Principios de control de tiristores y triac

Comencemos con los esquemas más simples. En el caso más simple, para controlar un tiristor, basta con suministrar brevemente una corriente constante de cierto valor a su electrodo de control. El mecanismo para suministrar esta corriente se puede mostrar esquemáticamente imaginando un interruptor que se cierra y suministra energía, como la etapa de salida de un chip o transistor.

Este es un método aparentemente simple, pero aquí se requiere que la potencia de la señal de control sea significativa. Entonces, en condiciones normales para el triac KU208, esta corriente debe ser de al menos 160 mA, y para el trinistor KU201 debe ser de al menos 70 mA. Así, a una tensión de 12 voltios y con una corriente media de, digamos, 115 mA, la potencia de control será ahora de 1,4 W.

Los requisitos de polaridad de la señal de control son los siguientes: el SCR requiere una tensión de control positiva con respecto al cátodo, y el triac (tiristor balanceado) requiere la misma polaridad que la corriente del ánodo, o negativa para cada uno de los semiciclos. .

El electrodo de control del triac no está en derivación, el trinistor se manipula con una resistencia de 51 ohmios.Los tiristores modernos requieren cada vez menos corriente de control y, con mucha frecuencia, puede encontrar circuitos en los que la corriente de control de los SCR se reduce a unos 24 mA, y para los triac a 50 mA.

Puede suceder que una fuerte disminución de la corriente en el circuito de control afecte la confiabilidad del dispositivo, por lo que a veces los desarrolladores tienen que elegir tiristores por separado para cada circuito. De lo contrario, para abrir el tiristor de baja corriente, su voltaje de ánodo tendría que ser alto en ese momento, lo que provocaría interferencias y una corriente de irrupción dañina.

La falta de control según el esquema más simple descrito anteriormente es obvia: hay una conexión galvánica permanente del circuito de control con el circuito eléctrico. Los triacs en algunos circuitos permiten que una de las terminales del circuito de control se conecte al cable neutro. Los SCR permiten tal solución solo agregando un puente de diodos al circuito de carga.

Como resultado, la potencia suministrada a la carga se reduce a la mitad porque el voltaje se suministra a la carga en solo uno de los períodos de la onda sinusoidal de la red. En la práctica, tenemos el hecho de que los circuitos con control de tiristores de corriente continua sin aislamiento galvánico de los nodos casi nunca se usan, excepto cuando el control, por alguna buena razón, debe realizarse de esta manera.

Una solución común de control de tiristores es donde el voltaje se aplica al electrodo de puerta directamente desde el ánodo a través de una resistencia cerrando el interruptor durante unos microsegundos. La clave aquí puede ser un transistor bipolar de alto voltaje, un pequeño relé o una fotorresistencia.

Este enfoque es aceptable a un voltaje de ánodo relativamente alto, es conveniente y simple incluso si la carga contiene un componente reactivo. Pero también hay un inconveniente: requisitos ambiguos para la resistencia limitadora de corriente, que debe tener un valor nominal pequeño, de modo que el tiristor se enciende más cerca del comienzo del semiciclo de la onda sinusoidal cuando se enciende por primera vez. no a voltaje de red cero (en ausencia de sincronización), también puede llegar a 310 voltios, pero la corriente a través del interruptor y el electrodo de control del tiristor no debe exceder los valores máximos permitidos para ellos.

El propio tiristor se abrirá al voltaje Uop = Iop * Rlim. Como resultado, se producirá ruido y la tensión de carga disminuirá ligeramente. La resistencia calculada de la resistencia Rlim se reduce por el valor de la resistencia del circuito de carga (incluido su componente inductivo), que está conectado en serie con el resistencia en el momento del encendido.

Pero en el caso de los dispositivos de calefacción, se tiene en cuenta el hecho de que, en estado frío, su resistencia es diez veces menor que en un estado calentado en funcionamiento. Por cierto, debido al hecho de que en los triacs la corriente de encendido para semiondas positivas y negativas puede diferir ligeramente, puede aparecer un pequeño componente constante en la carga.

El tiempo de activación del SCR no suele superar los 10 μs; por lo tanto, para un control económico de la potencia de carga, se puede aplicar un tren de impulsos con un ciclo de trabajo de 5, 10 o 20 para frecuencias de 20, 10 y 5 kHz, respectivamente. La potencia disminuirá de 5 a 20 veces.

La desventaja es la siguiente: el tiristor puede encenderse y no al comienzo del medio ciclo.Está lleno de olas y ruido. Y, sin embargo, incluso si el encendido ocurre justo antes del comienzo del aumento de voltaje desde cero, en este momento es posible que la corriente del electrodo de control aún no alcance el valor de mantenimiento, entonces el tiristor se apagará inmediatamente después del final del legumbres.

Como resultado, el tiristor primero se encenderá y apagará por breves intervalos hasta que finalmente la corriente tome una forma sinusoidal. Para cargas con un componente inductivo, la corriente puede no alcanzar el valor de retención, lo que impone un límite inferior en la duración de los pulsos de control, y el consumo de energía no disminuirá mucho.

La separación del circuito de control de la red se realiza mediante el llamado arranque por impulso, que se puede realizar fácilmente instalando un pequeño transformador de aislamiento en un anillo de ferrita con un diámetro de menos de 2 cm. Es importante que la tensión de aislamiento de tal transformador debe ser alto, y no solo como cualquier transformador de pulso industrial...

Para reducir significativamente la potencia requerida para el control, será necesario recurrir a un control más preciso. La corriente de puerta debe apagarse al igual que se enciende el tiristor. Cuando el interruptor está cerrado, el tiristor se enciende y cuando el tiristor comienza a conducir corriente, el microcircuito deja de suministrar corriente a través del electrodo de control.

Este enfoque realmente ahorra la energía necesaria para accionar el tiristor. Si el interruptor está actualmente cerrado, el voltaje del ánodo aún no es suficiente, el microcircuito no abrirá el tiristor (el voltaje debe ser un poco más de la mitad del voltaje de suministro del microcircuito). El voltaje de encendido es ajustable selección de resistencias de desacoplamiento.

Para controlar el triac de esta manera, es necesario rastrear la polaridad, por lo que se agrega al circuito un bloque de un par de transistores y tres resistencias, que fija el momento en que el voltaje cruza cero. Esquemas más complejos están más allá del alcance de este artículo.