Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Істотний недолік тиристорів полягає в тому, що це однополуперіодні елементи, відповідно, в ланцюгах змінного струму вони працюють з половинною потужністю. Позбутися від цього недоліку можна використовуючи схему зустрічно-паралельного включення двох однотипних пристроїв або встановивши симистор. Давайте розберемося, що являє собою цей напівпровідниковий елемент, принцип його функціонування, особливості, а також сферу застосування і способи перевірки.

Що таке симистор?

Це один з видів тиристорів, що відрізняється від базового типу великим числом pn переходів, і як наслідок цього, принципом роботи (він буде описаний нижче). Характерно, що в елементній базі деяких країн даний тип вважається самостійним напівпровідникових пристроєм. Ця незначна плутанина виникла внаслідок реєстрації двох патентів, на один і той самий винахід.

Опис принципу роботи й пристрої

Основна відмінність цих елементів від тиристорів полягає в двобічної провідності електроструму. По суті це два тринистора із загальним управлінням, включених зустрічно-паралельно (див. А на рис. 1).

Мал. 1. Схема на двох тиристорах, як еквівалент симистора, і його умовно графічне позначення

Це і дало назву полупроводниковому приладу, як похідну від словосполучення «симетричні тиристори» і відбилося на його УДО. Звернемо увагу на позначення висновків, оскільки струм може проводитися в обидва напрямки, позначення силових висновків як Анод і Катод не має сенсу, тому їх прийнято позначати, як «Т1» і «Т2» (можливі варіанти ТЕ1 і ТЕ2 або А1 і А2). Керуючий електрод, як правило, позначається «G» (від англійського gate).

Тепер розглянемо структуру напівпровідника (див. Рис. 2.) Як видно зі схеми, в пристрої є п'ять переходів, що дозволяє організувати дві структури: р1-n2-p2-n3 і р2-n2-p1-n1, які, по суті, є двома зустрічними тріністорамі, підключеними паралельно.

Мал. 2. Структурна схема симистора

Коли на силовому виведенні Т1 утворюється негативна полярність, починається прояв тріністорний ефекту в р2-n2-p1-n1, а при її зміні - р1-n2-p2-n3.

Закінчуючи розділ про принцип роботи наведемо ВАХ і основні характеристики приладу.

ВАХ симистора

позначення:

  • А - закритий стан.
  • В - відкритий стан.
  • U DRM (U ПР) - максимально допустимий рівень напруги при прямому включенні.
  • U RRM (U ПРО) - максимальний рівень зворотної напруги.
  • I DRM (I ПР) - допустимий рівень струму прямого включення
  • I RRM (I ПРО) - допустимий рівень струму зворотного включення.
  • I Н (I УД) - значення струму утримання.

Особливості

Щоб мати повне уявлення про симетричних тріністорах, необхідно розповісти про їх сильні і слабкі сторони. До перших можна віднести наступні фактори:

  • відносно невисока вартість приладів;
  • тривалий термін експлуатації;
  • відсутність механіки (тобто рухомих контактів, які є джерелами перешкод).

У число недоліків приладів входять наступні особливості:

  • Необхідність відводу тепла, приблизно з розрахунку 1-1, 5 Вт на 1 А, наприклад, при струмі 15 А величина потужності розсіювання буде близько 10-22 Вт, що зажадає відповідного радіатора. Для зручності кріплення до нього у потужних пристроїв один з висновків має різьблення під гайку.
Симистор з кріпленням під радіатор
  • Пристрої схильні до впливу перехідних процесів, шумів і перешкод;
  • Не підтримуються високі частоти перемикання.

За останніми двома пунктами необхідно дати невелике пояснення. У разі високої швидкості комутації велика ймовірність мимовільної активації пристрою. Перешкода у вигляді кидка напруги також може привести до цього результату. В якості захисту від перешкод рекомендується шунтировать прилад RC ланцюгом.

RC-ланцюжок для захисту симистора від перешкод

Крім цього рекомендується мінімізувати довжину проводів ведуть до керованого висновку, або в якості альтернативи використовувати екрановані провідники. Також практикується установка шунтирующего резистора між висновком T1 (TE1 або A1) і керуючим електродом.

застосування

Цей тип напівпровідникових елементів спочатку призначався для застосування у виробничій сфері, наприклад, для управління електродвигунами верстатів або інших пристроїв, де вимагає плавного регулювання струму. Згодом, коли технічна база дозволила істотно зменшити розміри напівпровідників, сфера застосування симетричних тринисторов істотно розширилася. Сьогодні ці пристрої використовуються не тільки в промисловому обладнанні, а й у багатьох побутових приладах, наприклад:

  • зарядні пристрої для автомобільних АКБ;
  • побутове компресорне обладнання;
  • різні види електронагрівальних пристроїв, починаючи від електродуховок і закінчуючи микроволновками;
  • ручні електричні інструменти (шуроповерт, перфоратор і т.д.).

І це далеко не повний перелік.

У свій час були популярні прості електронні пристрої, що дозволяють плавно регулювати рівень освітлення. На жаль, диммери на симетричних тріністорах не можуть управляти енергозберігаючими і світлодіодними лампами, тому ці прилади зараз не актуальні.

Як перевірити працездатність симистора?

У мережі можна знайти кілька спосіб, де описаний процес перевірки за допомогою мультиметра, ті, хто описував їх, судячи з усього, самі не пробували жоден з варіантів. Щоб не вводити в оману, слід відразу зауважити, що виконати тестування мультиметром не вдасться, оскільки не вистачить струму для відкриття симетричного тринистора. Тому, у нас залишається два варіанти:

  1. Використовувати стрілочний омметр або тестер (їх сили струму буде досить для спрацьовування).
  2. Зібрати спеціальну схему.

Алгоритм перевірки омметром:

  1. Підключаємо щупи приладу до висновків T1 і T2 (A1 і A2).
  2. Встановлюємо кратність на омметра х1.
  3. Проводимо вимір, позитивним результатом буде нескінченне опір, в іншому випадку деталь «пробита» і від неї можна позбутися.
  4. Продовжуємо тестування, для цього короткочасно з'єднуємо висновки T2 і G (управитель). Опір повинен впасти приблизно до 20-80 Ом.
  5. Міняємо полярність і повторюємо тест з пункту 3 по 4.

Якщо в ході перевірки результат буде таким же, як описано в алгоритмі, то з великою ймовірністю можна констатувати, що пристрій працездатний.

Зауважимо, що перевіряється деталь не обов'язково демонтувати, досить тільки відключити керуючий висновок (природно, знеструмивши попередньо обладнання, де встановлена деталь, що викликає сумнів).

Необхідно зауважити, що таким способом не завжди вдається достовірно перевірку, за винятком тестування на «пробою», тому перейдемо до другого варіанту і запропонуємо дві схеми для тестування симетричних тринисторов.

Схему з лампочкою і батарейкою ми приводити не будемо на увазі того, що таких схем досить в мережі, якщо вам цікавий цей варіант, можете подивитися його в публікації про тестування тринисторов. Наведемо приклад більш дієвого пристрою.

Схема простого тестера для сімісторов

позначення:

  • Резистор R1 - 51 Ом.
  • Конденсатори C1 і С2 - 1000 мкФ х 16 В.
  • Діоди - 1N4007 або аналог, допускається установка діодного моста, наприклад КЦ405.
  • Лампочка HL - 12 В, 0, 5 А.

Можна використовувати будь-який трансформатор з двома незалежними вторинними обмотками на 12 Вольт.

Алгоритм перевірки:

  1. Встановлюємо перемикачі в початкове положення (відповідне схемою).
  2. Виробляємо натискання на SB1, тестоване пристрій відкривається, про що сигналізує лампочка.
  3. Тиснемо SB2, лампа гасне (пристрій закрилося).
  4. Міняємо режим перемикача SA1 і повторюємо натискання на SB1, лампа знову повинна запалитися.
  5. Виробляємо перемикання SA2, натискаємо SB1, потім знову мене їм положення SA2 і повторно тиснемо SB1. Індикатор включиться, коли на затвор потрапить мінус.

Тепер розглянемо ще одну схему, тільки універсальну, але також не особливо складну.

Схема для перевірки тиристорів і сімісторов

позначення:

  • Резистори: R1, R2 і R4 - 470 Ом; R3 і R5 - 1 кОм.
  • Ємності: С1 і С2 - 100 мкФ х 10 В.
  • Діоди: VD1, VD2, VD5 і VD6 - 2N4148; VD2 і VD3 - АЛ307.

В якості джерела живлення використовується батарейка на 9V, по типу Крони.

Тестування тринисторов проводиться таким чином:

  1. Перемикач S3, перекладається в положенні, як продемонстровано на схемі (див. Рис. 6).
  2. На короткий час виробляємо натискання на кнопку S2, тестований елемент відкриється, про що просигналізує світлодіод VD
  3. Міняємо полярність, встановлюючи перемикач S3 в середнє положення (відключається харчування і гасне світлодіод), потім в нижню.
  4. На короткий час тиснемо S2, світлодіоди не повинні загорятися.

Якщо результат буде відповідати вищеописаного, значить з тестованим елементом все в порядку.

Тепер розглянемо, як перевірити за допомогою зібраної схеми симетричні тріністори:

  • Виконуємо пункти 1-4.
  • Натискаємо кнопку S1- загоряється світлодіод VD

Тобто, при натисканні кнопок S1 або S2 будуть загорятися світлодіоди VD1 або VD4, в залежності від встановленої полярності (положення перемикача S3).

Схема управління потужністю паяльника

На завершення наведемо просту схему, що дозволяє управляти потужністю паяльника.

Простий регулятор потужності для паяльника

позначення:

  • Резистори: R1 - 100 Ом, R2 - 3, 3 кОм, R3 - 20 ком, R4 - 1 Мом.
  • Ємності: С1 - 0, 1 мкФ х 400В, С2 і С3 - 0, 05 мкФ.
  • Симетричний тринистор BTA41-600.

Наведена схема настільки проста, що не вимагає настройки.

Тепер розглянемо більш витончений варіант управління потужністю паяльника.

Схема управління потужністю на базі фазового регулятора

позначення:

  • Резистори: R1 - 680 Ом, R2 - 1, 4 кОм, R3 - 1, 2кОм, R4 і R5 - 20 кОм (здвоєний змінний опір).
  • Ємності: С1 і С2 - 1 мкФ х 16 В.
  • Симетричний тринистор: VS1 - ВТ136.
  • Мікросхема фазового регулятора DA1 - KP1182 ПМ1.

Налаштування схеми зводиться до підбору наступних опорів:

  • R2 - з його допомогою встановлюємо необхідну для роботи мінімальну температуру паяльника.
  • R3 - номінал резистора дозволяє задати температуру паяльника, коли він знаходиться на підставці (спрацьовує перемикач SA1),

Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Категорія:

Електрик