مبادئ التحكم في الثايرستور والتيرستورات
لنبدأ بأبسط المخططات. في أبسط الحالات ، للتحكم في الثايرستور ، يكفي تزويد قطب التحكم لفترة وجيزة بتيار ثابت بقيمة معينة. يمكن عرض آلية تزويد هذا التيار بشكل تخطيطي من خلال تصوير مفتاح يغلق ويمد الطاقة ، مثل مرحلة إخراج شريحة أو ترانزستور.
هذه طريقة تبدو بسيطة ، لكن قوة إشارة التحكم هنا يجب أن تكون كبيرة. لذلك ، في ظل الظروف العادية للتيرستورات KU208 ، يجب أن يكون هذا التيار 160 مللي أمبير على الأقل ، وبالنسبة للمقاوم الثلاثي KU201 يجب أن يكون 70 مللي أمبير على الأقل. وهكذا ، بجهد 12 فولت وبمتوسط تيار ، على سبيل المثال ، 115 مللي أمبير ، ستكون قوة التحكم الآن 1.4 وات.
متطلبات قطبية إشارة التحكم هي كما يلي: يتطلب SCR جهد تحكم موجب فيما يتعلق بالكاثود ، ويتطلب التيرستورات (الثايرستور المتوازن) نفس قطبية تيار الأنود ، أو سالب لكل دورة من نصف الدورات .
لا يتم تحويل قطب التحكم في التيرستورات ، ويتم معالجة المقاوم ثلاثي المقاومة بمقاوم 51 أوم.يتطلب الثايرستور الحديث تيار تحكم أقل وأقل ، وفي كثير من الأحيان يمكنك العثور على دوائر يتم فيها تقليل تيار التحكم في SCR إلى حوالي 24 مللي أمبير ، وللحصول على التيرستورات إلى 50 مللي أمبير.
قد يحدث أن يؤثر الانخفاض الحاد في التيار في دائرة التحكم على موثوقية الجهاز ، لذلك يتعين على المطورين في بعض الأحيان اختيار الثايرستور بشكل منفصل لكل دائرة. خلاف ذلك ، لفتح الثايرستور منخفض التيار ، يجب أن يكون جهد الأنود الخاص به مرتفعًا في تلك اللحظة ، مما يؤدي إلى تيار تدفق ضار وتداخل.
إن الافتقار إلى التحكم وفقًا لأبسط مخطط موصوف أعلاه واضح: هناك اتصال كلفاني دائم لدائرة التحكم مع الدائرة الكهربائية. يسمح الترياك في بعض الدوائر بتوصيل أحد طرفي دائرة التحكم بالسلك المحايد. تسمح SCRs بمثل هذا الحل فقط عن طريق إضافة جسر الصمام الثنائي إلى دائرة التحميل.
ونتيجة لذلك ، تنخفض الطاقة التي يتم توفيرها للحمل إلى النصف لأن الجهد يتم توفيره للحمل في فترة واحدة فقط من فترات الموجة الجيبية الرئيسية. من الناحية العملية ، لدينا حقيقة أن الدوائر التي تتحكم في الثايرستور بالتيار المباشر بدون عزل كلفاني للعقد لا تُستخدم أبدًا ، إلا عندما يجب تنفيذ التحكم ، لسبب وجيه ، بهذه الطريقة.
أحد الحلول الشائعة للتحكم في الثايرستور هو المكان الذي يتم فيه تطبيق الجهد على قطب البوابة مباشرة من القطب الموجب عبر المقاوم عن طريق إغلاق المفتاح لبضعة ميكروثانية. يمكن أن يكون المفتاح هنا عبارة عن ترانزستور ثنائي القطب عالي الجهد ، أو مرحل صغير ، أو مقاوم ضوئي.
هذا النهج مقبول في جهد الأنود العالي نسبيًا ، فهو مريح وبسيط حتى لو كان الحمل يحتوي على مكون تفاعلي. ولكن هناك أيضًا عيبًا: المتطلبات الغامضة للمقاوم المحدد للتيار ، والذي يجب أن يكون صغيرًا من حيث القيمة الاسمية ، بحيث يتم تشغيل الثايرستور بالقرب من بداية نصف دورة الموجة الجيبية عند تشغيله لأول مرة ، ليس عند صفر جهد التيار الكهربائي (في حالة عدم وجود التزامن) ، يمكن أيضًا أن يصل إلى 310 فولت ، ولكن يجب ألا يتجاوز التيار من خلال المفتاح ومن خلال إلكترود التحكم في الثايرستور القيم القصوى المسموح بها بالنسبة لهم.
