Трансформатори для керування тиристорами – що це і для чого вони потрібні?

Тиристор – один з найважливіших потужних напівпровідникових елементів, що застосовуються в електронних схемах. Складається з чотирьох шарів напівпровідника та має три виводи: анод, катод і керуючий електрод (затвор). Коли між анодом і катодом виникає відповідна напруга, а на затвор подається імпульс струму, тиристор переходить у провідний стан і починає пропускати струм у прямому напрямку. Саме струм затвора керує його увімкненням.

Тиристор проводить струм до того моменту, поки струм у колі не впаде нижче визначеного утримуючого значення або поки не буде застосовано спеціальний метод вимкнення тиристора. Через це його часто порівнюють із перемикачем, який можна ввімкнути, але не завжди легко вимкнути.

Трансформатор у схемах з тиристором

Трансформатор у схемах керування тиристорами виконує ізоляційну та узгоджувальну функцію. Він дозволяє безпечно підключати керуючі схеми до тиристора та забезпечує передачу імпульсів, необхідних для його увімкнення. Вторинні обмотки трансформатора дозволяють передавати імпульси затвора відносно катода, підтримуючи потрібні значення струмів і напруг.

Використання трансформатора також захищає контролер та всю керуючу частину від перешкод і високої напруги, що присутня в силових колах. Це дозволяє тиристорам, що застосовуються в потужних пристроях, керуватися невеликими сигналами від низьковольтних електронних схем.

Транзистор і тиристор – відмінності

Хоча тиристори та транзистори є напівпровідниковими пристроями, їхній принцип роботи суттєво відрізняється. Біполярний транзистор або MOSFET працює лінійно і може керувати струмом безперервно залежно від керуючого сигналу. Тиристор же після подачі імпульсу на затвор переходить у провідний стан і утримує його до зниження струму в колі.

Можна сказати, що транзистор схожий на регульований клапан, а тиристор – на вимикач. У багатьох промислових застосуваннях використовуються схеми, де обидва елементи взаємодіють для реалізації керування потужністю.

Тріак – різновид тиристора

Тріак – це напівпровідниковий елемент, аналогічний тиристору, але провідний струм в обох напрямках. Завдяки цьому триаки широко застосовуються в мережевих пристроях, де протікає змінний струм. Керуючий імпульс може увімкнути триак незалежно від полярності синусоїди.

Тріаки застосовуються для регулювання потужності споживачів змінного струму, наприклад, у диммерах, регуляторах швидкості та фазових контролерах. У таких схемах часто використовують імпульсний трансформатор, який забезпечує правильне підключення та ізоляцію.

Електронна схема фазового керування

Фазове керування – один із найпоширеніших способів застосування тиристорів і триаків. Воно полягає в тому, що тиристор увімкнеться лише в певній частині синусоїди напруги мережі. Таким чином можна регулювати подану на навантаження потужність, контролюючи потік струму.

Трансформатор, що використовується у фазовому керуванні, подає імпульс на затвор у потрібний момент, відповідно до фазового кута мережевої напруги. Це дозволяє плавно регулювати потужність у пристроях, що працюють від змінного струму.

Принцип роботи тиристора та керуючого трансформатора

Принцип роботи тиристора базується на позитивному зворотному зв'язку між внутрішніми структурами, що викликає провідність після подачі імпульсу на затвор. Трансформатор же призначений для безпечної та контрольованої передачі цього імпульсу.

Схема такої системи включає джерело живлення, тиристор з анодом і катодом та трансформатор із вторинними обмотками. Імпульс, що проходить через область затвора, увімкне тиристор. Значення струмів і напруг повинні відповідати специфікації, щоб уникнути пошкодження тиристора.

Тиристор GTO – вимикаємий тиристор

Цікавим різновидом є тиристор GTO (Gate Turn-Off), який можна не лише увімкнути, а й вимкнути за допомогою імпульсу на затвор. У цьому випадку керуючий трансформатор повинен передавати як позитивні, так і негативні імпульси затвора. Завдяки цьому GTO-тиристор застосовується в більш складних системах керування потужністю та приводах постійного струму.

Характеристика та символ тиристора

Символ тиристора показує анод, катод і затвор. Вольт-амперна характеристика показує, що тиристор не проводить струм у зворотному напрямку, а в прямому переходить у провідний стан після подачі імпульсу на затвор. Опір у провідному стані дуже низький, що дозволяє керувати великими потужностями.

Практичне застосування

Тиристори застосовуються в схемах регулювання потужності, керованих випрямлячах, приводах постійного струму, а також у побутовій електроніці. Трансформатор у таких схемах забезпечує гальванічну ізоляцію та узгодження керуючих сигналів.

Фазове керування з використанням тиристорів і триаків дозволяє плавно регулювати напругу та струм у багатьох пристроях. Це забезпечує регулювання яскравості ламп, швидкості моторів і потужності нагрівачів.

Схеми та електронні пристрої

Схеми тиристорних ланцюгів зазвичай включають захисний діод, резистор обмеження струму затвора та імпульсний трансформатор. Таку схему можна підключити до мережі з дотриманням правильної полярності.

Роботу тиристора можна перевірити в простих умовах, перевіряючи струм між анодом і катодом після подачі сигналу на затвор. Якщо тиристор проводить струм, значить, імпульс був правильно поданий.

Висновок

Тиристор – напівпровідниковий пристрій величезного значення в силовій електроніці. Трансформатор для керування тиристорами – ключовий елемент, який дозволяє безпечно та ефективно підключати керуючі схеми. Завдяки ньому можна реалізувати фазове керування, регулювання струму та потужності у промисловому та побутовому застосуванні.

Запрошуємо ознайомитися з нашою пропозицією та скористатися рішеннями, що відповідають вашим потребам. Зв'яжіться з нами, щоб дізнатися більше можливостей у сфері силової електроніки.