Tirisztorvezérlő transzformátorok – mik ezek és mire szolgálnak?

A tirisztor az egyik legfontosabb teljesítmény-félvezető elem, amelyet elektronikus áramkörökben használnak. Négy félvezető rétegből áll, és három kivezetése van: anód, katód és kapu (gate). Amikor az anód és a katód között megfelelő feszültség jelenik meg, és a kapura áramimpulzust adunk, a tirisztor vezető állapotba kerül, és elkezdi vezetni az áramot az előre irányban. A kapuáram vezérli a bekapcsolást.

A tirisztor addig vezet, amíg az áramkörben az áram egy meghatározott tartóáram alá nem csökken, vagy amíg egy speciális tirisztor kikapcsolási módszert nem alkalmaznak. Emiatt gyakran hasonlítják egy kapcsolóhoz, amelyet be lehet kapcsolni, de nem mindig könnyű kikapcsolni.

Transzformátor tirisztoros áramkörökben

A tirisztorvezérlésben a transzformátor szigetelő és illesztő szerepet tölt be. Lehetővé teszi a vezérlő áramkörök biztonságos csatlakoztatását a tirisztorhoz, és biztosítja a tirisztor bekapcsolásához szükséges impulzusok továbbítását. A transzformátor szekunder tekercsei lehetővé teszik a kapuimpulzusok katódhoz viszonyított továbbítását a megfelelő áram- és feszültségértékek megtartása mellett.

A transzformátor használata védi a vezérlőt és az egész vezérlő részt az interferenciáktól és a teljesítményáramkörökben előforduló magas feszültségtől. Ennek köszönhetően a nagy teljesítményű eszközökben használt tirisztorokat kis jelekkel lehet vezérelni alacsony feszültségű elektronikai áramkörökből.

Tranzisztor vs. tirisztor – különbségek

Bár a tirisztor és a tranzisztor félvezető eszközök, működési elvük jelentősen különbözik. Egy bipoláris tranzisztor vagy MOSFET lineárisan működik, és folyamatosan képes szabályozni az áramot a vezérlő jelnek megfelelően. A tirisztor viszont a kapuimpulzus adása után vezető állapotba kerül, és abban marad, amíg az áramkörben az áram le nem csökken.

Úgy is mondhatjuk, hogy a tranzisztor hasonlít egy szabályozható szelepre, míg a tirisztor egy kapcsolóra. Sok ipari alkalmazásban olyan áramköröket használnak, ahol mindkét elem együtt működik a teljesítmény szabályozására.

Triak – a tirisztor egy változata

A triak félvezető elem, hasonló a tirisztorhoz, de mindkét irányban vezet áramot. Emiatt a triakokat széles körben használják hálózati eszközökben, ahol váltóáram folyik. A kapuimpulzus a triakot a szinuszhullám polaritásától függetlenül kapcsolja be.

A triakokat váltóáramú fogyasztók teljesítményének szabályozására használják, például fényerőszabályzókban, fordulatszámszabályzókban vagy fázisvezérléseknél. Ezekben az áramkörökben gyakran impulzus transzformátort alkalmaznak, amely lehetővé teszi a megfelelő csatlakoztatást és szigetelést.

Elektronikus fázisszabályozás

A fázisszabályozás az egyik leggyakoribb módszer a tirisztorok és triakok használatára. Lényege, hogy a tirisztor csak a hálózati feszültség szinuszhullámának meghatározott részében kapcsol be. Így a terheléshez szállított teljesítményt az áram szabályozásával lehet szabályozni.

A fázisszabályozásban használt transzformátor a kapuimpulzust a megfelelő pillanatban adja, a hálózati feszültség fázisszögének megfelelően. Ez lehetővé teszi a teljesítmény fokozatos szabályozását váltóárammal táplált eszközökben.

A tirisztor és a vezérlő transzformátor működési elve

A tirisztor működési elve az belső struktúrák közötti pozitív visszacsatoláson alapul, ami azt eredményezi, hogy az elem a kapuimpulzus hatására vezető állapotba kerül. A transzformátor feladata, hogy ezt az impulzust biztonságosan és szabályozott módon továbbítsa.

Az ilyen áramkör sémája tartalmaz egy tápegységet, egy tirisztort anóddal és katóddal, valamint egy transzformátort szekunder tekercsekkel. A kapuzónán áthaladó impulzus bekapcsolja a tirisztort. Az áram- és feszültségértékeket a specifikáció szerint kell kiválasztani, hogy elkerüljük a tirisztor károsodását.

GTO tirisztor – kikapcsolható tirisztor

Érdekes változat a GTO (Gate Turn-Off) tirisztor, amely nemcsak bekapcsolható, hanem kapuimpulzus segítségével ki is kapcsolható. Ebben az esetben a vezérlő transzformátornak mind pozitív, mind negatív kapuimpulzusokat kell továbbítania. Ennek köszönhetően a GTO tirisztort fejlettebb teljesítményszabályozó rendszerekben és egyenáramú motorok hajtásában alkalmazzák.

A tirisztor jellemzői és szimbóluma

A tirisztor szimbóluma az anódot, katódot és kaput mutatja. Az áram-feszültség karakterisztika azt mutatja, hogy a tirisztor nem vezet fordított irányban, míg előre vezető állapotban a kapuimpulzus hatására vezető állapotba kerül. A vezető állapotban lévő ellenállás nagyon alacsony, ami lehetővé teszi nagy teljesítmények vezérlését.

Gyakorlati alkalmazások

A tirisztorokat teljesítményszabályozó áramkörökben, vezérelt egyenirányítókban, egyenáramú motorok hajtásában és a mindennapi elektronikai eszközökben használják. Az ilyen áramkörökben a transzformátor galvanikus szigetelést és a vezérlőjelek illesztését biztosítja.

A tirisztorokkal és triakokkal végzett fázisszabályozás lehetővé teszi a feszültség és az áram fokozatos szabályozását sok eszközben. Ez lehetővé teszi a lámpák fényerejének, a motorok sebességének és a fűtőelemek teljesítményének szabályozását.

Kapcsolások és elektronikus áramkörök

A tirisztoros áramkörök sémái általában tartalmaznak védődiódát, a kapuáramot korlátozó ellenállást és impulzus transzformátort. Egy ilyen áramkör a hálózatra csatlakoztatható, figyelve a megfelelő polaritásra.

A tirisztor működését egyszerű körülmények között ellenőrizhetjük, ha a kapu jelének adása után mérjük az áramot az anód és a katód között. Ha a tirisztor vezet, az indítóimpulzus megfelelően érkezett.

Összefoglalás

A tirisztor egy rendkívül fontos félvezető eszköz a teljesítmény elektronikában. A tirisztor vezérlő transzformátora kulcsfontosságú elem, amely lehetővé teszi a vezérlő áramkörök biztonságos és hatékony csatlakoztatását. Ennek köszönhetően megvalósítható a fázisszabályozás, az áram- és teljesítményszabályozás ipari és háztartási alkalmazásokban.

Fedezze fel kínálatunkat, és használja ki az Ön igényeire szabott megoldásokat. Lépjen kapcsolatba velünk, hogy többet tudjon meg a teljesítmény elektronika lehetőségeiről.