи, тъй като терминалът на портата не се задейства.

Режим на дирижиране напред

В този режим на дирижиране напред, анодно напрежение трябва да е по-голямо от напрежението на катода и третият терминален затвор трябва да се задейства по подходящ начин за провеждането на тиристора. Това е така, защото, когато затворът на затвора се задейства, тогава долният транзистор ще проведе, който включва горния транзистор, а след това горният транзистор включва долния транзистор и по този начин транзисторите се активират един друг. Този процес на вътрешна положителна обратна връзка и на двата транзистора се повтаря, докато и двата се активират напълно и след това токът ще премине от анод към катод. И така, този режим на работа на силициево контролиран токоизправител се нарича режим на проводимост напред.

Характеристики на токоизправител с контролиран силиций

Характеристики на токоизправител с контролиран силиций

Характеристики на токоизправител с контролиран силиций

Фигурата показва характеристиките на изправителя, контролирани от силиций, и също така представя работата на тиристора в три различни режима, като режим на обратно блокиране, режим на блокиране напред и режим на водене напред. The V-I характеристики на тиристора също представляват напрежение за обратно блокиране, напрежение за блокиране напред, напрежение за обратен пробив, задържащ ток, напрежение при прекъсване и т.н., както е показано на фигурата.

Силиконови контролирани изправителни приложения

Приложението на силициево контролиран токоизправител се използва във вериги, работещи с големи токове и напрежения, като например електрическа система вериги с ток над 1kV или по-голям от 100A.

Тиристорите са специално използвани за намаляване на вътрешните загуби на мощност във веригата. Контролираните със силиций токоизправители могат да се използват за управление на мощността във веригата без никакви загуби, като се използва включено-изключващо управление на превключването на тиристорите.

Контролираните със силиций токоизправители също се използват с цел коригиране, т.е. променлив ток към постоянен ток . Обикновено се използват тиристори AC към AC преобразуватели (циклоконвертори), което е най-честото приложение на силиконов контролиран токоизправител.

Практическо приложение на силиконово управляван токоизправител

SCR базиран Cycloconverter от Edgefxkits.com

SCR базиран Cycloconverter от Edgefxkits.com

The SCR базиран циклоконвертор е практическото приложение на силиконов управляем токоизправител, при който скоростта на еднофазен асинхронен двигател се контролира в три стъпки. Асинхронните двигатели са машини с постоянна скорост и често се използват в няколко приложения като перални машини, водни помпи и т.н. Тези приложения изискват различни скорости на двигателя, които могат да бъдат постигнати с помощта на тази SCR-базирана техника.

Блок диаграма на базата на SCR циклоконвертор от Edgefxkits.com

Блок диаграма на базата на SCR циклоконвертор от Edgefxkits.com

Тиристорният циклоконвертор се използва за управление на скоростта на асинхронния двигател на стъпки. В този проект двойка ключове е свързана към микроконтролера 8051 и те се използват за избор на желаната скорост (F, F / 2 и F / 3) на двигателя. Въз основа на състоянието на ключовете, микроконтролерът доставя задействащите импулси към силиконовите изправители с двоен мост. По този начин скоростта на асинхронния двигател се контролира в три стъпки въз основа на изискването.

Искате ли да проектирате проекти за електроника базирани на силиконови токоизправители? След това публикувайте идеите си в раздела за коментари по-долу за нашата техническа помощ при проектирането на вашите инженерни проекти.