שיטות הקמת תיריסטור באלקטרוניקה כוח

רוב ה ציוד ממיר ושימוש בספקי חשמל במצב מתג אלקטרוניקה כוח רכיבים כמו תיריסטורים, MOSFET והתקני מוליכים למחצה חשמליים אחרים לפעולות מיתוג בתדרים גבוהים בדירוג הספק גבוה. שקול את התיסטיסטרים שאנו משתמשים בהם בתדירות גבוהה כמתגים ביסטיביים במספר יישומים. תיריסטורים אלה משתמשים במתגים הדרושים להפעלה וכיבוי. להפעלת תיריסטורים, יש כמה שיטות להפעיל תיריסטור הנקראות שיטות הפעלת תיריסטור. באופן דומה, לכיבוי תיריסטורים, ישנן שיטות הנקראות שיטות או טכניקות של שינויי תיריסטורים. לפני שנדון בטכניקות ההמרה של תיריסטור, עלינו לדעת משהו על יסודות התיריסטור, כגון תיריסטור, פעולת תיריסטור, סוגים שונים של תיריסטורים ושיטות הפעלה של תיריסטור.

מהו תיריסטור?

שניים עד ארבעה התקני מוליכים למחצה מוליכים המורכבים מארבע שכבות של חומרים מסוג N ו- P מתחלפים נקראים תיריסטורים. אלה משמשים בדרך כלל כמתגים דו-יציבים אשר יתנהלו רק כאשר מופעל מסוף השער של התיריסטור. תיריסטור נקרא גם מיישר מבוקר סיליקון או SCR.

תיריסטור

מהי ההחלפה על SCR?

הקומוטציה אינה אלא שיטת OFF OFF של SCR. זוהי שיטה אחת המשמשת להבאת SCR או תיריסטור ממצב ON למצב OFF. אנו יודעים כי ניתן להפעיל SCR באמצעות אות שער לכיוון SCR כאשר הוא נמצא בהטיית העברה. אבל SCR צריך לכבות כנדרש לבקרת כוח אחרת מיזוג כוח.

מעגל שינויים עבור SCR

כאשר SCR נע במצב של הולכת העברה, מסוף השער שלו מאבד את שליטתו. לשם כך, יש להשתמש במעגל נוסף לכיבוי תיריסטור / SCR. אז, מעגל נוסף זה נקרא מעגל מעבר.

כך שמונח זה משמש בעיקר להעברת הזרם מעין אחת לאחרת. מעגל ההסעה מפחית בעיקר את הזרם הקדמי לאפס כדי לכבות את התיריסטור. לכן, יש לקיים את התנאים הבאים בכיבוי התיריסטור לאחר התנהלותו.

• יש להפחית את הזרם הקדמי של תיריסטור או SCR לאפס אחרת תחת רמת זרם ההחזקה.
• יש לספק מתח הפוך נרחב על פני SCR / תיריסטור בכדי להחזיר את מצבו החוסם קדימה.

ברגע שה- SCR מכובה על ידי הקטנת הזרם קדימה לאפס, קיימים נושאות מטען עודפים בשכבות שונות. כדי לשחזר את מצב החסימה קדימה של התיריסטור, יש לשלב מחדש את נושאי המטען העודפים. לכן, שיטת קומבינציה זו יכולה להאיץ על ידי הפעלת מתח הפוך על פני התיריסטור.

שיטות העברת תיריסטור

כפי שלמדנו לעיל, ניתן להפעיל תיריסטור על ידי הפעלת מסוף שער עם דופק קצר במתח נמוך. אך לאחר הפעלתו, הוא יתנהל באופן רציף עד שהטיריסטור מוטה לאחור או שזרם העומס ייפול לאפס. הולכה מתמשכת זו של תיריסטורים גורמת לבעיות ביישומים מסוימים. התהליך המשמש לכיבוי תיריסטור נקרא מעבר. על ידי תהליך ההסעה, מצב הפעלת התיריסטור משתנה ממצב הולכה קדימה למצב חסימה קדימה. לכן, שיטות ההסבה של הטיריסטור או טכניקות ההסבה של התיריסטור משמשות לכיבוי.

