Phương pháp và mạch để điều khiển thyristor hoặc triac

Thyristor được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị bán dẫn và bộ chuyển đổi. Nhiều nguồn năng lượng, bộ biến tần, bộ điều chỉnh, thiết bị kích thích cho động cơ đồng bộ và nhiều thiết bị khác được chế tạo trên thyristor, và gần đây chúng được thay thế bằng bộ chuyển đổi bóng bán dẫn. Nhiệm vụ chính của thyristor là bật tải tại thời điểm tín hiệu điều khiển được áp dụng. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ xem xét làm thế nào để kiểm soát thyristor và triacs.

Định nghĩa

Thyristor (trinistor) là một khóa bán điều khiển bán dẫn. Điều khiển bán - có nghĩa là bạn chỉ có thể bật thyristor, nó chỉ tắt khi dòng điện trong mạch bị gián đoạn hoặc nếu một điện áp ngược được đặt vào nó.

Anh ta, giống như một diode, chỉ dẫn dòng điện theo một hướng. Đó là, để đưa vào mạch điện xoay chiều để điều khiển hai nửa sóng, cần có hai thyristor, cho mỗi cái, mặc dù không phải lúc nào cũng vậy. Thyristor bao gồm 4 vùng của chất bán dẫn (p-n-p-n).

Một thiết bị tương tự khác được gọi là triac - thyristor hai chiều. Sự khác biệt chính của nó là nó có thể dẫn dòng điện theo cả hai hướng. Trong thực tế, nó đại diện cho hai thyristor kết nối song song với nhau.

Các tính năng chính

Giống như bất kỳ thành phần điện tử nào khác, thyristor có một số đặc điểm:

• Sụt áp ở dòng cực dương cực đại (VT hoặc U602).

• Chuyển tiếp điện áp đóng (VD (RM) hoặc Ucc).

• Điện áp ngược (VR (PM) hoặc Urev).

• Chuyển tiếp hiện tại (IT hoặc Ipr) là dòng tối đa ở trạng thái mở.

• Dòng chuyển tiếp tối đa cho phép (ITSM) là dòng cực đại tối đa ở trạng thái mở.

• Dòng điện ngược (IR) - dòng điện ở một điện áp ngược nhất định.

• Dòng điện trực tiếp ở trạng thái đóng ở một điện áp chuyển tiếp nhất định (ID hoặc ISc).

• Điện áp điều khiển kích hoạt không đổi (VGT hoặc UU).

• Kiểm soát hiện tại (IGT).

• Điện cực điều khiển tối đa IGM.

• Tản điện tối đa cho phép ở điện cực điều khiển (PG hoặc Pу)

Nguyên tắc làm việc

Khi điện áp được áp dụng cho thyristor, nó không dẫn dòng điện. Có hai cách để bật nó - áp điện áp giữa cực dương và cực âm đủ để mở, khi đó hoạt động của nó sẽ không khác với dinistor.

Một cách khác là áp dụng xung ngắn hạn cho điện cực điều khiển. Dòng mở thyristor nằm trong khoảng 70-160 mA, mặc dù trong thực tế giá trị này, cũng như điện áp cần được áp dụng cho thyristor, phụ thuộc vào kiểu máy và trường hợp cụ thể của thiết bị bán dẫn và thậm chí vào các điều kiện mà nó hoạt động, ví dụ như nhiệt độ môi trường Thứ tư.

Ngoài dòng điều khiển, còn có một tham số như dòng giữ - đây là dòng anode tối thiểu để giữ thyristor ở trạng thái mở.

Sau khi mở thyristor, tín hiệu điều khiển có thể được tắt, thyristor sẽ được mở cho đến khi một dòng điện trực tiếp chạy qua nó và điện áp được áp dụng. Đó là, trong một mạch biến đổi, thyristor sẽ được mở trong nửa sóng đó có điện áp làm lệch hướng thyristor theo hướng thuận. Khi điện áp chạy về 0, dòng điện sẽ giảm. Khi dòng điện trong mạch giảm xuống dưới dòng giữ của thyristor, nó sẽ đóng lại (tắt).

Cực tính của điện áp điều khiển phải trùng với cực tính của điện áp giữa cực dương và cực âm, như bạn có thể thấy trong các biểu đồ dao động ở trên.

Việc kiểm soát triac là tương tự, mặc dù nó có một số tính năng. Để điều khiển một triac trong mạch điện xoay chiều, cần có hai xung điện áp điều khiển - cho mỗi nửa sóng của một hình sin.

Sau khi áp dụng một xung điều khiển trong nửa sóng đầu tiên (có điều kiện dương) của điện áp hình sin, dòng điện qua triac sẽ chảy cho đến khi bắt đầu nửa sóng thứ hai, sau đó nó sẽ đóng lại, giống như một thyristor thông thường. Sau này, bạn cần áp dụng một xung điều khiển khác để mở triac trên nửa sóng âm. Điều này được minh họa rõ ràng trong các dạng sóng sau.

