Управление тиристорами оптопарой: Тиристорная оптопара, или об одной особенности оптотиристора, которая в действительности таковой не является

Содержание

Силовые оптотиристоры для преобразователей и регуляторов с фазовым управлением. Часть 1

Параметры сигналов управления должны соответствовать требованиям паспорта и технических условий на приборы и тщательным образом оптимизироваться. Рекомендации статьи применимы также к преобразовательным устройст-вам на фототиристорах и обычных тиристорах с управляющим электродом.

Обычные тиристоры (SCR) представляют собой одно из старейших поколений «твердотельных» управляемых статических ключей, которое, однако, не превзойдено по показателям эффективности и надежности при использовании в преобразовательной технике больших и сверхбольших мощностей.

Несмотря на интенсивное развитие и многообразие современных силовых электронных приборов, тиристоры продолжают уверенно занимать свою нишу в силовой электронике больших мощностей.

Тиристоры разделяются на симметричные и асимметричные. В подавляющем большинстве применений прибор должен выдерживать обратное напряжение и иметь симметричную вольт-амперную характеристику в выключенном состоянии. К таким применениям относятся преобразователи и регуляторы с фазовым управлением, например, выпрямители — самые энергоемкие и массовые устройства современной силовой электроники. Асимметричные тиристоры используются лишь в ограниченном ряде преобразовательных систем, где не требуется блокирующая способность в обратном направлении.

Управляемые выпрямители являются вентильными преобразователями электрической энергии одно- или многофазного переменного тока в постоянный ток. Они используются в различных системах автоматического управления (САУ), в т.ч. в электроприводах постоянного и переменного тока, электротехнологических и электрофизических установках как эффективные усилители мощности [1—8]. Управляемые выпрямители обладают высокими энергетическими и регулировочными характеристиками и высоким быстродействием.

В настоящее время в качестве силовых вентилей в управляемых выпрямителях применяются полупроводниковые приборы, чаще всего обычные тиристоры в виде дискретных элементов или в виде модулей и сборок.

Тиристор для гальванической развязки силовых и информационных цепей и реализации управления, как известно, требует применения специальных управляющих схем, называемых выходными каскадами, формирователями импульсов или драйверами. Основным назначением схемы драйвера является формирование в цепи управления тиристора в заданный момент времени импульса тока с требуемыми значениями амплитуды и длительности. Только на первый взгляд это простая задача. Стремление использовать оптическую развязку привело к созданию современных фото- и оптотиристоров на большие токи и напряжения [9, 10, 13–18]. Достоинством таких приборов является именно эффективная развязка информационной или управляющей и силовой цепи. Управляющие драйверы для приборов с развязкой по оптическому каналу могут иметь более простое устройство, по сравнению с драйверами обычных тиристоров. Оптическая развязка позволяет не только значительно упростить управление, но и повышает помехоустойчивость выпрямителей большой мощности и знергоемких систем автоматического управления на их основе, в частности, высоковольтных систем. Однако при создании энергоемких устройств на фото- и оптотиристорах требования к качеству проектирования СИФУ не снижаются.

Наибольшие возможности по обеспечению эффективной гальванической развязки силовой и информационной частей и высокой помехоустойчивости САУ достигаются, конечно же, в устройствах на фототиристорах. Оптронные тиристоры, в силу специфики конструкции, занимают промежуточное положение между фототиристорами и обычными тиристорами с управляющим электродом.

Оптотиристоры состоят из силового кремниевого (Si) фототиристора и управляющего светодиода малой мощности, как правило, излучающего в инфракрасном диапазоне 0,9…1,2 мкм на основе арсенида галлия (GaAs). Таким образом, два полупроводниковых элемента объединены в одну конструкцию. Выводы излучающего светодиода в приборе электрически изолированы от силовых выводов. Такие тиристоры выпускаются в корпусах штыревого исполнения либо в виде модульных конструкций, имеющих также изолированное основание (см. рис. 1).

При освещении полупроводника в нем возникают электронно-дырочные пары, участвующие в увеличении тока через прибор. Необходимая для переключения фототиристора мощность светового потока зависит от глубины залегания переходов под поверхностью полупроводника, скорости поверхностной и объемной рекомбинации и возрастает с увеличением длины волны. Эффективность генерации носителей определяется не только спектром излучения светодиода, но и конструктивными особенностями прибора: диаграммой направленности; углами и местом падения пучка излучения; отношением площади оптического окна к общей площади кристалла; устройством светового канала и свойствами используемых материалов.

Полупроводниковая структура фототиристора практически ничем не отличается от структуры обычного тиристора с управляющим электродом, за исключением возможного изменения глубин залегания и степени легирования отдельных слоев для снижения, например, величины требуемого заряда управления. В настоящее время доступны дискретные низкочастотные приборы и оптотиристорные модули на токи до 1 кА и напряжения до 2,4 кВ, что позволяет создавать, например, управляемые выпрямители с выходной мощностью в несколько мегаватт (для напряжений стандартных промышленных сетей 50, 60 и 400 Гц). Ведутся также и разработки быстродействующих оптронных тиристоров на рабочие частоты выше 500 Гц. Достигнутый уровень серийных промышленных разработок отражает таблица 1 (в ней и далее использована стандартная «справочная» система условных обозначений [9—12] параметров тиристоров).

Таблица 1. Паспортные электрические характеристики сильноточных оптотиристорных модулей, характеризующие уровень серийных разработок

Тип при-

бора

Параметр

МТОТО-160 (ОАО «Оптрон-Ставрополь», Россия)

5П103ТТ-100 (ЗАО «Протон-Импульс», Россия)

СмМТОТО-1000 (ОАО «КЭТЗ Диод», Киргизия)

МТОТО9/3-250 (ООО «Элемент-Преобразователь», Украина)

UDRM/URRM, В

400…1600

800…1200

400…2400

400…1600

UDSM/URSM, В

450…1800

900…1300

450…2640

450…1800

IT(AV), A

160

100

1000

250

ITSM, кA

3,20 (10 мс)

1,50 (10 мс)

24,0 (10 мс)

6,00 (10 мс)

UIZ, кВ

2,50

2,84

2,50

2,50

UТМ, В

2,00

1,75

2,00 (3100 )

1,65 (785 )

IDRM/IRRM, мА

15/15 (100°С)

6/6 (125°С)

50/50 (125°С)

20/20 (100°С)

(duD/dt)crit, В/мкс

1000

100

20…1000

50…1000

(diD/dt)crit, A/мкс

70

160

200

IGT, мА

80

60 (25°С)

250 (25°С)

80 (25°С)

IGTM, мА

250

300

250

UGT, В

2,5

1,6

1,8

UGD, В

0,90

0,80

0,9

tq, мкс

100

150

ТJM

100

125

125

100

Rthjc,°С/Вт

0,15

0,30

0,035

0,105

W, кг

0,500

0,140

4,150

0,300

Наиболее распространенным в области средних и больших мощностей регулируемого преобразования (до 1…2 мВт) переменного тока в постоянный является трехфазный мостовой полностью управляемый выпрямитель, известный также под другим названием как простая трехфазная схема Ларионова. Определение «полностью управляемый» означает только то, что все шесть основных вентилей трехфазного моста выполняются управляемыми. Сам же выпрямитель может быть с фазовым управлением, то есть являться управляемым и регулируемым или не иметь фазового регулирования выходного напряжения (управляемый нерегулируемый выпрямитель).

Трехфазный мост Ларионова состоит из двух групп основных вентилей: катодной и анодной. При выполнении одной из групп на диодах или на управляемых вентилях, но без фазового регулирования, получаем т.н. полууправляемый трехфазный мостовой выпрямитель. В качестве силовых управляемых вентилей в схеме Ларионова можно использовать оптронные тиристоры.

Самым сложным вариантом регулирования для трехфазных мостовых схем является фазовое регулирование полностью управляемого выпрямителя, работающего на «индуктивную» нагрузку. На каждый вентиль при углах управления α, превышающих 60 град. эл., и индуктивной нагрузке (а также нагрузке с противо-ЭДС или при работе выпрямителей в составе двухзвенных и многозвенных преобразователей, в т.ч. преобразователей частоты с явно выраженным звеном постоянного тока) СИФУ вырабатываются и подаются строго синхронизированные с питающей сетью сдвоенные импульсы управления длительностью (τ) до 18 град. эл. каждый (или управляющие импульсные последовательности до 60 град. эл.). Сдвоение импульсов осуществляется подачей основного или «своего» и дополнительного импульса управления от канала, вступающего в работу вентиля. Оно является обязательным, обеспечивающим запуск и правильное функционирование устройства на основе регулируемой трехфазной мостовой схемы Ларионова.

Для снижения уровня пульсаций выходного напряжения и повышения коэффициента мощности (cos φ) управляемого выпрямителя при глубоком фазовом регулировании и работе на индуктивную нагрузку мост в ряде случаев шунтируют встречным (нулевым) диодом. Однако более эффективной, но реже применяемой, является имитация работы нулевого или, по-другому, демпферного вентиля основными управляемыми вентилями. В этом варианте реализации алгоритм управления трехфазного моста еще более усложняется за счет необходимости обеспечить подачу на вентили за период трех импульсов управления (при углах α более 60 град. эл.). Но значимым преимуществом полностью управляемого выпрямителя с имитацией нулевого вентиля является возможность нормального перевода его в инверторный или зависимый режим в случае аварии или простого отключения, что нельзя осуществить при наличии реально установленного демпферного диода. К другому немаловажному достоинству следует отнести упрощение и возможное удешевление схемы за счет исключения «лишнего» силового вентиля.

В области больших и сверхбольших (более одного мегаватта) мощностей находят применение также и составные или многопульсные выпрямители с последовательным и параллельным соединением полностью управляемых трехфазных мостов (см. рис. 2). Это позволяет не только получить требуемые токи и напряжения на нагрузке, но и обеспечить ряд дополнительных преимуществ, обусловленных повышенными пульсностями схем. Принципы их работы, в основном, подобны обычному трехфазному мостовому выпрямителю, выполненному по схеме Ларионова.

Рис. 2. Полностью управляемый выпрямитель с последовательным соединением трехфазных мостов (двенадцатипульсный)

В трехфазной схеме Ларионова с демпферным диодом при работе на «существенно индуктивную» нагрузку (основной вид) выходное напряжение всегда знакопостоянное. Интервал проводимости управляемого вентиля составляет 120 град. эл. Обратное напряжение к вентилю может прикладываться в момент его выключения при малых углах (α) либо по истечении интервала проводимости демпферного диода (или имитирующего его управляемого вентиля моста) при углах α, превышающих 60 град. эл. Таким образом, максимальный угол управления αmax, при котором импульсы управления не подаются на вентили, находящиеся под отрицательным напряжением, составляет не более 180 град. эл. от точки «естественной» коммутации. А момент перехода линейного напряжения через нуль в отрицательную область значений является той временной границей, за которую, при регулировании угла α, сигналы управления выходить не должны. Однако импульсы управления в практически реализуемых САУ, как было отмечено выше, имеют определенную и, в некоторых случаях, довольно большую длительность (τ). Поэтому максимальный угол управления (αmax) должен устанавливаться меньше граничного (180 град. эл.), соответственно, на величину, превышающую τ
(т.е. αmax < 180 – τ), что имеет принципиальное значение для любых типов используемых в выпрямителе тиристоров, в т.ч. оптронных.

Когда тиристор находится под обратным напряжением, не существует опасности его включения как при положительном, так и при отрицательном (для прибора с управляющим электродом) значении тока управления iG. Однако одновременное воздействие прямого или положительного тока iFG управления и обратного напряжения UR создают опасность для тиристорной структуры в другом отношении.

Из-за т.н. транзисторного эффекта в четырехслойной полупроводниковой p-n-p-n-структуре обратный ток утечки IR при приложении к тиристору обратного напряжения UR (если протекает прямой ток управления iFG) резко возрастает и начинает значительно превышать свое номинальное гарантированное или паспортное значение. Даже для сравнительно малой величины iFG (для силовых вентилей менее 1 А) последний может вызвать увеличение токов утечки IR свыше 100 мА уже при комнатной температуре (TJ = 25°C), т.е. в десятки и сотни раз. В результате резкого возрастания потерь мощности это явление легко приводит к повреждению структуры, и его следует избегать во всех режимах работы тиристора, а также учитывать при установлении длительности τ импульса управления и определении или регулировании его фазы.

В реальных САУ с выпрямителями иногда используют способ непрерывной, или пакетной, подачи импульсов управления одновременно на все вентили схемы (управляемый нерегулируемый выпрямитель), например с повышенной частотой. Выпрямитель в этом случае ведет себя как устройство, выполненное на обычных диодах. То есть, в схеме включается и начинает проводить ток тот силовой вентиль, потенциал на аноде которого в данный момент времени выше, чем потенциал на катоде. В таких устройствах может быть реализована сравнительно эффективная и быстродействующая «сеточная» защита простым снятием импульсов управления вентилями и, с этой целью, применение способа пакетной подачи вполне оправдано. Однако без принятия специальных мер надежность преобразовательного устройства может существенно снизиться.

В преобразователях частоты серий ППЧ (НПП «Курай», г. Уфа) и ТПЧ (ОАО ОКБ «Искра», г. Ульяновск), имеющих двухзвенную структуру на основе трехфазного мостового полностью управляемого нерегулируемого выпрямителя и однофазного инвертора, предназначенных для питания токами повышенных частот электротехнологических установок различного назначения, в выпрямителях при промышленной сети 380 В используются обычные низкочастотные тиристоры с управляющим электродом, соответственно, 13-го и 18-го класса по напряжению и многократным запасом по току [3, 4]. Импульсы управления на тиристоры в этих преобразователях подаются одновременным (пакетным) способом на высокой частоте, соответствующей выходной частоте инвертора. В процессе эксплуатации (мощности устройств 250 и 200 кВт), несмотря на высокий класс, наличие нескольких защитных цепей от перенапряжений, запасы по току и жидкостное охлаждение вентилей, происходят довольно частые отказы выпрямителей. Обеспечить требуемую высокую надежность работы устройств не удается.

