Трансформаторы для управления тиристорами – что это и для чего они нужны?

Тиристор – один из самых важных полупроводниковых мощностных элементов, используемых в электронных схемах. Он состоит из четырех слоев полупроводника и имеет три вывода: анод, катод и управляющий электрод (затвор). Когда между анодом и катодом появляется подходящее напряжение, а на затвор подается токовый импульс, тиристор переходит в проводящее состояние и начинает пропускать ток в прямом направлении. Именно ток затвора управляет его включением.

Тиристор проводит ток до тех пор, пока ток в цепи не упадет ниже определенного удерживающего значения или пока не будет применен специальный метод выключения тиристора. По этой причине его часто сравнивают с переключателем, который можно включить, но не всегда легко выключить.

Трансформатор в схемах с тиристором

Трансформатор в схемах управления тиристорами выполняет изоляционную и согласующую функцию. Он позволяет безопасно подключать управляющие цепи к тиристору и обеспечивает передачу импульсов, необходимых для его включения. Вторичные обмотки трансформатора позволяют передавать импульсы затвора относительно катода, поддерживая необходимые значения токов и напряжений.

Использование трансформатора также защищает контроллер и всю управляющую часть от помех и высокого напряжения, присутствующего в силовых цепях. Благодаря этому тиристоры, применяемые в мощных устройствах, могут управляться небольшими сигналами от низковольтных электронных схем.

Транзистор и тиристор – различия

Хотя тиристоры и транзисторы являются полупроводниковыми устройствами, их принцип работы существенно отличается. Биполярный транзистор или MOSFET работает линейно и может управлять током непрерывно в зависимости от управляющего сигнала. Тиристор же после подачи импульса на затвор переходит в проводящее состояние и удерживает его до снижения тока в цепи.

Можно сказать, что транзистор похож на регулируемый клапан, а тиристор – на включатель. Во многих промышленных применениях используются схемы, где оба элемента взаимодействуют для реализации управления мощностью.

Триак – разновидность тиристора

Триак – это полупроводниковый элемент, аналогичный тиристору, но проводящий ток в обоих направлениях. Благодаря этому триаки широко применяются в сетевых устройствах, где протекает переменный ток. Управляющий импульс может включить триак независимо от полярности синусоиды.

Триаки используются для регулирования мощности потребителей переменного тока, например, в диммерах, регуляторах скорости и фазовых контроллерах. В таких схемах часто применяют импульсный трансформатор, который обеспечивает правильное подключение и изоляцию.

Электронная схема фазового управления

Фазовое управление – один из самых распространенных способов применения тиристоров и триаков. Оно заключается в том, что тиристор включается только в определенной части синусоиды напряжения сети. Таким образом можно регулировать подаваемую нагрузке мощность, контролируя поток тока.

Трансформатор, используемый в фазовом управлении, подает импульс на затвор в нужный момент, соответствующий фазовому углу сетевого напряжения. Это позволяет плавно регулировать мощность в устройствах, работающих от переменного тока.

Принцип работы тиристора и управляющего трансформатора

Принцип работы тиристора основан на положительной обратной связи между внутренними структурами, что вызывает проводимость после подачи импульса на затвор. Трансформатор же предназначен для безопасной и контролируемой передачи этого импульса.

Схема такой системы включает источник питания, тиристор с анодом и катодом и трансформатор с вторичными обмотками. Импульс, проходящий через область затвора, включает тиристор. Значения токов и напряжений должны соответствовать спецификации, чтобы избежать повреждения тиристора.

Тиристор GTO – выключаемый тиристор

Интересной разновидностью является тиристор GTO (Gate Turn-Off), который можно не только включить, но и выключить с помощью импульса на затвор. В этом случае управляющий трансформатор должен передавать как положительные, так и отрицательные импульсы затвора. Благодаря этому GTO-тиристор применяется в более сложных системах управления мощностью и в приводах постоянного тока.

Характеристика и символ тиристора

Символ тиристора показывает анод, катод и затвор. Вольт-амперная характеристика показывает, что тиристор не проводит ток в обратном направлении, а в прямом переходит в проводящее состояние после подачи импульса на затвор. Сопротивление в проводящем состоянии очень низкое, что позволяет управлять большими мощностями.

Практическое применение

Тиристоры применяются в схемах регулирования мощности, управляемых выпрямителях, приводах постоянного тока, а также в бытовой электронике. Трансформатор в таких схемах обеспечивает гальваническую изоляцию и согласование управляющих сигналов.

Фазовое управление с использованием тиристоров и триаков позволяет плавно регулировать напряжение и ток во многих устройствах. Это обеспечивает регулирование яркости ламп, скорости моторов и мощности нагревателей.

Схемы и электронные устройства

Схемы тиристорных цепей обычно включают защитный диод, резистор ограничения тока затвора и импульсный трансформатор. Такую схему можно подключить к сети с соблюдением правильной полярности.

Работу тиристора можно проверить в простых условиях, проверяя ток между анодом и катодом после подачи сигнала на затвор. Если тиристор проводит ток, значит, импульс был правильно подан.

Вывод

Тиристор – полупроводниковое устройство огромного значения в силовой электронике. Трансформатор для управления тиристорами – ключевой элемент, который позволяет безопасно и эффективно подключать управляющие схемы. Благодаря ему можно реализовать фазовое управление, регулирование тока и мощности в промышленном и бытовом применении.

Приглашаем ознакомиться с нашим предложением и воспользоваться решениями, которые соответствуют вашим потребностям. Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше возможностей в области силовой электроники.