Cực tính của điện áp điều khiển phải tương ứng với cực tính của điện áp ứng dụng giữa cực dương và cực âm. Bởi vì điều này, các vấn đề phát sinh khi điều khiển triac sử dụng các mạch logic kỹ thuật số hoặc từ các đầu ra của vi điều khiển. Nhưng điều này dễ dàng được giải quyết bằng cách cài đặt trình điều khiển triac, mà chúng ta sẽ nói về sau.

Mạch điều khiển thyristor hoặc triac thông thường

Mạch phổ biến nhất là bộ điều chỉnh triac hoặc thyristor.

Ở đây, thyristor mở sau khi có một lượng đủ trên tụ điện để mở nó. Thời điểm mở được điều chỉnh bằng chiết áp hoặc điện trở thay đổi. Điện trở của nó càng lớn, điện tích tụ càng chậm. Điện trở R2 giới hạn dòng điện qua điện cực điều khiển.

Sơ đồ này quy định cả hai nửa thời gian, nghĩa là bạn có toàn quyền kiểm soát từ gần 0% đến gần 100%. Điều này đã đạt được bằng cách thiết lập bộ điều chỉnh trong cầu diodeDo đó, một trong những nửa sóng được quy định.

Một mạch đơn giản được hiển thị dưới đây, chỉ một nửa thời gian được quy định ở đây, nửa sóng thứ hai đi qua mà không thay đổi thông qua diode VD1. Nguyên tắc hoạt động là tương tự.

Bộ điều khiển Triac không có cầu diode cho phép bạn điều khiển hai nửa sóng.

Theo nguyên tắc hoạt động, nó gần như tương tự với các lần trước, nhưng cả hai nửa sóng đã được điều chỉnh với sự trợ giúp của triac. Sự khác biệt là ở đây, xung điều khiển được cung cấp bằng cách sử dụng một điện cực DB3 hai chiều, sau khi tụ được nạp vào điện áp mong muốn, thường là 28-36 Volts. Tốc độ sạc cũng được điều chỉnh bởi một điện trở hoặc chiết áp. Đề án này được thực hiện trong hầu hết điều chỉnh hộ gia đình.

Thú vị:

Các mạch điều khiển điện áp như vậy được gọi là SIFU - một hệ thống điều khiển pha xung.

Hình trên cho thấy tùy chọn điều khiển triac bằng vi điều khiển, sử dụng một ví dụ nền tảng Arduino phổ biến. Trình điều khiển triac bao gồm một optosimistor và một đèn LED. Vì một optosimistor được cài đặt trong mạch đầu ra trình điều khiển, điện áp của cực tính cần thiết luôn được áp dụng cho điện cực điều khiển, nhưng có một số sắc thái ở đây.

Thực tế là để điều chỉnh điện áp với sự trợ giúp của triac hoặc thyristor, cần phải áp dụng tín hiệu điều khiển tại một thời điểm nhất định, để việc cắt pha xảy ra với giá trị mong muốn. Nếu bạn ngẫu nhiên bắn các xung điều khiển, mạch chắc chắn sẽ hoạt động, nhưng các điều chỉnh sẽ không hoạt động, vì vậy bạn cần xác định khi nào nửa sóng truyền qua không.

Vì đối với chúng tôi, cực tính của nửa sóng không quan trọng tại thời điểm này, nó đủ để chỉ theo dõi thời điểm chuyển qua không. Một nút như vậy trong mạch được gọi là máy dò không hoặc máy dò không, và trong các nguồn tiếng Anh, nó được gọi là mạch phát hiện cắt ngang zero 0 hoặc mạch ZCD. Một biến thể của một mạch như vậy với bộ phát hiện cắt ngang bằng 0 trên bộ ghép quang bán dẫn như sau:

Có nhiều trình điều khiển quang để điều khiển triac, những trình điều khiển điển hình là dòng MOC304x, MOC305x, MOC306X, được sản xuất bởi Motorola và các hãng khác. Hơn nữa, các trình điều khiển này cung cấp cách ly điện, sẽ bảo vệ vi điều khiển của bạn trong trường hợp hỏng khóa bán dẫn, điều này hoàn toàn có thể và có khả năng. Nó cũng sẽ tăng sự an toàn khi làm việc với các mạch điều khiển bằng cách phân chia hoàn toàn mạch thành điện năng điện tử và hoạt động trực tiếp.

Kết luận

Chúng tôi đã nói với thông tin cơ bản về thyristor và triacs, cũng như quản lý của họ trong các mạch với một "thay đổi".Điều đáng chú ý là chúng tôi đã không đề cập đến chủ đề về thyristor có khóa, nếu bạn quan tâm đến vấn đề này - viết bình luận và chúng tôi sẽ xem xét chúng chi tiết hơn. Ngoài ra, các sắc thái của việc sử dụng và kiểm soát thyristor trong các mạch cảm ứng điện không được xem xét. Để điều khiển hằng số liên tục, tốt hơn hết là sử dụng bóng bán dẫn, vì trong trường hợp này, bạn quyết định khi nào khóa sẽ mở và khi nào nó sẽ đóng, tuân theo tín hiệu điều khiển ...

Comments

[#1 Ivan]

Bài viết hữu ích, cảm ơn!

[#2 Rumani]

Viết đúng, thông minh. Tôn trọng!