В преобразователях классической серии ТПЧ (фирма ESTEL, г. Таллинн) аналогичного назначения при напряжении стандартной сети (380 В) в выпрямителе используются тиристоры 16-го класса с очень большим запасом по току и эффективным жидкостным охлаждением [5, 6]. Фазовое регулирование полностью управляемого выпрямителя по трехфазной схеме Ларионова в этом преобразователе осуществляется в довольно широких пределах — до 80%. Имитация работы нулевого вентиля производится основными вентилями моста. Выпрямитель имеет общую мощную защитную цепь тиристоров от перенапряжений. Кроме того, между анодом и управляющим электродом каждого тиристора включены защитные варисторы. В процессе эксплуатации (устройства мощностью 320 кВт) частота отказов тиристоров выпрямителя оказывается не ниже, чем частота отказов быстродействующих тиристоров в инверторе, работающих на повышенной частоте и имеющих значительно меньшие запасы по напряжению и току.

Причина частых отказов выпрямителей в рассмотренных примерах одна и та же и она заключается в неправильном управлении силовыми вентилями выпрямителя.

При использовании пакетного способа управления в преобразователях для электротехнологических установок советской серии СЧГ (ЛОЭЗ ВНИИТВЧ, г. Ленинград) выпрямители по трехфазной мостовой схеме выполнялись на тиристорах с последовательно включенными диодами [7, 8]. Преобразователи частоты этого типа (мощностью до 250 кВт) считались одними из самых надежных в эксплуатации. А последовательное соединение было применено в них именно для исключения отрицательного влияния подачи импульсов управления на интервалах обратных напряжений на вентилях. Устанавливаемые тиристоры в СЧГ при напряжении питающей сети 380 В имели класс не выше 10-го.

Несанкционированная подача сигналов управления при отрицательном напряжении на тиристорах в выпрямителе может быть вызвана сбоями в СИФУ, выходом за установленные пределы угла управления α, изменением порядка чередования фаз питающей сети, переходными процессами.

Ухудшение свойств тиристоров с управляющим электродом и снижение надежности при непрерывной подаче импульсов (сигнала) управления и отрицательном напряжении на них известно как «снижение класса». Однако класс прибора по напряжению, т.е. наименьшее из значений повторяющегося импульсного напряжения в закрытом состоянии UDRM и повторяющегося импульсного обратного напряжения URRM, классификационный параметр, определяемый при установленных регламентирующими документами режимах испытаний, в т.ч. при разомкнутом управляющем электроде и отсутствии сигнала управления, не снижается.

Способность тиристорной структуры выдерживать прямое и обратное напряжение может характеризоваться напряжением переключения U(BO) и пробоя (загиба) U(BR) (см. рис. 3). Существует, как известно, несколько типов пробоя полупроводниковых структур, от которых эти параметры зависят различным образом. И величины U(BO), U(BR) в рассматриваемом случае могут не измениться или даже увеличиться с ростом температуры структуры TJ и токов утечки ID, IR.

При работе преобразователей на вентилях возникают коммутационные перенапряжения, превышающие по амплитуде напряжения в нормальных статических режимах. Для этих случаев в справочных данных на тиристоры приводятся значения неповторяющихся импульсных: напряжения в закрытом состоянии UDSM и обратного напряжения URSM, которые не должны превышаться при любых режимах эксплуатации.

Рис. 3. Вольт-амперная характеристика оптронного тиристора 12-го класса типа ТО242-80-12 (Tj = 20°C, iFG = 0, IT(AV) = 80 A)

С целью обеспечения надежной работы силовых полупроводниковых приборов в реальных системах их обычно выбирают с запасом по напряжению, т.е. устанавливают рабочее напряжение несколько меньшим повторяющегося. Этот запас характеризуется параметрами импульсных рабочих: напряжения в закрытом состоянии UDWM и обратного напряжения URWM.

Используется еще два классификационных параметра тиристоров по напряжению: постоянное напряжение в закрытом состоянии UD и постоянное обратное напряжение UR. Эти величины характеризуют работу приборов в т.н. ждущем режиме, например в цепи постоянного тока. Через тиристорную структуру при этом протекают постоянные: прямой ID (ток утечки в закрытом состоянии) или обратный IR ток утечки. Выделяемая в приборе мощность от токов утечек (ID, IR) может достигать предельных значений и вести к перегреву. Для исключения перегрева постоянные напряжения, прикладываемые к прибору в ждущих режимах (UD, UR), должны быть ограничены (UD < UDWM, UR < URWM).

Соответственно, важными дополнительными критериями, определяющими годность прибора при импульсных напряжениях, т.е. способность выдерживать напряжение, определяемое в соответствии с маркировкой по классу, могут являться повторяющиеся импульсные: ток в закрытом состоянии IDRM и обратный ток IRRM. Эти параметры также измеряются в стандартных режимах испытаний при разомкнутой цепи управления (iFG = 0).

На рисунке 3 изображена вольт-амперная характеристика образца силового оптотиристора типа ТО242-80-12, имеющего маркировку 12-го класса в диапазонах допустимых для него токов утечек (ID, IR) при температуре перехода TJ = 20°C и отсутствии сигнала управления (iFG = 0). Как видно, токи утечек ID, IR, IDRM, IRRM в этих условиях очень малы (IDRM = 1,7 мкА, IRRM = 1,9 мкА).

Значения токов утечек определяются дефектами структуры в объеме и на поверхности, искусственными омическими шунтировками, токами, обусловленными тепловой генерацией носителей. При повышении температуры (TJ) токи утечек (ID, IR, IDRM, IRRM) возрастают. Для тиристоров из кремния они приблизительно удваиваются на каждые 10…11К. Но даже при максимальной температуре (TJ = TJM) токи утечек правильно спроектированного исправного прибора остаются сравнительно небольшими.

Совсем иначе обстоит дело, когда при приложении обратного напряжения UR к тиристору одновременно подается прямой сигнал управления iFG (импульс электрического тока или энергия света). В этом случае токи утечек IR (IRRM) возрастают значительно.

Следует заметить, что мощность потерь от протекающих через структуру неограниченных токов утечек (IR, IRRM) выделяется на отдельных ее участках неравномерно. Это может приводить к наиболее опасным процессам локальных перегревов.

При проектировании на одном из отечественных предприятий преобразователя частоты мощностью 47 кВт для электротехнологии «стандартной» схемотехники с явно выраженным звеном постоянного тока в выпрямителе были использованы оптотиристорные модули 12-го класса [13—15] на средний ток 80 А (промышленная питающая сеть 380 В). Выпрямитель выполнялся по трехфазной мостовой полностью управляемой и регулируемой схеме Ларионова с предустановленным нулевым вентилем и имел «общепринятый» алгоритм управления.

Оптотиристорные модули на ток 80 А выпускаются несколькими производителями силовых полупроводниковых приборов (см. табл. 2) довольно продолжительное время [13—18]. На их основе принципиально можно реализовать регулируемые выпрямители с выходной мощностью 100…200 кВт (в зависимости от параметров питающей сети по напряжению). Однако на первом этапе испытаний нового преобразователя выяснилось, что даже для очень малых выходных токов невозможно обеспечить работоспособность выпрямителя из-за выхода оптотиристорных модулей из строя, если напряжение питающей сети превышало 150 В. При этом разработчиками были выполнены практически все рекомендации предприятия-изготовителя по применению данных приборов. Каждый вентиль имел индивидуальные демпферные цепи защиты от перенапряжений и кламп на основе быстрых оксидных варисторов. Выпрямитель был также оснащен общей относительно качественно спроектированной и достаточно энергоемкой входной снабберной RCVD-цепью. Максимальные токи вентилей в ходе испытаний не превышали 20 А. На рисунках 4—7 приведены осциллограммы импульсов напряжений uFG и токов iFG управления вентилями, вырабатываемых СИФУ и драйверами САУ, и их фронтов. Из осциллограмм видно, что скорости нарастания напряжения duFG/dt и тока diFG/dt управления (см. рис. 5, 7) находятся в пределах установленной нормы, а амплитуды импульсов напряжения uFG и тока iFG управления (см. рис. 4, 7) соответствуют требованиям паспорта на приборы. Незначительный колебательный процесс, наблюдавшийся на начальной части (см. рис. 5, 7) импульсов напряжения uFG и тока iFG, явно не оказывал влияния на качество управления.

Рис. 4. Осциллограмма импульса напряжения управления uFG оптотиристором модуля М2ТОТО-80-12 реальной СИФУ

Рис. 5. Фронт импульса напряжения управления uFG оптотиристором модуля М2ТОТО-80-12

Таблица 2. Паспортные характеристики оптотиристорных модулей на ток 80 А

Тип

прибо-

ра

Параметр

МТОТО1-80 (ОАО «Оптрон-Ставрополь», Россия)

М2ТОТО-80 (ОАО «Электро- выпрямитель», Россия)

5П103ТТ-80 (ЗАО «Протон-Импульс», Россия)

СмМТОТО-80 (ОАО «КЭТЗ Диод», Киргизия)

МТОТО4/6-80 (ООО «Элемент-Преобразователь», Украина)

UDRM/URRM, В

1200/1200

UDSM/URSM, В

1350/1350

1340/1340

1300/1300

1350/1350

1300/1300

IT(AV), А

80

ITRMS, А

130 (70°С)

120 (60°С)

125

130

180 (60°С)

ITSM, кА

1,35 (10 мс)

1,65 (10 мс)

1,35 (10 мс)

1,70 (10 мс)

1,65 (20 мс)

UIZ, кВ

2,0

2,50

2,84

2,50

UТМ, В

2,00

1,70 (250 А)

1,75 (250 А)

1,85 (250 А)

1,75 (250 А)

IDRM/IRRM, мА

2/3 (25°С)

7/7 (25°С)

2/2 (25°С)

1/1 (25°С)

5/5 (25°С)

IDRM/IRRM, мА

5/6 (100°С)

15/15 (100°С)

6/6 (125°С)

3/3 (125°С)

20/20 (100°С)

(duD/dt)crit, В/мкс

1000

100

500

1000

(diD/dt)crit, А/мкс

100

40

160

200

100

IH, мА

100

300

80

100

100

IGT, мА

80

100 (25°С)

60 (25°С)

80 (25°С)

IGTM, мА

600 (100 мкс)

400 (100 мкс)

500 (100 мкс)

250 (1 мс)

700 (100 мкс)

UGT, В

2,0

1,6

2,0

UGD, В

0,90

0,25

0,80

0,90

URGM, В

2,0

7,0

2,5

7,0

tq, мкс

100

160

150

250

ТJM

100

110

125

100

Rthjc,°С/Вт

0,24

0,45

0,30

0,36

0,30

W, кг

0,14

0,20

0,14

Рис. 6. Осциллограмма импульса тока управления iFG оптотиристором модуля М2ТОТО-80-12

Рис. 7. Фронт импульса тока управления iFG оптотиристором модуля М2ТОТО-80-

Для оптотиристоров, как и для обычных тиристоров с управляющим электродом, отсутствуют рекомендуемые ограничения по diFG/dt сверху. Практическим же ограничением для этого параметра является собственная индуктивность цепи управления оптотиристора. Быстрый и точный запуск фототиристора во времени требует значительного усиления светового потока с малым фронтом нарастания. Импульс тока светодиода с крутым передним фронтом гарантирует одновременность включения всей полупроводниковой структуры. Слабый импульс создает опасность возникновения локальных участков протекания анодного тока, что может приводить к разрушению структуры фототиристора из-за локальных перегревов. Как правило, производители требуют, чтобы скорость нарастания тока управления diFG/dt оптотиристора была не менее 0,5…1,0 А/мкс. Это весьма жесткое ограничение. Но указанные рекомендации, как уже отмечено выше, были выполнены.

Вопрос об амплитуде импульсов тока управления остается открытым. Фототиристор является биполярным полупроводниковым прибором, который управляется током, в отличие, например, от приборов типа МОSFЕТ или IGВТ, управляемых напряжением. Конечно, в оптотиристоре мы имеем дело с током светодиода, но ток светодиода «преобразуется» (пересчитывается) в электрический заряд или, соответственно, ток управления фототиристора. Драйвер оптотиристора, как и обычного тиристора, должен быть источником тока iFG требуемой формы, поступающего в цепь светодиода (цепь управления). В этом случае напряжение uFG между управляющими выводами светодиода является функцией полного входного сопротивления оптотиристора по цепи управления. Параметр «отпирающее постоянное напряжение управления» UGT, в определенном смысле, для потребителя бесполезен. Поэтому некоторые производители тиристоров обычно приводят для характеристики управления данные по требуемым параметрам тока iFG, а не напряжения управления uFG. Однако этого нельзя сказать относительно параметра «максимальное обратное напряжение на управляющем электроде» URGM оптотиристора. Величины URGM (см. табл. 2), как и UGT, для оптотиристоров низки, что является их недостатком, и это следует учитывать. Относительно низкими являются и величины неотпирающего постоянного напряжения управления UGD.

Были проведены дополнительные испытания нескольких приборов М2ТОТО-80-12 из партии по принятым стандартным методикам и измерены их электрические характеристики (см. табл. 3). Из анализа данных таблицы 3 следует, что все приборы (№№1, 5, 8, 12, 15, 17) имеют гораздо более качественные параметры, чем установлено паспортом, характеризующиеся сравнительно высокой повторяемостью и стабильностью.

