עקרונות של בקרת תיריסטור וטריאק
בואו נתחיל עם התוכניות הפשוטות ביותר. במקרה הפשוט ביותר, כדי לשלוט על תיריסטור, זה מספיק כדי לספק בקצרה זרם קבוע של ערך מסוים לאלקטרודת הבקרה שלו. ניתן להציג את המנגנון לאספקת זרם זה באופן סכמטי על ידי הצגת מתג שסוגר ומספק כוח, כמו שלב המוצא של שבב או טרנזיסטור.
זוהי שיטה פשוטה לכאורה, אך הכוח של אות הבקרה כאן נדרש להיות משמעותי. אז, בתנאים רגילים עבור triac KU208, זרם זה צריך להיות לפחות 160 mA, ועבור trinistor KU201 זה צריך להיות לפחות 70 mA. כך, במתח של 12 וולט ועם זרם ממוצע של, נניח, 115 mA, הספק הבקרה יהיה כעת 1.4 W.
דרישות הקוטביות של אות הבקרה הן כדלקמן: ה-SCR דורש מתח בקרה חיובי ביחס לקתודה, והטריאק (תיריסטור מאוזן) דורש קוטביות זהה לזרם האנודה, או שלילי עבור כל אחד מחצי המחזורים .
אלקטרודת הבקרה של הטריאק אינה עוברת shunt, הטריניסטור מטופל עם נגד 51 אוהם.תיריסטורים מודרניים דורשים פחות ופחות זרם בקרה, ולעתים קרובות אתה יכול למצוא מעגלים שבהם זרם הבקרה של SCRs מצטמצם לכ-24 mA, ובטריאקים ל-50 mA.
ייתכן שירידה חדה בזרם במעגל הבקרה תשפיע על אמינות המכשיר, ולכן לפעמים מפתחים צריכים לבחור תיריסטורים בנפרד עבור כל מעגל. אחרת, כדי לפתוח את תיריסטור הזרם הנמוך, מתח האנודה שלו יצטרך להיות גבוה באותו רגע, מה שיוביל לזרם פריצה מזיק ולהפרעות.
חוסר השליטה על פי התכנית הפשוטה ביותר שתוארה לעיל ברור: יש חיבור גלווני קבוע של מעגל הבקרה עם המעגל החשמלי. טריאקים במעגלים מסוימים מאפשרים לחבר אחד מהטרמינלים של מעגל הבקרה לחוט הנייטרלי. SCRs מאפשרים פתרון כזה רק על ידי הוספת גשר דיודה למעגל העומס.
כתוצאה מכך, ההספק המסופק לעומס פוחת בחצי מכיוון שהמתח מסופק לעומס רק באחת מהתקופות של גל הסינוס של הרשת. בפועל, יש לנו את העובדה שכמעט אף פעם לא נעשה שימוש במעגלים עם בקרת תיריסטור של זרם ישר ללא בידוד גלווני של צמתים, למעט כאשר השליטה, מסיבה טובה, חייבת להתבצע בצורה זו.
פתרון נפוץ לבקרת תיריסטורים הוא שבו המתח מופעל על אלקטרודת השער ישירות מהאנודה דרך נגד על ידי סגירת המתג לכמה מיקרו שניות. המפתח כאן יכול להיות טרנזיסטור דו-קוטבי במתח גבוה, ממסר קטן או נגד פוטו.
גישה זו מקובלת במתח אנודה גבוה יחסית, היא נוחה ופשוטה גם אם העומס מכיל רכיב תגובתי. אבל יש גם חיסרון: דרישות מעורפלות לנגד מגביל הזרם, שחייב להיות קטן בערכו הנומינלי, כך שהתיריסטור נדלק קרוב יותר לתחילת חצי המחזור של גל הסינוס כאשר הוא מופעל לראשונה, לא במתח רשת אפס (בהיעדר סנכרון), 310 וולט יכולים להגיע אליו גם, אבל הזרם דרך המתג ודרך אלקטרודת הבקרה של התיריסטור לא יעלה על הערכים המרביים המותרים עבורם.
