A tirisztor és a triac szabályozás elvei
Kezdjük a legegyszerűbb sémákkal. A legegyszerűbb esetben a tirisztor vezérléséhez elegendő, ha egy bizonyos értékű állandó áramot adunk a vezérlőelektródához. Az áramellátás mechanizmusa vázlatosan bemutatható egy olyan kapcsoló képével, amely bezár és tápellátást biztosít, például egy chip vagy tranzisztor kimeneti fokozatát.
Ez egy látszólag egyszerű módszer, de itt a vezérlőjel teljesítményének jelentősnek kell lennie. Tehát normál körülmények között a KU208 triac esetében ennek az áramnak legalább 160 mA-nek, a KU201 trinistornál pedig legalább 70 mA-nek kell lennie. Így 12 voltos feszültségnél és mondjuk 115 mA átlagos áramerősségnél a vezérlőteljesítmény most 1,4 W lesz.
A vezérlőjel polaritási követelményei a következők: az SCR a katódhoz képest pozitív vezérlőfeszültséget igényel, a triac (kiegyensúlyozott tirisztor) pedig az anódárammal azonos polaritást, vagy negatívat minden félciklusban .
A triac vezérlőelektródája nincs söntölve, a trinisztort 51 ohmos ellenállással manipulálják.A modern tirisztorok egyre kevesebb vezérlőáramot igényelnek, és nagyon gyakran találhatunk olyan áramköröket, ahol az SCR-ek vezérlőárama körülbelül 24 mA-re, a triacoknál pedig 50 mA-re csökken.
Előfordulhat, hogy a vezérlő áramkör áramának éles csökkenése befolyásolja az eszköz megbízhatóságát, ezért néha a fejlesztőknek minden egyes áramkörhöz külön kell választaniuk a tirisztorokat. Ellenkező esetben a kisáramú tirisztor kinyitásához az anódfeszültségnek magasnak kell lennie abban a pillanatban, ami káros bekapcsolási áramhoz és interferenciához vezet.
A fent leírt legegyszerűbb séma szerinti vezérlés hiánya nyilvánvaló: a vezérlőáramkör állandó galvanikus kapcsolata van az elektromos áramkörrel. Egyes áramkörök triacjai lehetővé teszik a vezérlőáramkör egyik kivezetésének a nulla vezetékhez való csatlakoztatását. Az SCR-ek ilyen megoldást csak akkor tesznek lehetővé, ha diódahidat adnak a terhelési áramkörhöz.
Ennek eredményeként a terhelésre betáplált teljesítmény felére csökken, mivel a hálózati szinuszhullám csak egy periódusában kap feszültséget a terhelésre. A gyakorlatban az a tény, hogy a csomópontok galvanikus leválasztása nélküli, tirisztoros egyenáramú vezérlésű áramköröket szinte soha nem használják, kivéve, ha a vezérlést valamilyen jó okból ilyen módon kell végrehajtani.
Elterjedt tirisztoros vezérlési megoldás, ahol a feszültséget közvetlenül az anódról egy ellenálláson keresztül juttatják a kapuelektródára a kapcsoló néhány mikromásodperces zárásával. A kulcs itt lehet egy nagyfeszültségű bipoláris tranzisztor, egy kis relé vagy egy fotoellenállás.
Ez a megközelítés viszonylag nagy anódfeszültség mellett elfogadható, kényelmes és egyszerű akkor is, ha a terhelés reaktív komponenst tartalmaz. De van egy hátránya is: kétértelmű követelmények az áramkorlátozó ellenállással szemben, amelynek névleges értékűnek kell lennie, hogy a tirisztor az első bekapcsoláskor közelebb kapcsoljon a szinuszos hullám félciklusának kezdetéhez, nem nulla hálózati feszültségen (szinkronizálás hiányában), 310 volt is jöhet rá, de a kapcsolón és a tirisztor vezérlőelektródáján keresztüli áram nem haladhatja meg a számukra megengedett maximális értékeket.
Maga a tirisztor az Uop = Iop * Rlim feszültségre nyílik. Ennek eredményeként zaj keletkezik és a terhelési feszültség enyhén csökken, az Rlim ellenállás számított ellenállását csökkenti a terhelő áramkör ellenállásának értéke (beleértve annak induktív komponensét is), amely történetesen sorba van kapcsolva ellenállást a bekapcsoláskor.
De a fűtőberendezéseknél figyelembe veszik azt a tényt, hogy hideg állapotban az ellenállásuk tízszer kisebb, mint egy működő fűtöttnél. Egyébként, mivel a triacokban a pozitív és negatív félhullámok bekapcsolási árama kissé eltérhet, egy kis állandó komponens jelenhet meg a terhelésen.
Az SCR bekapcsolási ideje általában nem haladja meg a 10 μs-t, ezért a gazdaságos terhelési teljesítményszabályozás érdekében 20, 10 és 5 frekvenciákon 5, 10 vagy 20 munkaciklusú impulzussor alkalmazható. kHz, ill. A teljesítmény 5-ről 20-szorosára csökken.
Hátránya a következő: a tirisztor be tud kapcsolni, és nem a félciklus elején.Tele van hullámokkal és zajjal. És mégis, még akkor is, ha a bekapcsolás közvetlenül a feszültség nulláról való emelkedése előtt történik, ebben a pillanatban a vezérlőelektróda árama még nem éri el a tartási értéket, akkor a tirisztor a feszültség vége után azonnal kikapcsol. impulzus.
Ennek eredményeként a tirisztor először rövid időre be- és kikapcsol, míg végül az áram szinuszos alakot vesz fel. Az induktív komponensű terheléseknél előfordulhat, hogy az áram nem éri el a tartási értéket, ami alsó határt szab a vezérlőimpulzusok időtartamának, és az energiafogyasztás sem csökken.
A vezérlőáramkör hálózattól való leválasztását az úgynevezett impulzusindítás biztosítja, amely egy 2 cm-nél kisebb átmérőjű ferritgyűrűre kisméretű leválasztó transzformátor felszerelésével egyszerűen kivitelezhető Fontos, hogy a leválasztó feszültség egy ilyen transzformátornak magasnak kell lennie, és nem csak úgy, mint bármelyik ipari impulzus transzformátornak...
A vezérléshez szükséges teljesítmény jelentős csökkentése érdekében pontosabb szabályozásra lesz szükség. A kapuáramot ugyanúgy ki kell kapcsolni, mint a tirisztort. Amikor a kapcsoló zárva van, a tirisztor bekapcsol, és amikor a tirisztor elkezd áramot vezetni, a mikroáramkör leállítja az áramellátást a vezérlőelektródán keresztül.
Ez a megközelítés valóban megtakarítja a tirisztor meghajtásához szükséges energiát. Ha a kapcsoló jelenleg zárva van, az anódfeszültség még mindig nem elegendő, a tirisztort nem nyitja meg a mikroáramkör (a feszültségnek valamivel többnek kell lennie, mint a mikroáramkör tápfeszültségének a fele). A bekapcsolási feszültség állítható szétválasztó ellenállások kiválasztása.
A triac ilyen módon történő vezérléséhez nyomon kell követni a polaritást, ezért egy pár tranzisztorból és három ellenállásból álló blokk kerül az áramkörbe, amely rögzíti azt a pillanatot, amikor a feszültség átlépi a nullát. A bonyolultabb sémák túlmutatnak e cikk keretein.