Таблица 3. Электрические параметры оптотиристорных модулей М2ТОТО-80-12 (режимы стандартных измерений)

№ п/п прибора

Параметр

1

2

3

4

5

6

1,1

1,2

5,1

5,2

8,1

8,2

12,1

12,2

15,1

15,2

17,1

17,2

UDRM, URRM, В

1200

U(ВО) (TJ = 25°С), В

2044

1870

1970

1935

1940

1980

1950

2070

2040

1940

2030

1920

ID (U(BO), TJ = 25°С), мкA

3,5

2,8

2,5

2,6

3,5

3,0

2,9

13,6

3,0

2,9

2,6

IDRM/IRRM (TJ = TJM = 110°С), мА

0,4

0,6

0,4

1,2

0,4

0,3

0,4

UIZ (TJ = 25°С), кВ

2,50

UIG (TJ = 25°С), кВ

UТМ (250 A), В

1,36

1,38

1,33

1,43

1,36

1,38

1,36

1,37

1,43

1,41

1,35

1,38

IGT (TJ = 25°С), мА

55

59

62

51

57

64

69

61

67

66

56

UGT (TJ = 25°С), В

1,29

1,30

1,33

1,32

1,29

1,30

1,32

1,31

1,32

1,29

(duD/dt)crit (TJM), В/мкс

320

500

1000

 

Продолжение см. в ЭК2, 2010 г.

Оптрон PC817 в режиме тиристора или самая простая схема проверки. — schip.com.ua

Экспериментируя с оптронами — хотел при помощи обратной связи на основе одной PC817 сделать генератор. Пришла идея включить оптопару по схеме чтобы она имитировала работу тиристора. Точнее сказать RS триггера . Аналогично  триггеру эта схема имеет два входа S и R , а также два устойчивых состояния на выходе 1 и 0 или Включено и Выключено.  Остановился я на такой схеме включения:

Работает схема довольно просто — когда кнопки не нажаты транзистор закрыт и светодиод тоже не светится. Или правильнее сказать наоборот.

Нажимаем кнопку Вкл происходит замыкание транзистора и светодиод загорается. Светящийся светодиод открывают транзит и после отпускания кнопки схема по принципу триггера или тиристора остается во включенном состоянии.

Теперь при нажатии кнопки  Выкл светодиод гаснет и после отпускания кнопки схема в состоянии выключена.

Работу самой оптопары я уже разбирал в двух предыдущих постах:

PC817 эксперименты с оптопарой

PC817 эксперименты с оптопарой

Оптопара PC817 принцип работы и очень простая проверка.

Оптопара PC817 принцип работы и очень простая проверка.

 

Я немного поэкспериментировал с этой схемой и решил на ее основе сделать устройство для проверки оптопар. Схема получилась очень простая , довольно дешевая и надежная.

Для того чтобы была внешняя индикация состояния схемы. Добавил я в нее еще пару деталей — это светодиод и и ограничивающий ток резистор.

Сначала все это было собрано на макетке :

Все это нормально работало , только макетка габаритная и надежность маловата, я также нужна была схема для регулярного использования. При ремонтах импульсных блоков питания мне часто приходится проверять эту радиодеталь. Поэтому решил эту схему для надежности спаять. Разместил основные детали:

Вот получилась такая небольшая плата:

Во время пайки пришлось установить одну перемычку.Все остальные соединения сделаны только припоем. Два вывода — Плюс и Минус питания.

Левая кнопка включает светодиод , а правая выключает.

Использование оптрона PC817 в режиме тиристора или триггера я думаю что найдет и другие применения этой схемы.

Ссылка на видео:

Тиристоры: принципы работы и проверки

Эх, знали бы вы, как занудно и безобразно читал нам электротехнику преподаватель в институте. Тему про тиристоры: принципы работы, устройство и их проверку бубнил себе под нос, рисовал на доске графики, P-N переходы с дырками и электронами так, что понять его было очень сложно.

Чтобы подготовиться к экзамену, мне пришлось покупать учебники и разбираться самостоятельно. В зачетку получил пятерку, но предмет был быстро забыт …

Буквально через год после выпуска в должности инженера пришлось разбираться с работой тиристорной схемы. Знания возобновлял практически с нуля.

Помогли коллеги, показавшие удобные методики, избавившие от всех этих высоконаучных заумностей и позволившие представлять сложные электротехнические процессы простыми схемами.

Пользуюсь ими и поныне. Поскольку они не потеряли свою актуальность, то поэтапно раскрываю их технологию для разных случаев практической деятельности ниже.

Содержание статьи

Тиристор в электрической схеме: что это за полупроводник

Если воспользоваться научными терминами, то можно заметить, что конструкция этого сложного электронного прибора включает монокристалл полупроводника с тремя или большим количеством p-n переходов.

Они сделаны для того, чтобы изменять его проводимость до двух критических состояний, когда он:

  1. Открыт и пропускает через себя электрический ток.
  2. Полностью закрыт.

Для подключения к электрической схеме он снабжен, как правило, тремя, двумя или четырьмя выводами от контактных площадок p-n слоев.

Не стану дальше продолжать эту тему научным языком, ибо новички ничего не поймут, а мне сложно объяснить простыми терминами, как перемещаются носители зарядов (дырки и электроны) по всей этой структуре в каждом конкретном случае.

Да и никому это сейчас не надо кроме студентов, стремящихся сдать экзамен, и работников, проектирующих, разрабатывающих новые устройства.

Домашнему же электрику требуется просто понимать принцип работы конечного прибора дабы уметь проверять его исправность и грамотно эксплуатировать в повседневной жизни.

Поэтому показываю конечный результат — как выглядит вольт амперная характеристика тиристора при его работе.

На ней выделены две области рабочего состояния при прямом и обратном приложении напряжения, формирующие пять режимов, расписанных на картинке. Не будем вдаваться глубоко в теорию и сделаем для себя краткие выводы:

  1. на начальном этапе области прямых смещений полупроводник закрыт, потом он открывается и остается открытым;
  2. при обратном подключении к источнику напряжения он вначале не пропускает ток, но при достижении критического состояния пробивается.

Как же выглядит и обозначается тиристор на электрических схемах

Современная промышленность использует огромный ассортимент этих уникальных полупроводников. Они выпускаются в разных корпусах с возможностями передачи и коммутирования всевозможных мощностей.

Привожу внешний вид только небольшой их части, изготавливаемых в металлическом корпусе, предназначенном для работы в силовых цепях с большими токами.

А еще имеются конструкции, выпускаемые в пластиковом корпусе, позволяющем коммутировать токи меньших величин. Они применяются в схемах управления различных бытовых устройств.

Внешне тиристор выглядит как диод.

Только в большинстве случаев он имеет дополнительный вывод для подключения к внешней цепи — управляющий электрод. Обозначение на схеме тоже примерно одинаковое.

Изменение касается только небольшой дорисовки катодного вывода — маленькой ломаной линии. Все это хорошо видно при сравнении.

Внешний вид диодов и тиристоров, а также их обозначения на схемах похожи не случайно. Они, хоть и немного отличаются конструктивно, но работают по общему принципу: пропускают электрический ток только в одну сторону.

Этот вопрос я излагаю дальше более конкретно.

Как просто понять принципы работы и научные термины этого сложного полупроводника: 2 мневмонических правила

Заповедь №1 для новичка

Представим, что мы сплавляемся на большом плоту по широкой реке. Двигаться мы можем только по течению, а не против него. Поток воды перемещается за счет разности высот (потенциалов), обладающих различным уровнем потенциальной энергии.

Вот и ток в диоде может проходить только в одну сторону: от анода к катоду. Иное движение электронов блокирует полупроводниковый переход. Других средств регулирования здесь нет.

Все это полностью соответствует работе тиристора, но с небольшими дополнениями: диод сразу открывается при прямом приложении напряжения к его выводам.

Тиристор же в этом случае закрыт, ток не проводит. Он действует как плотина со шлюзами, загораживающая реку. Наш плот просто остановится перед возникшей преградой. Для возобновления движения ему необходимо открыть ворота водяного заграждения.

Делается все это по команде, когда импульс тока определенного направления подается через управляющий электрод, например, на анод (при соответствующем управлении).

Только в этом случае закрытый полупроводниковый переход открывается и сохраняет свое состояние в течение всего времени, пока на него подано прямое входное напряжение.

Если импульс тока исчезает, то это не влияет на работу полупроводникового перехода: он остается открытым. Для закрытия тиристора необходимо: разорвать цепь питания в любом месте или вывести из работы источник напряжения либо надежно зашунтировать анод с катодом.

Вот такое простое мневмоническое правило, основанное на сравнении гидравлических и электротехнических процессов позволяет легче работать с этим сложным электронным изделием.

Завет №2: особенности применения тиристоров внутри цепей постоянного и переменного тока

Внутреннее сопротивление полупроводниковых переходов в открытом состоянии довольно маленькое. Ток через него определяется по закону Ома, а при приложенном постоянном напряжении по величине он не меняется.

Схема управления тиристором в этом случае не позволяет корректировать его силу. Регулировать ее нужно другими средствами.

Импульс же тока, подаваемый посредством управляющей команды, регулируется до безопасного значения подключенным токоограничивающим резистором R.

Делается это для исключения пробоя слоя полупроводников, задействованных в протекании управляющего сигнала.

Как работает тиристор в схеме бытовых приборов на переменном токе

Иные перспективы создают переменные цепи, а, особенно, синусоидальные источники напряжения. У них сигнал имеет не строго постоянную величину, а меняющуюся во времени форму синусоиды.

Здесь каждый период колебания состоит из двух полупериодов:

  1. положительного;
  2. отрицательного.

Они имеют свои знаки на графике: «плюс» и «минус». Реально же при смене полупериода направление протекания тока меняется на строго противоположное.

Когда синусоида достигает нулевой амплитуды, то ток через полупроводниковый переход прекращается, он закрывается. Для возобновления процесса необходимо на следующем положительном полупериоде вновь подать импульс на управляющий электрод.

Все это происходит автоматически. Одновременно смещение положения открывающего импульса по времени (в угловой системе измерения — по фазе) позволяет регулировать силу тока за счет изменения момента открытия перехода.

Включение второго тиристора с соответствующей полярностью в нижнюю полуволну позволяет регулировать и ее величину. Тогда мы получаем не чистую синусоидальную форму, а немного обрезанную по времени (до момента включения управляющего импульса).

3 варианта такого сигнала показаны на нижнем графике выходного тока при открытии двух тиристоров в моменты:

  1. возрастания полуволны;
  2. на ее амплитуде;
  3. и при спаде.

Таким обрезанным, а не чисто синусоидальным током питается наш электроинструмент: дрели, перфораторы, болгарки и другие приборы с тиристорным или симисторным управлением.

В общем-то ничего страшного в подобном изменении формы сигнала нет: все производители провели массу экспериментов и запустили эту схему в эксплуатацию.

Нам же все это необходимо четко представлять, ибо при ремонте или наладке с помощью осциллографа такие сигналы напряжения необходимо проследить на контрольных точках электрической цепи.

Выпрямительные устройства с регулировкой тока — второй принцип работы

Схемы зарядных, пускозарядных приборов и сварочных аппаратов постоянного тока работают на выпрямленном напряжении. При этом часто устройства выпрямления типового диодного моста заменяется на трансформаторное преобразование однофазного сигнала с двумя диодами или тиристорами.

Ее принято называть двухполупериодным выпрямлением.

Здесь в каждой выходной полуобмотке силового трансформатора вмонтирован тиристор, обрабатывающий свою полуволну.

Выпрямление же достигается схемой подключения полуобмоток с общей точкой и выбором направления подключения цепи «анод-катод» каждого полупроводникового прибора.

Итоговая форма выпрямленного и измененного сигнала выглядит следующим образом.

Опять же, для сравнения с предыдущим принципом показываю форму сигналов в трех вариантах запуска фазосдвигающего управляющего импульса. Здесь видно, что отрицательный полупериод перевернулся, а работа схемы управления не изменилась.

Правило №3: отличия управления транзистором и тиристором

У меня как-то так получилось, что вначале пришлось практически осваивать электронные схемы, работающие на транзисторах, а только после них — тиристорные сборки.

Поэтому я вначале уяснил и запомнил, что выходной сигнал на транзисторе можно изменять за счет величины разницы потенциалов на его базе, то есть напряжением.

Мои же друзья разъяснили, что тиристорная схема, как правило, открывается током, протекающим через управляющий электрод.

Такое небольшое дополнение к вышеизложенному материалу новичкам стоит запомнить. А чтобы понять разницу между силой электрического тока и величиной действующего напряжения я написал две отдельные статьи.

Рекомендую ознакомиться с ними подробнее. Они тоже изложены простым языком.

Как проверить тиристор: 3 доступные методики для новичков

Принцип этой технологии я буду показывать на примере силового тиристора КУ202Н по одной простой причине: он оказался под рукой при написании статьи, а все более мощные модели я умудрился раздать друзьям для их самоделок…

Способы электрических
проверок буду показывать на его примере. Для этого публикую важные характеристики, которые надо учитывать при работе. Они делятся на две группы:

  1. предельные;
  2. номинальные.

Параметры первой категории относятся к импульсному режиму, используемому кратковременно. Они нас не интересуют: длительную эксплуатацию могут создать только номинальные показатели.

Обращаем внимание на:

  1. Максимально допустимое напряжение — 400 В;
  2. Постоянный ток в открытом и закрытом состоянии — 10 А;
  3. Ток удержания — 200 мА;
  4. Отпирающий постоянный ток — 100 мА.

Эти данные для других полупроводниковых приборов можно взять в технических справочниках и на многочисленных сайтах в сети интернет.

Самый первый метод проверки: стрелочным тестером или цифровым мультиметром

Оценка состояния исправности КУ202Н прибором Ц4324 за 3 шага

Такой раритетный измерительный инструмент старого электрика у меня до сих пор в рабочем состоянии. Он сохранился благодаря знаку качества и постоянной внимательности при замерах.

Шаг №1. Выставление режима и замер закрытого состояния перехода

Устанавливаю центральным переключателем режим измерения сопротивлений и кнопкой — предел «килоомы». Плюсовой вывод цешки сажу на анод, а минусовой подключаю к катоду.

Для наглядности пометил их на фотографии ярким красным цветом «+» и «-» прямо на изоляции крокодилов.

Измерительная стрелка показывает очень большое сопротивление. Оно же будет при обратной полярности выводов. Можете проверить.