טכניקות ההחלפה של תיריסטורים מסווגות לשני סוגים:

• שינויים טבעיים
• החלפה כפויה

שינויים טבעיים

באופן כללי, אם ניקח בחשבון אספקת זרם חילופין, הזרם יזרום דרך קו האפס המעבר תוך כדי שיא חיובי לשיא שלילי. לפיכך, מתח הפוך יופיע על פני המכשיר בו זמנית, אשר יכבה את התיריסטור באופן מיידי. תהליך זה נקרא מעבר טבעי כאשר התיריסטור מכובה באופן טבעי ללא שימוש ברכיבים חיצוניים או במעגל או באספקה ​​למטרות מעבר.

ניתן לצפות בהסבה טבעית בבקרי מתח AC, מיישרים מבוקרי פאזה וממירי ציקלו.

החלפה כפויה

ניתן לכבות את התיריסטור על ידי הטיה הפוכה של SCR או על ידי שימוש ברכיבים פעילים או פסיביים. ניתן להפחית את זרם התיריסטור לערך מתחת לערך החזקת הזרם. מכיוון שהטיריסטור מכובה בכוח, הוא מכונה תהליך של החלפת כפייה. ה רכיבי אלקטרוניקה וחשמל בסיסיים כגון השראות וקיבול משמשים כאלמנטים מתניידים למטרות מעבר.

ניתן לצפות בהחלפה כפויה תוך שימוש באספקת DC ולכן היא נקראת גם מעבר DC. המעגל החיצוני המשמש לתהליך ההסעה בכפייה נקרא מעגל שינויים והאלמנטים המשמשים במעגל זה נקראים אלמנטים נוסעים.

סיווג שיטות ההסבה בכפייה

הנה, סיווג שיטות ההחלפה של התיריסטור נדון להלן. הסיווג שלה נעשה בעיקר תלוי אם דופק ההסעה הוא דופק זרם של דופק מתח, בין אם הוא מחובר בסדרה / במקביל דרך ה- SCR שיש להחליפו, בין אם האות ניתן באמצעות תיריסטור עזר או ראשי, בין אם מעגל ההסעה נטען ממקור עזר או ממקור עיקרי. סיווג הממירים יכול להיעשות בעיקר על פי מיקום אותות ההסעה. ניתן לסווג את ההסעה הכפויה לשיטות שונות באופן הבא:

• מחלקה א ': הוספה עצמית על ידי עומס מהדהד
• מחלקה B: הוספה עצמית על ידי מעגל LC
• מחלקה C: Cor L-C מועבר על ידי SCR נושא עומס אחר
• סוג D: C או L-C המועברים על ידי SCR עזר
• מחלקה ה ': מקור דופק חיצוני להתניידות
• מחלקה F: החלפת קו AC

מחלקה א ': הוספה עצמית על ידי עומס מהדהד

מחלקה A היא אחת מטכניקות ההחלפה של התיריסטור הנפוצות. אם תיריסטור מופעל או מופעל, אז זרם האנודה יזרום באמצעות טעינה קבלים C עם נקודה חיובית. המעגל השני של הסדר השני עם הלחות נמוכה נוצר על ידי ה- משרן או נגד AC , קבלים, ונגד. אם הזרם מצטבר באמצעות SCR ומשלים את מחצית המחזור, אז זרם המשרן יזרום דרך SCR בכיוון ההפוך אשר יכבה את התיריסטור.

שיטת החלפת תיריסטור בכיתה A

לאחר הקמת התיריסטור או כיבוי התיריסטור, הקבל יתחיל להתפרק מערכו השיא דרך הנגד באופן אקספוננציאלי. התיריסטור יהיה במצב הטיה הפוכה עד שמתח הקבל יחזור לרמת מתח האספקה.

