Принципи управљања тиристором и триаком

Почнимо са најједноставнијим шемама. У најједноставнијем случају, за управљање тиристором, довољно је накратко довести константну струју одређене вредности на његову контролну електроду. Механизам за снабдевање овом струјом може се шематски приказати сликањем прекидача који се затвара и напаја струју, попут излазног степена чипа или транзистора.

Ово је наизглед једноставан метод, али снага контролног сигнала овде мора бити значајна. Дакле, у нормалним условима за триац КУ208, ова струја треба да буде најмање 160 мА, а за тринистор КУ201 најмање 70 мА. Тако ће при напону од 12 волти и са просечном струјом од, рецимо, 115 мА, контролна снага сада бити 1,4 В.

Захтеви за поларитет контролног сигнала су следећи: СЦР захтева контролни напон који је позитиван у односу на катоду, а триак (уравнотежени тиристор) захтева исти поларитет као анодна струја, или негативан за сваки од полуциклуса .

Контролна електрода тријака није шантована, тринистором се манипулише отпорником од 51 ома.Савремени тиристори захтевају све мању контролну струју, а врло често се могу наћи кола где је управљачка струја СЦР-а смањена на око 24 мА, а за тријаке на 50 мА.

Може се десити да ће нагло смањење струје у контролном колу утицати на поузданост уређаја, па понекад програмери морају да бирају тиристоре посебно за свако коло. У супротном, да би се отворио нискострујни тиристор, његов анодни напон би у том тренутку морао бити висок, што би довело до штетне ударне струје и сметњи.

Недостатак контроле према најједноставнијој шеми описаној горе је очигледан: постоји стална галванска веза контролног кола са електричним колом. Тријаци у неким колима омогућавају да се један од терминала контролног кола повеже са неутралном жицом. СЦР дозвољавају такво решење само додавањем диодног моста у коло оптерећења.

Као резултат тога, снага која се доводи до оптерећења је преполовљена јер се напон доводи до оптерећења само у једном од периода синусног таласа мреже. У пракси имамо чињеницу да се кола са тиристорском контролом једносмерне струје без галванске изолације чворова готово никада не користе, осим када се управљање, из неког доброг разлога, мора извршити на овај начин.

Уобичајено решење за контролу тиристора је где се напон примењује на електроду капије директно са аноде кроз отпорник затварањем прекидача на неколико микросекунди. Кључ овде може бити високонапонски биполарни транзистор, мали релеј или фотоотпорник.

Овај приступ је прихватљив при релативно високом анодном напону, згодан је и једноставан чак и ако оптерећење садржи реактивну компоненту. Али постоји и недостатак: двосмислени захтеви за отпорник који ограничава струју, који мора бити мале номиналне вредности, тако да се тиристор укључује ближе почетку полуциклуса синусног таласа када се први пут укључи, не при нултом мрежном напону (у недостатку синхронизације), може доћи и до 310 волти, али струја кроз прекидач и кроз контролну електроду тиристора не би требало да прелази максимално дозвољене вредности за њих.

Сам тиристор ће се отворити на напон Уоп = Иоп * Рлим. Као резултат тога, појавиће се шум и напон оптерећења ће се незнатно смањити.Израчунати отпор отпорника Рлим се смањује за вредност отпора кола оптерећења (укључујући његову индуктивну компоненту), који је случајно повезан серијски са отпорник у тренутку укључивања.

Али у случају уређаја за грејање, узима се у обзир чињеница да је у хладном стању њихов отпор десет пута мањи него у радном загрејаном. Узгред, због чињенице да се у триацима струја укључивања за позитивне и негативне полуталасе може мало разликовати, на оптерећењу се може појавити мала константна компонента.

Време укључивања СЦР-а обично није више од 10 μс, па се за економичну контролу снаге оптерећења може применити низ импулса са радним циклусом од 5, 10 или 20 за фреквенције од 20, 10 и 5 кХз, респективно. Снага ће се смањити од 5 до 20 пута.

Недостатак је следећи: тиристор се може укључити, а не на почетку полуциклуса.Пун је таласа и буке. Па ипак, чак и ако се укључивање догоди непосредно пре почетка пораста напона од нуле, у овом тренутку струја контролне електроде можда још не достигне вредност задржавања, тада ће се тиристор искључити одмах након завршетка пулс.

Као резултат тога, тиристор ће се прво укључивати и гасити на кратке интервале док коначно струја не поприми синусни облик. За оптерећења са индуктивном компонентом, струја можда неће достићи вредност задржавања, што намеће доњу границу трајања контролних импулса, а потрошња енергије се неће много смањити.

Одвајање управљачког кола од мреже обезбеђено је такозваним импулсним стартом, који се лако може извести уградњом малог изолационог трансформатора на феритни прстен пречника мањег од 2 цм.Важно је да напон изолације таквог трансформатора треба да буде висока, а не као било који индустријски импулсни трансформатор...

Да би се значајно смањила снага потребна за управљање, биће неопходно прибећи прецизнијој контроли. Струја капије мора бити искључена баш као што је укључен тиристор. Када је прекидач затворен, тиристор се укључује, а када тиристор почне да спроводи струју, микроколо престаје да снабдева струју кроз контролну електроду.

Овај приступ заиста штеди енергију потребну за погон тиристора. Ако је прекидач тренутно затворен, анодни напон још увек није довољан, тиристор се неће отворити од стране микрокола (напон треба да буде нешто већи од половине напона напајања микро кола). Напон укључивања је подесив избор отпорника за раздвајање.

За управљање тријаком на овај начин потребно је пратити поларитет, па се у коло додаје блок од пара транзистора и три отпорника који фиксира тренутак када напон пређе нулу. Сложеније шеме су ван оквира овог чланка.