Шаг №2. Открытие тиристора

Касанием руки подключаю вывод управляющего электрода на корпус (анод) полупроводника.

Стрелка резко отклоняется к началу шкалы в сторону меньшего сопротивления. Показание порядка 0,15 k свидетельствует об открытии n-p перехода.

Шаг №3. Проверка открытого состояния при снятии управляющего сигнала

Отвожу провод вывода от корпуса полупроводника и наблюдаю показание стрелки.

Оно не изменилось: переход сохранил свое открытое положение. Он исправен.

Проверка состояния КУ202Н цифровым мультиметром

Принципиальных отличий анализа тиристорных устройств здесь нет. Технология та же. Показываю ее фотографиями на примере моего карманного мультиметра Mestek MT-102.

Для первого шага перевожу его в режим проверки полупроводников и подключаю прибор крокодилами.

На дисплее видно, что переход закрыт: сопротивление большое.

Затем перемыкаю вывод управляющего электрода на анод. Полупроводник открылся.

При разрыве перемычки показания на дисплее не изменились.

Доступный для всех способ проверки током от батарейки и обычной лампочкой

Эта методика популярна, но она требует предварительно учитывать технические характеристики испытуемого прибора и выходные величины от нагрузки, создаваемые лампочкой.

Для силовых транзисторов это не критично, но у маломощных изделий можно нерасчетным током повредить структуру электронных компонентов.

Демонстрацию методики буду выполнять на примере конструкции самого доступного китайского фонарика на светодиодах и обычной лампочки. Принципиальных различий нет при использовании одной батарейки формата АА или ААА.

На всякий случай выполнил мультиметром замер тока лампочки.

Получил результат 183 миллиампера, что вполне нормально для нашего случая.

Теперь использую этот блок батареек для проверки. Подаю его плюс на анод, а минус на катод проверяемого полупроводника через лампочку.

Свечения нет. Это значит, что сопротивление проверяемой цепи большое, все переходы закрыты.

Замыкаю управляющий электрод на корпус прибора — анод.

Лампочка загорается: прибор открылся.

Запуск тиристора в работу можно выполнить подачей плюса напряжения от пальчиковой батарейки на его анод, а минус необходимо предварительно подключить к управляющему электроду.

Так рекомендуют справочники, но я предпочитаю первый способ. Он проще.

Теперь размыкаю созданное подключение. Лапочка не прекращает светиться: ток продолжает течь по цепи анод-катод.

Полупроводник остался в открытом положении, он исправен.

Как можно проверить тиристор на электронной плате без выпаивания со схемы: советы бывалых

Работу, как и всегда, необходимо выполнять при снятом напряжении. Это делается не только в целях безопасности, но и для достоверности результата.

Следующим шагом потребуется выцепить из схемы платы управляющий электрод. Разъединить его контакт можно паяльником или перерезать дорожку ножом.

Я же буду проводить эксперимент на том же самом КУ202Н без платы. Для проверки потребуется 2 отдельных прибора:

  1. омметр;
  2. милливольтметр постоянного тока.

Их можно заменить двумя мультиметрами или тестерами, что я и показываю следующими фотографиями. Свой тестер Ц4324 перевожу в режим измерения постоянного напряжения на пределе =1,2В. Подключаю его к аноду и катоду.

Mestek MT-102 устанавливаю в режим омметра и крокодилами сажу его на выводы полупроводника так, чтобы плюс попал на управляющий электрод, а минус — на анод.

Стрелка тестера отклонилась вправо, показывая значение меньшее вольта. По этому замеру можно судить об исправности полупроводникового перехода.

Любая из трех методик проверки основана на принципах работы тиристоров. Она учитывает протекание в них токов через полупроводниковые переходы. При их выполнении важно оценить четыре последовательных этапа: Обычное закрытое состояние до получения команды.Открытие по команде.Удержание в открытом состоянии при отключении управляющего сигнала.Закрытие при пропадании питания.

Для более наглядного представления этих процессов я специально записал видеоролик. Смотрите его здесь.

Однако я рассмотрел только КУ202Н, как довольно распространенную модель, хоть она уже и снята с производства. В одной статье сложно показать все остальные. А их очень много.

Какие существуют разновидности тиристоров: краткие сведения

Развитие науки и электронных технологий в частности способствовало созданию большого количества полупроводниковых приборов с различной структурой слоев и переходов. (Смотрите картинку в начале статьи.)

Я относительно подробно показал выше структуру и принцип работы КУ202 и аналогичных тиристоров с тремя выводами. Однако это не полный обзор, а только частный случай, характерный для большинства подобных приборов.

Они отличаются по:

  • количеству выводов и способу управления;
  • проводимости;
  • режимам работы;
  • быстродействию;
  • другим эксплуатационным параметрам.

Количество выводов

У основной четырехслойной структуры может быть создано 2, 3 или 4 контактных отвода для подключения к внешней схеме.

Что такое динистор

Корпуса с двумя выводами называют динисторами. Для открытия этих полупроводников между анодом и катодом импульсом подают повышенное напряжение.

По принципу работы динисторы бывают:

  1. симметричные;
  2. несимметричные.

Второй тип при обратном напряжении (плюс на катоде, а минус на аноде) всегда закрыт. Он ведет себя как диод и при аварийном токе сгорает. Симметричные же динисторы работают при любой полярности.

Как работает тринистор

Такое название закрепилось за триодными тиристорами (с третьим выводом управляющего электрода). Частный случай этих приборов мы уже разобрали, но на практике следует учитывать, что подобные изделия могут выпускаться с:

  1. Катодным управлением, когда командный сигнал поступает по цепи управляющий электрод — катод.
  2. Анодным — тот случай, что показан на примере КУ202.

При проверке работоспособности полупроводникового перехода следует учесть его конструкцию, а не бездумно копировать мою методику или любую другую, взятую из интернета.

Тринисторы могут выполняться с различными способами закрытия:

  1. запираемые;
  2. незапираемые.

Первым для перехода в закрытое состояние достаточно снизить ток по цепи «анод-катод». Вторым необходимо подать напряжение запирания на управляющий электрод.

Еще раз хочу подчеркнуть, что изложенная методика проверки на примере КУ202 применима для незапираемых тиристоров с управлением по аноду.

Виды проводимостей

В самом начале я сравнивал работу полупроводников с течением реки и заострил внимание на том, что через них ток проходит в одну сторону. Только это утверждение характерно для большинства, а не всех поголовно случаев.

Однако учтите, что есть и иные конструкции, специально созданные:

  1. с не высоким обратным напряжением, которые называют обратно-проводящими;
  2. без нормировки обратной проводимости. Их применяют в схемах, исключающих появление обратного напряжения;
  3. для пропускания тока в обе стороны по цепи анод-катод. Это симметричные тиристоры, называемые симисторами либо триаком (от англ — «triac»).

При их проверке следует в обязательном порядке учитывать конструктивные особенности электронных переходов.

Тринисторы чаще всего создаются для работы в схеме электронного ключа. Они управляют мощной силовой нагрузкой за счет подачи слабого сигнала команды через управляющий электрод.

Быстродействие

Этим параметром оценивают скорость перехода полупроводниковых изделий из закрытого состояния в открытое и наоборот. Он может быть критичен при работе сложных схем защит или управления технологическими процессами.

Импульсный режим работы

Созданы и такие приборы, способные мгновенно реагировать на быстро возникающие электротехнические ситуации на сложном производстве. Но в домашнем оборудовании их не применяют.

Особенности лавинных тиристоров

Такие конструкции имеют лавинную вольт-амперную характеристику. При подаче обратного напряжения развивается лавинный процесс. Такая ВАХ:

  • устойчива к высоким перенапряжениям схемы;
  • способна работать без дополнительных защит;
  • равномерно перераспределяет энергию по последовательно подключенным полупроводниковым переходам.

Их используют в схемах защит полупроводниковых разрядников и преобразователях.

Тиристоры имеют очень много разновидностей внутренней схемы, корпусов и принципов работы. Проверка их технического состояния должна учитывать все эти особенности.

Довольно оригинально эта информация изложена в видеоролике владельца Радиолюбитель.

Поскольку тема про тиристоры, принципы их работы и проверки весьма обширная, то жду ваших дополнений или комментариев, которые будут полезны и понятны всем домашним электрикам, включая новичков.

Тиристоры и схемы коммутации мощной нагрузки

Тиристоры выступают твердотельными электронными устройствами, обладающими высокой скоростью коммутации. Эти приборы допустимо использовать для управления всевозможными маломощными электронными компонентами. Однако наряду с маломощной электроникой, посредством тиристоров успешно управляется силовое оборудование. Рассмотрим классические схемы включения тиристора под управление достаточно высокими нагрузками, например, электролампами, электромоторами, электрическими нагревателями и т. п.

СОДЕРЖИМОЕ ПУБЛИКАЦИИ :

Тиристор – краткий обзор полупроводника

Включение полупроводника в открытое состояние возможно путём подачи импульса пускового тока небольшой величины на управляющий электрод «У». Когда тиристор пропускает ток нагрузки в прямом направлении, электрод анода A является положительным по отношению к электроду катода «K», с точки зрения регенеративной фиксации.

Как правило, триггерный импульс для электрода У должен иметь длительность в несколько микросекунд. Однако чем длиннее импульс, тем быстрее происходит внутренний лавинный пробой. Также увеличивается время открывания перехода. Но максимальный ток затвора превышать не допускается.

После переключения и полной проводки, падение напряжения на участке анод- катод держится постоянным на уровне около 1 вольта, при всех значениях анодного тока от нуля до номинального значения. Тем не менее, следует помнить: как только полупроводник начинает проводить, этот процесс продолжается даже при отсутствии управляющего сигнала «У».

Продолжается такое состояние до момента, когда ток анода уменьшится до величины меньше допустимо минимальной. Лишь на этом уровне и ниже происходит автоматическая блокировка перехода. Иначе работают лишь новые тиристоры структуры «MCT».

ТИРИСТОРНЫЙ

Инновационная разработка в группе тиристоров. Управляемая структура MCT (MOSFET Controled thyristor): 1 — управление 1; 2 — анод; 3 — управление 2; 4 — катод; 5 — подложка металл; OFF-FET — канал типа n-канал; ON-FET — канал типа p-канал

Этот фактор показывает, что в отличие от биполярных транзисторов и полевых транзисторов, тиристоры, по сути, невозможно использовать для усиления или контролируемого переключения.

Таким образом, напрашивается логичный вывод: тиристоры как полупроводниковые приборы специально разработаны для использования в составе схем коммутации высокой мощности.

Эти полупроводники могут работать только в режиме переключения, где они действуют как открытый или закрытый коммутатор. Как только этот коммутатор срабатывает, он остаётся в состоянии проводника.

Поэтому в цепях постоянного напряжения и некоторых сильно индуктивных цепях переменного напряжения, значение тока необходимо искусственно уменьшать при помощи отдельного переключателя или схемы отключения.

Тиристор в цепи постоянного напряжения

При условии питания схемы постоянным напряжением, тиристор эффективен в качестве переключателя мощной нагрузки. Здесь прибор действует подобно электронной защелке, поскольку после активации остается в состоянии «включено», вплоть до сброса этого состояния вручную. Рассмотрим практическую схему.

3CT065E

Схема 1: КН1, КН2 — кнопки нажимные без фиксации; Л1 — нагрузка в виде лампы накаливания 100 Вт; R1, R2 — резисторы постоянные 470 Ом и 1 кОм

Эта простая схема включения/выключения применяется для управления лампой накаливания. Между тем схему вполне допустимо использовать в качестве коммутатора электродвигателя, нагревателя и любой другой нагрузки, рассчитанной на питание постоянным напряжением.

Здесь тиристор имеет прямое смещённое состояние перехода и включается в режим короткого замыкания нормально разомкнутой кнопкой КН1. Эта кнопка соединяет управляющий электрод У с источником питания через резистор R1. Если значение R1 установить слишком высоким относительно питающего напряжения, устройство не сработает.

Стоит только активировать (нажать) кнопку КН1, тиристор переключается в состояние прямого проводника и остаётся в этом состоянии независимо от дальнейшего положения кнопки КН1. При этом токовая составляющая нагрузки показывает большее значение, чем ток фиксации тиристора.

Преимущества и недостатки использования тиристора

Одним из основных преимуществ использования этих полупроводников в качестве переключателя видится очень высокий коэффициент усиления по току. Тиристор — это устройство, фактически управляемое током.

 

Катодный резистор R2 обычно включается с целью уменьшения чувствительности электрода У и увеличения возможностей соотношения напряжение-ток, что предотвращает ложное срабатывание устройства.

Когда тиристор защелкнется и останется в состоянии «включено», сбросить это состояние возможно только прерыванием питания или уменьшения анодного тока до нижнего значения удержания.

Поэтому логично использовать нормально замкнутую кнопку КН2, чтобы разомкнуть цепь, уменьшая до нуля ток, протекающий через тиристор, заставляя прибор перейти в состояние «выключено».

Однако схема имеет также недостаток. Механический нормально замкнутый переключатель КН2 должен быть достаточно мощным — соответствовать мощности всей схемы.

В принципе, можно было бы просто заменить полупроводник мощным механическим выключателем. Один из способов преодолеть проблему с мощностью — подключить коммутатор параллельно тиристору.

KP2500A

Схема 2: КН1, КН2 — кнопки нажимные без фиксации; Л1 — лампа накаливания 100 Вт; R1, R2 — резисторы постоянные 470 Ом и 1 кОм

Доработка схемы — включение нормально разомкнутого переключателя малой мощности параллельно переходу А-К, даёт следующий эффект:

  • активация КН2 создаёт «КЗ» между электродами А и К,
  • уменьшается ток фиксации до минимального значения,
  • устройство переходит в состояние «выключено».

Тиристоры в цепи переменного тока

При подключении к источнику переменного тока тиристор работает несколько иначе. Это связано с периодическим изменением полярности переменного напряжения.

