Запишите как закрыть запираемый тиристор

15.4. Закрывание тиристора в цепи постоянного тока

Как было отмечено выше, в схеме выпрямителя тиристор автоматически закрывается при поступлении отрицательной полуволны синусоиды (смене полярности напряжения анод-катод). Если же тиристор применяется в цепях постоянного тока, смены полярности не происходит, и для закрывания тиристора приходится применять специальные схемы запирания, в которых формируется или встречный ток, или встречное напряжение. Схемы запирания тиристора представлены на рис. 15.6.

Рис. 15.6. Схемы запирания тиристоров в цепях постоянного тока:

а – схема встречного напряжения; б – схема встречного тока

Каждая схема содержит коммутирующий конденсатор С, который предварительно заряжается от дополнительного источника питания. В момент времени, когда нужно закрыть тиристор, замыкается ключ К, в качестве которого может быть использован дополнительный тиристор или транзистор.

На схеме встречного напряжения конденсатор разряжается на тиристор, в результате чего к тиристору прикладывается встречное напряжение. Закрываются переходы П1 и П3, рассасываются заряды в переходе П2, и тиристор закрывается. Главное условие – запасённого в конденсаторе С заряда должно хватить, чтобы поддерживать достаточное по величине встречное напряжение на время завершения переходного процесса закрывания тиристора (см. раздел 14.2). Преимущество схемы – простое исполнение. Недостаток – в момент коммутации происходит бросок напряжения в нагрузке на величину напряжения заряженного конденсатора С.

На схеме встречного тока конденсатор разряжается на трансформатор тока, включённый в анодную цепь тиристора. На вторичной обмотке трансформатора формируется ток, направленный встречно току анодной цепи тиристора. В результате ток становится меньше тока удержания, рассасываются заряды в переходе П2, и тиристор закрывается. Главное условие – запасённого в конденсаторе С заряда должно хватить, чтобы поддерживать достаточный по величине встречный ток на время завершения переходного процесса закрывания тиристора. Преимущество схемы — в момент коммутации не происходит броска напряжения в нагрузке. Недостаток – применение трансформатора тока (трудность технологического исполнения и большая стоимость изделия).

1. Приведите примеры использования динистора и тиристора в электронных схемах?

2. Нарисуйте схему ГПН и поясните принцип работы.

3. Чем отличается регулируемый выпрямитель от нерегулируемого? Напишите формулу регулировочной характеристики.

4. Почему в схеме управляемого выпрямителя тиристор закрывается автоматически?

5. Как происходит закрывание тиристора в цепях постоянного тока? Какие схемы применяются для этого?

Лекция 16. Запираемые тиристоры. Симметричные тиристоры – симисторы

16.1. Запираемые тиристоры

Тиристор, способный не только открываться, но и закрываться под воздействием сигнала на управляющем электроде, называется запираемыйтиристор. Условное графическое обозначение и схема замещения запираемого тиристора представлены на рис. 16.1.

Рис. 16.1. Запираемый тиристор:

а – условное графическое обозначение; б – схема замещения

Рассмотрим принцип работы запираемого тиристора, воспользовавшись схемой замещения. Согласно выражению (14.3) ток во внешней цепи зависит от коэффициентов передачи тока эмиттера транзисторов VT1 иVT2. Ток управленияI_У, поступая на базу транзистораVT2, увеличивает для него ток базы и коэффициент передачи тока₂. Тиристор открывается, когда 1 – (₁+₂) = 0. Более конкретно это описывается выражением

. (16.1)

Если теперь ток управления уменьшить до нуля (I_У= 0), тиристор останется открытым, при условии, что ток анода будет больше тока удержания.

Для закрывания тиристора на управляющий электрод необходимо подать напряжение отрицательной полярности. Тогда ток коллектора VT1 будет протекать по цепи управляющего электрода, а ток базы транзистораVT2 уменьшится, что приведёт к снижению коэффициентов передачи тока₁и₂и прекращению регенеративного процесса. ТранзисторVT2 можно вывести из насыщения при условии

, (16.2)

где I_З– ток запирания тиристора по управляющему электроду.

