Transformatoare pentru controlul tiristoarelor – ce sunt și la ce folosesc?

Un tiristor este unul dintre cele mai importante componente semiconductoare de putere utilizate în circuitele electronice. Este format din patru straturi de semiconductor și are trei terminale: anod, catod și poartă. Când apare o tensiune corespunzătoare între anod și catod și se aplică un impuls de curent pe poartă, tiristorul trece în starea de conducție și începe să conducă curentul în direcția directă. Curentul de poartă controlează pornirea sa.

Tiristorul conduce până când curentul din circuit scade sub o anumită valoare de menținere sau se aplică o metodă specială de oprire a tiristorului. Din acest motiv, este adesea comparat cu un comutator care poate fi pornit, dar nu este întotdeauna ușor de oprit.

Transformator în circuitele cu tiristor

Transformatorul în circuitele de control al tiristoarelor are rol de izolare și adaptare. Permite conectarea în siguranță a circuitelor de control la tiristor și asigură transmiterea impulsurilor necesare pentru pornirea tiristorului. Înfășurările secundare ale transformatorului permit transmiterea impulsurilor de poartă față de catod, menținând valorile corespunzătoare ale curenților și tensiunilor.

Utilizarea transformatorului protejează, de asemenea, controlerul și întreaga secțiune de control împotriva interferențelor și tensiunii ridicate prezente în circuitele de putere. Astfel, tiristoarele utilizate în dispozitive de mare putere pot fi controlate cu semnale mici provenite de la circuite electronice de joasă tensiune.

Tranzistor vs. tiristor – diferențe

Deși tiristoarele și tranzistorii sunt dispozitive semiconductoare, principiul lor de funcționare diferă semnificativ. Un tranzistor bipolar sau MOSFET funcționează liniar și poate controla curentul continuu în funcție de semnalul de control. Tiristorul, în schimb, după aplicarea unui impuls pe poartă, trece în starea de conducție și o menține până când curentul din circuit scade.

Se poate spune că tranzistorul seamănă cu o supapă reglabilă, iar tiristorul – cu un comutator. În multe aplicații industriale se folosesc circuite în care ambele elemente cooperează pentru a realiza controlul puterii.

Triac – o variație a tiristorului

Triacul este un dispozitiv semiconductoare similar cu tiristorul, dar care conduce curentul în ambele direcții. Datorită acestui fapt, triacii sunt utilizați pe scară largă în dispozitive conectate la rețea, unde circulă curent alternativ. Un impuls pe poartă poate activa triacul indiferent de polaritatea sinusoidei.

Triacii sunt utilizați în reglarea puterii consumatorilor de curent alternativ, de exemplu, în dimmere, controlere de viteză sau controlere de fază. În astfel de circuite se folosește adesea un transformator de impuls, care permite conectarea și izolarea corespunzătoare.

Circuit electronic de control de fază

Controlul de fază este una dintre cele mai frecvente metode de utilizare a tiristoarelor și triacilor. Aceasta presupune că tiristorul se activează doar într-o anumită parte a sinusului tensiunii de rețea. În acest fel se poate regla puterea livrată către sarcină, controlând fluxul de curent.

Transformatorul folosit în controlul de fază livrează impulsul de poartă în momentul potrivit, corespunzător unghiului de fază al tensiunii rețelei. Acest lucru permite reglarea lină a puterii în dispozitivele alimentate cu curent alternativ.

Principiul de funcționare al tiristorului și al transformatorului de control

Principiul de funcționare al tiristorului se bazează pe feedback pozitiv între structurile interne, ceea ce determină conducerea curentului după aplicarea impulsului pe poartă. Transformatorul are rolul de a livra acest impuls într-un mod sigur și controlat.

Schema unui astfel de sistem include o sursă de alimentare, tiristor cu anod și catod și transformator cu înfășurări secundare. Impulsul care trece prin zona poartei declanșează tiristorul. Valorile curenților și tensiunilor trebuie alese conform specificațiilor pentru a evita deteriorarea tiristorului.

Tiristor GTO – tiristor de tip turn-off

O variantă interesantă este tiristorul GTO (Gate Turn-Off), care poate fi nu doar pornit, ci și oprit printr-un impuls pe poartă. În acest caz, transformatorul de control trebuie să transmită impulsuri de curent de poartă atât pozitive, cât și negative. Astfel, tiristorul GTO este utilizat în sisteme mai avansate de control al puterii și în acționări de motoare de curent continuu.

Caracteristica și simbolul tiristorului

Simbolul tiristorului arată anodul, catodul și poarta. Caracteristica curent-tensiune indică faptul că tiristorul nu conduce curentul în sens invers, în timp ce în sens direct trece în starea de conducție după aplicarea impulsului pe poartă. Valorile rezistenței în starea de conducție sunt foarte mici, permițând controlul puterilor mari.

Aplicații practice

Tiristoarele sunt utilizate în circuite de reglare a puterii, redresoare controlate, acționări cu motoare de curent continuu, precum și în electronica de uz casnic. Transformatorul în astfel de circuite asigură izolare galvanică și adaptarea semnalelor de control.

Controlul de fază utilizând tiristoare și triaci permite reglarea lină a tensiunii și a curentului în multe dispozitive. Acest lucru permite reglarea luminozității lampilor, vitezei motoarelor și puterii rezistențelor.

Scheme și circuite electronice

Schemele circuitelor cu tiristor includ de obicei diode de protecție, rezistoare de limitare a curentului de poartă și transformatoare de impuls. Un astfel de circuit poate fi conectat la rețea respectând polaritatea corectă.

Funcționarea tiristorului poate fi verificată în condiții simple, observând curentul între anod și catod după aplicarea semnalului pe poartă. Dacă tiristorul conduce curent, impulsul de pornire a fost livrat corect.

Concluzie

Tiristorul este un dispozitiv semiconductoare de mare importanță în electronica de putere. Transformatorul pentru controlul tiristoarelor este un element cheie care permite conectarea sigură și eficientă a circuitelor de control. Datorită acestuia se pot realiza controlul de fază, reglarea curentului și puterii în aplicații industriale și casnice.

Vă invităm să explorați oferta noastră și să profitați de soluții care se potrivesc nevoilor dumneavoastră. Contactați-ne pentru a descoperi mai multe posibilități în domeniul electronicii de putere.