מחלקה B: הוספה עצמית על ידי מעגל L-C

ההבדל העיקרי בין שיטות ההסבה של תיריסטור מחלקה A לשכבה B הוא שה- LC מחובר בסדרה עם תיריסטור בכיתה A, ואילו במקביל לתיריסטור בכיתה B. לפני הפעלת ה- SCR, הקבל טעון כלפי מעלה (נקודה מציינת חִיוּבִי). אם ה- SCR מופעל או מקבל דופק מפעיל, אז לזרם שנוצר ישנם שני מרכיבים.

שיטת העברת תיריסטור מחלקה B

זרם העומס הקבוע שזורם דרך עומס ה- R-L מובטח על ידי התגובה הגדולה המחוברת בסדרה עם העומס המהודק בדיודת גלגל חופשי. אם זרם סינוסואידי זורם דרך מעגל ה- L-C המהדהד, אז הקבל C טעון בנקודה כשלילי בסוף מחצית המחזור.

הזרם הכולל שזורם דרך ה- SCR הופך לאפס כאשר הזרם ההפוך שזורם דרך ה- SCR מנוגד לזרם העומס עבור חלק קטן מהתנודה השלילית. אם זרם המעגל המהדהד או זרם ההפוך הופכים להיות גדולים יותר מזרם העומס, אז ה- SCR יושבת.

סוג C: C או L-C מועברים על ידי SCR אחר הנושא עומס

בשיטות ההחלפה של התיריסטור לעיל, ראינו רק SCR אחד, אך בטכניקות ההמרה של Class C של תיריסטור יהיו שני SCR. SCR אחד נחשב לתיריסטור הראשי והשני כטיריסטור עזר. בסיווג זה, שניהם עשויים לשמש כ- SCR עיקריים הנושאים זרם עומס והם יכולים להיות מתוכננים עם ארבעה SCR עם עומס על פני הקבל באמצעות מקור זרם לאספקת ממיר אינטגרלי.

שיטת העברת תיריסטור מחלקה C

אם התיריסטור T2 מופעל, הקבל יטען. אם התיריסטור T1 מופעל, הקבל יתפרק וזרם פריקה זה של C יתנגד לזרימת זרם העומס ב- T2 כאשר הקבל מועבר על פני T2 דרך T1.

מחלקה D: L-C או C מועברים על ידי SCR עזר

ניתן להבדיל בין שיטות ההחלפה של תיריסטור מחלקה C ודרגה D עם זרם העומס בכיתה D: רק אחד מ- SCR יישא את זרם העומס ואילו האחר משמש כטיריסטור עזר ואילו במחלקה C שני SCR יישאו זרם עומס. התיריסטור העזר מורכב מנגד באנודה שלו בעל התנגדות העמידה בערך פי עשרה.

סוג D סוג

על ידי הפעלת ה- Ta (תיריסטור עזר) הקבל טעון עד מתח אספקה ​​ואז ה- Ta יכבה. המתח הנוסף אם קיים, עקב השראות משמעותית בקווי הקלט יוזרם דרך מעגל עומס המשרן לדיודה.

אם ה- Tm (התיריסטור הראשי) מופעל, הזרם יזרום בשני נתיבים: זרם ההחלפה יזרום דרך הנתיב C-Tm-L-D, וזרם העומס יזרום דרך העומס. אם המטען על הקבל הפוך ומוחזק באותה הרמה באמצעות הדיודה ואם Ta מופעל מחדש, אז המתח על פני הקבל יופיע על פני ה- Tm דרך Ta. לפיכך, התיריסטור הראשי Tm יושבת.

מחלקה ה ': מקור דופק חיצוני להנעה

לטכניקות העברת תיריסטור מסוג E, שנאי אינו יכול להרוות (מכיוון שיש לו מספיק פער ברזל ואוויר) ומסוגל לשאת את זרם העומס עם ירידת מתח קטנה בהשוואה למתח האספקה. אם התיריסטור T מופעל, הזרם יזרום דרך שנאי העומס והדופק.

סוג E סוג

מחולל דופק חיצוני משמש להפקת דופק חיובי שמועבר לקתודה של התיריסטור דרך שנאי דופק. הקבל C טעון בסביבות 1 וולט והוא נחשב כבעל אפס עכבה למשך דופק הכיבוי. המתח על פני התיריסטור הופך על ידי הדופק מה- שנאי חשמל המספק את זרם ההחלמה ההפוך, ובמשך זמן הכיבוי הנדרש הוא מחזיק במתח השלילי.