Поэтому применение в схемах с питанием переменным напряжением автоматически будет приводить к состоянию обратного смещения перехода. То есть в течение половины каждого цикла прибор будет находиться в состоянии «отключено».

Для варианта с переменным напряжением схема тиристорного запуска аналогична схеме с питанием постоянным напряжением. Разница незначительная — отсутствие дополнительного переключателя КН2 и дополнение диода D1.

Благодаря  диоду D1, предотвращается обратное смещение по отношению к управляющему электроду У. Положительным полупериодом синусоидальной формы сигнала устройство смещено прямо вперёд. Однако при выключенном переключателе КН1 к тиристору подводится нулевой ток затвора и прибор остается «выключенным».

В отрицательном полупериоде устройство получает обратное смещение и также останется «выключенным», независимо от состояния переключателя КН1.

YZ140EAA

Схема 3: КН1 — переключатель с фиксацией; D1 — диод любой под высокое напряжение; R1, R2 -резисторы постоянные 180 Ом и 1 кОм, Л1 — лампа накаливания 100 Вт

Если переключатель КН1 замкнуть, вначале каждого положительного полупериода полупроводник останется полностью «выключенным». Но в результате достижения достаточного положительного триггерного напряжения (возрастания  тока управления) на электроде У, тиристор переключится в состояние «включено».

Фиксация состояния удержания остаётся стабильной при положительном полупериоде и автоматически сбрасывается, когда положительный полупериод заканчивается. Очевидный момент, учитывая падение тока анода ниже текущего значения.

На момент следующего отрицательного полупериода, устройство полностью «отключается» до прихода следующего положительного полупериода. Затем процесс вновь повторяется.

Получается, нагрузка имеет только половину доступной мощности источника питания. Тиристор действует как выпрямляющий диод и проводит переменный ток лишь во время положительных полуциклов, когда переход смещен вперед.

Тиристоры и управление половинной волной

Фазовое управление тиристором является наиболее распространенной формой управления мощностью переменного тока. Пример базовой схемы управления фазой показан ниже. Здесь напряжение затвора тиристора формируется цепочкой R1C1 через триггерный диод D1.

На момент положительного полупериода, когда переход смещен вперед, конденсатор C1 заряжается через резистор R1 от напряжения питания схемы. Управляющий электрод У активируются только тогда, когда уровень напряжения в точке «x» вызывает срабатывание диода D1.

Конденсатор C1 разряжается на управляющий электрод У, устанавливая прибор в состояние «включено». Длительность времени положительной половины цикла, когда открывается проводимость, контролируется постоянной времени цепочки R1C1, заданной переменным резистором R1.

ZP300A

Схема 4: КН1 — переключатель с фиксацией; R1 — переменный резистор 1 кОм; С1 — конденсатор 0,1 мкф; D1 — диод любой на высокое напряжение; Л1 — лампа накаливания 100 Вт; П — синусоида проводимости

Увеличение значения R1 приводит к задержке запускающего напряжения, подаваемого на тиристорный управляющий электрод, что, в свою очередь, вызывает отставание по времени проводимости устройства.

В результате доля полупериода, когда устройство проводит, может регулироваться в диапазоне 0 -180º. Это означает, что половинная мощность, рассеиваемая нагрузкой (лампой), поддаётся регулировке.

Существует масса способов достижения полноволнового управления тиристорами. Например, можно включить один полупроводник в схему диодного мостового выпрямителя. Этим методом легко преобразовать переменную составляющую в однонаправленный ток тиристора.

Однако более распространенным методом считается вариант использования двух тиристоров, соединенных инверсной параллелью. Самым практичным подходом видится применение одного симистора. Этот полупроводник допускает переход в обоих направлениях, что делает симисторы более пригодными для схем переключения переменного тока.

Тиристоры — полный технический расклад на видео

Видеоматериал, представленный здесь — продолжение знакомства с тиристорами непосредственно глазами. Совмещение текстовой и видео информации открывает способ лучшего понимания темы. Поэтому, рекомендовано смотреть «кино» о тиристорах:


По материалам: Electronics-tutorials

принцип работы и способы управления

Тиристор — электронный компонент, изготовленный на основе полупроводниковых материалов, может состоять из трёх или более p-n-переходов и имеет два устойчивых состояния: закрытое (низкая проводимость), открытое (высокая проводимость).

Это сухая формулировка, которая для тех, кто только начинает осваивать электротехнику, абсолютно ни о чём не говорит. Давайте разберём принцип работы этого электронного компонента для обычных людей, так сказать, для чайников, и где его можно применить. По сути, это электронный аналог выключателей, которыми вы каждый день пользуетес

Есть много типов этих элементов, обладающие различными характеристиками и имеющие различные области применения. Рассмотрим обычный однооперационный тиристор.

Способ обозначения на схемах показан на рисунке 1.

Электронный элемент имеет следующие выводы:

  • анод — положительный вывод;
  • катод — отрицательный вывод;
  • управляющий электрод G.

Принцип действия тиристора

Основное применение этого типа элементов — это создание на их основе силовых тиристорных ключей для коммутации больших токов и их регулирования. Включение выполняется сигналом, переданным на управляющий электрод. При этом элемент является не полностью управляемым, и для его закрытия необходимо применение дополнительных мер, которые обеспечат падение величины напряжения до нуля.

Если говорить, как работает тиристор простым языком, то он, по аналогии с диодом, может проводить ток только в одном направлении, поэтому при его подключении нужно соблюдать правильную полярность. При подаче напряжения к аноду и катоду этот элемент будет оставаться закрытым до момента, когда на управляющий электрод будет подан соответствующий электрический сигнал. Теперь, независимо от наличия или отсутствия управляющего сигнала, он не изменит своего состояния и останется открытым.

Условия закрытия тиристора:

  1. Снять сигнал с управляющего электрода;
  2. Снизить до нуля напряжение на катоде и аноде.

Для сетей переменного тока выполнение этих условий не вызывает особых трудностей. Синусоидальное напряжение, изменяясь от одного амплитудного значения до другого, снижается до нулевой величины, и если в этот момент управляющего сигнала нет, то тиристор закроется.

В случае использования тиристоров в схемах постоянного тока для принудительной коммутации (закрытия тиристора) используют ряд способов, наиболее распространённым является использование конденсатора, который был предварительно заряжен. Цепь с конденсатором подключается к схеме управления тиристором. При подключении конденсатора в цепь произойдёт разряд на тиристор, ток разряда конденсатора будет направлен встречно прямому току тиристора, что приведёт к уменьшению тока в цепи до нулевого значения и тиристор закроется.

Можно подумать, что применение тиристоров неоправданно, не проще ли использовать обычный ключ? Огромным плюсом тиристора является то, что он позволяет коммутировать огромные токи в цепи анода-катода при помощи ничтожно малого управляющего сигнала, поданного в цепь управления. При этом не возникает искрения, что немаловажно для надёжности и безопасности всей схемы.

Схема включения

Схема управления может выглядеть по-разному, но в простейшем случае схема включения тиристорного ключа имеет вид, показанный на рисунке 2.

К аноду присоединена лампочка L, а к ней выключателем К2 подключается плюсовая клемма источника питания G. B. Катод соединяется с минусом питания.

После подачи питания выключателем К2 к аноду и катоду будет приложено напряжение батареи, но тиристор остаётся закрытым, лампочка не светится. Для того чтобы включить лампу, необходимо нажать на кнопку К1, сигнал через сопротивление R будет подан на управляющий электрод, тиристорный ключ изменит своё состояние на открытое, и лампочка загорится. Сопротивление ограничивает ток, подаваемый на управляющий электрод. Повторное нажатие на кнопку К1 никакого влияния на состояние схемы не оказывает.

Для закрытия электронного ключа нужно отключить схему от источника питания выключателем К2. Этот тип электронных компонентов закроется, и в случае снижения напряжения питания на аноде до определённой величины, которая зависит от его характеристик. Вот так можно описать, как работает тиристор для чайников.

Характеристики

К основным характеристикам можно отнести следующие:

  • Максимально допустимый прямой ток — наибольшая возможная величина тока открытого элемента;
  • Максимально допустимый обратный ток — ток при максимальном обратном напряжении;
  • Прямое напряжение — падение величины напряжения при максимальном токе;
  • Обратное напряжение — наибольшая допустимая величина напряжения в закрытом состоянии;
  • Напряжение включения — наименьшее напряжение при котором сохраняется работоспособность электронного устройства;
  • Минимальный и максимальный ток управляющего электрода;
  • Максимально допустимая рассеиваемая мощность.

Рассматриваемые элементы, кроме электронных ключей, часто применяются в регуляторах мощности, которые позволяют изменять подводимую к нагрузке мощность за счёт изменения среднего и действующего значений переменного тока. Величина тока регулируется изменением момента подачи на тиристор открывающего сигнала (за счёт варьирования угла открывания). Углом открытия (регулирования) называется время от начала полупериода до момента открытия тиристора.

Типы данных электронных компонентов

Существует немало различных типов тиристоров, но наиболее распространены, помимо тех что мы рассмотрели выше, следующие:

  • динистор — элемент, коммутация которого происходит при достижении определённого значения величины напряжения, приложенного между анодом и катодом;
  • симистор;
  • оптотиристор, коммутация которого осуществляется световым сигналом.

Симисторы

Хотелось бы более подробно остановиться на симисторах. Как говорилось ранее, тиристоры могут проводить ток только в одном направлении, поэтому при установке их в цепи переменного тока, такая схема регулирует один полупериод сетевого напряжения. Для регулирования обоих полупериодов необходимо установить встречно-параллельно ещё один тиристор либо применить специальные схемы с использованием мощных диодов или диодных мостов. Все это усложняет схему, делает её громоздкой и ненадёжной.

Вот для таких случаев и был изобретён симистор. Поговорим о нем и о принципе работы для чайников. Главное отличие симисторов от рассмотренных выше элементов заключается в способности пропускать ток в обоих направлениях. По сути, это два тиристора с общим управлением, подключённые встречно-параллельно (рисунок. 3 А).

Условное графическое обозначение этого электронного компонента показано на Рис. 3 В. Следует заметить, что называть силовые выводы анодом и катодом будет не корректно, так как ток может проводиться в любом направлении, поэтому их обозначают Т1 и Т2. Управляющий электрод обозначается G. Для того чтобы открыть симистор, необходимо подать управляющий сигнал на соответствующий вывод. Условия для перехода симистора из одного состояния в другое и обратно в сетях переменного тока не отличаются от способов управления, рассмотренных выше.

Применяется этот тип электронных компонентов в производственной сфере, бытовых устройствах и электроинструментах для плавного регулирования тока. Это управление электродвигателями, нагревательными элементами, зарядными устройствами.

В завершение хотелось бы сказать, что и тиристоры и симисторы, коммутируя значительные токи, обладают весьма скромными размерами, при этом на их корпусе выделяется значительная тепловая мощность. Проще говоря, они сильно греются, поэтому для защиты элементов от перегрева и теплового пробоя используют теплоотвод, который в простейшем случае представляет собой алюминиевый радиатор.

Простое управление тиристором » Журнал практической электроники Датагор (Datagor Practical Electronics Magazine)

Предлагаю для любителей схемку, которую «открыл» (для себя) сам.
Случилось это, когда искал возможность плавно регулировать (через тиристор) яркость ламп накаливания. Применения: Цветомузыка, плавно включить/выключить свет в помещении (круто и лампы реже перегорают), мощность на паяльнике, позже появилась мысль использовать в зарядном устройстве для автомобильных АКБ. При простой схеме ведёт себя как довольно сложные с фазоимпульсным управлением тиристором. Позже, уже имея осцилограф, понял как примерно она работает. Естественно, делюсь мнением.
Зависимость яркости лампы от напряжения на входе примерно такая:
Это было то, что мне нужно.

Думаю, что изменением R1 можно пропорционально изменить U упр, при котором достигается максимальная яркость (уменьшить этот порог меньше 2…3 Вольт не получится, но я и не пробовал). R2 стоит на всякий случай, чтобы уменьшить рассеиваемую на транзисторе мощность (где-то видел и решил что надо). От транзистора требуется выдержать максимальное приложенное к нему напряжение, в моём случае более 300V. От диода тоже, а нужен он в случае, если на аноде тиристора возможно отрицательное напряжение.

Рассмотрим работу этого «открытия». Если управляющее напряжение менее 1V – всё закрыто. Лампа не горит. В других случаях: когда начинается положительный полупериод сети, начинает заряжаться и конденсатор через цепь управления. Потенциал на управляющем электроде тиристора будет повторять потенциал на верхней обкладке конденсатора, но со сдвигом 0.6V вниз. При достижении порога открывания тиристора он и откроется. Напряжение на коллекторе транзистора станет меньше, чем на эмитере, и усиливать ток базы он уже не будет. Ток базы станет равен току эмитера (в 20…50 раз больше, чем был до открывания тиристора). Конденсатор, вследствие этого, начнёт разряжаться, напряжение на нём падать до уровня ниже уровня запуска тиристора и будет таким, пока не закроется тиристор. А закроется он при прохождении напряжения сети через ноль. Затем всё начнётся заново. И чем больше будет управляющее напряжение, тем ближе к началу полупериода откроется тиристор, ярче будет гореть лампа. Вот и всё.

Несколько наблюдений: для ламп до 100 ватт – радиатор под тиристор необязателен, при двух- и при одно-полупериодном применении ничего менять не надо (выпрямитель, конечно, нужен), подойдут тиристоры с током запуска, отличающимся не более чем в два раза в большую или меньшую сторону по сравнению с КУ 202 (КУ201, более современные с током анода 5…25А), для одно-полупериодного применения пойдут и симисторы с током анода 5…30А без других изменений. Я нигде не ставил радиатор транзистору (не грелся), ток управления тиристором должен быть не более 10 mA (не замерял), следовательно транзистор и диод на 100 mA дадут достаточную надёжность.

Мне это кажется таким простым, что даже не знаю, о чём ещё писать.
Постараюсь позже представить Вашему вниманию пару применений данной идеи.
И ещё: дико извиняюсь если всем это давно известно.

