Рис. 6 Схемы управления симметричным тиристором.
В схеме на рис. 6,а в качестве ключа применен транзистор Т. В исходном состоянии все напряжение сети приложено к первичной обмотке трансформатора Тр2 и на управляющем электроде тиристора СТ сигнал отсутствует. При подаче на входные клеммы транзистора Т входного сигнала он открывается и закорачивает вторичную обмотку трансформатора Тр2. Все напряжение сети прикладывается к трансформатору Tp1 и через диоды Д1 и Д2 поступает на вход тиристора СТ. Тиристор СТ отпирается, и через нагрузку Rн начинает протекать ток: напряжение на трансформаторе Tp1 уменьшается, что приводит к исчезновению сигнала управления. Процесс отпирания тиристора СТ повторяется каждый полупериод питающего напряжения, обеспечивая на его входе сигнал управления положительной полярности.
В схеме, приведенной на рис. 6,б, для коммутации управляющего сигнала применен магнитоуправляемый контакт МУК.
Рис. 7 Схема фазового управления симметричным тиристором.
На рис. 7 изображена двухполупериодная схема с управлением по фазе, которая предназначена для питания нагрузки переменным напряжением. В этой схеме применены основной — тиристор СТ и вспомогательный— диодный тиристор СД. С помощью тиристора СД осуществляется управление тиристором СТ импульсами различной полярности. Кроме того, тиристор СД позволяет уменьшить мощность рассеивания на управляющем электроде СТ в промежутках между импульсами. Полярность заряда конденсатора С1 меняется каждый полупериод. Обладая двухсторонней проводимостью, тиристор СД позволяет конденсатору С1 поочередно разряжаться. При положительной полуволне питающего напряжения на управляющий электрод тиристора СТ поступает положительный импульс и прибор переключается в первом квадранте вольтамперной характерней (UС>0).
При изменении полярности приложенного напряжения переключение тиристора СТ происходит третьем квадранте его вольтамперной характеристики (UС<0). Для уменьшения влияния нагрузки на фазосдвигающую цепь R1C1 в схему включен резистор R3. Для увеличения предела регулировки угла отпирания тиристора СТ параллельно цепи R1C1 включена вспомогательная цепь R2C2.
Для управления тиристорами применяются генераторы запускающих импульсов, схемы которых можно выполнить на транзисторах, двухбазовых и туннельных диодах, магнитных элементах, а также на маломощных тиристорах. Выбор ключевого элемента для генератора запускающих импульсов зависит от назначения схемы, а также от требований, предъявляемых к параметрам входного сигнала.
Рис. 8 Схемы формирования импульсов управления.
На рис. 8,а приведена схема релаксационного генератора, выполненная на двухбазовом диоде (однопереходном транзисторе).
Двухразовый диод имеет три вывода: эмиттер (Э), базу 1(Б1), базу 2(Б2). Участок между базами Б1 и Б2 имеет характер линейного омического сопротивления. При напряжении на эмиттере UЭ, меньшем некоторой максимальной величины Uэ.макс, переход эмиттер — база (Б1) смещен в обратном направлении и двухбазовый диод закрыт. Для включения двухбазового диода необходимо выполнение следующих условий: Uэ=Uэ.макс и Iэ>Iэ.макс.
Рассмотрим работу схемы. От источника Е конденсатор С заряжается через резистор R1. Как только напряжение на эмиттере достигнет значения Uэ.макс, диод ДБД открывается, а конденсатор С разряжается через сопротивление нагрузки RH. Когда напряжение эмиттере достигнет величины Uэ=Uэ.выкл, ДВД перестает проводить. В дальнейшем цикл включения повторяется.
Резистор R2 защищает двухбазовый диод от перенапряжений и стабилизирует его работу при колебаниях температуры окружающей среды.
Резистор R1 выбирается из условия обеспечения необходимого тока для отпирания двухбазового диода, т.е. чтобы Iэ>Iэ.макс.
Сопротивление нагрузки RH должно быть достаточно малым, чтобы напряжение Uн, обусловленное междубазовым током при закрытом диоде, не превышало напряжения, необходимого для отпирания тиристора, т. е. Uн≤Uу.мин. С учетом этого условия сопротивление резистора Rh следует выбирать в соответствии с неравенством
где Rб1б2 — междубазовое сопротивление двухбазового диода.
На рис. 8,б приведена схема генератора импульсов.
В течение положительного полупериода питающего напряжения конденсатор С1 заряжается через диод Д1 с постоянной времени τ, которую можно регулировать с помощью потенциометра R1. Напряжение, снимаем с конденсатора С1, одновременно выполняет две функции: является напряжением питания и служит сигналом управления. Транзисторы Т1 и T2 представляют собой спусковую схему, которая включается при подаче напряжения с конденсатора С1.
