Prinsipper for tyristor- og triackontroll

La oss starte med de enkleste ordningene. I det enkleste tilfellet, for å kontrollere en tyristor, er det nok å kort levere en konstant strøm av en viss verdi til kontrollelektroden. Mekanismen for å levere denne strømmen kan vises skjematisk ved å avbilde en bryter som lukker og leverer strøm, som utgangstrinnet til en brikke eller transistor.

Dette er en tilsynelatende enkel metode, men kraften til kontrollsignalet her kreves for å være betydelig. Så, under normale forhold for triac KU208, bør denne strømmen være minst 160 mA, og for trinistoren KU201 bør den være minst 70 mA. Dermed, ved en spenning på 12 volt og med en gjennomsnittlig strøm på for eksempel 115 mA, vil styreeffekten nå være 1,4 W.

Polaritetskravene til styresignalet er som følger: SCR krever en styrespenning som er positiv i forhold til katoden, og triac (balansert tyristor) krever samme polaritet som anodestrømmen, eller negativ for hver av halvsyklusene .

Kontrollelektroden til triacen er ikke shuntet, trinistoren er manipulert med en 51 ohm motstand.Moderne tyristorer krever mindre og mindre styrestrøm, og veldig ofte kan man finne kretser hvor styrestrømmen til SCR-er reduseres til ca. 24 mA, og for triacer til 50 mA.

Det kan skje at en kraftig reduksjon i strømmen i kontrollkretsen vil påvirke påliteligheten til enheten, så noen ganger må utviklere velge tyristorer separat for hver krets. Ellers, for å åpne lavstrømstyristoren, må anodespenningen være høy i det øyeblikket, noe som fører til skadelig innkoblingsstrøm og interferens.

Mangelen på kontroll i henhold til den enkleste ordningen beskrevet ovenfor er åpenbar: det er en permanent galvanisk forbindelse av kontrollkretsen med den elektriske kretsen. Triacs i noen kretser lar en av terminalene på kontrollkretsen kobles til nøytralledningen. SCR-er tillater en slik løsning bare ved å legge til en diodebro til lastkretsen.

Som et resultat halveres kraften som tilføres lasten fordi spenningen tilføres lasten i bare én av periodene til nettsinusbølgen. I praksis har vi det faktum at kretser med tyristorstyring av likestrøm uten galvanisk isolasjon av noder nesten aldri brukes, bortsett fra når styringen av en eller annen god grunn må utføres på denne måten.

En vanlig tyristorkontrollløsning er der spenningen påføres portelektroden direkte fra anoden gjennom en motstand ved å lukke bryteren i noen mikrosekunder. Nøkkelen her kan være en høyspent bipolar transistor, et lite relé eller en fotomotstand.

Denne tilnærmingen er akseptabel ved relativt høy anodespenning, den er praktisk og enkel selv om lasten inneholder en reaktiv komponent. Men det er også en ulempe: tvetydige krav til den strømbegrensende motstanden, som må være liten i nominell verdi, slik at tyristoren slår seg på nærmere begynnelsen av halvsyklusen til sinusbølgen når den først slås på, ikke ved null nettspenning (i fravær av synkronisering), kan 310 volt også komme til det, men strømmen gjennom bryteren og gjennom kontrollelektroden til tyristoren bør ikke overstige de maksimalt tillatte verdiene for dem.

Selve tyristoren vil åpne for spenningen Uop = Iop * Rlim. Som et resultat vil det oppstå støy og belastningsspenningen reduseres litt. Den beregnede motstanden til motstanden Rlim reduseres med verdien av motstanden til belastningskretsen (inkludert dens induktive komponent), som tilfeldigvis er koblet i serie med motstand ved innkobling.

Men når det gjelder oppvarmingsenheter, tas det hensyn til at motstanden deres i kald tilstand er ti ganger mindre enn i en fungerende oppvarmet. Forresten, på grunn av det faktum at i triacs kan innkoblingsstrømmen for positive og negative halvbølger avvike litt, kan en liten konstant komponent vises på lasten.

Innkoblingstiden til SCR er vanligvis ikke mer enn 10 μs, derfor, for økonomisk lasteffektkontroll, kan et pulstog med en driftssyklus på 5, 10 eller 20 brukes for frekvenser på 20, 10 og 5 kHz, henholdsvis. Effekten vil reduseres fra 5 til 20 ganger.

Ulempen er følgende: tyristoren kan slå på, og ikke i begynnelsen av halvsyklusen.Den er full av bølger og støy. Og likevel, selv om tenningen skjer like før begynnelsen av spenningsøkningen fra null, i dette øyeblikket kan det hende at strømmen til kontrollelektroden ennå ikke når holdeverdien, vil tyristoren slå seg av umiddelbart etter slutten av puls.

Som et resultat vil tyristoren først slå seg av og på i korte intervaller til strømmen til slutt får en sinusformet form. For belastninger med en induktiv komponent kan det hende at strømmen ikke når holdeverdien, noe som setter en nedre grense for varigheten av kontrollpulsene, og strømforbruket vil ikke reduseres mye.

Separasjon av styrekretsen fra nettverket er gitt av den såkalte impulsstarten, som enkelt kan utføres ved å installere en liten isolasjonstransformator på en ferrittring med en diameter på mindre enn 2 cm Det er viktig at isolasjonsspenningen av en slik transformator bør være høy, og ikke bare som enhver industriell pulstransformator...

For å redusere kraften som kreves for kontroll betydelig, vil det være nødvendig å ty til mer presis kontroll. Portstrømmen må slås av akkurat når tyristoren slås på. Når bryteren er lukket, slår tyristoren seg på, og når tyristoren begynner å lede strøm, slutter mikrokretsen å levere strøm gjennom kontrollelektroden.

Denne tilnærmingen sparer virkelig energien som trengs for å drive tyristoren. Hvis bryteren for øyeblikket er lukket, er anodespenningen fortsatt ikke nok, tyristoren vil ikke bli åpnet av mikrokretsen (spenningen skal være litt mer enn halvparten av forsyningsspenningen til mikrokretsen). Innkoblingsspenningen er justerbar utvalg av avkoblingsmotstander.

For å kontrollere triacen på denne måten er det nødvendig å spore polariteten, så en blokk med et par transistorer og tre motstander legges til kretsen, som fikser øyeblikket når spenningen krysser null. Mer komplekse ordninger er utenfor rammen av denne artikkelen.