Симисторы их типы и электрические схемы с применением симисторов: назначение и основные характеристики, принцип работы для «чайников» и проверка в схемах

устройство, принцип работы, область применения

Симистор является полупроводниковым прибором. Его полное название – симметричный триодный тиристор. Его особенность – возможно проводить ток в обе стороны. Данный элемент цепи имеет три вывода: один является управляющим, а два других силовыми. В этой статье мы рассмотрим принцип работы, устройство и назначение симистора в различных схемах электроприборов.

Конструкция и принцип действия

Особенность симистора является двунаправленной проводимости идущего через прибор электрического тока. Конструкция устройства строится на использовании двух встречно-параллельных тиристоров с общим управлением. Такой принцип работы дал название от сокращенного «симметрические тиристоры». Поскольку электроток может протекать в обе стороны, нет смысла обозначать силовые выводы как анод и катод. Дополняет общую картину управляющий электрод.

Условное обозначение на схеме по ГОСТ:

Внешний вид следующий:

В симисторе есть пять переходов, позволяющих организовать две структуры. Какая из них будет использоваться зависит от места образования (конкретный силовой вывод) отрицательной полярности.

Как работает симистор? Исходно полупроводниковый прибор находится в запертом состоянии и ток по нему не проходит. При подаче тока на управляющий электрод, последний переходит в открытое состояние и симистор начинает пропускать через себя ток. При работе от сети переменного тока полярность на контактах постоянно меняется. Схема, где используется рассматриваемый элемент, при этом будет работать без проблем. Ведь ток пропускается в обоих направлениях. Чтобы симистор выполнял свои функции, на управляющий электрод подают импульс тока, после снятия импульса ток через условные анод и катод продолжает протекать до тех пор, пока цепь не будет разорвана или они не будут находится под напряжением обратной полярности.

При использовании в цепи переменного тока симистор закрывается на обратной полуволне синусоиды, тогда нужно подавать импульс противоположной полярности (той же, под которой находятся «силовые» электроды элемента).

Принцип действия системы управления может корректироваться в зависимости от конкретного случая и применения. После открытия и начала протекания подавать ток на управляющий электрод не нужно. Цепь питания разрываться не будет. При надобности отключить питание следует понизить ток в цепи ниже уровня величины удержания или кратковременно разорвать цепь питания.

Управляющие сигналы

Чтобы добиться желаемого результата с симистором используют не напряжение, а ток. Чтобы прибор открылся, он должен быть на определённом небольшом уровне. Для каждого симистора сила управляющего тока может быть разной, её можно узнать из даташита на конкретный элемент. Например, для симистора КУ208 этот ток должен быть больше 160 мА, а для КУ201 —не менее 70 мА.

Полярность управляющего сигнала должна совпадать с полярностью условного анода. Для управления симистором часто используют выключатель и токоограничительный резистор, если он управляется микроконтроллером – может понадобиться дополнительная установка транзистора, чтобы не сжечь выход МК, или использовать симисторный оптодрайвер, типа MOC3041 и подобных.

Четырёхквадрантные симисторы могут отпираться сигналом с любой полярностью. В этом преимуществе есть и недостаток – может потребоваться увеличенный управляющий ток.

При отсутствии прибор заменяется двумя тиристорами. При этом следует правильно подбирать их параметры и переделывать схему управления. Ведь сигнал будет подаваться на два управляющих вывода.

Достоинства и недостатки

Для чего нужен рассматриваемый полупроводниковый прибор? Самый популярный вариант использования – коммутация в цепях переменного тока. В этом плане симистор очень удобен – используя небольшой элемент можно обеспечить управление высоковольтного питания.

Популярны решения, когда им заменяют обычное электромеханическое реле. Плюс такого решения – отсутствует физический контакт, благодаря чему включение питания становится надежнее, переключение бесшумным, ресурс на порядки больше, быстродействие выше. Еще одно достоинство симистора – относительно невысокая цена, что вместе с высокой надёжностью схемы и временем наработки на отказ выглядит привлекательно.

Полностью избежать минусов разработчикам не удалось. Так, приборы сильно нагреваются под нагрузкой. Приходится обеспечивать отвод тепла. Мощные (или «силовые») симисторы устанавливают на радиаторы. Ещё один недостаток, влияющий на использование, это создание гармонических помех в электросети некоторыми схемами симисторных регуляторов (например, бытовой диммер для регулировки освещенности).

Отметим, что напряжение на нагрузки будет отличаться от синусоиды, что связано с минимальным напряжением и током, при которых возможно включение. Из-за этого подключать следует только нагрузку, не предъявляющую высоких требований к электропитанию. При постановке задачи добиться синусоиды такой способ коммутации не подойдёт. Симисторы сильно подвержены влиянию шумов, переходных процессов и помех. Также не поддерживаются высокие частоты переключения.

Область применения

Характеристики, небольшая стоимость и простота устройства позволяет успешно применять симисторы в промышленности и быту. Их можно найти:

1. В стиральной машине.
2. В печи.
3. В духовках.
4. В электродвигателе.
5. В перфораторах и дрелях.
6. В посудомоечной машине.
7. В регуляторах освещения.
8. В пылесосе.

На этом перечень, где используется этот полупроводниковый прибор, не ограничивается. Применение рассматриваемого проводникового прибора осуществляется практически во всех электроприборах, что только есть в доме. На него возложена функция управления вращением приводного двигателя в стиральных машинках, они используются на плате управления для запуска работы всевозможных устройств – легче сказать, где их нет.

Основные характеристики

Рассматриваемый полупроводниковый прибор предназначен для управления схемами. Независимо от того, где в схеме он применяется, важны следующие характеристики симисторов:

1. Максимальное напряжение. Показатель, который будучи достигнут на силовых электродах не вызовет, в теории, выхода из строя. Фактически является максимально допустимым значением при условии соблюдения диапазона температур. Будьте осторожны – даже кратковременное превышение может обернуться уничтожением данного элемента цепи.
2. Максимальный кратковременный импульсный ток в открытом состоянии. Пиковое значение и допустимый для него период, указываемый в миллисекундах.
3. Рабочий диапазон температур.
4. Отпирающее напряжение управления (соответствует минимальному постоянному отпирающему току).
5. Время включения.
6. Минимальный постоянный ток управления, нужный для включения прибора.
7. Максимальное повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии. Этот параметр всегда указывают в сопроводительной документации. Обозначает критическую величину напряжения, предельную для данного прибора.
8. Максимальное падение уровня напряжения на симисторе в открытом состоянии. Указывает предельное напряжение, которое может устанавливаться между силовыми электродами в открытом состоянии.
9. Критическая скорость нарастания тока в открытом состоянии и напряжения в закрытом. Указываются соответственно в амперах и вольтах за секунду. Превышение рекомендованных значений может привести к пробою или ошибочному открытию не к месту. Следует обеспечивать рабочие условия для соблюдения рекомендованных норм и исключить помехи, у которых динамика превышает заданный параметр.
10. Корпус симистора. Важен для проведения тепловых расчетов и влияет на рассеиваемую мощность.

Вот мы и рассмотрели, что такое симистор, за что он отвечает, где применяется и какими характеристиками обладает. Рассмотренные простым языком теоретические азы позволят заложить основу для будущей результативной деятельности. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Управление мощной нагрузкой переменного тока

Иногда нужно слабым сигналом с микроконтроллера включить мощную нагрузку, например лампу в комнате. Особенно эта проблема актуальна перед разработчиками умного дома. Первое что приходит на ум — реле. Но не спешите, есть способ лучше 🙂

В самом деле, реле это же сплошной гемор. Во первых они дорогие, во вторых, чтобы запитать обмотку реле нужен усиливающий транзистор, так как слабая ножка микроконтроллера не способна на такой подвиг. Ну, а в третьих, любое реле это весьма громоздкая конструкция, особенно если это силовое реле, расчитанное на большой ток.

Если речь идет о переменном токе, то лучше использовать симисторы или тиристоры. Что это такое? А сейчас расскажу.

Если на пальцах, то тиристор похож на диод, даже обозначение сходное. Пропускает ток в одну сторону и не пускает в другую. Но есть у него одна особенность, отличающая его от диода кардинально — управляющий вход.
Если на управляющий вход не подать ток открытия, то тиристор не пропустит ток даже в прямом направлении. Но стоит подать хоть краткий импульс, как он тотчас открывается и остается открытым до тех пор, пока есть прямое напряжение. Если напряжение снять или поменять полярность, то тиристор закроется. Полярность управляющего напряжения предпочтительно должна совпадать с полярностью напряжения на аноде.

Если соединить встречно параллельно два тиристора, то получится симистор — отличная штука для коммутации нагрузки на переменном токе.

На положительной полуволне синусоиды пропускает один, на отрицательной другой. Причем пропускают только при наличии управляющего сигнала. Если сигнал управления снять, то на следующем же периоде оба тиристора заткнутся и цепь оборвется. Крастота да и только. Вот ее и надо использовать для управления бытовой нагрузкой.

Но тут есть одна тонкость — коммутируем мы силовую высоковольтную цепь, 220 вольт. А контроллер у нас низковольтный, работает на пять вольт. Поэтому во избежание эксцессов нужно произвести потенциальную развязку. То есть сделать так, чтобы между высоковольтной и низковольтной частью не было прямого электрического соединения. Например, сделать оптическое разделение. Для этого существует специальная сборка — симисторный оптодрайвер MOC3041. Замечательная вещь!
Смотри на схему подключения — всего несколько дополнительных деталек и у тебя силовая и управляющая часть разделены между собой. Главное, чтобы напряжение на которое расчитан конденсатор было раза в полтора два выше напряжения в розетке. Можно не боятся помех по питанию при включении и выключении симистора. В самом оптодрайвере сигнал подается светодиодом, а значит можно смело зажигать его от ножки микроконтроллера без всяких дополнительных ухищрений.

Вообще, можно и без развязки и тоже будет работать, но за хороший тон считается всегда делать потенциальную развязку между силовой и управляющей частью. Это и надежность и безопасность всей системы. Промышленные решения так просто набиты оптопарами или всякими изолирующими усилителями.

Ну, а в качестве симистора рекомендую BT139 — с хорошим радиатором данная фиговина легко протащит через себя ток в 16А

Продолжение саги о тиристорах

В одной из предыдущих новостей были упомянуты «старые знакомые» — тиристоры. Основной особенностью их применения, можно сказать недостатком, является односторонняя проводимость в открытом состоянии. Другими словами, включая тиристоры в цепь переменного тока, мы получаем на нагрузке напряжение с постоянной составляющей. Не всегда нагрузка «её переносит», особенно если это первичная обмотка трансформатора. Подобного явления можно избежать, если тиристор включить в диагональ выпрямительного моста, а через другую диагональ моста подключить нагрузку, как показано на рисунке.

Несинусоидальность напряжения на нагрузке всё равно останется, а постоянной составляющей не будет. Избавиться от громоздкости схемы позволит применение симметричного тиристора.

Симметричный тиристор

Симметричный тиристор, симистор (или «триак» — от англ. triac) – полупроводниковый прибор, предназначенный для коммутации нагрузки в сети переменного тока. Он представляет собой «двунаправленный тиристор» и имеет также три электрода: один управляющий и два основных (силовых) для пропускания рабочего тока.

Основной особенностью симистора является способность проводить ток в обоих направлениях между силовыми электродами. Это очевидно по его вольт-амперной характеристике (ВАХ).

Как видно из рисунка, отрицательная (обратная) ветвь ВАХ симистора, в отличие от ВАХ тиристора повторяет прямую ветвь. Также, в отличие от тиристоров, прибор может управляться как положительным, так и отрицательным током между управляющим и силовым электродом. Для управления используется низковольтный сигнал. При подаче управляющего напряжения симистор переходит из закрытого состояния в открытое и пропускает через себя ток. При питании от сети переменного тока смена состояний симистора вызывается изменением полярности напряжения между основными электродами. Симистор перейдёт в закрытое состояние после изменения полярности или когда значение рабочего тока станет меньше тока удержания (I_G на ВАХ).

Режимы работы симистора отображены на рисунке.

Здесь показаны G — управляющий вывод (затвор) и Т2 – силовой вывод.

В стандартных цепях управления переменным током, таких как регуляторы яркости и регуляторы скорости вращения, полярность затвора и T2 всегда одинаковы. Это означает, что управление симистором производится всегда в 1+ и 3- квадрантах, в которых коммутирующие параметры симистора одинаковы, а затвор наиболее чувствителен. Данные о режимах работы получены на основании ВАХ прибора. Положительному напряжению на T2 соответствует прямая ветвь ВАХ, отрицательному – обратная. В практике применения бытуют трёхквадрантные (3Q) и четырёхквадрантные (4Q) симисторы. Диаграммы напряжения на нагрузке приведены на рисунке:

Здесь Iупр – ток управления симистором, Ԏ — длительность импульса управления. Видно, что для 3Q — симисторов длительность импульса управления не влияет на закрывание прибора.

Отличие между 3Q — и 4Q – симисторами показано на рисунке:

Для предотвращения ложных срабатываний симисторов, вызванных шумами и пульсациями, создаваемыми двигателями, цепи, использующие 4Q — симисторы, должны иметь дополнительные компоненты защиты. Это демпферная RC-цепочка между силовыми электродами, которая используется для ограничения скорости изменения нарастания напряжения и тока, таким образом подавляя помехи (снабберная цепь). Существуют приборы со встроенной снабберной цепью, однако они увеличивают габариты устройства и его стоимость.

В результате применения симистора схема будет иметь вид: 

В данном случае в качестве нагрузки возможно включение сетевого трансформатора.

Основные параметры симисторов:

• VDRM — пиковое прямое напряжение выключения (VBO на ВАХ)
• IDRM — пиковый прямой ток выключения (IL на ВАХ)
• VRRM — пиковое обратное напряжение отключения (-VBO на ВАХ)
• IRRM — пиковый обратный ток выключения (-IL на ВАХ)
• VTM — максимальное входное напряжение
• IH – ток удержания
• диапазон рабочих температур
• время включения и выключения

Ведущим производителем приборов является фирма STMicroelectronics. Изначально в июне 1987 года фирма была создана как SGS-THOMSON Microelectronics, в результате слияния компаний SGS Microelettronica (Италия) и Thomson Semiconducteurs (Франция). В мае 1998 года компания была переименована в STMicroelectronics. На сегодняшний день это известный производитель интегральных устройств, в составе которого около 7400 человек, работающих в различных областях НИОКР. Только  за 2017 год было оформлено более 17 000 патентов, 9500 патентных предложений и 500 новых патентных заявок.

Другим наиболее известным производителем симисторов является фирма WeEn. Деятельность этого производителя освещена в предыдущей новости.

В семействе выпускаемых симисторов широкого применения имеются приборы на коммутируемые токи до 40 А и напряжения до 1200 В, что в несколько раз превышает величины параметров у их «собратьев» — тиристоров. При этом напряжения управления начинаются от 900 мВ, а токи управления — от 3 мА. Существует класс приборов, предназначенный для применения в цифровой технике, управляемый сигналами логического уровня – «Logic sensitive gate». Отдельного упоминания заслуживают симисторы, производящиеся со встроенной снабберной защитой от импульсных перенапряжений при коммутации (BTA06-600BRG, BTA16-600BRG). Кроме того, у нас в продаже имеются и бесснаберные (Snubberless, Alternistor — Snubberless) симисторы, без встроенной защиты (BTA10-800BWRG, BTA12-800CWRG).