Когда открываются транзисторы, конденсатор С1 paзряжается через них и через сопротивление нагрузки Rн и на выходе схемы формируется импульс. Передний фронт этого импульса определяется постоянной времени разряда конденсатора. Так как время разряда C1 много меньше полупериода питающего напряжения, после окончания работы спусковой схемы на конденсатор подается напряжение того же полупериода и он вновь заряжается. В случае если напряжение на конденсатор C1 к концу повторного заряда будет больше или равно порогу срабатывания спусковой схемы, на нагрузке появится очередной импульс. В дальнейшем цикл включения повторяется.
Количество импульсов в пачке можно регулировать изменяя постоянную времени заряда. Увеличить импульсов в пачке можно также, изменив напряжение источника питания или величину емкости конденсатоpa C1.
Для управления мощными тиристорами, когда оказываются непригодными транзисторы, часто применяются схемы управления на маломощных тиристорах (рис. 8,в). В качестве накопителя энергии чаще всего используется искусственная линия из LC-звеньев, что позволяет получить на нагрузке близкую к прямоугольной форму импульса.
Рис. 9 Схема отпирания тиристора
В паузах между импульсами, когда тиристор заперт, конденсаторы формирующей линии ЛФ через зарядный дроссель L0 резонансно заряжаются до напряжения, приблизительно равного удвоенному значению напряжения источника питания. В момент подачи на управляющий электрод запускающего импульса тиристор ТТ отпирается, а линия ЛФ разряжается через нагрузку, формируя на ней близкий к прямоугольной форме импульс с параметрами, определяемыми характеристиками линии ЛФ. Для управления тиристорами часто применяют импульсные трансформаторы (рис. 9), которые хорошо обеспечивают развязку входной цепи приборов от генератора запускающих импульсов. С целью улучшения формы входного импульса в цепь управляющего электрода включают вспомогательные элементы.
Для отпирания тиристора с помощью импульсного трансформатора необходимо, чтобы напряжение Uу удовлетворяло условию Uу>RогрIспр, а длительность входного импульса τу была бы большей времени tвкл, т.е. τу>tвкл.
Рис. 10 Цепь отпирания триодного тиристора с кремниевым диодом во входной цепи
Рис. 11 Цепь отпирания триодного тиристора с разделительным конденсатором
Рис. 12 Цепь отпирания триодного тиристора с импульсным трансформатором
Запирание тиристоров
Для переключения тиристоров из проводящего состояния в запертое необходимо снизить анодный ток до величины, меньшей Iвыкл ,или подать на анод прибора импульс отрицательной полярности по отношению к катоду. Такие способы запирания характерны для диодных, триодных и симметричных тиристоров. Обычно в схему вводятся специальные элементы, обеспечивающие запирание тиристоров с помощью вспомогательных цепей прерывания тока, что характерно при питании схем от источника постоянного тока.
При использовании источника переменного тока запирание тиристоров осуществляется в момент перехода тока через нулевое значение.
Существуют многочисленные схемы, которые применяются для запирания тиристоров. Некоторые из них будут рассмотрены далее.
Основным способом, применяемым для запирания тиристоров, является использование коммутирующего конденсатора, который включается в анодную цепь тиристора, как показано на рис. 13, а.
Если тиристор ТТ2 отперт, конденсатор С заряжается через резистор R1 до напряжения источника с полярностью, указанной на рисунке. Когда отпирается тиристор ТТ1 напряжение конденсатора прикладывается к ТТ2, смещая его в обратном направлении. Постоянная времени RC выбирается достаточно большой, чтобы обратное напряжение сохранилось в течение времени, необходимого для запирания тиристора.
Рис. 13 Схемы запирания тиристора
В схеме на рис. 13,б запирание ТТ осуществляется за счет подключения параллельно тиристору LC-контура. Когда тиристор заперт, конденсатор С заряжен до напряжения источника литания. В момент отпирания ТТ конденсатор С перезаряжается через индуктивность L и через полпериода собственной частоты контура
полярность его меняется на обратную. В следующий полупериод ток перезаряда конденсатора протекает через ТТ навстречу току нагрузки и, когда суммарный ток станет равным нулю, тиристор ТТ запрется.
В схеме, приведенной на рис. 13, в, запирание тиристора осуществляется импульсом, возникающим во вторичной обмотке трансформатора, включенного в катодную цепь прибора.
В схеме на рис. 13, г запирание тиристора осуществляется с помощью импульса тока от внешнего источника. В проводящем состоянии ток протекает через тиристор ТТ и нагрузку Rн. Для запирания тиристора на базу транзистора Т подается запускающий импульс. После открывания Т источник Е2 оказывается приложенным к тиристору ТТ и запирает его. В этой схеме время включенного состояния транзистора должно быть равно времени tвыкл тиристора ТТ.
Список используемой литературы
1) И.И. Дзюбин. Тиристоры в электронных схемах. М., «Энергия», 1972.
2) Кублановский Я.С. Тиристорные устройства – М.: Энергия, 1978
3) Кузьмин В. А.Тиристоры малой и средней мощности. М., «Советское радио», 1971
4) Горохов В.А., Щедрин М.Б. Физические основы применения тиристора в импульсных схемах. М., «Советское радио», 1972.
Страницы: 1, 2
