Prinsip kontrol thyristor dan triac

Mari kita mulai dengan skema paling sederhana. Dalam kasus yang paling sederhana, untuk mengontrol thyristor, cukup dengan memasok secara singkat arus konstan dengan nilai tertentu ke elektroda kontrolnya. Mekanisme untuk mensuplai arus ini dapat ditunjukkan secara skematis dengan membayangkan sebuah saklar yang menutup dan mensuplai daya, seperti tingkat keluaran sebuah chip atau transistor.

Ini adalah metode yang tampaknya sederhana, tetapi kekuatan sinyal kontrol di sini harus signifikan. Jadi, dalam kondisi normal untuk triac KU208, arus ini harus minimal 160 mA, dan untuk trinistor KU201 minimal 70 mA. Jadi, pada tegangan 12 volt dan dengan arus rata-rata, katakanlah, 115 mA, daya kontrol sekarang menjadi 1,4 W.

Persyaratan polaritas dari sinyal kontrol adalah sebagai berikut: SCR membutuhkan tegangan kontrol yang positif sehubungan dengan katoda, dan triac (thyristor seimbang) membutuhkan polaritas yang sama dengan arus anoda, atau negatif untuk masing-masing setengah siklus. .

Elektroda kontrol triac tidak dihalangi, trinistor dimanipulasi dengan resistor 51 ohm.Thyristor modern membutuhkan arus kontrol yang semakin sedikit, dan sangat sering Anda dapat menemukan sirkuit di mana arus kontrol SCR dikurangi menjadi sekitar 24 mA, dan untuk triac menjadi 50 mA.

Mungkin terjadi penurunan tajam arus di sirkuit kontrol akan memengaruhi keandalan perangkat, jadi terkadang pengembang harus memilih thyristor secara terpisah untuk setiap sirkuit. Jika tidak, untuk membuka thyristor arus rendah, tegangan anodanya harus tinggi pada saat itu, yang menyebabkan arus masuk dan gangguan yang berbahaya.

Kurangnya kontrol menurut skema paling sederhana yang dijelaskan di atas jelas: ada sambungan galvanik permanen dari sirkuit kontrol ke sirkuit listrik. Triac di beberapa sirkuit memungkinkan salah satu terminal sirkuit kontrol dihubungkan ke kabel netral. SCR memungkinkan solusi seperti itu hanya dengan menambahkan jembatan dioda ke rangkaian beban.

Akibatnya, daya yang disuplai ke beban menjadi setengahnya karena tegangan disuplai ke beban hanya dalam salah satu periode gelombang sinus induk. Dalam praktiknya, kami memiliki fakta bahwa sirkuit dengan kontrol thyristor arus searah tanpa isolasi node galvanik hampir tidak pernah digunakan, kecuali jika kontrol, karena alasan yang bagus, harus dilakukan dengan cara ini.

Solusi kontrol thyristor yang umum adalah di mana tegangan diterapkan ke elektroda gerbang langsung dari anoda melalui resistor dengan menutup sakelar selama beberapa mikrodetik. Kuncinya di sini bisa berupa transistor bipolar tegangan tinggi, relai kecil, atau fotoresistor.

Pendekatan ini dapat diterima pada tegangan anoda yang relatif tinggi, nyaman dan sederhana bahkan jika beban mengandung komponen reaktif. Tetapi ada juga kelemahannya: persyaratan ambigu untuk resistor pembatas arus, yang nilainya harus kecil, sehingga thyristor menyala lebih dekat ke awal setengah siklus gelombang sinus ketika pertama kali dihidupkan, tidak pada tegangan listrik nol (dengan tidak adanya sinkronisasi), 310 volt juga dapat mencapainya, tetapi arus melalui sakelar dan melalui elektroda kontrol thyristor tidak boleh melebihi nilai maksimum yang diizinkan untuknya.

Thyristor itu sendiri akan terbuka pada tegangan Uop = Iop * Rlim. Akibatnya akan terjadi noise dan tegangan beban akan sedikit berkurang Resistansi yang dihitung dari resistor Rlim dikurangi dengan nilai resistansi rangkaian beban (termasuk komponen induktifnya), yang kebetulan dihubungkan secara seri dengan resistor pada saat dinyalakan.

Tetapi dalam kasus perangkat pemanas, fakta bahwa dalam keadaan dingin hambatannya sepuluh kali lebih kecil daripada dalam keadaan panas yang berfungsi diperhitungkan. Omong-omong, karena fakta bahwa dalam triac arus penyalaan untuk setengah gelombang positif dan negatif mungkin sedikit berbeda, komponen konstan kecil mungkin muncul pada beban.

Waktu nyala SCR biasanya tidak lebih dari 10 μs, oleh karena itu, untuk kontrol daya beban yang ekonomis, rangkaian pulsa dengan siklus tugas 5, 10, atau 20 dapat diterapkan untuk frekuensi 20, 10, dan 5 kHz, masing-masing. Kekuatan akan berkurang dari 5 menjadi 20 kali.

Kerugiannya adalah sebagai berikut: thyristor dapat menyala, dan bukan pada awal setengah siklus.Itu penuh dengan ombak dan kebisingan. Namun, meskipun pengaktifan terjadi tepat sebelum awal kenaikan tegangan dari nol, pada saat ini arus elektroda kontrol mungkin belum mencapai nilai penahan, maka thyristor akan mati segera setelah akhir detak.

Akibatnya, thyristor pertama-tama akan hidup dan mati untuk interval pendek sampai akhirnya arus mengambil bentuk sinusoidal. Untuk beban dengan komponen induktif, arus mungkin tidak mencapai nilai penahan, yang memberlakukan batas bawah durasi pulsa kontrol, dan konsumsi daya tidak akan banyak berkurang.

Pemisahan rangkaian kontrol dari jaringan disediakan oleh apa yang disebut start impuls, yang dapat dengan mudah dilakukan dengan memasang trafo isolasi kecil pada cincin ferit dengan diameter kurang dari 2 cm Penting bahwa tegangan isolasi trafo semacam itu harus tinggi, dan tidak seperti trafo pulsa industri mana pun ...

Untuk secara signifikan mengurangi daya yang diperlukan untuk kontrol, Anda perlu menggunakan kontrol yang lebih presisi. Arus gerbang harus dimatikan sama seperti thyristor dihidupkan. Ketika sakelar ditutup, thyristor menyala, dan ketika thyristor mulai mengalirkan arus, rangkaian mikro berhenti memasok arus melalui elektroda kontrol.

Pendekatan ini sangat menghemat energi yang dibutuhkan untuk menggerakkan thyristor. Jika sakelar saat ini ditutup, tegangan anoda masih belum cukup, thyristor tidak akan dibuka oleh rangkaian mikro (tegangan harus sedikit lebih dari setengah tegangan suplai rangkaian mikro). Tegangan aktif dapat disesuaikan pemilihan resistor decoupling.

Untuk mengontrol triac dengan cara ini, perlu untuk melacak polaritasnya, jadi satu blok dari sepasang transistor dan tiga resistor ditambahkan ke sirkuit, yang memperbaiki momen ketika tegangan melintasi nol. Skema yang lebih kompleks berada di luar cakupan artikel ini.