Los tiristores son llaves electrónicas de potencia que no están totalmente controladas. A menudo, en los libros técnicos puede ver otro nombre para este dispositivo: un tiristor de operación única. En otras palabras, bajo la influencia de una señal de control, se transfiere a un estado: conducción. Más específicamente, incluye un circuito. Para apagarlo, es necesario crear condiciones especiales que aseguren que la corriente continua en el circuito caiga a cero.
Características de los tiristores
Las teclas de tiristor conducen la corriente eléctrica solo en la dirección directa, y en el estado cerrado puede soportar no solo el voltaje directo, sino también el inverso. La estructura del tiristor es de cuatro capas, hay tres salidas:
- Ánodo (indicado por la letra A).
- Cátodo (letra C o K).
- Electrodo de control (U o G).
Los tiristores tienen toda una familia de características de corriente-voltaje, se pueden usar para juzgar el estado del elemento. Los tiristores son llaves electrónicas muy potentes, son capaces de conmutar circuitos en los que el voltaje puede alcanzar los 5000 voltios y la intensidad de la corriente - 5000 amperios (mientras que la frecuencia no supera los 1000 Hz).
Funcionamiento tiristor enCircuitos de CC
Un tiristor convencional se enciende aplicando un pulso de corriente a la salida de control. Además, debe ser positivo (con respecto al cátodo). La duración del proceso transitorio depende de la naturaleza de la carga (inductiva, activa), la amplitud y la tasa de aumento en el circuito de control de pulsos de corriente, la temperatura del cristal semiconductor, así como la corriente y el voltaje aplicados a los tiristores. disponible en el circuito. Las características del circuito dependen directamente del tipo de elemento semiconductor utilizado.
En el circuito en el que se encuentra el tiristor, es inaceptable que se produzca un aumento elevado de la tensión. Es decir, un valor tal en el que el elemento se enciende espontáneamente (incluso si no hay señal en el circuito de control). Pero al mismo tiempo, la señal de control debe tener una pendiente muy alta.
Maneras de apagar
Se pueden distinguir dos tipos de conmutación de tiristores:
- Natural.
- Obligado.
Y ahora con más detalle sobre cada especie. Natural ocurre cuando el tiristor opera en un circuito de corriente alterna. Además, esta conmutación se produce cuando la corriente cae a cero. Pero implementar el cambio forzado puede ser una gran cantidad de formas diferentes. Qué control de tiristores elegir depende del diseñador del circuito, pero vale la pena hablar de cada tipo por separado.
La forma más característica de conmutación forzada es conectarun capacitor que fue precargado usando un botón (llave). El circuito LC está incluido en el circuito de control de tiristores. Este circuito contiene un capacitor completamente cargado. Durante el proceso transitorio, la corriente fluctúa en el circuito de carga.
Métodos de conmutación forzada
Hay varios otros tipos de conmutación forzada. A menudo se utiliza un circuito que utiliza un condensador de conmutación con polaridad inversa. Por ejemplo, este condensador se puede conectar al circuito mediante algún tipo de tiristor auxiliar. En este caso, se producirá una descarga en el tiristor principal (en funcionamiento). Esto conducirá al hecho de que en el condensador, la corriente dirigida hacia la corriente continua del tiristor principal ayudará a reducir la corriente en el circuito a cero. Por lo tanto, el tiristor se apagará. Esto sucede porque el dispositivo de tiristores tiene sus propias características que son características solo para él.
También hay esquemas en los que se conectan cadenas LC. Están descargados (y con fluctuaciones). Al principio, la corriente de descarga fluye hacia el trabajador y, después de igualar sus valores, el tiristor se apaga. Después de eso, desde la cadena oscilatoria, la corriente fluye a través del tiristor hacia un diodo semiconductor. En este caso, mientras fluye la corriente, se aplica un cierto voltaje al tiristor. Es módulo igual a la caída de tensión en el diodo.
Funcionamiento de tiristores en circuitos de CA
Si el tiristor está incluido en el circuito de CA, es posible realizar taloperaciones:
- Enciende o apaga un circuito eléctrico con carga activa-resistiva o resistiva.
- Cambia el valor medio y efectivo de la corriente que pasa por la carga, gracias a la posibilidad de ajustar el momento de la señal de control.
Las teclas de tiristor tienen una característica: conducen la corriente en una sola dirección. Por lo tanto, si necesita usarlos en circuitos de CA, debe usar una conexión consecutiva. Los valores de corriente efectivos y promedio pueden cambiar debido a que el momento en que se aplica la señal a los tiristores es diferente. En este caso, la potencia del tiristor debe cumplir los requisitos mínimos.
Método de control de fase
En el método de control de fase de tipo forzado, la carga se ajusta cambiando los ángulos entre las fases. La conmutación artificial se puede realizar utilizando circuitos especiales, o es necesario utilizar tiristores totalmente controlados (bloqueables). Sobre su base, por regla general, se fabrica un cargador de tiristores, que le permite ajustar la intensidad de la corriente según el nivel de carga de la batería.