Аурел (AKM)

Молдова, Кишинёв

Люблю что-то делать своими руками. электросеть,отопление,мебель,и особенно разные схемы. До паяльника дорвался в 8 классе.
Начал как положено с детекторного. Напаял ЦМУ, зарядные для автомобильных АКБ, УЗЧ, Собирал телевизоры, дорабатывал Ноту 220С,
таймера, ДУ, БП, разную мелочь.
Есть небольшие свои разработки. Пришёл за информацией. Не верю мелким дом. кинотеатрам. Хочу сделать всё из «авто»-динамиков. Вижу я не один.

 

Введение в оптопары — типы, работа и применение

Оптоизоляторы или оптопары состоят из светоизлучающего устройства и светочувствительного устройства, заключенных в один корпус, но без электрического соединения между ними. , просто луч света. Излучателем света почти всегда является светодиод. Светочувствительное устройство может быть фотодиодом, фототранзистором или другими эзотерическими устройствами, такими как тиристоры, симисторы и т. Д.

В настоящее время во многих электронном оборудовании используется оптопара в цепи.Оптопара или иногда называемый оптопарами позволяет двум цепям обмениваться сигналами, но при этом оставаться электрически изолированными. Обычно это достигается за счет использования света для передачи сигнала. В стандартной схеме оптопара используется светодиод, светящий на фототранзистор — обычно это транзистор npn, а не pnp. Сигнал подается на светодиод, который затем светит на транзистор в ИС.

Свет пропорционален сигналу, поэтому сигнал передается на фототранзистор.Оптические соединители также могут поставляться в нескольких модулях, таких как SCR, фотодиоды, TRIAC других полупроводниковых переключателей в качестве выхода, а также лампы накаливания, неоновые лампы или другие источники света.

Чаще всего используется оптопара MOC3021 и комбинация диакритических светодиодов. Эта ИС сопрягается с микроконтроллером, а светодиод последовательно подключен к ИС, который светится, указывая на логический высокий импульс от микроконтроллера, чтобы мы могли знать, что ток течет во внутреннем светодиоде опто-ИС.Когда задан высокий логический уровень, ток течет через светодиод от контакта 1 к 2. Таким образом, в этом процессе светодиодный индикатор падает на DIAC, вызывая замыкание 6 и 4. Во время каждого полупериода ток протекает через затвор, последовательный резистор и через оптическую схему, чтобы главный тиристор / симистор запускал работу нагрузки.

Оптрон обычно используется в схемах импульсного источника питания во многих электронных устройствах. Он подключается между первичной и вторичной секциями источников питания. Применение или функция оптопары в схеме:

  1. Монитор высокого напряжения
  2. Выборка выходного напряжения для регулирования
  3. Микроуправление системой для включения / выключения питания
  4. Изоляция заземления

Это принцип, используемый в Opto -Diacs, Opto-Diacs доступны в форме IC и могут быть реализованы с использованием простой схемы.

Просто подайте небольшой импульс в нужный момент на светоизлучающий диод в корпусе. Свет, излучаемый светодиодом, активирует светочувствительные свойства диака, и включается питание. Изоляция между цепями малой и высокой мощности в этих оптически связанных устройствах обычно составляет несколько тысяч вольт.

Описание выводов Opto-Diacs:

Доступно 4 различных оптических соединителя

1. MOC3020

Он поставляется в 6-контактном DIP, показанном на рисунке:

Принцип работы MOC3020:

MOC3020 предназначен для взаимодействия между электронное управление и силовой симистор для управления резистивной и индуктивной нагрузкой при работе с переменным током.Принцип, используемый в оптопаре, заключается в том, что МОС быстро доступны в форме интегральной схемы и не требуют очень сложной схемы для их работы. Просто подайте небольшой импульс в нужный момент светодиоду в упаковке. Свет, излучаемый светодиодом, активирует светочувствительные свойства диака, и включается питание. Изоляция между цепями малой и высокой мощности в этих оптически связанных устройствах обычно составляет несколько тысяч вольт.

Характеристики MOC3020:
  • Выходной сигнал драйвера фото-триака 400 В
  • Галлий-арсенид-диодный источник инфракрасного излучения и кремниевый симистор с оптической связью
  • Высокая изоляция — 500 В (пик.)
  • Выходной драйвер разработан для 220 В переменного тока
  • Стандарт 6-контактный пластиковый DIP
  • Непосредственная взаимозаменяемость с Motorola MOC3020, MOC3021 и MOC3022
Типичные области применения MOC3020:
  • Управление соленоидами / клапанами
  • Балласты ламп
  • Взаимодействие микропроцессоров с периферийными устройствами 115/240 В перем. Тока
  • Управление двигателями
  • Диммеры ламп накаливания
Применение MOC3020:

Схема, показанная ниже, представляет собой типичную схему, используемую для управления нагрузкой переменного тока с микроконтроллера, один светодиод может быть подключен последовательно к MOC3021, светодиод для индикации, когда высокий уровень выдается с микроконтроллера, например что мы можем знать, что ток течет по внутреннему светодиоду оптопары.Идея состоит в том, чтобы использовать лампу питания, для активации которой требуется переменный ток сети, а не постоянное напряжение. Таким образом, мы пытаемся переключить лампу от сети переменного тока, и никакого внешнего источника питания не требуется. Чтобы переключить переменный ток на лампу, мы должны использовать оптоволоконный симистор, лампа и диак показаны на схеме ниже. Симистор называется переключателем, управляемым переменным током. Он имеет три вывода M1, M2 и затвор. Триак, ламповая нагрузка и напряжение питания включены последовательно. Когда питание включено в положительном цикле, ток протекает через лампу, резисторы, диак и затвор и достигает источника питания, а затем только лампа светится в течение этого полупериода непосредственно через клеммы M2 и M1 симистора.В отрицательном полупериоде повторяется то же самое. Таким образом, лампа светится в обоих циклах управляемым образом в зависимости от запускающих импульсов на оптоизоляторе, как показано на графике ниже. Если это подается на двигатель вместо лампы, мощность регулируется, что приводит к регулированию скорости.

2. MOC3021

MOC3021 — это оптрон, предназначенный для запуска TRIACS. Используя это, мы можем запускать в любом месте цикла, поэтому можем вызывать их как ненулевые оптопары. MOC3021 очень широко используются и могут быть довольно легко получены из многих источников.Он поставляется в 6-контактном DIP-корпусе, показанном на рисунке.

MOC3021 (оптопара)
Описание контакта:

Контакт 1: Анод

Контакт 2: Катод

Контакт 3: Нет соединения (NC)

Контакт 4: Главный вывод

Контакт 5: Нет соединения (NC)

Контакт 6: Главный терминал

Характеристики:
  • Выход драйвера фотомистора на 400 В
  • Источник инфракрасного излучения на арсенид-галлиевом диоде и оптически связанный кремниевый симистор
  • Высокая изоляция, пик 7500 В
  • Выходной драйвер, предназначенный для 220 Vac
  • Стандартный 6-контактный пластиковый DIP

MOC3021 может применяться во многих областях, например, в управлении соленоидами / клапанами, балластами ламп, сопряженными микропроцессорами с периферийными устройствами 115/240 В переменного тока, элементами управления двигателями и диммерами ламп накаливания.

Применение MOC3021:

Из приведенной ниже схемы наиболее часто используется оптопара MOC3021 с комбинацией диакритических светодиодов. Кроме того, при использовании этого с микроконтроллером, и один светодиод может быть подключен последовательно с MOC3021, светодиод для индикации, когда микроконтроллер дает высокий уровень, чтобы мы могли знать, что ток течет во внутреннем светодиоде оптопары. Когда установлен высокий логический уровень, ток течет через светодиод от контакта 1 к 2. Таким образом, в этом процессе светодиодный свет падает на DIAC, вызывая замыкание 6 и 4.Во время каждого полупериода ток протекает через затвор, последовательный резистор и через оптическую схему, чтобы главный тиристор / симистор запускал работу нагрузки.

3. MCT2E

Вот видео об оптроне MCT2E

Оптопары серии MCT2E состоят из инфракрасного светодиода на арсениде галлия и кремниевого фототранзистора NPN. Они упакованы в 6-контактный DIP-корпус и доступны с широким шагом выводов.

Контакт 1: анод.

Контакт 2: Катод.

Контакт 3: Нет соединения.

Контакт 4: эмиттер.

Контакт 5: коллектор.

Контакт 6: База.

Характеристики:
  • Испытательное напряжение изоляции 5000 VRMS
  • Интерфейсы с общими логическими семействами
  • Емкость связи между входами и выходами <0,5 пФ
  • Промышленный стандартный двухпроводной 6-контактный корпус
  • Соответствует директиве RoHS 2002/95 / EC

Оптрон, обычно используемый в схеме импульсного источника питания, считывающем релейном управлении, промышленном управлении, цифровых логических входах и во многих электронных устройствах

Применение MCT2E:

Это комбинация 1 светодиода и транзистор.Вывод 6 транзистора обычно не используется, и когда свет падает на переход база-эмиттер, он переключается, и вывод 5 переходит в ноль.

  • Когда логический ноль подается на вход, свет не падает на транзистор, поэтому он не проводит, что дает логическую единицу на выходе.
  • Когда логическая 1 задана как вход, свет падает на транзистор, так что он проводит, что делает транзистор включенным и образует короткое замыкание, что делает выход логическим нулем, поскольку коллектор транзистора подключен к земле.

4. MOC363

Устройства MOC3063 состоят из арсенид-галлиевых излучающих инфракрасных диодов, оптически связанных с монолитными кремниевыми детекторами, выполняющими функции двухсторонних симисторных драйверов, пересекающих нулевое напряжение. Это также 6-контактный DIP, показанный на рисунке:

Описание контакта:

Контакт 1: Анод

Контакт 2: Катод

Контакт 3: Нет соединения (NC)

Контакт 4 : Главный терминал

Контакт 5: Нет соединения (NC)

Контакт 6: Главный терминал

Характеристики:
  • Упрощает логическое управление питанием 115/240 В перем. Тока
  • Напряжение перехода через ноль
  • dv / dt 1500 В / мкс типично, 600 В / мкс гарантировано
  • Признано VDE
  • Признано Underwriters Laboratories (UL)
Области применения:
  • Электромагнитные / клапанные элементы управления
  • Статические переключатели мощности
  • Регулировка температуры
  • Двигатель переменного тока стартеры и драйверы
  • Органы управления освещением
  • E.M. контакторы
  • Твердотельное реле
Работа MOC3063:

Из схемы у нас есть оптопара MOC3063 с комбинацией типов LED SCR. Кроме того, при использовании этого оптрона с микроконтроллером один светодиод можно подключить последовательно со светодиодом MOC3063, чтобы указать, когда микроконтроллер подает высокий уровень, чтобы мы могли знать, что ток течет во внутреннем светодиоде оптрона. Когда задан высокий логический уровень, ток течет через светодиод от контактов 1 до 2.Светодиодный индикатор падает на SCR, заставляя 6 и 4 замыкаться только при переходе через ноль напряжения питания. Во время каждого полупериода ток протекает через затвор SCR, внешний последовательный резистор и через SCR для основного тиристора / симистора, чтобы сработать нагрузка в начале цикла питания, чтобы всегда работать.

Вот видео о подключении оптопары к TRIAC

Как работает оптопара и основы оптопары

Краткое содержание

Оптопара (OC), также называемая оптоэлектронным изолятором или оптопарой, представляет собой устройство, которое передает электрические сигналы в среде света.Обычно он включает в себя люминатор (инфракрасный светодиод) и приемник света (светочувствительную полупроводниковую трубку) в одной оболочке. Когда входной сигнал включен, люминатор излучает свет, а приемник принимает свет и генерирует фототок, который вытекает из выходного конца, тем самым реализуя «электрическое оптико-электрическое» преобразование. Оптопара, использующая свет в качестве среды для передачи входного сигнала на выходной конец, имеет преимущества небольшого размера, длительного срока службы и отсутствия точки контакта.Он широко используется в цифровых схемах из-за его сильной защиты от помех, изоляции между выходом и входом, односторонней передачи сигнала и так далее.

Каталог

I Как работает оптопара?

Соединители передают электрические сигналы в среде света. Они имеют хорошую изоляцию для входных и выходных сигналов, поэтому широко используются в различных схемах. В настоящее время он стал одним из наиболее широко используемых оптоэлектронных устройств.Оптопара обычно состоит из трех частей: светового излучения, приема света и усиления сигнала. Входной электрический сигнал заставляет светодиод испускать свет определенной длины волны, который будет приниматься фотодетектором и затем генерировать фототок, а затем выводиться после дальнейшего усиления. На этом завершается преобразование электрооптического электрического тока, которое играет роль входа, выхода и развязки. Поскольку взаимодействие между входом и выходом оптопары и передача электрических сигналов является однонаправленной, оптопара имеет хорошую электрическую изоляцию и способность противодействия помехам.Кроме того, поскольку входной конец оптопары представляет собой компонент с низким сопротивлением текущего типа работы, он имеет сильную способность подавления синфазного сигнала. Следовательно, он может значительно улучшить отношение сигнал / шум (SNR), когда он используется в качестве элемента развязки терминала при передаче информации по длинной линии, а также в качестве интерфейсного устройства для изоляции сигнала в компьютерной цифровой связи и управлении в реальном времени. . Надежность работы компьютера можно значительно повысить.

В этом видео показано, как работает оптопара / оптоизолятор.