Способность тиристора к запиранию по управляющему электроду характеризуется коэффициентом запирания

. (16.3)

Из выражения (16.3) следует, что коэффициент запирания зависит от коэффициентов передачи тока ₁и₂и будет тем больше, чем больше₂. Это означает, что чем меньше степень насыщения перехода П2 тиристора, тем легче его закрыть по сигналу управляющего электрода. Степень насыщения перехода П2 зависит от тока через тиристор в открытом состоянии, поэтому коэффициент запирания также будет зависеть от тока анода тиристора (рис. 16.2)

Рис. 16.2. Зависимость коэффициента запирания от тока анода

Схема управления запираемым тиристором должна формировать импульсы положительной (для открывания) и отрицательной (для закрывания) полярности относительно катода. Наиболее просто это можно сделать, если в цепь управляющего электрода включить конденсатор (рис. 16.3).

Рис. 16.3. Простейшая схема управления запираемым тиристором

При разомкнутом ключе К конденсатор С заряжается через резистор R1, и на управляющий электрод тиристора поступает импульс положительной полярности. Когда процесс заряда конденсатора закончится, ток управляющего электрода станет равным нулю. Если теперь замкнуть ключ К, начнётся разряд конденсатора С через резисторR2, и на управляющий электрод тиристора поступит импульс отрицательной полярности. Чтобы произошло закрывание тиристора, необходимо выполнить условие

;, (16.4)

где U_З– напряжение на управляющем электроде, необходимое для запирания тиристора;

I_З– ток управляющего электрода, необходимый для запирания тиристора;

t_З– длительность запирающего импульса.

Существуют более сложные схемы управления, в которых для запирания тиристора применяется отдельный источник питания, а также специальные драйверы управления, как, например, в мощных запираемых тиристорах, сведения о которых можно прочитать в литературе [6, 11, 17].

4.9.3. Схемы управления запираемыми тиристорами

Включение и выключение запираемого тиристора осуществляется импульсами различной полярности (рис. 4.8, а). Наличие биполярного сигнала приводит к необходимости развязки генераторов запускающих и запирающих импульсов, то есть внутренние сопротивления генераторов должны быть очень большими.

Рис. 4.8. Схемы управления запираемыми тиристорами.

Управление запираемыми тиристорами может осуществляться как от одного источника питания, когда биполярный сигнал формируется с помощью реактивных элементов (рис 4.8, б, в), так и включением нагрузки в катодную цепь тиристора (рис. 4.8, д).

Управление VS на рис. 4.8, б осуществляется с помощью конденсатора. При разомкнутом контакте конденсатор С через R₁ и внутреннее сопротивление управляющей цепи VS заряжается до напряжения источника питания Е и на вход тиристора поступает запускающий импульс. При замыкании контакта происходит разряд конденсатора через R₂ и внутреннее сопротивление управляющей цепи VS, обеспечивая на входе тиристора импульс отрицательной полярности.

В схеме на рис.4.8, в открытие тиристора VS производится при замыкании контакта, то есть ток управления протекает через R₁ и внутреннее сопротивление управляющей цепи VS. При размыкании контакта возникает импульс тока противоположной полярности, обусловленный ЭДС самоиндукции дросселя, который запирает VS. В схеме на рис. 8, г управление осуществляется с помощью двух кнопок. Открытие тиристора VS осуществляется нажатием кнопки SB₁, при этом происходит разряд конденсатора С₁ через входную цепь VS.

Отключение нагрузки производится нажатием кнопки SB₂, при этом разряжается конденсатор С₂ через входную цепь VS.