Control de ancho de pulso
También lo llaman modulación PWM. Durante la apertura de los tiristores, se da una señal de control. Las uniones están abiertas y hay algo de voltaje en la carga. Durante el cierre (durante todo el proceso transitorio) no se aplica ninguna señal de control, por lo tanto, los tiristores no conducen corriente. Al implementarLa curva de corriente de control de fase no es sinusoidal, hay un cambio en la forma de onda del voltaje de suministro. En consecuencia, también hay una violación del trabajo de los consumidores que son sensibles a la interferencia de alta frecuencia (aparece la incompatibilidad). Un regulador de tiristores tiene un diseño simple, que le permitirá cambiar el valor requerido sin ningún problema. Y no necesita usar LATR masivos.
Tiristores bloqueables
Los tiristores son interruptores electrónicos muy potentes que se utilizan para conmutar tensiones y corrientes altas. Pero tienen un gran inconveniente: la gestión es incompleta. Más específicamente, esto se manifiesta por el hecho de que para apagar el tiristor, es necesario crear condiciones bajo las cuales la corriente continua disminuya a cero.
Es esta característica la que impone algunas restricciones en el uso de tiristores y también complica los circuitos basados en ellos. Para deshacerse de tales deficiencias, se desarrollaron diseños especiales de tiristores, que están bloqueados por una señal a lo largo de un electrodo de control. Se denominan tiristores de funcionamiento dual o bloqueables.
Diseño de tiristor bloqueable
La estructura p-p-p-p de cuatro capas de los tiristores tiene sus propias características. Los hacen diferentes de los tiristores convencionales. Ahora estamos hablando de la capacidad de control total del elemento. La característica corriente-voltaje (estática) en la dirección directa es la misma que la de los tiristores simples. Eso es solo que un tiristor de corriente continua puede pasar un valor mucho mayor. Perono se proporciona la función de bloqueo de grandes voltajes inversos para tiristores bloqueables. Por lo tanto, es necesario conectarlo espalda con espalda con un diodo semiconductor.
Un rasgo característico de un tiristor bloqueable es una caída significativa en los voltajes directos. Para realizar un apagado, se debe aplicar un pulso de corriente potente (negativo, en una proporción de 1:5 al valor de corriente continua) a la salida de control. Pero solo la duración del pulso debe ser lo más corta posible: 10 … 100 μs. Los tiristores bloqueables tienen un voltaje y una corriente límite más bajos que los convencionales. La diferencia es de aproximadamente 25-30%.
Tipos de tiristores
Los tiristores bloqueables se discutieron anteriormente, pero hay muchos más tipos de tiristores semiconductores que también vale la pena mencionar. Una amplia variedad de diseños (cargadores, interruptores, reguladores de potencia) utilizan ciertos tipos de tiristores. En algún lugar se requiere que el control se lleve a cabo mediante el suministro de un flujo de luz, lo que significa que se utiliza un optotiristor. Su peculiaridad radica en que el circuito de control utiliza un cristal semiconductor sensible a la luz. Los parámetros de los tiristores son diferentes, todos tienen sus propias características, características solo para ellos. Por lo tanto, es necesario, al menos en términos generales, comprender qué tipos de estos semiconductores existen y dónde se pueden utilizar. Entonces, aquí está la lista completa y las principales características de cada tipo:
- Diodo-tiristor. El equivalente de este elemento es un tiristor, al que se conecta en antiparalelo.diodo semiconductor.
- Dinistor (diodo tiristor). Puede volverse completamente conductivo si se excede un cierto nivel de voltaje.
- Triac (tiristor simétrico). Su equivalente son dos tiristores conectados en antiparalelo.
- El tiristor inversor de alta velocidad tiene una alta velocidad de conmutación (5… 50 µs).
- Tiristores controlados por transistores de campo. A menudo puede encontrar diseños basados en MOSFET.
- Tiristores ópticos controlados por flujos de luz.
Implementar protección de elementos
Los tiristores son dispositivos que son críticos para las velocidades de cambio de la corriente directa y el voltaje directo. Ellos, como los diodos semiconductores, se caracterizan por un fenómeno como el flujo de corrientes de recuperación inversas, que cae a cero muy rápida y bruscamente, lo que agrava la probabilidad de sobretensión. Esta sobretensión es consecuencia del hecho de que la corriente se detiene bruscamente en todos los elementos del circuito que tienen inductancia (incluso las inductancias ultrabajas típicas de la instalación: cables, pistas de tablero). Para implementar la protección, es necesario utilizar una variedad de esquemas que le permitan protegerse de altos voltajes y corrientes en modos de funcionamiento dinámicos.
Por regla general, la resistencia inductiva de la fuente de tensión que entra en el circuito de un tiristor en funcionamiento tiene un valor tal que es más que suficiente para no incluir algunos adicionalesinductancia. Por esta razón, en la práctica, se usa con mayor frecuencia una cadena de formación de ruta de conmutación, lo que reduce significativamente la velocidad y el nivel de sobretensión en el circuito cuando el tiristor está apagado. Los circuitos capacitivos-resistivos son los más utilizados para este propósito. Están conectados con el tiristor en paralelo. Existen bastantes tipos de modificaciones de circuitos de dichos circuitos, así como métodos para su cálculo, parámetros para el funcionamiento de los tiristores en varios modos y condiciones. Pero el circuito para formar la trayectoria de conmutación del tiristor bloqueable será el mismo que el de los transistores.