II Преимущества оптопары

Основными преимуществами оптопары являются: односторонняя передача сигнала, полная электрическая изоляция между входными и выходными клеммами, отсутствие влияния выходного сигнала на вход, сильная защита от помех, стабильная работа, отсутствие контакта, длительный срок службы и высокая эффективность передачи. Оптопара — это новое устройство, разработанное в 70-х годах, и теперь оно широко используется в электроизоляции, реле уровня, межкаскадной связи, цепи привода, цепи переключения, прерывателе, мультивибраторе, изоляции сигнала, межкаскадной изоляции, схеме импульсных усилителей, цифровых приборах, дистанционных управлениях. передачи сигналов, усилители импульсов, твердотельные реле (SSR), контрольно-измерительные приборы, оборудование связи и микрокомпьютерные интерфейсы.В монолитном импульсном источнике питания схема обратной связи оптического соединения может быть построена с использованием линейной оптопары, а рабочий цикл может быть изменен путем регулировки управляющего тока для достижения цели точной стабилизации напряжения.

Оптопара

III Типы оптопары

Существует два типа оптопары: одна с нелинейно-оптической связью, а другая с линейной оптической связью.

Кривая передачи тока нелинейной оптопары нелинейна.Такая оптопара подходит для передачи сигнала переключения и не подходит для аналоговой передачи. Обычно используемый оптрон серии 4N представляет собой нелинейный оптрон.

Кривая характеристики передачи тока линейного оптрона близка к прямой, а характеристики линейного оптрона лучше. Его можно изолировать и контролировать по линейным характеристикам. Обычно используются линейные оптопары серии PC817A-C.

Линейный оптрон обычно используется в импульсных источниках питания.Если используется нелинейная оптопара, это может сделать форму колебательного сигнала плохой, а в тяжелых случаях могут возникнуть паразитные колебания, так что частота колебаний от тысяч до сотен Гц будет модулироваться, в свою очередь, низкочастотными колебаниями от нескольких десятков до сотен Гц. Следствием этого является то, что это будет мешать изображению на цветном телевизоре, цветном дисплее, VCD, DCD и т. Д. При этом снизится нагрузочная способность блока питания. При обслуживании цветных телевизоров, дисплеев и других импульсных источников питания, если оптопара повреждена, ее необходимо заменить линейной оптопарой.

Наиболее часто используемые 4-контактные линейные оптопары: PC817A, PC111, TLP521 и так далее. Обычно используемые 6-контактные линейные оптопары: LP632, TLP532, PC614, PC714, PS2031 и так далее. И обычно используемые 4N25, 4N26, 4N35, 4N36 не подходят для использования в импульсных источниках питания, потому что эти четыре типа оптопар являются нелинейными оптопарами.

Линейная схема оптопары

Существует так много видов и типов оптопар. В руководстве по оптоэлектронным устройствам DATA насчитывается более тысячи типов, которые обычно можно классифицировать по следующим методам:

Разделен на внешний оптический оптрон (также называемый оптоэлектронным детектором прерывателя) и внутренний оптический оптрон.Внешние оптические оптопары можно разделить на пропускающие и отражающие оптопары.

A. Выход светочувствительного устройства, включая фотодиод, фотоистор, фотоэлемент, оптический тиристор и т. Д.

B. Триодный выход NPN, включая вход переменного тока, вход постоянного тока, дополнительный выход и т. Д.

C. Выход триода Дарлингтона, включая вход переменного тока, вход постоянного тока.

D. Выход логического элемента, включая выход элемента управления, выход триггера Шмидта, выход с тремя состояниями и т. Д.

E.Выход с низкой проводимостью (Выходной низкий уровень)

F. Оптический релейный выход (Ron <10 Ом)

G. Выходная мощность (IGBT / MOSFET)

Разделен на коаксиальный, UPRND, TO, плоский корпус, патч-пакет, оптоволоконную передачу и т. Д.

Разделенный на цифровую оптопару (выход OC gate, выход Totem Pole, трехступенчатый выход затвора и т. Д.) И линейную оптопару (малый дрейф, высокий линейный тип, широкополосный тип, одинарное питание, дублированное питание и т. Д.)

Разделен на низкоскоростной оптрон (фотоистор, фотоэлемент и т. Д.) И высокоскоростной оптрон (светочувствительный диод, светочувствительная интегральная схема и т. Д.))

Разделены на одноканальные, двухканальные и многоканальные оптопары.

Разделен на оптопару с общей изолированной изоляцией (обычно заземление OCA <5000 В) и изолированную оптрону высокого напряжения (10 кВ, 20 кВ, 30 кВ и т. Д.)

Разделен на оптрон с низким напряжением питания (обычно 5-15 В) и оптрон с высоким напряжением питания (обычно> 30 В).

IV Структура

Основные характеристики оптоэлектронной связи следующие:

Внутреннее устройство оптопары

  • Сопротивление изоляции между входными и выходными клеммами обычно превышает 10000 МОм, а сопротивление напряжению обычно может превышать 1 кВ, а некоторые могут даже достигать 10 кВ.

  • Поскольку оптический приемник может принимать только информацию об источнике света, в противном случае он не может этого сделать, поэтому при передаче сигнала от источника света на оптический приемник не возникает явления обратной связи, и выходной сигнал не влияет на входной сигнал.

  • Поскольку светоизлучающее устройство (инфракрасный диод GaAs) представляет собой устройство, управляемое током с полным сопротивлением, а шум представляет собой сигнал напряжения микротока с высоким внутренним сопротивлением, коэффициент подавления синфазного сигнала оптопары очень велик.Следовательно, оптопара может хорошо подавлять помехи и устранять шум.

  • Легко сочетается с логической схемой.

  • Высокая скорость отклика. Постоянная времени оптопары обычно составляет микросекунды или даже наносекунды.

  • Бесконтактный, долгий срок службы, малый размер, ударопрочность.

V Performance

Основным преимуществом оптопары является односторонняя передача сигнала, входной и выходной конец полностью обеспечивают электрическую изоляцию, сильную защиту от помех, длительный срок службы и высокую эффективность передачи.Он широко используется в преобразовании уровня, изоляции сигнала, межкаскадной изоляции, коммутационной схеме, дистанционной передаче сигнала, усилении импульсов, твердотельном реле, приборе, оборудовании связи и интерфейсе микрокомпьютера. Поскольку входное сопротивление оптопары меньше, чем у обычного источника помех, напряжение помехи на входном конце оптопары невелико, ток, который он может обеспечить, невелик, что непросто сделать полупроводниковый диод излучающим свет.Поскольку корпус оптрона герметичен, на него не влияет внешний свет. Сопротивление изоляции оптопары очень велико (около 1012 Ом), а изолирующая емкость очень мала (около нескольких пФ), поэтому она может предотвратить электромагнитные помехи, вызванные соединением цепи. Линейный оптопара работает, добавляя управляющее напряжение к входному концу оптопары. На выходе пропорционально создается напряжение для дальнейшего управления следующей ступенью схемы.Линейный оптопара состоит из светодиода и фотоистора. Оптопара управляется током и требует достаточно большого тока для включения светодиода. Если входной сигнал слишком мал, светодиод не будет включаться, а его выходной сигнал будет искажен. В импульсном источнике питания, особенно в цифровом импульсном источнике питания, линейная оптопара может использоваться для формирования цепи обратной связи оптопары. Рабочий цикл может быть изменен путем регулировки управляющего тока для достижения цели точной стабилизации напряжения.

Волоконно-оптический соединитель с полой сердцевиной

VI Технические параметры

Основными техническими параметрами оптопары являются прямое падение напряжения на светодиодах VF, прямой ток IF, коэффициент передачи тока CTR, сопротивление изоляции между входным и выходным каскадами, коллектор напряжение обратного пробоя эмиттера V (BR) CEO, падение напряжения насыщения коллектор-эмиттер VCE (sat). Кроме того, при передаче цифровых сигналов следует учитывать такие параметры, как время нарастания, время спуска, время задержки и время хранения.

Коэффициент передачи тока — важный параметр оптопары, который обычно выражается коэффициентом передачи постоянного тока. Отношение равно процентному соотношению выходного постоянного тока IC и входного постоянного тока IF, когда выходное напряжение остается постоянным.

В большинстве оптопар используется фотоистор, CTR которого составляет от 20% до 300% (например, 4N35), а PC817 составляет от 80% до 160%). Оптопары Дарлингтона (такие как 4N30) могут достигать 100–5000%. Это указывает на то, что при том же выходном токе последний требует только меньший входной ток.Таким образом, есть некоторое сходство между параметрами hFE транзистора и параметрами CTR. Получена типичная характеристическая кривая CTR-IF линейного оптопара и обычного оптопара.

Характеристическая кривая CTR-IF обычного оптопара нелинейна, и нелинейные искажения особенно серьезны, когда IF мала, поэтому она не подходит для передачи аналогового сигнала. Характеристическая кривая CTR-IF линейной оптопары имеет хорошую линейность, особенно когда сигнал небольшой, коэффициент передачи переменного тока (ΔCTR = ΔIC / ΔIF) очень близок к коэффициенту передачи постоянного тока (CTR).Следовательно, он подходит для передачи аналогового сигнала напряжения или тока и может обеспечивать линейную зависимость выходного и входного сигнала. Это его важная характеристика.

Основная цель использования оптопары — обеспечить изоляцию между входной и выходной цепями. При разработке схемы необходимо соблюдать следующие принципы: Выбранная оптопара должна соответствовать национальным и международным стандартам для изолированного напряжения пробоя. Оптопары серии 4N (например, 4N25, 4N26, 4N35) производства британской компании Isocoman и Motorola в США широко используются в Китае.Учитывая коммутационные характеристики такой оптопары, ее линейность невысока, и она подходит для передачи цифровых сигналов (высокого и низкого уровня), которые могут использоваться для развязки выхода одиночного чипа. Используемые оптопары должны иметь высокий коэффициент связи.

VII Пример применения октопары

Давайте возьмем 6-контактную оптопару TLP641J в качестве примера, чтобы объяснить ее принцип.

TLP641J

Тиристор с оптическим управлением соединен с инфракрасным светодиодом на основе арсенида галлия.Выводы 1 и 2 — светодиоды. Когда подается напряжение, светоизлучающий диод испускает свет определенной длины волны для запуска тиристора, управляемого светом. Оптический тиристор отличается тем, что фотодиод встроен в область затвора, а источник сигнала запуска изолирован от основной цепи. Ключевым моментом является высокая чувствительность триггера. Ток срабатывания тиристорного регулятора с оптическим управлением снимается фотогенерированным носителем в устройстве.Светоуправляемый тиристор переводится из выключенного состояния во включенное состояние. Чтобы улучшить чувствительность запуска оптического тиристора, в области затвора часто используется структура затвора или структура затвора двойного усиления. Структура короткого замыкания катод-эмиттера часто используется для удовлетворения высокой скорости нарастания перезагрузки в

Циклопреобразователь с тиристорами с использованием микроконтроллера

Циклопреобразователь с использованием тиристоров Изометрический

Циклопреобразователь с тиристорами может использоваться для управления скоростью асинхронного двигателя.Эта система представляет собой очень сложное решение для управления скоростью асинхронного двигателя, особенно для одно- или трехфазных двигателей переменного тока. В нашей повседневной жизни двигатели переменного тока в основном используются в различных приложениях, как в быту, так и в промышленности. Применения этих двигателей в основном включают водяные насосы, пылесосы и стиральные машины. Регулирование скорости этих двигателей затруднено из-за неизменности.

Здесь мы собираемся обсудить циклопреобразователь, использующий тиристоры для управления однофазным асинхронным двигателем, стоимость которого будет меньше по сравнению с другими драйверами двигателя.С помощью этой системы можно было контролировать скорость двигателя. Эта система будет построена с помощью микроконтроллера AT89S51 / 52, LM358, оптопар, тиристоров и полупроводниковых переключателей, таких как тиристоры.

Циклопреобразователь с тиристорами

Двигатели

A.C. обладают большими преимуществами: они относительно недороги и очень надежны. В частности, асинхронные двигатели очень прочные и поэтому используются во многих бытовых приборах, таких как стиральные машины, пылесосы, водяные насосы и другие.

Асинхронный двигатель можно рассматривать практически как машину с постоянной скоростью, трудность изменения его скорости с экономической точки зрения является одним из его основных недостатков. Этот недостаток преодолевается за счет использования циклоконвертера с тиристорным управлением, который позволяет ступенчато понижать скорость с помощью микроконтроллера, запускающего банк SCR с 8 нодами в F / 2 и F / 3.

Аппаратные требования этого циклоконвертера, использующего тиристоры, в основном включают блок питания, микроконтроллер (AT89S52 / AT89C51), оптический изолятор (MOC3021), однофазный асинхронный двигатель, кнопку, SCR, LM358, светодиод, диод (IN4007), резисторы, и конденсаторы.

Циклопреобразователь

на тиристорах Блок-схема

Требования к программному обеспечению
  • Keil, компания ARM производит компиляторы C, макроассемблеры, ядра реального времени, отладчики, симуляторы, интегрированные среды, оценочные платы и эмуляторы для ARM7 / ARM9 / Cortex-M3, XC16x / C16x / ST10, 251 и 8051 MCU семьи.
  • Компиляторы — это программы, используемые для преобразования языка высокого уровня в объектный код. Компиляторы рабочего стола создают выходной объектный код для базового микропроцессора, но не для других микропроцессоров.
    , то есть программы, написанные на одном из HLL, например «C», будут компилировать код для работы в системе для конкретного процессора, такого как x86 (базовый микропроцессор в компьютере).
  • Например, компиляторы для платформы Dos отличаются от компиляторов для платформы Unix. Поэтому, если кто-то хочет определить компилятор, то компилятор — это программа, которая переводит исходный код в объектный код.
Микроконтроллер AT89S51 / 52

Это меньший по размеру компьютер со встроенным ОЗУ, ПЗУ, портами ввода-вывода…

Характеристики AT89S51 / 52
  • Совместимость с продуктами MCS®-51
  • 8 Кбайт программируемой внутрисистемной флэш-памяти (ISP)
  • Срок службы: 10000 циклов записи / стирания
  • 4.Рабочий диапазон от 0 В до 5,5 В
  • Полностью статическая работа: от 0 Гц до 33 МГц
  • 256 x 8 бит Внутренняя RAM
  • 32 программируемых линии ввода / вывода
  • Три 16-битных таймера / счетчика
  • Восемь источников прерываний
  • Полнодуплексный последовательный канал UART
  • Прерывание восстановления из режима пониженного энергопотребления
  • Сторожевой таймер
  • Двойной указатель данных

8051 Микроконтроллер

Оптрон

Оптопара представляет собой 6-контактную ИС.Это комбинация 1 светодиода и DIAC. Контакт 5 обычно не используется, и когда свет падает на DIAC, он включает DIAC.