Если нагрузка включена в катод тиристора VS (рис. 4.8, д), то открытие тиристора VS будет происходить при подаче запускающего импульса через диод VD и сопротивление R_огр. Закрытие тиристора осуществляется при замыкании контакта, так как управляющий электрод тиристора через R₁ подключается к минусу источника питания Е. Для поддержания напряжения на сопротивлении Rн при снижении тока нагрузки необходимо шунтировать нагрузку включением конденсатора С, который также способствует ускорению процесса запирания. Диод VD служит для развязки входной цепи VS от генератора запускающих импульсов.

4.9.4. Схемы управления симметричными тиристорами

Симметричный тиристор (рис.4.9, а) проводит в течение положительного и отрицательного полупериодов. Если нагрузка Z_н носит чисто активный характер, то ток нагрузки повторяет форму кривой приложенного напряжения и в этом случае угол закрытия b всегда равен p (рис. 4.9, а). В случае индуктивной нагрузки необходимо применять специальные меры по уменьшению скорости изменения напряжения допустимой величины, например, шунтирование силовых электродов тиристора RC-цепью (рис. 4.9, а). Большая величина обусловлена тем, что в момент закрытия тиристора (I_н = 0) к нему прикладывается напряжение значительной величины противоположной полярности (рис. 4.9, а).

Управление симметричными тиристорами можно производить и непосредственно от сети переменного тока (рис.4.9, б — рис.4.9, д). В схеме на рис. 9, б при разомкнутом контакте симмистор закрыт, а при замкнутом контакте — открыт, так как при этом поступает сигнал на вход симмистора через R_у. Во включенном состоянии симмистор шунтирует цепь контакта, ограничивая ток через него. В схеме на рис.4.9, в когда контакт замкнут, вход симмистора зашунтирован, симмистор закрыт. В схеме на рис.4.9, г процесс отпирания симмистора повторяется каждый полупериод питающего напряжения, обеспечивая на его входе сигнал управления положительной полярности.

На рис.4. 9, д изображена двухполупериодная схема с управлением по фазе, которая предназначена для питания нагрузки переменным напряжением. С помощью динистора VS₂ осуществляется управление симмистором VS₁ импульсами различной полярности, получаемые при разряде конденсатора С₁ каждый полупериод. Момент включения динистора определяется величиной напряжения на конденсаторе С₁ и регулируемого фазосдвигающей цепью R₁C₁. Для увеличения предела регулирования угла отпирания симмистора параллельно цепи R₁C₁ включена вспомогательная цепь R₂C₂. Для уменьшения влияния нагрузки на фазосдвигающую цепь R₁C₁ в схему включен резистор R₃.

Переключатель с синхронной коммутацией на симметричном тиристоре (рис. 9, е) имеет низкий уровень помех. Это объясняется тем, что симметричный тиристор VS₁ разрывает цепь в момент прохождения тока через нулевое значение. Данная схема допускает любые нагрузки и фактически исключает помехи в замкнутом и разомкнутом состоянии. Схема работает следующим образом:

Если сигнал на входе схемы отсутствует и ключ К разомкнут, то тиристоры VS₂ и VS₃ заперты. В этом случае тиристор VS₁ будет запускаться в начале каждого полупериода питающего напряжения через сопротивление R₃ и диоды V₄-V₇ и через нагрузку будет протекать переменный ток. Однако как тиристор VS_2, так и тиристор VS₃ могут шунтировать вход симметричного тиристора. Если входной сигнал приложен к тиристору VS₂ в начале положительного полупериода (ключ К замкнут), то через него начнет проходить ток, как только напряжение на аноде станет положительным. Этот ток протекает через вход тиристора VS₁, шунтируя управляющий электрод в течение данного полупериода. При изменении полярности напряжения источника питания (отрицательный полупериод) отопрется тиристор VS₃ переходным током в индуктивности L₁ через диод V₃, а симметричный

Рис. 4.9. Схемы управления симметричными тиристорами.