Симисторы также, как и тиристоры, изготавливаются в корпусах для монтажа в отверстия и для поверхностного монтажа.

Примеры обозначения серий симисторов

В настоящее время симисторы применяются:

• Управление мощными цепями переменного тока (сварочные аппараты, электродвигатели локомотивов подвижного железнодорожного состава, и т. д.)
• Коммутация цепей переменного тока
• Мощные регулируемые источники первичного электропитания

принцип работы, проверка и включение, схемы. С помощью элемента питания и лампочки

В электронных схемах различных приборов довольно часто используются полупроводниковые устройства – симисторы. Их применяют, как правило, при сборке схем регуляторов. В случае неисправности электроприбора может возникнуть необходимость проверить симистор. Как это сделать?

Зачем нужна проверка

В процессе ремонта или сборки новой схемы невозможно обойтись без электрических деталей. Одной из таких деталей является симистор. Его применяют в схемах устройств сигнализации, световых регуляторах, радиоприборах и многих отраслях техники. Иногда его применяют повторно после демонтажа неработающих схем, и нередко приходится встречать элемент с утраченной от длительного использования или хранения маркировкой. Случается, что и новые детали надо проверить.

Как же быть уверенным, что симистор, установленная в схему, действительно исправен, и в будущем не нужно будет затрачивать много времени на отладку работы собранной системы?

Для этого необходимо знать, как проверить симистор мультиметром или тестером. Но сначала надо понять, что собой представляет данная деталь, и как она работает в электрических схемах.

По сути, симистор является разновидностью тиристора. Название составлено из этих двух слов – «симметричный» и «тиристор».

Разновидности тиристоров

Тиристорами принято называть группу полупроводниковых приборов (триодов), способных пропускать или не пропускать электрический ток в заданном режиме и в определенные промежутки времени. Так создают условия работоспособности схемы в соответствии с ее функциями.

Управление работой тиристоров осуществляется двумя способами:

• подачей напряжения определенной величины для открытия или закрытия прибора, как в динисторах (диодных тиристорах) – двухэлектродных приборах;
• подачей импульса тока определенной длительности или величины на управляющий электрод, как в тринисторах и симисторах (триодных тиристорах) – трехэлектродных приборах.

По принципу работы эти приборы различаются на три вида.

Динисторы открываются при достижении напряжения определенной величины между катодом и анодом и остаются открытыми до уменьшения напряжения опять же до установленного значения. В открытом состоянии работают по принципу диода, пропуская ток в одном направлении.

Тринисторы открываются при подаче тока на контакт управляющего электрода и остаются открытыми при положительной разности потенциалов между катодом и анодом. То есть они открыты, пока в цепи существует напряжение. Это обеспечивается наличием тока, сила которого не ниже одного из параметров тринистора – тока удержания. В открытом состоянии также работают по принципу диода.

Симисторы – разновидность тринисторов, которые пропускают ток по двум направлениям, находясь в открытом состоянии. По сути, они представляют пятислойный тиристор.

Запираемые тиристоры – тринисторы и симисторы, которые закрываются при подаче на контакт управляющего электрода тока обратной полярности, нежели та, которая вызвала его открытие.

С помощью тестера

Проверка работоспособности симистора мультиметром или тестером основана на знании принципа работы этого устройства. Конечно же, она не даст полной картины состояния детали, так как невозможно определить рабочие характеристики симистора без сборки электрической схемы и проведения дополнительных измерений. Но часто вполне достаточно будет подтвердить или опровергнуть работоспособность полупроводникового перехода и управления им.

Чтобы проверить деталь, необходимо использовать мультиметр в режиме измерения сопротивления, то есть как омметр. Контакты мультиметра присоединяются к рабочим контактам симистора, при этом значение сопротивления должно стремиться к бесконечности, то есть быть очень большим.

После этого соединяется анод с управляющим электродом. Симистор должен открыться и сопротивление должно упасть почти до нуля. Если все так и произошло, скорее всего, симистор работоспособен.

При разрыве контакта с управляющим электродом симистор должен остаться открытым, но параметров мультиметра может быть недостаточно, что бы обеспечить так называемый ток удержания, при котором прибор остается проводимым.

Устройство можно считать неисправным в двух случаях. Если до появления напряжения на контакте управляющего электрода сопротивление симистора ничтожно мало. И второй случай, если при появлении напряжения на контакте управляющего электрода сопротивление прибора не уменьшается.

С помощью элемента питания и лампочки

Существует вариант прозвона симистора простейшим тестером, представляющим собой разорванную однолинейную цепь с источником питания и контрольной лампой. Еще для проверки понадобится дополнительный источник питания. В качестве его может быть использован любой элемент питания, например типа АА с напряжением 1,5 В.

Прозванивать деталь нужно в определенном порядке. В первую очередь необходимо соединить контакты тестера с рабочими контактами симистора. Контрольная лампа при этом гореть не должна.

Затем необходимо подать напряжение между управляющим и рабочим электродами с дополнительного источника питания. На рабочий электрод подается полярность, соответствующая полярности подключенного тестера. При подключении контрольная лампа должна загореться. Если переход симистора настроен на соответствующий ток удержания, то лампа должна гореть и при отключении дополнительного источника питания от управляющего электрода до момента отключения тестера.

Так как прибор должен пропускать ток в обоих направлениях, для надежности можно повторить проверку, изменив полярность подключения тестера к симистору на противоположную. Надо проверить работоспособность прибора при обратном направлении тока через полупроводниковый переход.

Если до подачи напряжения на управляющий электрод контрольная лампа загорелась и продолжает гореть, то деталь неисправна. Если при подаче напряжения контрольная лампа не загорелась, симистор также считается неисправным, и использовать его в дальнейшем нецелесообразно.

Симистор, смонтированный на плате, можно проверить, не выпаивая его. Для проверки необходимо только отсоединить управляющий электрод и обесточить всю схему, отключив ее от рабочего источника питания.

Соблюдая эти простейшие правила, можно произвести отбраковку некачественных или отработавших свой ресурс деталей.

Радиоконструктор р
егулятор мощности на симисторе №
009,

В радиолюбительской практике часто случается, что паяльник на 40 Ватт сильно перегревается, жало обгарает, а на 25 Ватт не хватает мощности пропаять или необходимо уменьшить мощность нагревательного прибора, изменить яркость свечения лампы накаливания, снизить обороты коллекторного двигателя, электрической дрели, подключить к сети напряжением 220 вольт нагрузку, рассчитанную на напряжение 110 вольт, уменьшить напряжение на вторичной обмотке трансформатора. Тогда на помощь придёт симисторный регулятор мощности. Принцип его работы основан на изменении времени открытого состояния (фазово-импульсном управлении) симистора (симистор — это двунаправленный тиристор или «триак»). Это можно увидеть и понять, сравнив графики
рис.1
полного периода сетевого напряжения на входе (верхний график) симистора и на выходе (нижний график). В определённый момент происходит отсечка симистором каждой полуволны сетевого напряжения и в результате в нагрузку поступает только часть мощности. Принципиальная схема регулятора мощности с фазово-импульсным управлением показана на
рис. 2
. Он собран по классической схеме на симметричном динисторе DB3 на 32V (VD3) и симисторе ТС106-10-4 (отечественного производства 10 ампер 400 вольт) или импортных аналогах ВТ136-600, ВТ134-600 (4А, 600В), ВТ137-600 (8А, 600В), ВТ138-600 (12А, 600В), ВТ139-600, ВТА16-600 (16А, 600В) (VD4). При каждой полуволне сетевого напряжения конденсатор С1 заряжается током, протекающим через резисторы R2, R3. Когда напряжение на нем достигает 32 В, динистор открывается и конденсатор С1 быстро разряжается через резистор R4, динистор VD3 и управляющий электрод симистора. Таким образом, происходит управление симистором: когда напряжение на условном аноде симистора (верхний по схеме вывод) положительное, управляющий импульс тоже положительный, а при отрицательном напряжении — отрицательной полярности. Значение мощности в нагрузке, зависит от того, как долго симистор будет включен в течение каждого полупериода сетевого напряжения. Момент включения симистора определяется пороговым напряжением динистора и постоянной времени (R2 + R3), C1. Чем больше сопротивление переменного резистора R2, тем длительнее промежуток времени, в течение которого симистор находится в закрытом состоянии, тем меньше мощность в нагрузке. Схема обеспечивает практически полный диапазон регулирования выходной мощности — от 0 до 99 %. При подключении переменного резистора R2, необходимо учесть то, что увеличение выходной мощности происходит с уменьшением сопротивления переменного резистора. Цепь, образованная диодами VD1, VD2 и резистором R1, обеспечивает плавность регулировки при минимальной выходной мощности. Без нее характеристика управления регулятором имеет
гистерезис
. Например, яркость лампы накаливания, используемой в качестве нагрузки, при увеличении выходной мощности изменяется скачком от нуля до 3…5% от максимальной яркости. Суть этого явления заключается в следующем: при большом сопротивлении резистора R2, когда напряжение на конденсаторе С1 не превышает 30 В, динистор не открывается в течение всего полупериода сетевого напряжения и выходная мощность равна нулю. При этом к моменту перехода сетевого напряжения через «ноль» напряжение на конденсаторе имеет нулевое значение и в следующем полупериоде значительную часть времени конденсатор разряжается. Если сопротивление резистора R2 уменьшать, то после того, как напряжение на конденсаторе начнет превышать порог срабатывания динистора, конденсатор будет разряжен в конце полупериода и в следующем полупериоде сразу же начнет заряжаться, поэтому в новом полупериоде динистор откроется раньше. Диодно-резисторная цепочка разряжает конденсатор при переходе сетевого напряжения от отрицательной к положительной полуволне и тем самым устраняет эффект скачкообразного начального увеличения мощности в нагрузке. Резистор R4 ограничивает максимальный ток через динистор примерно до 0,1 А и замедляет процесс разрядки конденсатора С1. Тем самым обеспечивается относительно большая длительность импульса, достаточная для надежного запуска симистора VD4 даже при значительной индуктивной составляющей нагрузки. При указанных на схеме номиналах резистора R4 и конденсатора С1 длительность импульса управления равна 130 мкс. Значительную часть этого времени через управляющий электрод симистора протекает ток, достаточный для открывания симистора.

Симметричный динистор 32V (VD3) обеспечивает одинаковость угла открывания симистора в обеих полуволнах сетевого напряжения. Следовательно, описываемый регулятор не будет выпрямлять сетевое напряжение, поэтому во многих случаях может быть применен даже для управления нагрузкой, подключенной к нему через трансформатор. Падение напряжения на симисторе VS1 равно примерно 2 В, поэтому при нагрузке мощностью более 100 Вт симистор необходимо установить на соответствующий теплоотвод (радиатор). Максимальная мощность нагрузки не должна превышать возможности симистора (4 А = 800 Вт, 8 А = 1600 Вт, 10 А = 2 КВт, 12 А = 2,4 КВт, 16 А = 3,2 КВт, 40 А = 8 КВт).

При включении схемы в сеть 220 вольт необходимо строго соблюдать правила техники безопасности! Все элементы схемы находятся под смертельно опасным напряжением! Категорически запрещается касаться любыми частями тела элементов схемы. При установке радиатора симистора, необходимо между симистором и радиатором установить изолирующую теплопроводящую прокладку, а на крепящий винт (саморез) одеть фторопластовую изолирующую втулку и плотно прижать симистор к радиатору. Не смотря на то, что вал переменного резистора гальванически не связан с его выводами, обязательно на вал необходимо установить пластиковую изолирующую ручку, так как при поломке подвижного контакта резистора не исключается возможность электрического контакта вала с выводами резистора.

Настоящая схема имеет недостаток — при работе симистора в режиме отсечки, на его выходах появляются помехи. Если эти помехи оказывают влияние на другую аппаратуру, необходимо установить в схему помехоподавляющую цепочку R2, C6 (в комплект набора входят, но изначально в схему не устанавливаются). Если этой цепочки будет недостаточно, необходимо включать схему в сеть через сетевой фильтр (рис. 5
). Этот фильтр можно взять из неисправного блока питания компьютера, использовав дроссель, состоящий из двух одновременно (бифилярно) намотанных обмоток на ферритовом кольце и параллельно подключенного конденсатора с рабочим напряжением не менее 400 вольт. На
рис. 3
показаны три возможных вида маркировки выводов симистора (все они аналогичны). На отечественном ТС106-10 выбито наверху справа и слева от крепёжного отверстия, «старая маркировка»: К — катод, А — анод, У.Э.- управляющий электрод, новая: А1 — первый анод, А2 — второй анод, У — управляющий электрод.

Конструктор выпускается в двух исполнениях: пакет и коробка, выбирается перед тем как положить в корзину.

ВЫПУСК 009.

Регулятор мощности симисторный 220 В, 2 КВт.

Существенный недостаток тиристоров заключается в том, что это однополупериодные элементы, соответственно, в цепях переменного тока они работают с половинной мощностью. Избавиться от этого недостатка можно используя схему встречно-параллельного включения двух однотипных устройств или установив симистор. Давайте разберемся, что представляет собой этот полупроводниковый элемент, принцип его функционирования, особенности, а также сферу применения и способы проверки.

Что такое симистор?

Это один из видов тиристоров, отличающийся от базового типа большим числом p-n переходов, и как следствие этого, принципом работы (он будет описан ниже). Характерно, что в элементной базе некоторых стран данный тип считается самостоятельным полупроводниковым устройством. Эта незначительная путаница возникла вследствие регистрации двух патентов, на одно и то же изобретение.

Описание принципа работы и устройства

Основное отличие этих элементов от тиристоров заключается в двунаправленной проводимости электротока. По сути это два тринистора с общим управлением, включенных встречно-параллельно (см. А на рис. 1) .

Рис. 1. Схема на двух тиристорах, как эквивалент симистора, и его условно графическое обозначение

Это и дало название полупроводниковому прибору, как производную от словосочетания «симметричные тиристоры» и отразилось на его УГО. Обратим внимание на обозначения выводов, поскольку ток может проводиться в оба направления, обозначение силовых выводов как Анод и Катод не имеет смысла, потому их принято обозначать, как «Т1» и «Т2» (возможны варианты ТЕ1 и ТЕ2 или А1 и А2). Управляющий электрод, как правило, обозначается «G» (от английского gate).

Теперь рассмотрим структуру полупроводника (см. рис. 2.) Как видно из схемы, в устройстве имеется пять переходов, что позволяет организовать две структуры: р1-n2-p2-n3 и р2-n2-p1-n1, которые, по сути, являются двумя встречными тринисторами, подключенными параллельно.

Рис. 2. Структурная схема симистора

Когда на силовом выводе Т1 образуется отрицательная полярность, начинается проявление тринисторного эффекта в р2-n2-p1-n1, а при ее смене – р1-n2-p2-n3.

Заканчивая раздел о принципе работы приведем ВАХ и основные характеристики прибора.

Обозначение:

• А – закрытое состояние.
• В – открытое состояние.
• U DRM (U ПР) – максимально допустимый уровень напряжения при прямом включении.
• U RRM (U ОБ) – максимальный уровень обратного напряжения.
• I DRM (I ПР) – допустимый уровень тока прямого включения
• I RRM (I ОБ) – допустимый уровень тока обратного включения.
• I Н (I УД) – значения тока удержания.

Особенности

Чтобы иметь полное представление о симметричных тринисторах, необходимо рассказать про их сильные и слабые стороны. К первым можно отнести следующие факторы:

• относительно невысокая стоимость приборов;
• длительный срок эксплуатации;
• отсутствие механики (то есть подвижных контактов, которые являются источниками помех).

В число недостатков приборов входят следующие особенности:

• Необходимость отвода тепла, примерно из расчета 1-1,5 Вт на 1 А, например, при токе 15 А величина мощности рассеивания будет около 10-22 Вт, что потребует соответствующего радиатора. Для удобства крепления к нему у мощных устройств один из выводов имеет резьбу под гайку.

• Устройства подвержены влиянию переходных процессов, шумов и помех;
• Не поддерживаются высокие частоты переключения.

По последним двум пунктам необходимо дать небольшое пояснение. В случае высокой скорости коммутации велика вероятность самопроизвольной активации устройства. Помеха в виде броска напряжения также может привести к этому результату. В качестве защиты от помех рекомендуется шунтировать прибор RC цепью.

Помимо этого рекомендуется минимизировать длину проводов ведущих к управляемому выводу, или в качестве альтернативы использовать экранированные проводники. Также практикуется установка шунтирующего резистора между выводом T1 (TE1 или A1) и управляющим электродом.

Применение

Этот тип полупроводниковых элементов первоначально предназначался для применения в производственной сфере, например, для управления электродвигателями станков или других устройств, где требуется плавная регулировка тока. Впоследствии, когда техническая база позволила существенно уменьшить размеры полупроводников, сфера применения симметричных тринисторов существенно расширилась. Сегодня эти устройства используются не только в промышленном оборудовании, а и во многих бытовых приборах, например:

• зарядные устройства для автомобильных АКБ;
• бытовое компрессорное оборудования;
• различные виды электронагревательных устройств, начиная от электродуховок и заканчивая микроволновками;
• ручные электрические инструменты (шуроповерт, перфоратор и т. д.).

И это далеко не полный перечень.

Одно время были популярны простые электронные устройства, позволяющие плавно регулировать уровень освещения. К сожалению, диммеры на симметричных тринисторах не могут управлять энергосберегающими и светодиодными лампами, поэтому эти приборы сейчас не актуальны.

Как проверить работоспособность симистора?

В сети можно найти несколько способ, где описан процесс проверки при помощи мультиметра, те, кто описывал их, судя по всему, сами не пробовали ни один из вариантов. Чтобы не вводить в заблуждение, следует сразу заметить, что выполнить тестирование мультиметром не удастся, поскольку не хватит тока для открытия симметричного тринистора. Поэтому, у нас остается два варианта:

1. Использовать стрелочный омметр или тестер (их силы тока будет достаточно для срабатывания).
2. Собрать специальную схему.

Алгоритм проверки омметром:

1. Подключаем щупы прибора к выводам T1 и T2 (A1 и A2).
2. Устанавливаем кратность на омметре х1.
3. Проводим измерение, положительным результатом будет бесконечное сопротивление, в противном случае деталь «пробита» и от нее можно избавиться.
4. Продолжаем тестирование, для этого кратковременно соединяем выводы T2 и G (управляющий). Сопротивление должно упасть примерно до 20-80 Ом.
5. Меняем полярность и повторяем тест с пункта 3 по 4.

Если в ходе проверки результат будет таким же, как описано в алгоритме, то с большой вероятностью можно констатировать, что устройство работоспособное.

Заметим, что проверяемую деталь не обязательно демонтировать, достаточно только отключить управляющий вывод (естественно, обесточив предварительно оборудование, где установлена деталь, вызывающая сомнение).

Необходимо заметить, что данным способом не всегда удается достоверно проверку, за исключением тестирования на «пробой», поэтому перейдем ко второму варианту и предложим две схемы для тестирования симметричных тринисторов.

Схему с лампочкой и батарейкой мы приводить не будем в виду того, что таких схем достаточно в сети, если вам интересен этот вариант, можете посмотреть его в публикации о тестировании тринисторов. Приведем пример более действенного устройства.

Обозначения:

• Резистор R1 – 51 Ом.
• Конденсаторы C1 и С2 – 1000 мкФ х 16 В.
• Диоды – 1N4007 или аналог, допускается установка диодного моста, например КЦ405.
• Лампочка HL – 12 В, 0,5А.

Можно использовать любой трансформатор с двумя независимыми вторичными обмотками на 12 Вольт.

Алгоритм проверки:

1. Устанавливаем переключатели в исходное положение (соответствующее схеме).
2. Производим нажатие на SB1, тестируемое устройство открывается, о чем сигнализирует лампочка.
3. Жмем SB2, лампа гаснет (устройство закрылось).
4. Меняем режим переключателя SA1 и повторяем нажатие на SB1, лампа снова должна зажечься.
5. Производим переключение SA2, нажимаем SB1, затем снова меня ем положение SA2 и повторно жмем SB1. Индикатор включится, когда на затвор попадет минус.

Теперь рассмотрим еще одну схему, только универсальную, но также не особо сложную.

Обозначения:

• Резисторы: R1, R2 и R4 – 470 Ом; R3 и R5 – 1 кОм.
• Емкости: С1 и С2 – 100 мкФ х 10 В.
• Диоды: VD1, VD2, VD5 и VD6 – 2N4148; VD2 и VD3 – АЛ307.

В качестве источника питания используется батарейка на 9V, по типу Кроны.

Тестирование тринисторов производится следующим образом:

1. Переключатель S3, переводится в положении, как продемонстрировано на схеме (см. рис. 6).
2. Кратковременно производим нажатие на кнопку S2, тестируемый элемент откроется, о чем просигнализирует светодиод VD
3. Меняем полярность, устанавливая переключатель S3 в среднее положение (отключается питание и гаснет светодиод), потом в нижнее.
4. Кратковременно жмем S2, светодиоды не должны загораться.

Если результат будет соответствовать вышеописанному, значит с тестируемым элементом все в порядке.

Теперь рассмотрим, как проверить с помощью собранной схемы симметричные тринисторы:

• Выполняем пункты 1-4.
• Нажимаем кнопку S1- загорается светодиод VD

То есть, при нажатии кнопок S1 или S2 будут загораться светодиоды VD1 или VD4, в зависимости от установленной полярности (положения переключателя S3).

Схема управления мощностью паяльника

В завершении приведем простую схему, позволяющую управлять мощностью паяльника.

Обозначения:

• Резисторы: R1 – 100 Ом, R2 – 3,3 кОм, R3 – 20 кОм, R4 – 1 Мом.
• Емкости: С1 – 0,1 мкФ х 400В, С2 и С3 – 0,05 мкФ.
• Симметричный тринистор BTA41-600.

Приведенная схема настолько простая, что не требует настройки.

Теперь рассмотрим более изящный вариант управления мощностью паяльника.

Обозначения:

• Резисторы: R1 – 680 Ом, R2 – 1,4 кОм, R3 – 1,2 кОм, R4 и R5 – 20 кОм (сдвоенное переменное сопротивление).
• Емкости: С1 и С2 – 1 мкФ х 16 В.
• Симметричный тринистор: VS1 – ВТ136.
• Микросхема фазового регулятора DA1 – KP1182 ПМ1.

Настройка схемы сводится к подбору следующих сопротивлений:

• R2 – с его помощью устанавливаем необходимую для работы минимальную температуру паяльника.
• R3 – номинал резистора позволяет задать температуру паяльника, когда он находится на подставке (срабатывает переключатель SA1),

В последнее пора настоящий ренессанс переживают резисторные и транзисторные регуляторы мощности.
Они самые неэкономичные.
Повысить КПД регулятора можно так же, как и регулятора включением диода (см.рисунок).
При этом достигается более удобный предел регулирования (50-100%).
Полупроводниковые приборы можно разместить на одном радиаторе.
Ю.И.Бородатый, Ивано-Франковская обл.
Литература 1.Данильчук А.А.
Регулятор
мощности
для паяльника / /Радиоаматор-Электрик.
-2000.
-№9.
-С.23.
2.Риштун А Регулятор
потужности на шести деталях //Радиоаматор-Электрик.
-2000.
-№11.
-С.15….

В нагрузку данного простого регулятора можно включать лампы накаливания, нагревательные устройства различного типа и проч., по соответствующие применяемым тиристорам.
Методика настройки регулятора, содержится в подборе переменного регулирующего резистора.
Однако, лучше всего подобрать такой потенциометр, последовательно с постоянным резистором, чтобы напряжение на выходе регулятора изменялось в максимально возможных широких пределах.
А.АНДРИЕНКО, г.Кострома….

Для схемы «Простой регулятор мощности»

Индуктивная нагрузка в цепи регулятора предъявляет жесткие требования к схемам менеджмента симисторов- синхронизация системы менеджмента должна осуществляться непосредственно от питающей сети сигнал должен иметь длительность равную интервалу проводимости симистора.
На рисунке приведена схема регулятора удовлетворяющего этим требованиям в котором используется сочетание динистора и симистора Постоянная времени (R4 + R5)C3 определяет угол запаздывания отпирания динистора VS1 а значит и симистора VS2 Перемещением ползунка переменного резистора R5 регулируют мощность потребляемую нагрузкой.
Конденсатор С2 и резистор R2 используются для синхронизации и обеспечения длительности сигнала менеджмента Конденсатор СЗ перезаряжается от С2 после переключения так как в конце каждого полупериода на нем оказывается напряжение обратной полярности.
Для защиты от помех создаваемых регулятором введены два Фильтра R1C1 — в цепь питания и R7C4 — в цепь нагрузки.
Для налаживания устройства нужно резистор R5 поставить в положение максимального сопротивления и резистором R3 установить минимальную мощность на нагрузке Конденсаторы С1 и С4 типа К40П-2Б на 400 В конденсаторы С2 и СЗ типа К73-17 на 250 В Диодный мост VD1 можно сменить диодами КД105Б Выключатель SA1 рассчитан на ток не менее 5 A.
В.Ф.Яковлев, г.Шостка, Сумская обл. …

Для схемы «РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ»

Для схемы «Усилитель мощности на 144 МГц»

Для схемы «Симисторный регулятор мощности»

Предлагаемое устройство (рис.1) представляет собой фазовый мощности, способный работать с нагрузкой от нескольких ватт до единиц киловатт. Эта конструкция представляет собой переработку ранее разработанного устройства . Применение иной элементной базы позволило упростить силовой узел конструкции, повысить надежность и улучшить эксплуатационные характеристики регулятора. Как и в прототипе, в этом регуляторе имеется плавная и ступенчатая регулировка поступающей на нагрузку мощности. Кроме того, в любой момент (не трогая ручки регулятора) устройство можно перевести в режим работы, когда на нагрузку поступает почти 100% мощности. При этом практически отсутствуют радиопомехи. Силовой ключ построен на мощном VS2. Минимальная мощность подключаемой нагрузки может быть от 3 до 10 Вт. максимальная (1.5 кВт)
ограничена типом используемого симистора, условиями его охлаждения и конструкцией помехоподавляющих дросселей. Регулятор сварочника на то125-12 На маломощных транзисторах VT3. VT4 собран аналог однопереходного транзистора, который армирует короткие импульсы, открывающие маломощный высоковольтный тиристор VS1. Мощность, поступающая на нагрузку, зависит от сопротивления переменного резистора R6. Открывшийся маломощный тиристор, в свою очередь, открывает мощный симистор VS2. Через открывшийся симистор на нагрузку поступает напряжение питания.Чтобы иметь вероятность, например, на пора уменьшить яркость свечения лампы или температуру паяльника. а потом вернуться к прежнему установленному значению, на микросхеме DD1 построен узел ступенчатого менеджмента мощностью. При первом нажатии на кнопку SB1 триггер DD1.2 переключается, на выходе 1 DD1.2 появляется большой логический уровень напряжения («Г), транзистор VT2 открывается и шунтирует цепь ограничения амплитуды сетевого напряжения V…

Для схемы «Переключатель мощности паяльника»

Гениальное — просто .
По сравнению с диодом переменный резистор не проще и ненадежнее.
Но паяльник с диодом слабоват, а резистор позволяет работать без перекала и без недокала.
Где взять мощный, подходящий по сопротивлению переменный резистор? Проще найти постоянный, а выключатель, применяемый в «классической» схеме, сменить на трехпозиционный (см. рисунок).
…

Для схемы «Усилитель мощности 200 ВТ на базе TDA 7294»

AUDIO техникаУсилитель мощности
200 ВТ на базе TDA 7294ИМС TDA7294 разработана и изготовляется группой компаний SGS-THOMSON Microelectronics. Это одна из наиболееудачных микросхем УМЗЧ, обладающая не только большой отдаваемой мощностью (100 Вт) и высокой надежностью, но и обеспечивающая наиболее качественное (среди ИМС) звучание. При создании мощных УМЗЧ на биполярных транзисторах (и ИМС) возникает опасность вторичного пробоя, приводящего к выходу их из строя. Существующие системы защиты (SOA) при работе на реактивную нагрузку (реальную АС) теряют свою эффективность.Для обхода этих проблем на выходе TDA7294 применены мощные полевые транзисторы, у которых вторичный пробойотсутствует, а усиление напряжения выполняют как биполярные, так и полевые транзисторы.Совмещенная биполярно-полевая технология с высоковольтными мощными МОП-транзисторами
получила фирменноеназвание BCD 100. на 144 МГцЮ.Гребнев (RA9AA)Корпус выполнен из стеклотекстолита толщиной 2 мм, к которому по всему периметру крепится радиатор.
В дне корпуса произведено отверстие точно по размеру корпуса транзистора, который сидит на радиаторе, а днище основание набрано такой толщины, что эмитерные выводы транзистора ложаться на фольгу корпуса и прижимаются к нему латунными пластинками и винтами М3.
Чтобы база и коллектор не касались «земли», под ними у корпуса транзистора фольга снята на 3 мм, а выводы слегка загнуты вверх.С2 и С3 крепяться вертикально на Г-стойках из латуни, которые являются заземлением роторов, С1 и С4 — на П-образных стойках из текстолита.Конструкция усилителяДетали:С1, С2, С3, С4 — 1КПВМ 1 (3…27пф).L1 — 3 витка проводом 0,8 мм, диаметр намотки 6 мм.L2 — 8 витков проводом 0,8 мм, диаметр намотки 5 мм, l=18мм.L3 — 4 витка шиной 2х0,7 мм, диаметр намотки 8 мм, l=16мм.L4 — 4 витка проводом 0,8 мм, диаметр намотки 15 мм (внутри катушки резистор R2).Транзистор КТ930А (30В, 2,4А), КТ931А (30В, 3А).При использовании транзистора КТ931А у L2 закорачивают 2 витка, в схему добавляются три конденсатора, показанные пунктиром.
Подбирая эти емкости и L2 добиваются согласования РА….

На сегодняшний день существует достаточно много простых и не очень схем регуляторов мощности. Каждая приципиальная схема имеет свои преимущества и недостатки. Рассматриваемая сегодня выбрана мной не случайно. Итак, попал ко мне советский электрокамин (обогреватель) Мрия
. Состояние его можно оценить по фото.

Рисунок 1 – общий первоначальный вид

Справа на верхней пластмассовой крышке имелось отверстие под ручку встроенного регулятора мощности, которого там не оказалось. По счастливой случайности мне через некоторое время попался рабочий экземпляр такого же камина. В качестве регулятора там оказалась на первый взгляд довольно сложная схема на двух тиристорах и множеством очень мощных резисторов. Её повторение не имело смысла, хотя у меня и есть доступ к практически любым советским радиодеталям, так как это обошлось бы в разы дороже, чем тот вариант, который изготовлен сейчас.

Для начала камин был подключён к сети напрямую, ток потребления оказался 5,6 А, что соответствует паспортной мощности камина 1,25 кВт. Но зачем тратить столько энергии, тем более что она не дешёвая, и не всегда нужно включать обогреватель на полную мощность. Поэтому было принято решение приступить к поискам мощного регулятора мощности. У себя в загашниках нашёл уже готовую схему от китайского пылесоса, на симисторе ВТА12-600
. Симистор, с его номинальным током 12 А, отлично мне подходил. Этот регулятор являлся фазовым, т.е. такой тип регуляторов пропускает не всю полуволну сетевого синусоидального напряжения, а только её часть, тем самым ограничивая мощность, подводимую к нагрузке. Регулировка осуществляется открытием симистора при нужном фазовом угле?

Рисунок 2 – а) обычная форма сетевого напряжения; б) напряжение, поданное через регулятор

Преимущества фазового регулятора

:

— простота изготовления
— дешевизна
— лёгкая управляемость

Недостатки

:

При простой схеме нормальная работа наблюдается только с нагрузками типа ламп накаливания
— при мощной активной нагрузке появляется неприятный гул (дребезг), который может возникать как в самом симисторе, так и на нагрузке (нагревательная спираль)
— создаёт множество радиопомех
— загрязняет электросеть

В итоге, протестировав схему регулятора из пылесоса, выявлено дребезжание спирали электрокамина.

Рисунок 3 – Вид внутри камина

Спираль имеет вид намотанной проволоки (материал определить не могу) на двух планках, залитой для фиксации на ребрах планок каким-то термостойким затвердителем. Возможно, дребезг мог вызвать его разрушение. Были предприняты попытки включить дроссель последовательно с нагрузкой, зашунтировать симистор RC-цепочкой (что является частичным спасением от помех). Но ни одна их этих мер не дала полного избавления от шума.

Было принято решение использовать другой тип регулятора – дискретный. Такие регуляторы открывают симистор на период целой полуволны напряжения, но количество пропущенных полуволн ограничивается. Например, на рисунке 3 сплошная часть графика – прошедшие сквозь симистор полуволны, пунктиром – не прошедшие, то есть в это время симистор был закрыт.

Рисунок 4 – Принцип дискретного регулирования

Преимущества дискретных регуляторов

:

— меньший нагрев симистора
— отсутствие звуковых эффектов даже при достаточно мощной нагрузке
— отсутствие радиопомех
— отсутствие загрязнения электросети

Недостатки

:

Возможны скачки напряжения (при 220В на 4-6 В при нагрузке 1. 25 кВт), что может быть заметно на лампах накаливания. На остальной домашней технике этот эффект не заметен.

Выявленный недостаток проявляется тем заметнее, чем на меньший предел регулировки установлен регулятор. На максимуме нагрузки скачков совершенно нету. Как возможное решение данной проблемы возможно использование стабилизатора напряжения для ламп накаливания. На просторах интернета была найдена следующая схема, которая привлекала своей простотой и удобством управления.

Рисунок 5 – Принципиальная схема дискретного регулятора

Описание управления

При первом включении на индикаторе светится 0. Включение и отключение происходит одновременным нажатием и удержанием двух кнопок. Регулировка больше/меньше – каждой кнопкой по отдельности. Если не нажимать ни одну из кнопок, то после последнего нажатия через 2 часа регулятор отключится сам, индикатор будет моргать на ступени последнего рабочего уровня нагрузки. При отключении от сети запоминается последний уровень, который будет установлен при следующем включении. Регулировка происходит от 0 до 9 и далее от А до F. То есть всего 16 ступеней регулировки.

При изготовлении платы первый раз применил ЛУТ
, и не правильно отзеркалил при распечатке, поэтому контроллер перевёрнут вверх-ногами Индикатор тоже не совпал, поэтому припаял его проводками. Когда рисовал плату, по ошибке разместил стабилитрон после диода, пришлось его впаять на другой стороне платы.

Как проверить симистор мультиметром: как прозвонить

Любая схема электрического прибора состоит из полупроводниковых элементов, которые имеют различные функциональные назначения. Симистор является базовой радиодеталью в электрических схемах. Он исполняет роль управляемого ключа. Во время технического обслуживания или ремонта каждая деталь перед впайкой в плату требует опробования, поэтому важно знать, как проверить симистор мультиметром.

Устройство симистора и предназначение

Симистор — это разновидность полупроводниковых тиристоров. Может иметь открытое или закрытое состояние. От тиристоров он отличается тем, что способен пропускать ток и в прямом, и в обратном направлении. Ток проходит только в том случае, когда на управляющий контакт подается сигнал. Основные силовые выводы симистора называются анодом и катодом.

Для управления нагрузкой в узле электрической схемы основные контакты подключаются последовательно. Если токовый импульс не поступает на управляющий вывод, симистор находится в закрытом состоянии. Соответственно, нагрузка отключена. При поступлении управляющего импульса с нагрузки на вывод ключа он открывается в оба направления. В отличие от тиристора симистор не требует подачи постоянного импульсного управления. Открытое состояние элемента будет сохраняться до тех пор, пока основные контакты находятся под нагрузкой. В этом случае ток удержания должен превышать определенную величину. Этот параметр напрямую зависит от марки детали.

Тестирование элемента

Существует несколько способов проверки симистора на работоспособность. Для самого простого понадобится только лишь мультиметр, а для более сложных измерений — автономный источник питания или тестовая схема. С помощью тестера проверка происходит с использованием знаний, основанных на принципе работы симистора. Диагностика мультиметром не сможет определить все характеристики элемента, но вполне достаточной будет для первичного тестирования работоспособности.

Простую проверку можно осуществить, используя лампочку и элемент питания. Для этого одна клемма батарейки подключается на управляющие и рабочие выводы симистора, а вторая — на цоколь лампочки. Вывод элемента соединяется с центральным контактом осветителя. В этом случае переход должен быть открыт, тогда лампочка загорится. Если же ещё до подачи напряжения на управляющий вывод осветительное устройство загорелось, то это говорит о том, что симистор неисправен, а его переходы пробиты. Такой элемент можно дальше не проверять, так как он неисправный.

Интересно по теме: Как проверить стабилитрон.

Проверка тестером

Для проведения тестов подойдёт прибор любого типа действия, но при этом необходимо, чтобы значения выдаваемого им тока хватило для переключения элемента. Поэтому более предпочтительным будет использование аналогового прибора. Например, чтобы проверить тестером BTB12-800CW, понадобится обеспечить ток порядка 30 мА, а для BTB16-700BW этот показатель должен быть равен 15 мА.

Также понадобится обратить внимание на состояние батарейки, стоящей в тестере. В цифровом устройстве на экране не должен высвечиваться значок замены батарейки, а в аналоговом при закорачивании щупов друг на друга стрелка должна указывать на ноль.

Использование симисторов в электрических цепях

Симисторы используются для коммутации цепей переменного тока (равномерной и сглаженной подачи питания на нагрузку). Это упрощает сложность многих электрических схем, так как дает возможность управлять небольшим напряжением высоковольтного питания. Иногда этот элемент используется как электромеханическое реле.

Если во время ремонта под рукой не оказалось симистора, его можно заменить двумя тиристорами. Их необходимо подобрать, исходя из таких параметров:

• Напряжение включения — минимальное напряжение, при котором элемент проводит электроток.
• Ток управления.
• Обратный ток — величина обратного напряжения.
• Время установки на включение.

В случае замены деталей схему необходимо переделать на питание двух управляющих выводов.

Характеристики

Симистор имеет несколько параметров, которые можно расположить по порядку убывания важности (лучше сказать, частоты использования) следующим образом:

• Напряжение обратного пробоя, Uобр, В;
• Напряжение закрытого состояния, Uзс, В;
• Ток открытого состояния средний, Iос, А;
• Время включения, tвк, мкс;
• Время выключения, tвык, мкс;
• Ток открытого состояния импульсный, Iос, А;
• Ток закрытого состояния, Iзс, мА;
• Обратный ток, Iобр, мА;
• Напряжение открытого состояния, Uос, В;
• Управляющее напряжение, Uупр, В;
• Ток управления, Iупр, мА;
• Скорость нарастания напряжения, dU/dt, В/мкс;
• Скорость нарастания тока, dI/dt, А/мкс.

Вольт-амперная характеристика триака

Обратите внимание! Параметр «напряжение обратного пробоя» означает максимальное напряжение, которое способен выдержать симистор или тринистор без выхода из строя. Напряжение закрытого состояния характеризует только динисторный эффект.

Принцип работы

Чтобы открыть симистор, необходимо подать на его силовые выводы номинальное напряжение, а на управляющий электрод кратковременный импульсный ток удержания. Рабочие параметры радиоэлемента должны соответствовать маркировке на корпусе.

В цепях переменного напряжения к аноду подключается питание, к катоду — нагрузка. Ток удержания на управляющем электроде зависит от чувствительности радиодетали. Например, если пропускание симистора 5 Ампер, то обычный элемент откроется, когда на него придет управляющий сигнал величиной 100 мА (2% от питания). Более чувствительный симистор может работать при токе удержания 5 мА (0.1% от питания). Также важную роль играет способ управления. Он бывает 2 типов:

• Фазоимпульсным — на управление подается определенная величина тока.
• Амплитудно-импульсным — кратковременные токовые импульсы управления.

При использовании второго способа в схему нужно включать генератор импульсов или его простейшие аналоги.

В цепях постоянного напряжения к аноду подключается плюсовой вывод питания, к катоду – минусовый вывод нагрузки. Если в открытом состоянии управляющий электрод отключить от положительного потенциала постоянного напряжения, он продолжит работать. В цепях с переменным напряжением симистор отключится за счет частоты смены периодов.

Преимущества и недостатки

Каждая радиодеталь имеет назначение и выполняет определенные задачи в узлах. Важно то, как элемент будет использоваться в схеме, и на какой базе деталей она будет собрана. Симистор имеет ряд достоинств, которые выделяют его относительно тиристора.

Преимущества:

• Отсутствие физических контактов, что делает включение питания плавным.
• Надежность.
• В узлах постоянного напряжения требует только кратковременного питания управляющего контакта.
• Низкая стоимость.
• Простота в использовании.

Среди недостатков следует выделить сильное нагревание детали. Поэтому при использовании симисторов требуется установка радиатора для отвода тепла.

Использование

Жесткие характеристики, низкая стоимость, универсальность, позволяет использовать симиторы в промышленности и быту. Их можно встретить:

• В лампах для освещения.
• Дрелях, шуруповертах.
• Станках с ЧПУ.
• Регуляторах напряжения.
• Пылесосах.
• Электрических печках.
• Мультиварках.
• Насосных станциях.
• Компрессорах.

И это далеко не весь перечень. Симиторы исполняют роль управления электропривода переменного напряжения. Используются в схемах регулировки мощности, релейно-контакторных схемах, преобразователях частоты. В современном мире их можно встретить на каждом шагу.

Проверка симистора на исправность

Перед заменой или впайкой детали в плату ее необходимо проверить. Несправный элемент может не только мешать схеме работать, но и сжечь другие радиодетали. Современные марки симисторов легко перепутать с тиристорами. Отличить их по внешнему признаку довольно сложно. Корпус и расположение выводов идентично. Отобрать нужные детали можно только по маркировке: ТС — тиристорный-симистор, КУ или Т — триак.

Перед проверкой симистора мультиметром необходимо разобраться с распиновкой выводов. Делается это по цоколевке отдельной серии. В интернете или литературе следует найти нужный элемент, а марку можно посмотреть на корпусе. Символы довольно маленькие, рекомендуется использовать лупу. Зная расположение контактов, исправность детали можно проверить за 2 минуты.

Способы проверки

Симисторы могут быть высоковольтными (силовыми). Такие используются на распределительных участках. Слаботочные радиоэлементы предназначены для впайки в платы. Существует 4 способа проверки:

• Цифровым мультиметром.
• На стенде.
• С помощью батарейки-лампочки.
• Тиристорным тестером.

Самый простой и доступный способ — это проверка мультиметром, так как этот прибор есть у каждого радиолюбителя. Сначала следует заняться распиновкой контактов. Цоколевку современных радиоэлементов можно отыскать в интернете. У симистора наименование контактов условное. Анод или катод может быть основным выводом или управляющим электродом. Для определения цоколевки деталей необходимо:

1. На листе бумаге начертить вид сверху элемента с тремя выводами.
2. Мультиметр установить в режим прозвонки. Подвести щупы к паре контактов. Симистор находится в закрытом состоянии, соответственно анод и катод не должны прозваниваться.
3. Поменять полярность щупов. Сигнал при этом должен отсутствовать.
4. Определив нужную пару выводов, их надо подписать на схеме буквами «А» и «К».
5. После определения анода и катода третьим выводом будет управляющий электрод. Подписать его следует как «У».
6. На корпусе поставить точку маркером или корректором, чтобы случайно не перепутать, где верх, а где низ.

Имея цоколевку, проверить симистор мультиметром не составит большого труда. Если деталь уже эксплуатировалась или хранилась в нерабочем состоянии, ее необходимо подготовить. Ведь силовые выводы могли окислиться. Из-за этого измерения будут неточными. Поэтому выводы надо почистить перед тем, как прозвонить симистор мультиметром.

Проверка радиоэлемента осуществляется в такой последовательности:

1. Проверить на пробивание p-n переход. Щупы мультиметра следует приложить к силовым выводам. Если симистор исправен, на табло прибора должна высветиться 1. Ноль свидетельствует о пробитии перехода. На некоторых тестерах цифры могут заменяться буквами, например, OL обозначают большое сопротивление, что также свидетельствует о исправности радиоэлемента. В нерабочем состоянии симистор закрыт, поэтому сопротивление p-n перехода большое и сигнал не проходит. Соответственно переход не пробит.
2. Проверить управляющий электрод. Тестер надо переключить на режим измерения сопротивления (диапазон до 2 тыс. Ом). Приложить щупы прибора к управляющему электроду и катоду. На табло должно появиться около 500 Ом. В разных моделях симистора это значение может меняться на 100–300 единиц. Затем щупы надо приложить к аноду и управляющему электроду. На табло должна появиться «1». У исправного элемента эти контакты не должны прозваниваться.
3. Проверить открытие p-n перехода. Щупы поместить на силовые контакты, подать номинальное напряжение. Если на табло появится «0», значит, симистор открывается. Эту процедуру необходимо делать быстро. Кратковременное номинальное напряжение не может выработать достаточное количество тока, чтобы долго держать переход в открытом состоянии.

Последнюю проверку следуют проводить только в особых случаях, когда нельзя перепаивать радиодетали по несколько раз. Для стандартных ситуаций это делать не обязательно. Для удобства проверки радиодеталей кончики щупов тестера рекомендуется заточить.

Из-за чего тиристор не имеет открытое состояние

Особенность состоит в том, что мультиметры не вырабатывают величины тока, достаточного для функционирования тиристоров по «токам удержаний». Данные элементы проверены быть не смогут. Но на остальных пунктах проверки можно определить исправен ли полупроводниковый прибор. При изменении мест полярности — проверку осуществить невозможно. Благодаря этому можно убедиться в том, что на приборе отсутствует обратный пробой.

Используя мультиметр, можно также выполнить проверку чувствительности прибора. Для этого нужно сделать перевод переключателя на тестере в режим омметра. Съем измерений осуществляется по заранее описанным методикам. Главное, каждый раз менять показатели чувствительности на приборе. Начинать следует с пределов измерений воль.

Чувствительный тиристор, если отключить управляющий ток, продолжает сохранять открытые состояния, что будет фиксироваться тестером. Далее увеличивается предел измерений до значения «х10». После изменения величина тока на щупе прибора уменьшится.

В случае, если управляющий ток был отключен, но переход не был закрыт, то проводим увеличение предела измерений до того момента, пока тиристор сработает по удерживающему току.

Примечательно, что при меньшем токе удержания, чувствительность тиристора больше. Проверяя детали, которые идут в одной партии (или имеют одинаковые характеристики), стоит отдавать предпочтение более чувствительным элементам. Такие тиристоры обладают более гибкими возможностями управления, что влияет на расширение их области применения. При освоении принципа проверки тиристоров, можно также понять, как проверить симистор мультиметром.

В процессе прозвонки следует учитывать, что полупроводниковые ключи обладают симметричной двусторонней проводимостью.

Проверка без выпаивания

Проверить симистор мультиметром не выпаивая рекомендуется в тех случаях, когда нет паяльника под рукой или в схеме множество одинаковых элементов. Этот метод также применяется для многослойных плат. Дорожки контактов нельзя перегревать, неисправные детали проверяются на месте. Перед проверкой необходимо отключить коммутаторы и выходящие дорожки. Лишние элементы могут негативно повлиять на результат. Оставить нужно только питание и нагрузку. Затем внимательно изучить схему, так как к симистору могут подключаться предохранители, способные разрывать цепь.

Переключить на тестере режим измерения сопротивления (до 2 тыс. Ом.). На плате тяжело рассмотреть маркировки элементов, поэтому приходится использовать метод попарного измерения. Когда симистор находится под нагрузкой, анод и катод должны прозваниваться. Контакты определяются условно. Надо подвести щупы и сделать замеры, сравнивая показатели. Проверить исправность согласно таблицам, представленным ниже.

В таблицах «А» — это анод, «К» — катод, «У» — управляющий электрод. Параметры указаны приблизительные. В зависимости от модели могут колебаться в дипазоне от 100 до 200 Ом.

Симистор — универсальный полупроводниковый элемент, который нашел широкое применение в производстве и быту. Его проверка мультиметром является простым и доступным способом. Чтобы добиться максимальной точности измерений, надо внимательно следовать инструкциям.

Как проверить симистор

Привычка проверять все элементы пред пайкой приходит с годами. Проверить симистор можно при помощи мультиметра и при помощи небольшой проверочной схемы с батарейкой и лампочкой. В любом случае надо сначала разобраться, как располагаются выводы на вашем приборе. Сделать это можно по цоколевке каждой конкретной серии.

Для этого в поисковик забиваем маркировку, которая есть на корпусе. В некоторых случаях можно добавить «цоколевка». Если есть русскоязычные описания, будет несколько проще. Если на русском информации нет, придется искать в интернете. Заменяем слово «цоколевка» словом «datasheet». Иногда можно ввести русскими буквами «даташит».

Пример цоколевки. Все можно понять и без знания языка

С мультиметром

Проверка мультиметром симистора основана на принципе его работы. Берем обычный мультиметр, ставим его в положение прозвонки. Силовые выходы между собой должны звониться в обоих направлениях. Прикасаемся щупами к выходам Т1 и Т2. На экране должны высвечиваться цифры. Это сопротивление перехода. Если поменять щупы местами, сопротивление может измениться, но ни обрыва, ни короткого быть не должно.

Проверяем мультиметром

Зато между затвором и силовыми выходами должен быть «обрыв» (бесконечно большое сопротивление). То есть, «звониться» они не должны при любом расположении щупов. Проверив сопротивление между разными выводами, можно сделать вод о работоспособности симистора.

Для проверки симистора без мультиметра придется собрать простенькую проверочную схему с питанием от девятивольтовой батарейки «Крона». Нужны будут три провода длиной около 20 см. Провода желательно гибкие, многожильные. Проще, если они будут разных цветов. Лучше всего красный, синий и любой другой. Пусть будет желтый.

Синий разрезаем пополам, припаиваем лампочку накаливания на 9 В (или смотрите по напряжению, которое выдает ваша батарейка). Один кусок провода на резьбу, другой — на центральный вывод с нижней части цоколя. Чтобы работать было удобнее, на каждый провод лучше припаять «крокодилы» — пружинные зажимы.

Как проверить симистор без мультиметра

Собираем схему. Подключаем провода в таком порядке:

• Красный одним концом на плюс кроны, вторым — на вывод Т1.
• Синий — на минус кроны и на Т2.
• Желтый провод одним краем цепляем к затвору G.

После того как собрали схему, лампочка не должна гореть. Если она горит, симистор пробит. Если не горит, проверяем дальше. Свободным концом желтого провода кратковременно прикасаемся к Т2. Лампочка должна загореться. Это значит, что симметричный тиристор открылся. Чтобы его закрыть, надо коснуться проводом вывода Т1. Если все работает, прибор исправен.

В сети можно найти несколько способ, где описан процесс проверки при помощи мультиметра, те, кто описывал их, судя по всему, сами не пробовали ни один из вариантов. Чтобы не вводить в заблуждение, следует сразу заметить, что выполнить тестирование мультиметром не удастся, поскольку не хватит тока для открытия симметричного тринистора. Поэтому, у нас остается два варианта:

1. Использовать стрелочный омметр или тестер (их силы тока будет достаточно для срабатывания).
2. Собрать специальную схему.

Алгоритм проверки омметром:

1. Подключаем щупы прибора к выводам T1 и T2 (A1 и A2).
2. Устанавливаем кратность на омметре х1.
3. Проводим измерение, положительным результатом будет бесконечное сопротивление, в противном случае деталь «пробита» и от нее можно избавиться.
4. Продолжаем тестирование, для этого кратковременно соединяем выводы T2 и G (управляющий). Сопротивление должно упасть примерно до 20-80 Ом.
5. Меняем полярность и повторяем тест с пункта 3 по 4.

Если в ходе проверки результат будет таким же, как описано в алгоритме, то с большой вероятностью можно констатировать, что устройство работоспособное.

Заметим, что проверяемую деталь не обязательно демонтировать, достаточно только отключить управляющий вывод (естественно, обесточив предварительно оборудование, где установлена деталь, вызывающая сомнение).

Необходимо заметить, что данным способом не всегда удается достоверно проверку, за исключением тестирования на «пробой», поэтому перейдем ко второму варианту и предложим две схемы для тестирования симметричных тринисторов.

Схему с лампочкой и батарейкой мы приводить не будем в виду того, что таких схем достаточно в сети, если вам интересен этот вариант, можете посмотреть его в публикации о тестировании тринисторов. Приведем пример более действенного устройства.

Схема простого тестера для симисторов

Обозначения:

• Резистор R1 – 51 Ом.
• Конденсаторы C1 и С2 – 1000 мкФ х 16 В.
• Диоды – 1N4007 или аналог, допускается установка диодного моста, например КЦ405.
• Лампочка HL – 12 В, 0,5А.

Можно использовать любой трансформатор с двумя независимыми вторичными обмотками на 12 Вольт.

Алгоритм проверки:

1. Устанавливаем переключатели в исходное положение (соответствующее схеме).
2. Производим нажатие на SB1, тестируемое устройство открывается, о чем сигнализирует лампочка.
3. Жмем SB2, лампа гаснет (устройство закрылось).
4. Меняем режим переключателя SA1 и повторяем нажатие на SB1, лампа снова должна зажечься.
5. Производим переключение SA2, нажимаем SB1, затем снова меня ем положение SA2 и повторно жмем SB1. Индикатор включится, когда на затвор попадет минус.

Теперь рассмотрим еще одну схему, только универсальную, но также не особо сложную.

Схема для проверки тиристоров и симисторов
Обозначения:

• Резисторы: R1, R2 и R4 – 470 Ом; R3 и R5 – 1 кОм.
• Емкости: С1 и С2 – 100 мкФ х 10 В.
• Диоды: VD1, VD2, VD5 и VD6 – 2N4148; VD2 и VD3 – АЛ307.

В качестве источника питания используется батарейка на 9V, по типу Кроны.

Тестирование тринисторов производится следующим образом:

1. Переключатель S3, переводится в положении, как продемонстрировано на схеме (см. рис. 6).
2. Кратковременно производим нажатие на кнопку S2, тестируемый элемент откроется, о чем просигнализирует светодиод VD
3. Меняем полярность, устанавливая переключатель S3 в среднее положение (отключается питание и гаснет светодиод), потом в нижнее.
4. Кратковременно жмем S2, светодиоды не должны загораться.

Если результат будет соответствовать вышеописанному, значит с тестируемым элементом все в порядке.

Теперь рассмотрим, как проверить с помощью собранной схемы симметричные тринисторы:

• Выполняем пункты 1-4.
• Нажимаем кнопку S1- загорается светодиод VD

То есть, при нажатии кнопок S1 или S2 будут загораться светодиоды VD1 или VD4, в зависимости от установленной полярности (положения переключателя S3).

Силовые компоненты в цепях переменного тока. Симистор. Фотосимистор. Triac.

Силовые компоненты в цепях переменного тока. Симистор. Фотосимистор. Triac.

В копировальных аппаратах, лазерных принтерах, современных многофункциональных устройствах необходимо по сигналам микроконтроллера управлять включением-выключением двигателей, ламп сканирующих устройств, мощных ламп и термоэлементов узлов фиксации изображения на бумаге. При этом необходимо переключать достаточно мощные электрические токи сети ~ 220 вольт. Раньше для этих целей использовали электромеханические реле, которые имеют ряд существенных недостатков и недостаточную надежность, а теперь полупроводниковые компоненты окончательно вытеснили из современных устройств традиционные электромеханические компоненты.

Симистор.

Симистор — это симметричный тиристор, который предназначен для коммутации в цепях переменного тока. Он может использоваться для создания реверсивных выпрямителей или регуляторов переменного тока. Структура симметричного тиристора приведена на рис. 1, а, а его схематическое обозначение на рис. 1,б. Полупроводниковая структура симистора содержит пять слоев полупроводников с различным типом проводимостей и имеет более сложную конфигурацию по сравнению с тиристором. Вольт-амперная характеристика симистора приведена на рис. 2.

Как следует из вольт-амперной характеристики симистора, прибор включается в любом направлении при подаче на управляющий электрод (УЭ) положительного импульса управления. Требования к импульсу управления такие же, как и для тиристора. Основные характеристики симистора и система его обозначений такие же, как и для тиристора. Симистор можно заменить двумя встречно-параллельно включенными тиристорами с общим электродом управления. Так, например, симистор КУ208Г может коммутировать переменный ток до 10 А при напряжении до 400 В. Отпирающий ток в цепи управления не превышает 0,2 А, а время включения — не более 10 мкс.

Рис. 1. Структура симметричного тиристора (а) и его схематическое изображение (б)

Рис.2. Вольт-амперная характеристика симистора 

Фотосимисторы.

Фотосимисторы — это симисторы с фотоэлектронным управлением, в которых управляющий электрод заменен инфракрасным светодиодом и фотоприемником со схемой управления. Основным достоинством таких приборов является гальваническая развязка цепи управления от силовой цепи. В качестве примера на рис. 3, а показана структурная схема фотосимистора, выпускаемого фирмой «Сименс» под названием СИТАК, а его условное схематическое изображение приведено на рис. 3, б. Этот прибор потребляет по входу управления светодиодом ток около 1,5 мА и коммутирует в выходной цепи переменный ток 0,3 А при напряжении до 600 В. Такие приборы находят широкое применение в качестве ключей переменного тока с изолированным управлением. Они также могут использоваться при управлении более мощными тиристорами или симисторами, обеспечивая при этом гальваническую развязку цепей управления. Малое потребление цепи управления позволяет включать СИТАК к выходу микропроцессоров и микроконтроллеров. В качестве примера на рис. 4 приведено подключение прибора СИТАК к микропроцессору для регулирования тока в нагрузке, подключенной к сети переменного напряжения 220 В при максимальной мощности до 66 Вт.

Рис.3.Структура фотосимистора СИТАК (а) и его схематическое изображение (б)

Рис. 4. Подключение фотосимистора СИТАК к микропроцессору

Triac

Ряд фирм в качестве основы для построения полупроводниковых переключателей используют структуру Triac (встречно включенные тиристоры). Эти приборы имеют высокое значение запирающего напряжения, и способны выдерживать импульсный ток, возникающий при переключении индуктивных нагрузок, и переходных процессах в цепях питания устройств. В закрытом состоянии переключатели на структурах Triac выдерживают напряжение до +/-700 В и выше (пиковые значения напряжения могут достигать значения 1100 В). Управляющий ток приборов составляет 10 и 20 мА, что позволяет подключать их входы непосредственно к выходу микроконтроллера. Так, группой компаний STMicroelectronics разработано семейство электронных переключателей ACST4 для цепей переменного тока. Приборы этого семейства разработаны для управления переключением токов, значение которых не превышает 4 А, они рассчитаны на подключение индуктивной нагрузки и не требуют дополнительных согласующих элементов. Типовая схема включения приборов ACST4 показана на рис. 5, а корпуса приборов показаны на рис. 6. Основные электрические параметры приборов приведены в таблице 1.

Рис. 5.

Рис. 6

Таблица 1

Управление мощной нагрузкой переменного тока / Хабр

Все знают, насколько ардуинщики гордятся миганием лампочками

Так как мигать светодиодами не интересно, речь пойдет про управление лампой накаливания на 220 вольт, включая управление её яркостью. Впрочем, материал относится и к некоторым другим типам нагрузки. Эта тема достаточно избита, но информация об особенностях, которые необходимо учесть, разрозненна по статьям и темам на форумах. Я постарался собрать её воедино и описать различия между схемами и обосновать выбор нужных компонентов.

Выбор управляемой нагрузки

Существует много различных типов ламп. Не все из них поддаются регулировке яркости. И, в зависимости от типа лампы, требуются разные способы управления. Про типы ламп есть хорошая

статья

. Я же буду рассматриваться только лампы, работающие от переменного тока. Для таких ламп существует три основных способа управления яркостью (диммирование по переднему фронту, по заднему фронту и синус-диммирование).

Иллюстрация в формате SVG, может не отображжаться в старых браузерах и, особенно, в IE

Отличаются они тем, какая часть периода переменного тока пропускается через лампу. О применимости этих методов можно прочитать

тут

. В этой статье речь пойдет только о диммировании по преднему фронту, так как это самая простой и распространенный способ. Он подходит для управления яркостью ламп накаливания (включая галогенные), в том числе подключенных через ферромагнитный (не электронный) трансформатор. Эта же схема может применяться для управления мощностью нагревательных элементов и, в некоторой степени, электромоторов, а также для включения/выключения других электроприборов (без управления мощностью).

Выбор элементной базы

Различных вариантов схем управления нагрузкой в интернете много. Отличаются они по следующим параметрам:Первые два пункта определяются элементной базой. Очень часто для управления нагрузкой используют реле, как проверенный многолетним опытом элемент. Но, если вы хотите управлять яркостью лампы, её необходимо включать и выключать 100 раз в секунду. Реле не рассчитаны на такую нагрузку и быстро выйдут из строя, даже если смогут переключаться так часто. Если в схеме используется MOSFET, то его можно открывать и закрывать в любой момент. Нам нем можно построить и RL, и RC, и синус димер. Но так как он проводит ток только в одну сторону, понадобится два транзистора на канал. Кроме того, высоковольтные MOSFET относительно дороги. Самым простым и дешевым способом является использование симистора. Он проводит ток в обоих направлениях и сам закрывается, когда через него прекращает течь ток. Про то, как он работает можно прочитать в

статье DiHalt’а

. Далее я буду полагаться на то, что вы это знаете.

Фазовая модуляция

Чтобы управлять яркостью лампы нам нужно подавать импульсы тока на затвор симистора в моменты, когда ток через симистор достигает определенной величины. В схемах без микроконтроллера для этого применяется настраиваемый делитель напряжения и динистор. Когда напряжение на симисторе превышает порог, при котором открывается динистор, ток проходит на затвор симистора и открывает его.

Если же управление ведется с микроконтроллера, то возможны два варианта:

1. Подавать импульсы равно в тот момент времени, когда нужно. Для этого придётся завести на микроконтроллер сигнал с детектора перехода напряжения через ноль
2. К затвору симистора подключить компаратор, на который завести сигнал с делителя напряжения и с аналогового выхода микроконтроллера

Первый способ хорош тем, что позволяет легко организовать гальваническую развязку высоковольтной части и микроконтроллера. О её важности будет сказано позже. Но любители arduino будут огорчены: чтобы лапа горела ровно, не вспыхивая и не погасая, импульсы нужно подавать вовремя. Для этого управлять выводом нужно из прерывания таймера, а моменты перехода напряжения через ноль фиксировать с помощью «input capture». Это «недокументированные» функции. Проблема решается отказом от библиотек arduino и внимательным чтением datasheet’а на процессоры avr. Это не так сложно, как кажется.

Второй способ управления симистором крайне прост в программном плане, но из-за отсутствия гальванической развязки я бы не стал его применять.

Гальваническая развязка

Самый простой способ управлять симистором — это подключить к затвору ножку микроконтроллера. Есть даже специальная серия симисторов BTA-600SW управляемых малыми токами.Но тогда контроллер и вся низковольтная часть не будет защищена от помех, гуляющих по бытовой сети. Некоторое из них могут быть достаточно мощными, чтобы сжечь микроконтроллер, другие будут вызывать сбои. Кроме того, сразу возникают проблемы со связью микроконтроллера с компьютером или другими микроконтроллерами: нужно будет делать развязку в линии связи или использовать дифференциальные линии, ведь, чтобы управлять симистором прямо с ноги микроконтроллера, нулевой потенциал для него должен совпадать с потенциалом нуля в бытовой сети. У компьютера или другого такого же микроконтроллера, подключенного в другой точке сети, нулевой потенциал почти наверняка будет другим. Результат будет плачевным.

Простой способ обеспечить гальваническую развязку: использовать драйвер симистора MOC30XX. Эти микросхемы отличаются:

1. Расчетным напряжением. Если для сетей 110 вольт, есть для 220
2. Наличием детектора нуля
3. Током, открывающим драйвер

Драйвер с детектором нуля (MOC306X) переключается только в начале периода. Это обеспечивает отсутствие помех в электросети от симистора. Поэтому, если нет необходимости управлять выделяемой мощностью или управляемый прибор обладает большой инерционностью (например это нагревательный элемент в электроплитке), драйвер с детектором нуля будет оптимальным выбором. Но, если вы хотите управлять яркостью лампы освещения, необходимо использовать драйвер без детектора нуля (MOC305X) и самостоятельно открывать его в нужные моменты.

Ток, необходимый для открытия важен, если вы хотите управлять несколькими нагрузками одновременно. У MOC3051 он 15 мА, у MOC3052 10мА. При этом микроконтроллеры stm могут пропускать через себя до 80-120 мА, а avr до 200 мА. Точные цифры нужно смотреть в соответствующих datasheet’ах.

Устойчивость к помехам/возможность коммутации индуктивной нагрузки

В электросети могут быть помехи, вызывающие самопроизвольное открытие симистора или его повреждение. Источником помех может служить:

1. Нагрузка, управляемая симистором (обмотка мотора)
2. Фильтр (snubber), расположенный рядом с симистором и призванный его защищать
3. Внешняя помеха (грозовой разряд)

Помеха может быть как по напряжению, так и по току, причем более критичны скорости изменения соответствующих значений, чем их амплитуды. В datasheet’ах соответствующие значения указаны как:

V

— максимальное напряжение, при котором может работать симистор. Максимальное пиковое напряжение не намного больше.

I

— Максимальный ток, который может пропускать через себя симистор. Максимальный пиковый ток как правило значительно больше.

dV/dt

— Максимальная скорость изменения напряжения на закрытом симисторе. При превышении этого значения он самопроизвольно откроется.

dI/dt

— Максимальная скорость изменения тока при открытии симистора. При превышении этого значения он

сгорит

из-за того, что не успеет полностью открыться.

(dV/dt)c

— Максимальная скорость изменения напряжения в момент закрытия симистора. Значительно меньше dV/dt. При превышении симистор продолжит проводить ток.

(dI/dt)c

— Максимальная скорость изменения тока в момент закрытия симистора. Значительно меньше dI/dt. При превышении симистор продолжит проводить ток.

Подробно о природе этих ограничений и о том, как сделать фильтр, защищающий от превышения этих величин описано в

Application Note AN-3008

. К немо можно только добавить, что существуют 3Q симисторы, у которых значения dV/dt и dI/dt выше, чем у обычных за счет невозможности работать в 4ом квадранте (что обычно не требуется).

Выбор симистора

Максимальный ток коммутации

Максимальный ток коммутации ограничивается двумя параметрами: максимальным током, который может пропустить симистор и количеством тепла, которое вы можете от него отвести. С первым параметром все просто, он указан в datasheet’е. Но если посмотреть внимательно, то при токе в 16 ампер на BTA16-600BW выделяется около 20 ватт. Такую грелку уже не получится засунуть в коробку выключателя без вентиляции.

Минимальный ток коммутации

Симистор сохраняет проводимость до тех пор, пока через него идёт ток. Минимально необходимый ток указан в datasheet’е под именем latching current. Соответственно, слишком мощный симистор не сможет включать маломощную лампочку так как будет выключаться, как только с затвора пропадёт управляющий сигнал. Но так, как этот сигнал мы самостоятельно формируем микроконтроллером, то можно удерживать управляющий сигнал почти до самого конца полупериода, тем самым убрав ограничение на минимальную нагрузку. Однако, если не успеть снять сигнал, симистор не закроется и лампа не погаснет. При плохо подобранных константах лампы, работающие на не полной яркости периодически вспыхивают.

Изоляция

Симисторы в корпусе TO-220 могут быть изолированными или не изолированными. Я сначала сделал ошибку и купил BT137, в результате радиаторы охлаждения оказались под напряжением, что в моем случае нежелательно. Симисторы с маркировкой BTA изолированы, с маркировкой BTB нет.

Защита от перегрузки

Не стоит полагаться на автоматические выключатели. Посмотрите на

спецификацию

, при перегрузке в 1.4 раза автомат обязан выключиться

не ранее

, чем через час. А быстрое размыкание происходит только при перегрузке в 5 раз (для автоматов типа C). Это сделано для того, чтобы автомат не отключался при включении приборов, требующих при старте значительно больше энергии, чем при постоянной работе. Примером такого прибора является холодильник.

Симистор нужно защитить отдельным предохранителем, либо контролировать ток через него и отключать его при перегрузке, давая остыть. 2t. Задает количество теплоты, накопление которой в кристалле приведет к разрушению кристалла.

dI/dt ограничивается индуктивностью проводки и внутренней ёмкостью симистора. Так как dI/dt достаточно велика (50 А/с для BTA16), может хватить индуктивности подводящей проводки, если она достаточно длинная. Можно подстраховаться и добавить небольшую индуктивность в виде нескольких витков провода вокруг сердечника.

С превышением интеграла Джоуля можно бороться либо уменьшая время прохождения тока через симистор, либо ограничивая ток. Так как симистор не закроется, пока ток не перейдет через ноль, не вводя дополнительных размыкателей нельзя сделать время прохождения тока менее одного полупериода. В качестве такого размыкателя можно использовать:

1. Быстродействующий плавкий предохранитель. Обычный предохранитель не подойдет так как симистор сгорит до того, как он сработает. Но стоят такие предохранители дороже новых симисторов.
2. Геркон/реле. Если удастся найти такое, чтобы выдерживало кратковременные большие токи.

Можно пойти по другому пути. BTA16-600 может выдержать ток в 160 амер в течении одного периода. Если сопротивление замыкаемой цепи будет порядка 1.5 Ом, то полупериод он выдержит. Сопротивление проводки даст 0.5 Ом. Остается добавить в цепь сопротивление в 1 Ом. Схема станет менее эффективной и появится еще одна грелка, выделяющая при штатной работе до 16 Вт тепла (0.45 Вт при работе 100 ваттной лампы), зато симистор не сгорит, если успеть его вовремя выключить и позаботиться о хорошем охлаждении, чтобы оставался запас на нагрев во время КЗ.

Из этого сопротивления можно извлечь дополнительную выгоду: измеряя падение напряжения на нем, можно узнавать ток, протекающий через симистор. Полученное значение можно использовать для того, чтобы определять короткое замыкание или перегрузку и отключать симистор.

Заключение

Я не претендую на абсолютную верность всего написанного. Статья писалась для того, чтобы упорядочить знания, прочитанные на просторах интернета и проверить, не забыл ли я чего. В частности раздел, касающийся защиты от перегрузок я еще не опробовал на практике. Если я где-то не прав, мне было бы интересно узнать об ошибках.

В статье нет ни одной схемы: знакомые с темой и так знают их наизусть, а новичку придётся заглянуть в datasheet к MOC3052 или в AN-3008 и, возможно, он заодно узнает что-то еще и не будет бездумно реализовывать готовую схему.

Учебное пособие по схемам базовых проектов Triac-SCR

от Lewis Loflin

На этой странице обсуждаются основные симисторы и SCR. Симистор представляет собой двунаправленный трехконтактный двойной тиристорный переключатель (SCR). Это устройство может переключать ток в любом направлении, подавая небольшой ток любой полярности между затвором и второй основной клеммой.

Симистор изготавливается путем объединения двух тиристоров в инверсно-параллельном соединении. Он используется в приложениях переменного тока, таких как затемнение света, управление скоростью двигателя и т. Д.Симисторы также могут использоваться в управлении мощностью микроконтроллера со схемой фазовой синхронизации.

Если вы не знакомы с диодами и выпрямлением переменного тока, см. следующее:

Включение/выключение диода

На фото выше кремниевый управляемый выпрямитель (SCR) или тиристор. Это диод с «затвором». SCR не только проводит в одном направлении, как и любой другой диод, но и затвор позволяет включать и выключать саму проводимость. Когда переключатель ON нажат, SCR включается, и ток течет от отрицательного к положительному через SCR и нагрузку.После включения SCR будет оставаться включенным до тех пор, пока не будет нажат выключатель Off, прерывая текущий путь.

Обратите внимание, что переключатель ON называется «нормально разомкнутым» (N.O.) и при нажатии устанавливает (замыкает) соединение. Выключатель, называемый «нормально закрытым» (Н.З.), разрывает (размыкает) соединение при нажатии. Оба переключателя являются кнопочными.

В цепи над Нагрузкой стоит лампа постоянного тока. Нажмите переключатель S1, и он включится и будет продолжать гореть до тех пор, пока не будет нажат переключатель S2.

В этом примере мы включили диод последовательно с выключателем затвора. Когда кто-то нажимает выключатель ON, двигатель запускается, загорается свет и т. д. Когда переключатель отпускается, питание отключается без использования выключателя OFF. Это связано с тем, что вход переменного тока возвращается к нулю вольт при 180 и 360 градусах, отключая SCR. И как диод, SCR проводит только половину цикла.

В этом примере схемы мы включили переменный резистор (потенциометр) последовательно с затворным диодом.(Это было также известно как ручка управления громкостью в старом стиле.) «Поворачивая ручку», мы можем изменить точку срабатывания, включив SCR только часть полупериода, или, если сопротивление достаточное, выключите SCR.

Это иллюстрирует процесс с двухполупериодным нефильтрованным постоянным током.

В другом примечании мы можем управлять двухполупериодным пульсирующим нефильтрованным постоянным током с помощью тиристора. См. также Базовое выпрямление и фильтрация переменного тока

.

Для получения дополнительной информации см. Что такое выпрямитель с кремниевым управлением, активируемым светом? (LASCR) и техническое описание оптопары h21C6 SCR.(файл PDF)

Выше показана практическая схема тестирования SCR. Лампа загорится только при нажатии Sw3. Лампа будет на половинной яркости, потому что SCR действует как однополупериодный выпрямитель. R4 может находиться в диапазоне от 100 до 470 Ом. Лампа должна быть полностью выключена, если только не нажат выключатель или устройство не неисправно. (Полностью или частично закорочен.)

Эта схема также удобна для сравнения различных тиристоров одного и того же номера детали. Например, однажды у меня была проблемная печатная плата с шестью тиристорами, но один тиристор из шести при работе включался при совсем другом напряжении срабатывания, чем остальные пять.У лампы был другой уровень яркости, чем у остальных пяти. Замена этого одного SCR исправила эту очень дорогую печатную плату.

Знакомство с симисторами

Симистор — это полупроводниковый переключатель переменного тока. Небольшой ток на клемме затвора может коммутировать очень большие переменные токи. Думайте о симисторе как о двух тиристорах, расположенных «спина к спине», где катод одного тиристора соединен с анодом другого и наоборот. Ворота соединены между собой. Поскольку у нас есть конфигурация с двумя тиристорами, можно переключать оба полупериода.

Примечание. Я видел бумажные примеры использования двух тиристоров вплотную друг к другу в качестве симистора, но это может не сработать! Будьте осторожны с этим.

В приведенном выше примере замыкание переключателя приведет к отключению симистора. Идея состоит в том, чтобы использовать небольшой маломощный переключатель для управления мощными устройствами, такими как двигатели или нагреватели. Опасность заключается в том, что на сам переключатель подается переменный ток высокого напряжения. Это также может быть большой проблемой для твердотельных контроллеров, если они не используют небольшое реле, которое делают некоторые микроволновые печи.

Выше приведена практическая тестовая схема симистора. Нажмите любой переключатель, и лампа загорится на половину яркости. Нажмите оба вместе на полную яркость. Это позволяет тестировать обе стороны SCR по отдельности. Яркость должна быть одинаковой для обеих сторон, иначе TRIAC неисправен. Если переключатель не нажат, лампа должна быть полностью выключена. R1 и R2 должны быть в диапазоне от 100 до 470 Ом.

Цепь симистора с наилучшей реакцией и диаком.

Ключом к успешному срабатыванию симистора является обеспечение того, чтобы затвор получал напряжение срабатывания со стороны основной клеммы 2 схемы (основная клемма на противоположной стороне символа симистора от клеммы затвора).Идентификация терминалов Mt1 и Mt2 должна выполняться по номеру детали TRIAC со ссылкой на техпаспорт или книгу.

DIAC, или «диод для переменного тока», представляет собой триггерный диод, который проводит ток только после кратковременного превышения напряжения пробоя. Когда это происходит, сопротивление DIAC резко уменьшается, что приводит к резкому уменьшению падения напряжения на самом DIAC, что приводит к резкому увеличению тока, протекающего через затвор симистора.

Обеспечивает быстрое и чистое включение симистора.DIAC остается в режиме проводимости до тех пор, пока напряжение не упадет до очень низкого значения, намного ниже напряжения срабатывания. Это называется удерживающим током. Ниже этого значения диак снова переключается в состояние высокого сопротивления (выключено). Это поведение является двунаправленным, то есть обычно оно одинаково как для положительных, так и для отрицательных полупериодов.

Большинство DIAC имеют напряжение пробоя около 30 В. Таким образом, их поведение в чем-то похоже (но гораздо более точно контролируется и происходит при более низких напряжениях, чем) неоновой лампы.

DIAC не имеют электрода затвора, в отличие от некоторых других тиристоров. Некоторые TRIAC содержат встроенный DIAC, включенный последовательно (я никогда не видел его в полевых условиях) с клеммой «затвор» TRIAC для этой цели. DIAC также называют симметричными триггерными диодами из-за симметричности их характеристической кривой. Поскольку DIAC являются двунаправленными устройствами, их клеммы помечены не как анод и катод, а как A1 и A2 или Mt1 («Основной терминал») и Mt2. Большинство листов спецификаций не утруждают себя пометкой A1/A2 или Mt1/Mt2.

См. также Как проверить DIAC

.

Коммерческий диммер для ламп в странах с напряжением 220 В. Бр100 — диак.

Диак обеспечивает более чистое переключение симистора. Диаки — это специализированные диоды Шокли, соединенные встречно-параллельно.

Амортизаторы

Цепь снаббера (обычно типа RC) часто используется между MT1 и MT2. Снабберные цепи используются для предотвращения преждевременного срабатывания, вызванного, например, скачками напряжения в сети переменного тока или вызванными индуктивными нагрузками, такими как двигатели.Кроме того, резистор затвора или конденсатор (или оба параллельно) могут быть подключены между затвором и MT1 для дальнейшего предотвращения ложных срабатываний. Это может увеличить требуемый ток запуска и, возможно, задержку выключения при разряде конденсатора.

В этой схеме выше «горячая» сторона линии коммутируется, а нагрузка подключается к холодной или заземляющей стороне. Резистор 100 Ом и конденсатор 0,1 мкФ предназначены для демпфирования симистора. Эти компоненты должны использоваться с индуктивными нагрузками, такими как двигатели, контакторы и т. д.

Для получения дополнительной информации об оптопарах, описанных выше, см. оптоизолятор серии moc30xx (файл в формате pdf)

Руководство по выбору симисторов

: типы, характеристики, области применения

Описание

Симисторы

представляют собой кремниевые устройства с тремя выводами, которые сконфигурированы в обратно-параллельной схеме для обеспечения тока нагрузки в течение обеих половин напряжения питания переменного тока. Они имеют два анода (А1 и А2) для проведения тока в обоих направлениях.

У них также есть два вентиля (G1 и G2), каждый из которых запускает соответствующий анод. Как правило, напряжение запуска затвора имеет ту же полярность, что и напряжение через симистор. Например, если напряжение от A1 до A2 положительное, то напряжение запуска затвора также положительное.

После срабатывания симисторы продолжают проводить ток до тех пор, пока есть ток, даже если на клемме затвора больше нет напряжения.

Обычно симисторы используются для управления скоростью двигателя. Поскольку ток нагрузки (скорость якоря) протекает в течение обеих половин приложенного переменного напряжения, двигатели плавно вращаются на всех скоростях вращения.

Типы

Стандартные или четырехквадрантные (4Q) симисторы могут запускаться во всех четырех режимах. Симисторы 4Q должны включать дополнительные компоненты защиты, такие как резисторно-конденсаторные (RC) демпферы на основных клеммах и катушку индуктивности, включенную последовательно с устройством.

Трехквадрантные (3Q) симисторы могут запускаться только в квадрантах 1, 2 и 3. Поскольку они не требуют схемы защиты, трехквадрантные симисторы более эффективны, чем стандартные симисторы, в приложениях с нерезистивной нагрузкой.

Демпферы — это цепи, которые ограничивают напряжение и коэффициент нарастания напряжения в выключенном состоянии во время выключения устройства. Они также ограничивают скорость нарастания критического тока при включении устройства.

Технические характеристики

Выбор симистора требует анализа технических характеристик.

Пиковое повторяющееся напряжение в закрытом состоянии — это максимальное мгновенное значение напряжения в закрытом состоянии, возникающее на симисторе, включая все повторяющиеся переходные напряжения.

Пиковое повторяющееся обратное напряжение — это максимальное обратное напряжение, которое может непрерывно прикладываться к аноду и катоду.

Пиковый импульсный ток включения — это максимальный кратковременный ток в открытом состоянии, который может быть применен в течение одного полного цикла проводимости без ухудшения характеристик.

Ток запуска затвора — это минимальный ток, необходимый для переключения симисторов из выключенного состояния во включенное состояние при указанном напряжении и температуре в закрытом состоянии.

Напряжение запуска затвора — это напряжение, необходимое для создания тока запуска затвора.

Среднеквадратичное значение (RMS) тока в открытом состоянии — это максимальное среднеквадратичное значение основного тока, когда устройства включены.

Коэффициент нарастания напряжения в выключенном состоянии — это минимальное значение скорости нарастания основного напряжения, вызывающее переключение из выключенного состояния во включенное.

Другие технические характеристики включают:

• Повторяющееся пиковое контролируемое напряжение в открытом состоянии

• Скорость нарастания напряжения в закрытом состоянии

• Скорость нарастания критического тока

• Рассеиваемая мощность

• Рабочая температура

Типы корпусов интегральных схем (ИС)

Триаки

доступны в различных корпусах интегральных схем (ИС) и с разным количеством контактов. Основные типы пакетов IC включают

• Двойной линейный пакет (DIP)

• Схема диода (DO)

• Схема транзистора (ТО)

• Малый контурный диод (SOD)

• Малый контурный транзистор (SOT)

Варианты

DIP доступны в керамическом (CDIP) или пластиковом (PDIP) исполнении.

Типы корпусов ИС

для выпрямителей с кремниевым управлением включают дискретный корпус (DPAK), интегрированный корпус (IPAK), силовой корпус (PPAK) и безвыводную поверхность металлического электрода (MELF).

D2PAK — это большой корпус для поверхностного монтажа, включающий радиатор.

I2PAK представляет собой пластиковый пакет с тремя выводами.

Тонкий малогабаритный корпус (TSOP), тип корпуса DRAM, в котором с обеих сторон используются выводы в форме крыла чайки, доступен как с L-образными выводами (TSSOP), так и с J-образными выводами (TSOJ).

Стандарты

BS 9343 — Полупроводниковые устройства с оценкой качества: двунаправленные триодные тиристоры (симисторы) с рейтингом корпуса

BS QC 750111 — Полупроводниковые дискретные устройства — двунаправленные триодные тиристоры (триаки), окружающие или корпусные до 100 А

Ссылки

Кредиты изображений:

Корпорация Диги-Кей

[ЛУЧШИЙ] Применение TRIAC, Схема, Символ, Преимущества

Слово TRIAC подразумевает, что триод для переменного или переменного тока.Триод означает, что он имеет три клеммы. TRIAC представляет собой трехполюсное двунаправленное полупроводниковое устройство. TRIAC может проводить ток в обоих направлениях, поэтому он в основном используется для переменного тока. В этой статье вы найдете символ TRIAC, применение TRIAC, принципиальные схемы, преимущества и т. д.

Символ симистора

Здесь вы можете увидеть символ TRIAC. Символ показывает, что два диода подключены встречно-параллельно. Он имеет три терминала, которые называются MT1, MT2 и G (наземный).

СИМИСТОР Конструкция

Здесь вы можете увидеть простую конструктивную схему симистора.

Приложения и использование TRIAC

1. Как правило, TRIAC используется для маломощных и низковольтных приложений.

2. Симистор используется в схемах диммера освещения.

3. TRIAC используется для управления скоростью двигателя низкого напряжения и малой мощности, например, для управления скоростью электрического вентилятора. TRIAC используется в цепи электронного регулятора вентилятора.

4. Симистор используется для регулирования скорости однофазных асинхронных двигателей.

5. TRIAC используется в качестве статического электронного переключателя.

6. Симистор используется в некоторых однофазных нагревателях. Управляя формами сигналов подаваемого тока и напряжения на катушку нагревателя с помощью TRIAC, мы можем контролировать выделение тепла этой катушкой.

7. TRIAC также используется в некоторых электронных схемах управления, таких как управление частотой, формой сигнала, цепями управления напряжением и т. д.

8. TRIAC также используется для создания схемы запуска.

9. TRIAC используется в цепях блокировки высокого напряжения.

10. TRIAC используется для управления скоростью двигателей Universal Motors.

11. TRIAC используется для цепей управления фазой.

Схема симистора

Здесь вы можете увидеть схему управления скоростью электрического вентилятора с помощью TRIAC.

Здесь DIAC используется для запуска TRIAC. Как правило, TRIAC всегда используется с DIAC. Переменный резистор используется для управления запуском.Так управляя переменным резистором, мы можем управлять скоростью вращения электродвигателя вентилятора.

Преимущества симистора

1. TRIAC может обеспечить высокую скорость переключения.
2. В TRIAC происходят очень низкие потери мощности во время любой операции.
3. Симистору требуется очень небольшой ток срабатывания.
4. В симисторе при переключении возникает очень слабый эффект емкости.

Недостатки TRIAC

1. На работу TRIAC сильно влияют радиочастотные помехи.
2. TRIAC не подходит для приложений постоянного тока.

Читайте также:

Благодарим Вас за посещение сайта. продолжайте посещать для получения дополнительных обновлений.

Дискретные тиристоры Power Semiconductors — Littelfuse

Тиристорные ограничители напряжения

для защиты цепи

Тиристор — это любой полупроводниковый переключатель с бистабильным действием, зависящим от p-n-p-n рекуперативной обратной связи.Тиристоры обычно представляют собой устройства с двумя или тремя выводами для однонаправленной или двунаправленной схемы.

Тиристоры могут иметь множество форм, но все они имеют определенные общие черты:

• Твердотельные переключатели с нормально разомкнутой цепью (очень высокое сопротивление)
• Они способны выдерживать номинальное напряжение блокировки/выключения до тех пор, пока не будут переведены во включенное состояние
• При переключении во включенное состояние они становятся токоведущим путем с низким импедансом до тех пор, пока основной ток не прекратится или не упадет ниже минимального уровня удержания
• После срабатывания тиристора в открытое состояние ток срабатывания можно снять, не выключая устройство

Тиристоры используются для управления потоком электрического тока в приложениях, включая:

• Бытовая техника — освещение, отопление, контроль температуры, включение сигнализации, скорость вентилятора
• Электрические инструменты — для контролируемых действий, таких как скорость двигателя, сшивание, зарядка аккумулятора
• Наружное оборудование — разбрызгиватели воды, зажигание от газового двигателя, электронные дисплеи, площадное освещение, спортивный инвентарь, физическая подготовка

Особенности:

• Высокое напряжение и сила тока
• Однонаправленная и двунаправленная защита от переходных напряжений
• Автоматически срабатывает «выключено» в течение заданных периодов времени
• Соответствует RoHS
• Соединения, пассивированные стеклом
• Возможность работы с высоким напряжением до 1000 В
• Высокая способность к перенапряжению до 950

Тиристор

Описание продукта

Чувствительные симисторы

Чувствительные симисторы затвора Littelfuse представляют собой двунаправленные кремниевые переключатели переменного тока, которые обеспечивают гарантированные уровни тока запуска затвора в квадрантах I, II, III и IV. Взаимодействие с микропроцессорами или другим оборудованием с однополярным запуском затвора стало возможным благодаря чувствительным симисторам затвора. Могут быть указаны токи срабатывания затвора 3 мА, 5 мА, 10 мА или 20 мА.

Симисторы с чувствительным затвором способны управлять переменным током нагрузки от 0,8 до 8 А (среднеквадратичное значение) и могут выдерживать рабочее напряжение от 400 до 600 В.

Стандартные симисторы

Продукция Littelfuse представляет собой двунаправленные выключатели переменного тока, способные управлять нагрузками от 0.От 8 до 35 А (среднеквадратичное значение) с IGT 10 мА, 25 мА и 50 мА в рабочих квадрантах I, II и III.

Симисторы

полезны в приложениях с двухполупериодным переменным током для управления мощностью переменного тока либо посредством переключения полного цикла, либо фазового управления током на элемент нагрузки. Эти симисторы рассчитаны на блокировку напряжения в состоянии «ВЫКЛ» минимум от 400 В, а отдельные продукты способны работать при напряжении 1000 В. Типичные области применения включают управление скоростью двигателя, управление нагревателем и управление лампами накаливания.

Квадрак

Устройства

Quadrac, первоначально разработанные Littelfuse, представляют собой симисторы и симисторы альтернисторного типа с триггером DIAC, установленным внутри одного корпуса.Эти устройства позволяют пользователю сэкономить средства и время на сборку при покупке дискретного DIAC и сборке в сочетании с управляемым симистором.

Quadrac предлагается с номиналами от 4 А до 15 А (среднеквадратичное значение) и напряжением от 400 В до 600 В.

Симисторы генератора переменного тока

Симистор-альтернистор специально разработан для приложений, требующих коммутации высокоиндуктивных нагрузок. Конструкция этой специальной микросхемы эффективно обеспечивает такую ​​же производительность, как два тиристора (SCR), соединенных встречно-параллельно.

Эта новая конструкция микросхемы обеспечивает эквивалент двух электрически разделенных структур SCR, обеспечивая улучшенные характеристики dv/dt, сохраняя при этом преимущества однокристального устройства.

Littelfuse производит альтернисторные симисторы от 6 А до 40 А с номинальным напряжением блокировки от 400 В до 1000 В. Генераторные симисторы предлагаются в корпусах TO-220, TO-218 и TO-218X с изолированными и неизолированными версиями.

Чувствительные SCR

Чувствительные тиристорные тиристоры Littelfuse с затвором представляют собой выпрямители с кремниевым управлением, представляющие собой лучшие по дизайну, производительности и методам компоновки для слабо- и среднеточных приложений.