מחלקה F: קו AC הוזמן

בטכניקות ההמרה של תיריסטור בכיתה F, משתמשים במתח לסירוגין לאספקה ​​ובמהלך חצי המחזור החיובי של אספקה ​​זו, זרם העומס יזרום. אם העומס הוא אינדוקטיבי מאוד, הזרם יישאר עד להתפזרות האנרגיה המאוחסנת בעומס ההשראה. במהלך מחצית המחזור השלילית כאשר זרם העומס הופך לאפס, אז התיריסטור יכבה. אם מתח קיים למשך זמן כיבוי מדורג של המכשיר, הקוטביות השלילית של המתח על פני התיריסטור היוצא תכבה אותו.

סוג F סוג

כאן, משך מחצית המחזור חייב להיות גדול יותר מזמן הכיבוי של התיריסטור. תהליך החלפה זה דומה לתפיסה של ממיר תלת פאזי. הבה נבחן, בעיקר T1 ו- T11 מתנהלים עם זווית ההפעלה של הממיר, השווה ל 60 מעלות ופועלת במצב הולכה רציף עם עומס אינדוקטיבי במיוחד.

אם התיריסטורים T2 ו- T22 מופעלים, באופן מיידי הזרם דרך המכשירים הנכנסים לא יעלה לרמת זרם העומס. אם הזרם דרך התיריסטורים הנכנסים יגיע לרמת זרם העומס, אז יתחיל תהליך ההסעה של הטוריסטים היוצאים. יש להמשיך במתח ההטיה ההפוך הזה של התיריסטור עד שמגיעים למצב החסימה קדימה.

כישלון שיטות ההחלפה של תיריסטור

כישלון ההחלפה של התיריסטור מתרחש בעיקר מכיוון שהם מועברים בקו וירידת מתח עלולה להוביל למתח לא מספיק להתניידות, ולכן גורמת לתקלה ברגע שמפעילים את התיריסטור הבא. לכן כישלון בהסבה מתרחש בגלל כמה סיבות, חלקן נדונות להלן.
תיריסטורים מספקים זמן התאוששות הפוך איטי למדי, כך שהזרם ההפוך העיקרי עשוי לספק בהולכת העברה. זה יכול לסמן 'זרם תקלות', המופיע בצורה מחזורית על ידי פיזור כוח נלווה הנכנסים לתצוגה בכשל SCR.

במעגל חשמלי, המעבר הוא בעצם ברגע שזרם הזרם זורם מענף אחד של המעגל לשני. כישלון בהסבה מתרחש בעיקר לאחר שהשינוי בנתיב נכשל מסיבה כלשהי.
עבור מהפך או מעגל מיישר, המשתמש ב- SCR, כישלון בהסבה יכול להתרחש בגלל שתי סיבות בסיסיות.

אם תיריסטור לא מצליח להפעיל, זרימת הזרם לא תעבור ושיטת ההסעה תיפול. באופן דומה, אם תיריסטור לא יכבה, אז זרם הזרם עשוי להתנייד בחלקו לעבר הענף הבא. אז זה נחשב גם ככישלון.

ההבדל בין טכניקות של קומוטציה טבעית לטכניקה של כפייה

ההבדלים בין נסיעות טבעיות להתניידות כפויה נדונים להלן.

תיריסטור יכול להיקרא פשוט מיישר מבוקר. ישנם סוגים שונים של תיריסטרים המשמשים לעיצוב מבוסס אלקטרוניקה פרויקטים חשמליים חדשניים . תהליך הפעלת התיריסטור על ידי מתן פעימות הפעלה למסוף השער נקרא טריגר. באופן דומה, תהליך כיבוי התיריסטור נקרא מעבר. מקווה שמאמר זה נותן מידע קצר על טכניקות נסיעה שונות של התיריסטור. סיוע טכני נוסף יינתן על סמך הערותיך ושאלותיך בסעיף ההערות להלן.