Оптопара MOC3021

Когда логический ноль подается на вход светодиода, свет не падает на DIAC, поэтому DIAC выключен, что означает, что ток не течет через DIAC.

Когда логическая 1 задана как вход для светодиода, свет, излучаемый светодиодом, падает на DIAC, поэтому он начинает проводить, т.е. теперь через DIAC будет протекать ток.

Трехфазный асинхронный двигатель
  • Состоит из неподвижного статора или рамы, трехфазной обмотки, питаемой от трехфазной сети, и вращающегося ротора
  • Нет электрического соединения между статором и ротором
  • Статор и ротор изготовлены из сильно намагничиваемого сердечника, что обеспечивает низкие потери на вихревые токи и гистерезис.

Трехфазный асинхронный двигатель

Статор и ротор

Обмотка статора состоит из трех отдельных обмоток, которые перекрывают друг друга и смещены на электрический угол 120 °

Синхронная скорость (Нс) = 60 * f / p

Нс = синхронная скорость в минуту;
F = частота;
P = номер пары полюсов;

Ротор в асинхронных машинах с короткозамкнутым ротором состоит из пакета листов сердечника ротора цилиндрической формы с прорезями и алюминиевых стержней, соединенных спереди кольцами, образуя замкнутую клетку

Статор и ротор

SCR

Кремниевый управляемый выпрямитель (или полупроводниковый управляемый выпрямитель) — это четырехслойное твердотельное устройство, которое управляет током.
SCR можно рассматривать как обычный выпрямитель, управляемый стробирующим сигналом.

SCR

  • Это 4-х слойное 3-х полюсное устройство
  • Когда напряжение между затвором и катодом превышает определенный порог, устройство включается и проводит ток
  • Работа SCR может быть понята с точки зрения пары тесно связанных биполярных переходных транзисторов
  • SCR имеет три состояния: режим обратной блокировки, режим прямой блокировки и режим прямой проводки

Кремниевый выпрямитель

LM358
  • Серия LM358 состоит из двух независимых, с высоким коэффициентом усиления; операционные усилители с внутренней частотной компенсацией, которые были разработаны специально для работы от одного источника питания в широком диапазоне напряжений.
  • Также возможна работа от раздельных источников питания, при этом низкий потребляемый ток источника питания не зависит от величины напряжения источника питания.

LM358

Характеристики
  • Выпускается в корпусе размером с микросхему Micro SMD с 8 выступами.
  • Большой коэффициент усиления постоянного напряжения: 100 дБ.
  • Широкий диапазон питания:
  • Однополярное питание: от 3 В до 32 В
  • или два источника питания: от ± 1,5 В до ± 16 В
  • Очень низкий ток потребления (500 мкА) — практически не зависит от напряжения питания.

Работа по проекту

Проект использует нулевой опорного напряжения, 8 Оптоизоляторы (MOC3021) используются для приведения в движение 8 тиристоров. Импульсы запуска, генерируемые таким образом MC в соответствии с написанной программой, обеспечивают входное условие для оптоизолятора, который приводит в действие соответствующий тиристор для обеспечения проводимости в течение 20 мсек от 1-го моста и следующих 20 мсек со 2-го моста для получения выходного сигнала, общий период времени одного переменного тока цикл 40 мс, что составляет 25 Гц.

Таким образом, F / 2 подается на нагрузку, когда переключатель 1 замкнут.Точно так же для F / 3 проводимость имеет место в течение 30 мс в 1-м мосту и следующих 30 мс из следующего моста, так что общий период времени в 1 цикл достигает 60 мс, что, в свою очередь, в F / 3, когда включен переключатель -2. .

Основная частота 50 Гц доступна при запуске по паре с 1-го моста на первые 10 мс и на следующие 10 мс со следующего моста, когда оба переключателя находятся в состоянии «ВЫКЛ.». Обратный ток, протекающий через затворы SCR, является выходом оптоизолятора.

Надеюсь, вы ясно поняли тему циклопреобразователя на тиристорах. Если у вас возникнут какие-либо дополнительные вопросы по этой теме или по электрическим и электронным проектам, оставьте раздел комментариев ниже.

Учебные пособия по эксплуатации оптопары

в качестве переключателя с образцом конструкции

Работа оптопары в качестве переключателя аналогична настройке BJT в качестве переключателя. Чтобы BJT работал как переключатель, он должен быть настроен на работу в режиме насыщения и отсечки. Оптопара тоже.Однако в схеме BJT базовый ток должен быть достаточно высоким, чтобы перевести транзистор в состояние насыщения; но в оптопаре это прямой ток. В BJT токи базы и коллектора связаны друг с другом коэффициентом усиления транзистора или просто бета-коэффициентом. В схеме оптопары прямой и коллекторный ток связаны друг с другом с коэффициентом передачи тока или просто CTR.

Для настройки работы оптопары как переключателя; его нужно загнать в насыщение.Для насыщения прямой ток должен быть достаточно большим по сравнению с током коллектора. Но возможно ли это? Коллекторный ток всегда зависит от прямого тока и CTR устройства. Возвращаясь к схеме BJT; при насыщении транзистор больше не получает усиления, поэтому зависимость тока коллектора от тока базы больше не действует. То же самое и с оптопарой. При насыщении ток коллектора цепи больше не связывается с прямым током через устройство CTR.Таким образом, при определении тока коллектора при насыщении приведенное выше уравнение больше не действует. Обратите внимание на это.

Функционирование оптопары в качестве переключателя можно проверить или правильно настроить путем сравнения CTR схемы и CTR устройства (метод CTR). Схема CTR — это отношение коллектора схемы к прямому току.

CTR устройства — это текущий коэффициент передачи устройства, указанный в таблице данных. При линейной работе CTR схемы всегда следует за CTR устройства.Однако при насыщении требование CTR схемы очень низкое по сравнению с CTR, которое может быть обеспечено устройством; таким образом цепь насыщается. Также как вы просите стакан воды, но кто-то дает вам ее; вы не можете принять все это.

Следовательно, при насыщении CTR схемы должен быть меньше CTR устройства.

Где

Другой способ проверить работу оптопары в качестве переключателя — вычислить напряжение коллектор-эмиттер (метод VCE).При насыщении его уровень всегда равен нулю или равен показателю VCEsat.

Следовательно, напряжение коллектор-эмиттер ниже этого уровня заставляет оптопару работать в режиме насыщения. В этой технике вы все еще можете использовать CTR устройства. Не удивляйтесь, если вы можете получить отрицательный уровень VCE, несмотря на то, что в цепи питания нет отрицательного значения. Это только означает, что устройство работает в режиме насыщения. Затем вычислите фактический ток коллектора без использования значения CTR устройства.

Пример проектирования

Проверьте схему ниже, может ли она работать как переключатель. Vdd и Vcc оба равны 5 В. Рассмотрим 80% CTR устройства и прямое напряжение диода 1 В.

Рисунок 1

Для работы оптопары в качестве переключателя напряжение коллектор-эмиттер должно быть нулевым или просто равным максимальному напряжению насыщения, указанному в таблице данных. Таким образом, в приведенной выше схеме узел Vout должен быть равен нулю, поскольку не указано значение VCEsat.

Проверка работы оптопары в качестве переключателя с использованием метода CTR

Решение для прямого тока

КВЛ на петле 1

Рисунок 2
Решение для коллектора тока

Максимальный ток коллектора

Решите для схемы CTR

Сравнение схемы CTR с устройством CTR

CTRcircuit меньше CTR устройства.Несомненно, оптопара насытится.

Проверка работы оптопары в качестве переключателя с использованием метода VCE

Нет необходимости вычислять прямой ток, это то же самое, что и результат выше.

Решение для коллектора тока

Решение для напряжения коллектор-эмиттер

Из петли 2

Вычисленное значение VCE равно -14.2В. Почему отсутствие отрицательного в поставке становится отрицательным? Не путайте, отрицательный знак означает, что оптопара находится в состоянии насыщения. Это также указывает на то, что CTR устройства больше не подходит для определения тока коллектора. Истинный ток коллектора зависит только от резистора коллектора.

Связанные

Оптопара | Rutronik24 Дистрибьютор

PHOTOTRIAC, 600VDRM, IFT = 10MA…
упаковка: THT
Упаковка: ТРУБКА

Новый продукт

Цена, Срок поставки
Найти альтернативы
OPTOCOUPLER 300-600%, …
упаковка: SMD
Упаковка: БАРАБАН

Лучший продавец

Цена, Срок поставки
Найти альтернативы
Лист данных Техническая спецификация
OPTOCOUPLER AC TP1 20-400%…
упаковка: SMD
Упаковка: БАРАБАН

Лучший продавец

Цена, Срок поставки
Найти альтернативы
Лист данных Техническая спецификация
OPTOCOUPLER 5-КОНТАКТНЫЙ, ДЛИННЫЙ …
упаковка: SMD
Упаковка: БАРАБАН

Лучший продавец

Цена, Срок поставки
Найти альтернативы
Лист данных Техническая спецификация
OPTOCOUPLER 50-100% ШИРОКИЙ ТЕЛО
упаковка: THT
Упаковка: ТРУБКА

Лучший продавец

Цена, Срок поставки
Найти альтернативы
OPTOCOUPLER 130-260%, SMD ,…
упаковка: SMD
Упаковка: БАРАБАН

Лучший продавец

Цена, Срок поставки
Найти альтернативы
PHOTOTRIAC, 400VDRM, IFT = …
упаковка: THT
Упаковка: ТРУБКА

Лучший продавец

Цена, Срок поставки
Найти альтернативы
Лист данных Техническая спецификация
OPTOCOUPLER SMD CTR63-125%
упаковка: SMD
Упаковка: БАРАБАН

Лучший продавец

Цена, Срок поставки
Найти альтернативы
Лист данных Техническая спецификация
OPTOCOUPLER 4-КОНТАКТНЫЙ, ДЛИННЫЙ…
упаковка: SMD
Упаковка: БАРАБАН

Лучший продавец

Цена, Срок поставки
Найти альтернативы
Лист данных Техническая спецификация
ВЫСОКОСКОРОСТНАЯ МУФТА 1МБИТ, SMD
упаковка: SMD
Упаковка: БАРАБАН

Лучший продавец

Цена, Срок поставки
Найти альтернативы
Лист данных Техническая спецификация
OPTOCOUPLER 130-260%,
упаковка: SMD
Упаковка: БАРАБАН

Лучший продавец

Цена, Срок поставки
Найти альтернативы
Лист данных Техническая спецификация
OPTOCOUPLER 4-КОНТАКТНЫЙ, ДЛИННЫЙ…
упаковка: SMD
Упаковка: БАРАБАН

Лучший продавец

Цена, Срок поставки
Найти альтернативы
Лист данных Техническая спецификация
OPTOCOUPLER 50-600%, MINIFLAT
упаковка: SMD
Упаковка: БАРАБАН

Лучший продавец

Цена, Срок поставки
Найти альтернативы
Лист данных Техническая спецификация
OPTOCOUPLER…
упаковка: THT
Упаковка: ТРУБКА

Лучший продавец

Цена, Срок поставки
Найти альтернативы
Лист данных Техническая спецификация
PHOTOTRIAC, 600VDRM, IFT = 10MA …
упаковка: THT
Упаковка: ТРУБКА

Лучший продавец

Цена, Срок поставки
Найти альтернативы
Лист данных Техническая спецификация
OPTOCOUPLER 300-600%, SMD, REEL
упаковка: SMD
Упаковка: БАРАБАН

Лучший продавец

Цена, Срок поставки
Найти альтернативы
Лист данных Техническая спецификация
PHOTOTRIAC, 400VDRM, IFT = 10MA…
упаковка: SMD
Упаковка: БАРАБАН

Лучший продавец

Цена, Срок поставки
Найти альтернативы
Лист данных Техническая спецификация
PHOTOTRIAC, 600VDRM, IFT = 10MA …
упаковка: SMD
Упаковка: БАРАБАН

Лучший продавец

Цена, Срок поставки
Найти альтернативы
PHOTOTRIAC, 600VDRM, IFT =…
упаковка: SMD
Упаковка: БАРАБАН

Лучший продавец

Цена, Срок поставки
Найти альтернативы
Лист данных Техническая спецификация
ФОТОТРИАК, 800VDRM, IFT = …
упаковка: SMD
Упаковка: БАРАБАН

Лучший продавец

Цена, Срок поставки
Найти альтернативы
Лист данных Техническая спецификация

Power Thyristor — Оптовый торговец с симисторным выходом из Бангалора

Мы пользуемся наибольшим доверием среди ведущих компаний в этом бизнесе, занимающихся предоставлением гарантированного качества диапазона симисторных выходов.Этот симисторный выход доступен в различных спецификациях в соответствии с требованиями клиентов. Кроме того, наш ассортимент продукции широко используется в различных электронных устройствах.

Технические характеристики:


9113
Подробная информация о продукте
Наименование продукта Тиристоры — SCR / симистор / симистор / диам.
Описание ТРИАКОВЫЙ ВЫХОД 400 В OPTOCOUPLER 6-DIP
SK-MOC3021M
Серия * 9119 * 9119 9111 ° C
Упаковка 6-DIP (0.300 дюймов, 7,62 мм)
Тип Симистор
Упаковка Массовая

*
Тип монтажа Сквозное отверстие
Категория Дискретные полупроводниковые устройства Дискретные полупроводниковые устройства
Напряжение — выключатель *
Напряжение — включено *
Напряжение 1610163 — выключено Ток — Удерживать *
Текущее состояние ВКЛ.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *