Tristör ve triyak kontrolünün ilkeleri

En basit şemalarla başlayalım. En basit durumda, bir tristörü kontrol etmek için, kontrol elektroduna belirli bir değerde sabit bir akım sağlamak yeterlidir. Bu akımı sağlayan mekanizma, bir çipin veya transistörün çıkış aşaması gibi, kapanan ve güç sağlayan bir anahtarın resmedilmesiyle şematik olarak gösterilebilir.

Bu görünüşte basit bir yöntem, ancak burada kontrol sinyalinin gücünün önemli olması gerekiyor. Yani normal şartlar altında triyak KU208 için bu akım en az 160 mA ve trinistör KU201 için en az 70 mA olmalıdır. Böylece, 12 voltluk bir voltajda ve ortalama 115 mA akımla, kontrol gücü şimdi 1,4 W olacaktır.

Kontrol sinyalinin polarite gereksinimleri aşağıdaki gibidir: SCR, katoda göre pozitif olan bir kontrol voltajı gerektirir ve triyak (dengeli tristör), anot akımıyla aynı veya yarım döngülerin her biri için negatif polarite gerektirir. .

Triyakın kontrol elektrodu şöntlenmez, trinistör 51 ohm'luk bir dirençle manipüle edilir.Modern tristörler giderek daha az kontrol akımı gerektirir ve sıklıkla SCR'lerin kontrol akımının yaklaşık 24 mA'ya ve triyaklar için 50 mA'ya düşürüldüğü devreler bulabilirsiniz.

Kontrol devresindeki akımdaki keskin bir düşüşün cihazın güvenilirliğini etkilemesi olabilir, bu nedenle bazen geliştiricilerin her devre için ayrı ayrı tristörler seçmesi gerekir. Aksi takdirde, düşük akım tristörünü açmak için anot voltajının o anda yüksek olması gerekir, bu da zararlı ani akıma ve parazite yol açar.

Yukarıda açıklanan en basit şemaya göre kontrol eksikliği açıktır: kontrol devresinin elektrik devresi ile kalıcı bir galvanik bağlantısı vardır. Bazı devrelerdeki triyaklar, kontrol devresinin terminallerinden birinin nötr kabloya bağlanmasına izin verir. SCR'ler, yalnızca yük devresine bir diyot köprüsü ekleyerek böyle bir çözüme izin verir.

Sonuç olarak, şebeke sinüs dalgasının periyotlarından sadece birinde yüke voltaj verildiği için yüke verilen güç yarıya düşer. Uygulamada, düğümlerin galvanik yalıtımı olmadan doğru akımın tristör kontrolüne sahip devrelerin, herhangi bir nedenle kontrolün bu şekilde yapılması gerektiği durumlar dışında neredeyse hiç kullanılmadığı gerçeğine sahibiz.

Yaygın bir tristör kontrol çözümü, anahtarı birkaç mikrosaniye kapatarak bir direnç aracılığıyla doğrudan anottan kapı elektroduna gerilimin uygulandığı yerdir. Buradaki anahtar, yüksek voltajlı bir çift kutuplu transistör, küçük bir röle veya bir fotodirenç olabilir.

Bu yaklaşım nispeten yüksek anot geriliminde kabul edilebilir, yük reaktif bir bileşen içeriyor olsa bile uygun ve basittir. Ancak bir dezavantaj da var: nominal değerde küçük olması gereken akım sınırlayıcı direnç için belirsiz gereksinimler, böylece tristör ilk açıldığında sinüs dalgasının yarım döngüsünün başlangıcına daha yakın açılır, sıfır şebeke voltajında ​​​​değil (senkronizasyon olmadığında), 310 volt da gelebilir, ancak anahtardan ve tristörün kontrol elektrodundan geçen akım, onlar için izin verilen maksimum değerleri aşmamalıdır.

Tristörün kendisi Uop = Iop * Rlim voltajına açılacaktır. Sonuç olarak, gürültü meydana gelir ve yük voltajı bir miktar düşer Direnç Rlim'in hesaplanan direnci, seri olarak bağlanan yük devresinin (endüktif bileşeni dahil) direncinin değeri kadar azalır. açma sırasındaki direnç.

Ancak ısıtma cihazları söz konusu olduğunda, soğuk durumda dirençlerinin çalışan ısıtmaya göre on kat daha az olduğu dikkate alınır. Bu arada, triyaklarda pozitif ve negatif yarım dalgalar için açma akımının biraz farklı olabilmesi nedeniyle, yükte küçük bir sabit bileşen görünebilir.

SCR'nin açılma süresi genellikle 10 μs'den fazla değildir, bu nedenle ekonomik yük güç kontrolü için, 20, 10 ve 5 frekansları için 5, 10 veya 20 görev döngüsüne sahip bir darbe dizisi uygulanabilir. sırasıyla kHz. Güç 5 ila 20 kat azalacaktır.

Dezavantajı şudur: tristör, yarım döngünün başında değil açılabilir.Dalgalar ve gürültüyle dolu. Yine de, açma, voltajın sıfırdan yükselmesinin başlamasından hemen önce gerçekleşse bile, şu anda kontrol elektrodunun akımı henüz tutma değerine ulaşmayabilir, ardından tristör, bittikten hemen sonra kapanacaktır. nabız.

Sonuç olarak, tristör önce kısa aralıklarla açılıp kapanacak ve sonunda akım sinüzoidal bir şekil alacaktır. Endüktif bileşenli yükler için akım, kontrol darbelerinin süresine bir alt sınır getiren tutma değerine ulaşamayabilir ve güç tüketimi fazla azalmaz.

Kontrol devresinin ağdan ayrılması, çapı 2 cm'den küçük bir ferrit halka üzerine küçük bir izolasyon transformatörü takılarak kolayca gerçekleştirilebilen darbeli başlatma ile sağlanır İzolasyon voltajının önemli olması önemlidir Böyle bir transformatörün yüksek olması gerekir ve herhangi bir endüstriyel darbe transformatörü gibi değil...

Kontrol için gereken gücü önemli ölçüde azaltmak için daha hassas kontrole başvurmak gerekecektir. Tristör açıldığında kapı akımı kesilmelidir. Anahtar kapatıldığında, tristör açılır ve tristör akımı iletmeye başladığında, mikro devre kontrol elektrodu üzerinden akım sağlamayı durdurur.

Bu yaklaşım, tristörü çalıştırmak için gereken enerjiden gerçekten tasarruf sağlar. Anahtar şu anda kapalıysa, anot voltajı hala yeterli değil, tristör mikro devre tarafından açılmayacak (gerilim, mikro devrenin besleme voltajının yarısından biraz fazla olmalıdır). Açma voltajı ayarlanabilir dekuplaj dirençlerinin seçimi.

Triyak'ı bu şekilde kontrol etmek için, polariteyi izlemek gerekir, bu nedenle devreye, voltajın sıfırı geçtiği anı sabitleyen bir çift transistör ve üç direnç bloğu eklenir. Daha karmaşık şemalar bu makalenin kapsamı dışındadır.