התיריסטור עצמו ייפתח למתח Uop = Iop * Rlim. כתוצאה מכך יתרחש רעש ומתח העומס יקטן מעט. ההתנגדות המחושבת של הנגד Rlim מופחתת בערך ההתנגדות של מעגל העומס (כולל הרכיב האינדוקטיבי שלו), שבמקרה מחובר בסדרה עם נגד בזמן ההפעלה.
אבל במקרה של מכשירי חימום, נלקחת בחשבון העובדה שבמצב קר ההתנגדות שלהם קטנה פי עשרה מאשר במחומם עובד. אגב, בשל העובדה שבטריאקים זרם ההפעלה עבור חצאי גלים חיוביים ושליליים עשוי להיות שונה במקצת, עשוי להופיע רכיב קבוע קטן על העומס.
זמן ההפעלה של ה-SCR הוא בדרך כלל לא יותר מ-10 מיקרומטרים, לכן, עבור בקרת כוח עומס חסכונית, ניתן להחיל רכבת פולסים עם מחזור עבודה של 5, 10 או 20 עבור תדרים של 20, 10 ו-5 kHz, בהתאמה. ההספק יקטן מ-5 ל-20 פעמים.
החיסרון הוא הבא: התיריסטור יכול להידלק, ולא בתחילת חצי המחזור.הוא מלא גלים ורעש. ובכל זאת, גם אם ההדלקה מתרחשת ממש לפני תחילת עליית המתח מאפס, ברגע זה ייתכן שזרם אלקטרודת הבקרה עדיין לא יגיע לערך ההחזקה, אז התיריסטור יכבה מיד לאחר סיום המתח. דוֹפֶק.
כתוצאה מכך, תחילה התיריסטור יידלק ויכבה לפרקי זמן קצרים עד שלבסוף הזרם יקבל צורה סינוסואידלית. עבור עומסים עם רכיב אינדוקטיבי, ייתכן שהזרם לא יגיע לערך ההחזקה, מה שמטיל גבול נמוך יותר על משך פעימות הבקרה, וצריכת החשמל לא תפחת בהרבה.
ההפרדה של מעגל הבקרה מהרשת מסופקת על ידי מה שנקרא התחלת דחף, אשר יכולה להתבצע בקלות על ידי התקנת שנאי בידוד קטן על טבעת פריט בקוטר של פחות מ 2 ס"מ. חשוב שמתח הבידוד של שנאי כזה צריך להיות גבוה, ולא כמו כל שנאי דופק תעשייתי...
על מנת להפחית משמעותית את ההספק הנדרש לבקרה, יהיה צורך לפנות לבקרה מדויקת יותר. יש לכבות את זרם השער בדיוק בזמן שהתיריסטור מופעל. כאשר המתג סגור, התיריסטור נדלק, וכאשר התיריסטור מתחיל להוליך זרם, המיקרו-מעגל מפסיק לספק זרם דרך אלקטרודת הבקרה.
גישה זו באמת חוסכת את האנרגיה הדרושה להנעת התיריסטור. אם המתג סגור כעת, מתח האנודה עדיין אינו מספיק, התיריסטור לא ייפתח על ידי המיקרו-מעגל (המתח צריך להיות מעט יותר ממחצית מתח האספקה של המיקרו-מעגל). מתח ההדלקה ניתן להתאמה מבחר נגדי ניתוק.
כדי לשלוט על הטריאק בצורה זו, יש צורך לעקוב אחר הקוטביות, ולכן מתווסף בלוק של זוג טרנזיסטורים ושלושה נגדים למעגל, אשר מקבע את הרגע שבו המתח חוצה אפס. תוכניות מורכבות יותר הן מעבר לתחום המאמר הזה.