тиристор VS₁ останется зашунтированным и на этот полупериод.

Отпереть тиристор VS₁ можно, разомкнув ключ К. Таким образом , состояние ключа в начале положительного полупериода питания определяет, будет ли отдана мощность в нагрузку в течение полного периода. Возможны два режима:

1. Ключ К разомкнут в начале периода, тиристор VS₂ не пропускает ток, а тиристор VS₁ отопрется в начале периода и мощность в нагрузку будет отдаваться весь период;
2. Ключ К замкнут в начале периода, тиристор VS₂ и VS₃ находятся в проводящем состоянии весь период. Симметричный тиристор VS₁ заперт, что предотвращает отдачу мощности в нагрузку.

52. Способы запирания тиристоров.

например, введением в его цепь колебательных L-C контуров (последовательных или параллельных).

Тиристор закрывается в момент перехода через ноль тока в колебательном контуре.

2.Выключение тиристора путем изменения полярности напряжения между катодом и анодом.

Д ля этого используют предварительно заряженный конденсатор С, который в нужный момент времени подключают между анодом и катодом тиристора в запирающей полярности (рис 112) путем замыкания ключа К.

Существует большое количество схем различных коммутационных узлов, использующих данный способ запирания тиристоров.

3 .Запирание тиристора путем введения в его цепь противо Э.Д.С., под действием которой прямой ток тиристора снизится до нуля (рис 113).

Это можно осуществить при помощи генератора импульсов ГИ, подключаемого через трансформатор Тр в силовую цепь тиристора. В нужный момент времени генератор формирует импульс напряжения, который наводит во вторичной обмотке трансформатора импульс с полярностью, встречной по отношению к тиристору, что приведет к снижению прямого тока тиристора до нуля.

4.Подключение параллельно тиристору источника коммутирующей Э.Д.С. (рис 114).

Выключение тиристора осуществляется замыканием в нужный момент времени ключа К на короткий промежуток времени, определяемый временем рассасывания неосновных носителей в зонах полупроводника.

53. Двухоперационные тиристоры

В настоящее время разработаны новые типы тиристоров, так называемые, двухоперационные тиристоры или запираемые тиристоры. Они являются полностью управляемыми полупроводниковыми приборами, которые можно и включить и выключить по цепи управления. Однако ток управления, необходимый для выключения такого тиристора, оказывается соизмеримым с его прямым током,что требует мощного источника напряжения управления и ограничивает, таким образом область их применения. На принципиальных схемах запираемые тиристоры обозначаются символами:

а ) С выводом управляющего электрода от р-зоны.

б) С выводом управляющего электрода от n-зоны.

54. Симисторы

Широкое применение в цепях переменного тока получили так называемые симисторы (симметричные тиристоры), которые выполняются на основе многослойной полупроводниковой структуры (рис 115).

Основой в симисторе является монокристалл полупроводника, в котором созданы, пять областей с чередующимся типом проводимости, которые образуют четыре p-n-перехода. Контакты от крайних областей наполовину шунтируют первый и четвертый p-n-переходы. При полярности внешнего источника напряжения, указанной без скобок, переход 1 окажется включенным в обратном направлении и ток через него будет исчезающе мал. Весь ток через полупроводниковую структуру при такой полярности источника будет протекать через область .Четвертый переход будет включен в прямом направлении и через него будет проходить инжекция электронов. Значит при данной полярности источника рабочая структура симистора представляет собой структуру, аналогичную структуре обычного тиристора, работа которого уже была рассмотрена выше. При смене полярности на противоположную (указана в скобках) уже будет закрыт переход 4,а переход 1 будет открыт.

Структура симистора становится , то есть опять аналогична структуре обычного тиристора, но направленного в противоположную сторону. Таким образом, в схемном отношении симистор можно представить в виде двух встречно-параллельных тиристоров (рис 116).

У вас большие запросы!

Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.

Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.

Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.

Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.

Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад