Трансформатори за управление на тиристори – какво представляват и за какво служат?

Тиристорът е един от най-важните мощни полупроводникови елементи, използвани в електронни вериги. Той се състои от четири слоя полупроводников материал и има три извода: анод, катод и гейт. Когато между анода и катода се появи подходящо напрежение и на гейта се подаде токов импулс, тиристорът преминава в проводящо състояние и започва да пропуска ток в правата посока. Токът на гейта управлява включването му.

Тиристорът провежда ток, докато токът в веригата не падне под определена стойност на задържане или не се приложи специален метод за изключване на тиристора. Поради това често се сравнява с ключ, който може да се включи, но не винаги е лесно да се изключи.

Трансформатор в тиристорни вериги

Трансформаторът в тиристорните вериги играе изолационна и съгласуваща роля. Той позволява безопасно свързване на управляващите вериги към тиристора и осигурява предаване на импулсите, необходими за включване на тиристора. Вторичните намотки на трансформатора позволяват предаване на гейт импулсите спрямо катода, като се поддържат правилни стойности на токове и напрежения.

Използването на трансформатор също защитава контролера и цялата управляваща част от смущения и високо напрежение, присъстващи в мощностните вериги. Благодарение на това тиристорите, използвани в мощни устройства, могат да се управляват с малки сигнали от нисковолтови електронни вериги.

Транзистор срещу тиристор – разлики

Въпреки че тиристорите и транзисторите са полупроводникови устройства, принципът им на работа е значително различен. Биполярен транзистор или MOSFET работи линейно и може да управлява тока непрекъснато в зависимост от управляващия сигнал. Тиристорът, от друга страна, след подаване на импулс на гейта преминава в проводящо състояние и го запазва докато токът в веригата спадне.

Може да се каже, че транзисторът прилича на регулируем клапан, а тиристорът – на ключ. В много индустриални приложения се използват вериги, в които двата елемента работят заедно, за да реализират управление на мощността.

Триак – вариант на тиристора

Триакът е полупроводников елемент, подобен на тиристора, но провежда ток в двете посоки. Това го прави широко използван в мрежови устройства, където тече променлив ток. Управляващ импулс може да включи триака независимо от полярността на синусоидата.

Триаците се използват за регулиране на мощността на AC товари, например в димери, регулатори на скоростта или фазови контролери. В такива вериги често се използва импулсен трансформатор, който осигурява правилно свързване и изолация.

Електронна схема за фазово управление

Фазовото управление е един от най-често използваните методи за използване на тиристори и триаци. То се състои в това, че тиристорът се включва само в определена част от синусоидата на мрежовото напрежение. По този начин може да се регулира мощността, подавана на товара, като се контролира потокът на тока.

Трансформаторът, използван във фазовото управление, доставя импулс на гейта в подходящия момент, съответстващ на фазовия ъгъл на мрежовото напрежение. Това позволява плавно регулиране на мощността в устройства, захранвани с променлив ток.

Принцип на работа на тиристора и управляващия трансформатор

Принципът на работа на тиристора се основава на положителна обратна връзка между вътрешните структури, което го кара да провежда ток след подаване на импулс на гейта. Трансформаторът има задачата да достави този импулс безопасно и контролирано.

Схемата на такава система включва захранващ източник, тиристор с анод и катод и трансформатор с вторични намотки. Импулсът, преминаващ през зоната на гейта, включва тиристора. Стойностите на токовете и напреженията трябва да се съобразят със спецификацията, за да се избегне повреда на тиристора.

GTO тиристор – изключваем тиристор

Интересен вариант е GTO (Gate Turn-Off) тиристорът, който може не само да се включва, но и да се изключва чрез импулс на гейта. В този случай управляващият трансформатор трябва да предава както положителни, така и отрицателни импулси на гейта. Благодарение на това GTO тиристорът се използва в по-сложни системи за управление на мощността и в задвижвания на DC двигатели.

Характеристика и символ на тиристора

Символът на тиристора показва анод, катод и гейт. Ток-волтова характеристика показва, че тиристорът не провежда ток в обратната посока, докато в правата посока преминава в проводящо състояние след подаване на импулс на гейта. Съпротивлението в проводящо състояние е много ниско, което позволява управление на големи мощности.

Практически приложения

Тиристорите се използват в вериги за управление на мощността, управлявани токоизправители, задвижвания на DC двигатели, както и в ежедневна електроника. Трансформаторът в такива вериги осигурява галванична изолация и съгласуване на управляващите сигнали.

Фазовото управление с тиристори и триаци позволява плавно регулиране на напрежението и тока в много устройства. Това позволява регулиране на яркостта на лампите, скоростта на двигателите и мощността на нагревателите.

Схеми и електронни вериги

Схемите на тиристорни вериги обикновено включват защитен диод, резистор за ограничаване на тока на гейта и импулсен трансформатор. Такава схема може да се свърже към мрежата, като се спазва правилната полярност.

Работата на тиристора може да се провери при прости условия, като се наблюдава токът между анода и катода след подаване на сигнал на гейта. Ако тиристорът провежда ток, значи импулсът е доставен правилно.

Заключение

Тиристорът е полупроводниково устройство с голямо значение в силовата електроника. Трансформаторът за управление на тиристори е ключов елемент, който позволява безопасно и ефективно свързване на управляващите вериги. Благодарение на него може да се реализира фазово управление, контрол на тока и мощността в индустриални и домашни приложения.

Каним ви да се запознаете с нашето предложение и да се възползвате от решения, които отговарят на вашите нужди. Свържете се с нас, за да откриете повече възможности в областта на силовата електроника.