Анодные токи от 0,8 А до 10 А (среднеквадратичное значение) можно регулировать с помощью чувствительных тиристоров с управляющим током затвора в диапазоне от 12 мкА до 500 мкА. Чувствительные тиристорные затворы идеально подходят для сопряжения с интегральными схемами или в приложениях, где существуют высокие требования к токовой нагрузке и ограниченные возможности управления током затвора. Примеры включают цепи зажигания, управление двигателем и блокировку постоянного тока для сигналов тревоги в детекторах дыма. Тиристоры с чувствительным затвором доступны с номинальным напряжением до 600 В.

SCR

Продукция Littelfuse SCR представляет собой полуволновые выпрямители с кремниевым управлением, которые представляют собой современный уровень дизайна и производительности.

Допустимый ток нагрузки

находится в диапазоне от 1 А до 70 А (среднеквадратичное значение), а напряжения от 400 В до 1000 В могут быть указаны для удовлетворения различных потребностей приложений.

Благодаря возможности однонаправленного переключения тиристор используется в цепях, где требуются высокие импульсные токи или блокирующее действие. Его также можно использовать в цепях полуволнового типа, где требуется выпрямление с управлением затвором. Приложения включают ломы в источниках питания, фотовспышки, дымовые извещатели, средства управления двигателем, зарядные устройства и зажигание двигателя.

Импульсный ток доступен от 30 A в корпусе TO-92 до 950 A в корпусе TO-218X.

Выпрямители

Littelfuse производит выпрямители от 15 А до 25 А (среднеквадратичное значение) с номинальным напряжением от 400 В до 1000 В. Благодаря гальванически изолированному корпусу TO-220 эти выпрямители могут использоваться в цепях с общим анодом или общим катодом с использованием только одного типа деталей, что упрощает требования к запасам.

DIAC

DIAC

— это триггерные устройства, используемые в цепях управления фазой для подачи стробирующих импульсов на симистор или тринистор.Это управляемые напряжением двунаправленные кремниевые устройства, размещенные в корпусах стеклянных аксиальных выводов DO-35 и корпусах для поверхностного монтажа DO-214.

Выбор напряжения

DIAC от 27 В до 70 В обеспечивает запуск импульсов, точно согласованных по симметрии в положительной и отрицательной точках переключения, чтобы свести к минимуму постоянную составляющую в цепи нагрузки.

Некоторые приложения включают триггеры затвора для управления освещением, диммеры, схемы импульсов мощности, источники опорного напряжения в цепях питания переменного тока и триггеры триака в управлении скоростью двигателя.

SIDAC

SIDAC представляют собой уникальный набор качеств тиристоров. SIDAC представляет собой двунаправленный переключатель, управляемый напряжением. Некоторые характеристики этого устройства включают нормальную точку переключения от 95 В до 330 В, диапазон отрицательного сопротивления, характеристики фиксации при включении и низкое падение напряжения во включенном состоянии.

Способность выдерживать импульсный ток до 20 А за один цикл делает SIDAC идеальным продуктом для сброса заряженных конденсаторов через катушку индуктивности для генерации высоковольтных импульсов.Области применения включают в себя элементы управления освещением, пускатели натриевых ламп высокого давления, генераторы мощности и высоковольтные источники питания.

Обозначения тиристоров, диак и симисторов

Тиристоры, триаки и диаки Символы

Тиристор SCR

SCR означает кремниевый управляемый выпрямитель, представляющий собой 4-слойное полупроводниковое устройство PNPN. Он имеет три вывода: анод, катод и затвор. Как и диод, это однонаправленное устройство, но с входом управления затвором для запуска SCR.Он начинает проводить, когда линейное напряжение превышает прямое напряжение пробоя или при подаче тока на затвор.

Тиристор СКС

SCS означает переключатель с кремниевым управлением. Как и SCR, это устройство с 4 уровнями PNPN. Это также однонаправленное устройство, но, в отличие от SCR, оно имеет дополнительный затвор, называемый анодным затвором. Анодный затвор используется для остановки проводимости при приложении к нему положительного напряжения, а катодный затвор используется для запуска проводимости.

Тиристор с обратной проводимостью, с катодным затвором

Обозначает тиристор с обратной проводимостью. это простой SCR с диодом, включенным встречно-параллельно для проводимости при обратном смещении. RCT также проводят в обратном направлении и используются в компактных конструкциях, где необходим обратный диод или если есть индуктивные нагрузки. Катодный затвор используется для запуска тока в прямом направлении.

Тиристор с обратной проводимостью, с анодным затвором

Этот символ обозначает тиристор с обратной проводимостью (RCT) с анодным затвором.Анодный затвор используется для остановки проводимости тока при подаче достаточного тока. RCT используется для проведения в обратном направлении, когда есть индуктивная нагрузка или есть необходимость в обратных диодах.

Запорный тиристор GTO с катодным затвором

Тиристор выключения затвора — это тип тиристора, который может отключаться при подаче импульса отрицательного напряжения через тот же затвор. В противном случае условия включения такие же, как и у обычного тиристора, но из-за его нефиксирующего характера вы должны поддерживать 1% его импульса включения, чтобы он оставался в состоянии проводимости.Катодный затвор GTO начинает проводить с положительным импульсом и выключается с отрицательным импульсом

Запорный тиристор GTO с анодным затвором

Это затвор выключения тиристора, но с анодным затвором. Он также включается и выключается с помощью того же терминала ворот. Анодный затвор позволяет затвору останавливать проводимость при подаче положительного входа затвора и запускать проводимость с использованием отрицательного входа затвора.

Фототиристор LASCR

Фототиристор

или LASCR (светоактивируемый кремниевый управляемый выпрямитель) представляет собой тип тиристора, который переходит в режим проводимости при воздействии на него света.Однако затвор работает как обычный SCR, но остается отключенным при использовании в фотоприложениях.

BCT – двунаправленный тиристор с фазовым управлением

BCT или двунаправленный тиристор с фазовым управлением состоит из двух тиристоров, соединенных встречно-параллельно и интегрированных в один корпус. Он имеет две отдельные клеммы затвора, по одной на каждый тиристор. Нет клемм анода или катода, а есть только основные клеммы. Затвор управляет током, протекающим через отдельный SCR.

FET-CTH (тиристор, управляемый полевым транзистором)

Управляемый тиристор

FET состоит из SCR и MOSFET в одном корпусе. МОП-транзистор используется для запуска SCR, но нет возможности отключения. МОП-транзистор обеспечивает гальваническую развязку между цепью запуска и линией переключения.

MTO (МОП-тиристор отключения)

Тиристор

MTO или MOSFET TurnOff представляет собой модифицированную форму GTO и состоит из SCR и MOSFET.МОП-транзистор используется для остановки проводимости тока. MTO имеет две отдельные клеммы ворот, то есть ворота включения и ворота выключения. GTO имеет ограничение, он требует сильного импульса тока для функции выключения, в то время как MTO может выключаться, используя только уровень напряжения.

ETO (тиристор отключения эмиттера)

ETO или тиристор отключения эмиттера представляет собой быстродействующий тиристор, изготовленный из N & P-MOSFET и SCR. МОП-транзистор подключается последовательно и между затвором и катодом тринисторного тиристора.МОП-транзистор позволяет быстрее выключаться за счет удаления остаточных носителей из тринистора.

IGCT Встроенный тиристор с коммутацией затвора

IGCT или интегрированный тиристор с коммутацией затвора — это особый тип тиристора, который используется для коммутации высокого напряжения в промышленности. Он состоит из тиристора с коммутацией затвора (GCT) с многослойной печатной платой для схемы управления затвором. IGCT имеет возможность очень быстрого выключения, потому что он использует очень быстро нарастающий импульс тока для слива всего заряда с его катода.

ДИАК

Название DIAC состоит из диодного переключателя переменного тока. это двунаправленный полупроводниковый прибор по аналогии с двумя диодами, соединенными встречно-параллельно. Он может проводить ток в обоих направлениях, когда напряжение превышает определенный предел напряжения пробоя. Они в основном используются для запуска симистора путем последовательного подключения его к клемме затвора.

Триак

Название TRIAC состоит из триода для переменного тока.это модифицированная версия SCR, которая может проводить, а также контролировать поток тока в обоих направлениях. Вход затвора используется для запуска проводимости в каждом направлении. Он может переключать высокий переменный ток и напряжение. Они используются в диммерах, регуляторах скорости двигателя и т. д.

СИДАК

SIDAC расшифровывается как кремниевый диод для переменного тока и представляет собой устройство, похожее на DIAC, но обладающее относительно высоким напряжением пробоя и возможностями регулирования тока.Это двунаправленное полупроводниковое устройство, состоящее из 5 слоев, способное выдерживать высокие напряжения и токи. по сути, это TRIAC без клеммы затвора.

Кремниевый двусторонний переключатель SBS

SBS или Silicon Bilateral Switch — это пусковое устройство, используемое в качестве пускового элемента для TRIAC. Он имеет те же электрические свойства, что и DIAC, но имеет более низкое напряжение пробоя. Он может работать в обоих направлениях

Силиконовый односторонний переключатель из нержавеющей стали

SUS или кремниевый односторонний переключатель — это полупроводниковое устройство, которое используется в качестве пускового элемента.Они используются для запуска SCR. Он состоит из тринистора со стабилитроном, определяющим напряжение срабатывания.

Квадрак

Quadrac состоит из DIAC и TRIAC, встроенных в один корпус. В этом корпусе DIAC используется в качестве пускового элемента для TRIAC. Quadrac используются в компактных электрических цепях, где они могут сэкономить место и время за счет использования одного блока вместо использования отдельных частей.

Дарлистор

Darlistor — быстродействующий тиристор большой мощности с очень высокими коммутационными возможностями по сравнению с обычным тиристором. он может блокировать высокое напряжение и проводить сильный ток с очень высокой частотой в диапазоне от 50 Гц до 10 кГц.

Связанные электрические и электронные символы:

%PDF-1.3
%
64 0 объект
>
эндообъект
внешняя ссылка
64 68
0000000016 00000 н
0000001725 00000 н
0000001867 00000 н
0000002006 00000 н
0000002523 00000 н
0000002754 00000 н
0000002834 00000 н
0000002958 00000 н
0000003064 00000 н
0000003170 00000 н
0000003224 00000 н
0000003331 00000 н
0000003385 00000 н
0000003536 00000 н
0000003590 00000 н
0000003687 00000 н
0000003741 00000 н
0000003829 00000 н
0000003912 00000 н
0000003966 00000 н
0000004071 00000 н
0000004125 00000 н
0000004179 00000 н
0000004283 00000 н
0000004337 00000 н
0000004471 00000 н
0000004525 00000 н
0000004578 00000 н
0000004660 00000 н
0000004762 00000 н
0000004815 00000 н
0000004868 00000 н
0000004922 00000 н
0000005004 00000 н
0000005101 00000 н
0000005154 00000 н
0000005208 00000 н
0000005409 00000 н
0000005615 00000 н
0000006302 00000 н
0000006412 00000 н
0000006628 00000 н
0000006724 00000 н
0000006940 00000 н
0000007635 00000 н
0000007657 00000 н
0000008402 00000 н
0000008424 00000 н
0000008537 00000 н
0000008843 00000 н
0000008930 00000 н
0000009632 00000 н
0000009654 00000 н
0000009767 00000 н
0000010474 00000 н
0000010496 00000 н
0000011208 00000 н
0000011230 00000 н
0000011411 00000 н
0000012124 00000 н
0000012146 00000 н
0000012819 00000 н
0000012841 00000 н
0000013413 00000 н
0000013435 00000 н
0000013514 00000 н
0000002068 00000 н
0000002501 00000 н
трейлер
]
>>
startxref
0
%%EOF

65 0 объект
>
эндообъект
66 0 объект
Б-|[Бд)
/U (&E䱃-rZY}[]»9«/V)
/П-12
>>
эндообъект
67 0 объект
>
эндообъект
130 0 объект
>
ручей
ǬN }~{:},RگҊp`ۇGɐRc)
95RfC~o. «QFic»»>Dq::r Yٮog%_j¶xr{gH[@GB$ 7?r*+.(pqژ*kC

Опто-триаки, твердотельные реле (SSR), переход через ноль и как они работают

Обзор опто-триаков

• Опто-триаки или твердотельные реле (ТТР) состоят из инфракрасного светодиода и симистора в одном корпусе. Светодиод включается и выключается маломощной схемой управления постоянным током, и это переключает симистор, который можно использовать для управления устройствами переменного тока до сетевого напряжения.
• Оптотриаки обеспечивают гальваническую развязку между цепью управления и цепью переменного тока.
• Опто-триаки доступны в «случайном» и нулевом типах.
• Поскольку светодиодная часть опто-симистора представляет собой инфракрасный светодиод, значение последовательного резистора можно рассчитать, если известен требуемый ток. (Узнайте это значение из таблицы данных устройства.)

Безопасность

Симисторы

обычно используются на сетевом напряжении. Это представляет серьезную опасность поражения электрическим током. Новичкам в электронике не рекомендуется работать от сетевого напряжения.

Как работают симисторы

Триаки представляют собой полупроводниковые переключатели, которые могут включаться импульсом на затвор или триггерный штифт.После включения они остаются включенными до тех пор, пока ток не упадет ниже значения удержания. Задерживая точку включения до некоторого времени после того, как напряжение пересечет ноль вольт — точку пересечения нуля — напряжение можно отрегулировать, хотя оно больше не является синусоидальным.

Рис. 1. Верхняя кривая показывает задержку триггера, близкую к концу цикла. Результирующее эффективное напряжение низкое. Нижняя кривая показывает триггер близко к началу цикла. Это приведет к близкому к полному напряжению. Зависимость между задержкой фазового угла и результирующим среднеквадратичным значением напряжения показана на графике справа.Рис. 2. Схематические обозначения дискретного симистора и опто-симистора. Обратите внимание, что, поскольку оптотриак запускается оптически, он (обычно) не имеет затвора или пускового штифта.

Устройства, показанные на рис. 2, можно использовать для управления переменным фазовым углом, как показано на рис. 1. (Их иногда называют «случайными» опто-триаками или SSR, но термин «случайный» является неправильным, поскольку обычно точкой срабатывания является что угодно. но случайный и контролируемый. Имеется в виду «переменная» точка срабатывания.)

Рисунок 4. Оптотриак с переходом через ноль или SSR.

Когда светодиод опто-симистора с пересечением нуля загорается, схема обнаружения перехода через ноль будет ждать, пока напряжение не станет очень близким к нулю, прежде чем включать симистор. Это сводит к минимуму шум переключения и электромагнитные помехи (EMI) соседнему оборудованию.

Рис. 4. При переключении через нуль сигнал состоит из нескольких полных полупериодов.

Как работает обнаружение пересечения нуля

Рис. 5. Внутреннее устройство схемы обнаружения перехода через ноль на базе G3MB-202P с входом 5 В.

• Если значение \(V_{L1−L2}\) низкое (выше, но близко к нулю) и Q1 включается фотодействием от D1, то срабатывает SCR1. Это, в свою очередь, будет пропускать ток через R6, достаточный для того, чтобы напряжение затвора TRI1 было достаточно высоким для срабатывания.
• Когда напряжение превысит определенный уровень, транзистор Q2 будет смещен. Напряжение на коллекторе упадет, и его будет недостаточно для включения SCR1, даже если впоследствии включится Q1.

Эффект заключается в том, что TRI1 не может включиться, пока он не сработает вблизи пересечения нуля.

Дальнейшее чтение

.