Transformátory pro řízení tyristorů – co to je a k čemu slouží?

Tyristor je jedním z nejdůležitějších výkonových polovodičových prvků používaných v elektronických obvodech. Skládá se ze čtyř polovodičových vrstev a má tři vývody: anodu, katodu a hradlo (gate). Když mezi anodou a katodou vznikne vhodné napětí a na hradlo je přiveden proudový impuls, tyristor přejde do vodivého stavu a začne vést proud v přímém směru. Proud hradla řídí jeho sepnutí.

Tyristor vede proud až do okamžiku, kdy proud v obvodu klesne pod určitou udržovací hodnotu, nebo dokud není použita speciální metoda vypnutí tyristoru. Z tohoto důvodu je často přirovnáván k vypínači, který lze zapnout, ale ne vždy snadno vypnout.

Transformátor v tyristorových obvodech

Transformátor v řízení tyristorů plní izolační a přizpůsobovací funkci. Umožňuje bezpečně připojit řídicí obvody k tyristoru a zajišťuje přenos impulsů potřebných k sepnutí tyristoru. Sekundární vinutí transformátoru umožňuje přenášet impulsy hradla vůči katodě a udržovat správné hodnoty proudů a napětí.

Použití transformátoru také chrání řadič a celou řídicí část před rušením a vysokým napětím v obvodech výkonu. Díky tomu mohou být tyristory používané ve výkonných zařízeních řízeny malými signály z nízkonapěťové elektroniky.

Tranzistor vs. tyristor – rozdíly

Ačkoli jsou tyristory a tranzistory polovodičovými zařízeními, jejich princip fungování se výrazně liší. Bipolární tranzistor nebo MOSFET pracuje lineárně a může průběžně řídit proud podle řídicího signálu. Tyristor naopak po přivedení impulsu na hradlo přejde do vodivého stavu a udržuje jej, dokud proud v obvodu neklesne.

Lze říci, že tranzistor je podobný nastavitelné armatuře, zatímco tyristor je spínač. V mnoha průmyslových aplikacích se používají obvody, kde oba prvky spolupracují k řízení výkonu.

Triak – varianta tyristoru

Triak je polovodičový prvek podobný tyristoru, ale vede proud oběma směry. Díky tomu se triaky široce používají v síťových zařízeních, kde teče střídavý proud. Řídicí impuls může spustit triak bez ohledu na polaritu sinusoidy.

Triaky se používají k regulaci výkonu AC zátěží, například v stmívačích, regulátorech otáček nebo fázových regulacích. V takových obvodech se často používá impulsní transformátor, který umožňuje správné připojení a izolaci.

Elektronické řízení fází

Fázové řízení je jednou z nejčastějších metod využití tyristorů a triaků. Spočívá v tom, že tyristor se sepne pouze v určité části sinusoidy napětí sítě. Tímto způsobem lze regulovat výkon dodávaný zátěži řízením průtoku proudu.

Transformátor používaný při fázovém řízení poskytuje impuls hradla ve správném okamžiku, odpovídajícím úhlu fáze síťového napětí. Díky tomu lze plynule regulovat výkon v zařízeních napájených střídavým proudem.

Princip fungování tyristoru a řídicího transformátoru

Princip fungování tyristoru je založen na kladné zpětné vazbě mezi vnitřními strukturami, což způsobuje, že prvek vede proud po přivedení impulsu na hradlo. Transformátor má za úkol dodat tento impuls bezpečně a kontrolovaně.

Schéma takového obvodu zahrnuje zdroj napájení, tyristor s anodou a katodou a transformátor se sekundárními vinutími. Impuls procházející oblastí hradla sepne tyristor. Hodnoty proudů a napětí musí být zvoleny podle specifikace, aby nedošlo k poškození tyristoru.

GTO tyristor – vypínatelný tyristor

Zajímavou variantou je GTO (Gate Turn-Off) tyristor, který lze nejen zapnout, ale také vypnout pomocí impulsu na hradlo. V tomto případě musí řídicí transformátor přenášet jak kladné, tak záporné impulsy hradla. Díky tomu se GTO tyristor používá v pokročilejších systémech regulace výkonu a v pohonech stejnosměrných motorů.

Charakteristika a symbol tyristoru

Symbol tyristoru ukazuje anodu, katodu a hradlo. Proudově-napěťová charakteristika ukazuje, že tyristor nevede proud v závěrném směru, zatímco v propustném směru přechází do vodivého stavu po přivedení impulsu na hradlo. Hodnoty odporu v propustném stavu jsou velmi nízké, což umožňuje řízení vysokých výkonů.

Praktické použití

Tyristory se používají v obvodech regulace výkonu, řízených usměrňovačích, pohonech stejnosměrných motorů a také v běžné elektronice. Transformátor v těchto obvodech zajišťuje galvanickou izolaci a přizpůsobení řídicích signálů.

Fázové řízení s využitím tyristorů a triaků umožňuje plynulé řízení napětí a proudu v mnoha zařízeních. To umožňuje regulaci jasu lamp, rychlosti motorů a výkonu topných těles.

Schémata a elektronické obvody

Schémata tyristorových obvodů obvykle obsahují ochrannou diodu, odpor pro omezení proudu hradla a impulsní transformátor. Takový obvod lze připojit k síti při správné polaritě.

Funkci tyristoru lze ověřit za jednoduchých podmínek, sledováním proudu mezi anodou a katodou po přivedení signálu na hradlo. Pokud tyristor vede proud, impuls byl správně dodán.

Shrnutí

Tyristor je polovodičové zařízení s velkým významem v výkonové elektronice. Řídicí transformátor pro tyristory je klíčovým prvkem, který umožňuje bezpečné a efektivní připojení řídicích obvodů. Díky němu lze realizovat fázové řízení, regulaci proudu a výkonu v průmyslových i domácích aplikacích.

Zveme vás k seznámení s naší nabídkou a využití řešení přizpůsobených vašim potřebám. Kontaktujte nás a objevte více možností v oblasti výkonové elektroniky.