سيفتح الثايرستور نفسه للجهد Uop = Iop * Rlim. نتيجة لذلك ، ستحدث ضوضاء وسيقل جهد الحمل بشكل طفيف.تنخفض المقاومة المحسوبة للمقاوم Rlim بقيمة مقاومة دائرة الحمل (بما في ذلك مكونها الاستقرائي) ، والتي تصادف أن تكون متصلة في سلسلة مع المقاوم في وقت التبديل.
ولكن في حالة أجهزة التسخين ، تؤخذ في الاعتبار حقيقة أن مقاومتها في حالة البرد تكون أقل بعشر مرات من المقاومة في حالة العمل الساخن. بالمناسبة ، نظرًا لحقيقة أنه في التيرستورات ، قد يختلف تيار التشغيل للموجات النصف الموجبة والسالبة قليلاً ، فقد يظهر مكون ثابت صغير على الحمل.
لا يزيد وقت تشغيل SCR عادة عن 10 ميكرو ثانية ، لذلك ، بالنسبة للتحكم الاقتصادي في قدرة الحمل ، يمكن تطبيق قطار نبضي بدورة عمل تبلغ 5 أو 10 أو 20 لترددات 20 و 10 و 5 كيلو هرتز ، على التوالي. ستنخفض الطاقة من 5 إلى 20 مرة.
العيب هو ما يلي: يمكن تشغيل الثايرستور ، وليس في بداية نصف الدورة.إنه مليء بالأمواج والضوضاء. ومع ذلك ، حتى إذا حدث التشغيل قبل بداية ارتفاع الجهد من الصفر مباشرةً ، فقد لا يصل تيار قطب التحكم في هذه اللحظة إلى قيمة الاحتفاظ ، ثم ينطفئ الثايرستور فورًا بعد نهاية نبض.
نتيجة لذلك ، سيتم أولاً تشغيل وإيقاف الثايرستور لفترات قصيرة حتى يتخذ التيار شكلًا جيبيًا في النهاية. بالنسبة للأحمال ذات المكون الاستقرائي ، قد لا يصل التيار إلى قيمة الاحتفاظ ، مما يفرض حدًا أقل على مدة نبضات التحكم ، ولن ينخفض استهلاك الطاقة كثيرًا.
يتم توفير فصل دائرة التحكم عن الشبكة عن طريق ما يسمى ببداية الدفع ، والتي يمكن تنفيذها بسهولة عن طريق تركيب محول عزل صغير على حلقة من الفريت بقطر أقل من 2 سم.من المهم أن يكون جهد العزل يجب أن يكون هذا المحول مرتفعًا ، وليس تمامًا مثل أي محول نبضي صناعي ...
من أجل تقليل الطاقة المطلوبة للتحكم بشكل كبير ، سيكون من الضروري اللجوء إلى تحكم أكثر دقة. يجب إيقاف تيار البوابة بمجرد تشغيل الثايرستور. عندما يتم إغلاق المفتاح ، يتم تشغيل الثايرستور ، وعندما يبدأ الثايرستور في إجراء التيار ، تتوقف الدائرة المصغرة عن إمداد التيار من خلال قطب التحكم.
هذا النهج يوفر حقًا الطاقة اللازمة لقيادة الثايرستور. إذا كان المفتاح مغلقًا حاليًا ، فإن جهد الأنود لا يزال غير كافٍ ، ولن يتم فتح الثايرستور بواسطة الدائرة المصغرة (يجب أن يكون الجهد أكثر بقليل من نصف جهد إمداد الدائرة المصغرة). جهد التشغيل قابل للتعديل اختيار مقاومات الفصل.
للتحكم في التيرستورات بهذه الطريقة ، من الضروري تتبع القطبية ، لذلك يتم إضافة كتلة من زوج من الترانزستورات وثلاثة مقاومات إلى الدائرة ، مما يحدد اللحظة التي يتخطى فيها الجهد الصفر. المخططات الأكثر تعقيدًا هي خارج نطاق هذه المقالة.