Работа симистора: Регулятор мощности симисторный и тиристорный

Регулятор мощности симисторный и тиристорный

Регулятор мощности на симисторе необходим чтобы управлять самыми различными электрическими приборами, начиная от пылесоса, заканчивая самыми сложными промышленными устройствами. Симистор является одной из разновидностью тиристора, который имеет нелинейные физические параметры. Главным отличием является в том, что у них присутствует двухсторонняя проводимость.

В этой публикации будет рассмотрено строение регулятора мощности, как и для чего он нужен, как используется. Дополнением послужат подробные видеоматериалы и полезный файл по электротехнике, описывающий данное устройство подробным образом.

Принцип работы

Регулятор мощности на симисторе работает подобно электронному ключу, периодически открываясь и закрываясь, с частотой, заданной схемой управления. При отпирании симистор пропускает часть полуволны сетевого напряжения, а значит потребитель получает только часть номинальной мощности.

Таблица характеристик популярных симисторов.

Делаем своими руками

На сегодняшний день ассортимент симисторных регуляторов в продаже не слишком велик. И, хотя цены на такие устройства невелики, зачастую они не отвечают требованиям потребителя. По этой причине рассмотрим несколько основных схем регуляторов, их назначение и используемую элементную базу.

Схема прибора

Простейший вариант схемы, рассчитанный для работы на любую нагрузку. Используются традиционные электронные компоненты, принцип управления фазово-импульсный. Основные компоненты:

• симистор VD4, 10 А, 400 В;
• динистор VD3, порог открывания 32 В;

• потенциометр R2;
•  сопротивление R3.

Ток, протекающий через потенциометр R2 и, каждой полуволной заряжает конденсатор С1. Когда на обкладках конденсатора напряжение достигнет 32 В, произойдёт открытие динистора VD3 и С1 начнёт разряжаться через R4 и VD3 на управляющий вывод симистора VD4, который откроется для прохождения тока на нагрузку.

Схема регулятора мощности на симисторе.

Длительность открытия регулируется подбором порогового напряжения VD3 (величина постоянная) и сопротивлением R2. Мощность в нагрузке прямо пропорциональна величине сопротивления потенциометра R2. Дополнительная цепь из диодов VD1 и D2 и сопротивления R1 является необязательной и служит для обеспечения плавности и точности регулировки выходной мощности. Ограничение тока, протекающего через VD3, выполняет резистор R4. Этим достигается необходимая для открытия VD4 длительность импульса. Предохранитель Пр.1 защищает схему от токов короткого замыкания.

Подбирать симисторы следует по величине нагрузке, исходя из расчёта 1 А = 200 Вт. Используемые элементы:

• Динистор DB3;
• Симистор ТС106-10-4, ВТ136-600 или другие, требуемого номинала по току 4-12А.
• Диоды VD1, VD2 типа 1N4007;

• Сопротивления R1100 кОм, R3 1 кОм, R4 270 Ом, R5 1,6 кОм;
• потенциометр R2 100 кОм;
• Конденсатор С1 0,47 мкФ (рабочее напряжение от 250 В).

Отметим, что схема является наиболее распространённой, с небольшими вариациями.  Например, динистор может быть заменён на диодный мост или может быть установлена помехоподавляющая RC цепочка параллельно симистору. Более современной является схема с управлением симистора от микроконтроллера – PIC, AVR или другие. Такая схема обеспечивает более точную регулировку напряжения и тока в цепи нагрузки, но является и более сложной в реализации.

За регулировку мощности отвечает потенциометр, через который заряжается конденсатор и разрядная цепь конденсатора. При неудовлетворительных параметрах выходной мощности следует подбирать номинал сопротивления в разрядной цепи и, при малом диапазоне регулировки мощности, номинал потенциометра.

Материал по теме: Как подключить конденсатор

Сборка

Сборку регулятора мощности необходимо производить в следующей последовательности:

1. Определить параметры прибора, на который будет работать разрабатываемое устройство. К параметрам относятся: количество фаз (1 или 3), необходимость точной регулировки выходной мощности, входное напряжение в вольтах и номинальный ток в амперах.
2. Выбрать тип устройства (аналоговый или цифровой), произвести подбор элементов по мощности нагрузки. Можно проверить своё решение в одной из программ для моделирования электрических цепей – Electronics Workbench, CircuitMaker или их онлайн аналогах EasyEDA, CircuitSims или любой другой на ваш выбор.
3. Рассчитать тепловыделение по следующей формуле: падение напряжения на симисторе (около 2 В) умножить на номинальный ток в амперах. Точные значения падения напряжения в открытом состоянии и номинальный пропускаемый ток указаны в характеристиках симистора. Получаем рассеиваемую мощность в ваттах. Подобрать по рассчитанной мощности радиатор.
4. Закупить необходимые электронные компоненты, радиатор и печатную плату.
5. Произвести разводку контактных дорожек на плате и подготовить площадки для установки элементов. Предусмотреть крепление на плате для симистора и радиатора.
6. Установить элементы на плату при помощи пайки. Если нет возможности подготовить печатную плату, то можно использовать для соединения компонентов навесной монтаж, используя короткие провода. При сборке особое внимание уделить полярности подключения диодов и симистора. Если на них нет маркировки выводов, то прозвонить их при помощи цифрового мультиметра или «аркашки».
7. Проверить собранную схему мультиметром в режиме сопротивления. Полученное изделие должно соответствовать изначальному проекту.
8. Надёжно закрепить симистор на радиатор. Между симистором и радиатором не забыть проложить изолирующую теплопередающую прокладку. Скрепляющий винт надёжно заизолировать.
9. Поместить собранную схему в пластиковый корпус.
10. Вспомнить о том, что на выводах элементов присутствует опасное напряжение.
11. Выкрутить потенциометр на минимум и произвести пробное включение. Измерить напряжение мультиметром на выходе регулятора. Плавно поворачивая ручку потенциометра следить за изменением напряжения на выходе.
12. Если результат устраивает, то можно подключать нагрузку к выходу регулятора. В противном случае необходимо произвести регулировки мощности.

Симисторная схема регулятора мощности

Регулировка мощности

Для управления некоторыми видами бытовых приборов (например, электроинструментом или пылесосом) применяют регулятор мощности на основе симистора. Подробно о принципе работы этого полупроводникового элемента можно узнать из материалов, размещенных на нашем сайте. В данной публикации мы рассмотрим ряд вопросов, связанных с симисторными схемами управления мощностью нагрузки. Как всегда, начнем с теории.

Устройство, принцип работы симистора и сферы применения

Симистор — это полупроводниковый механизм. Он представляет собой трехполюсное приспособление на базе полупроводников. Такое устройство содержит 3 вывода: вывод Т1 и Т2 считаются силовыми электродами и делятся по полярности подсоединения на анод и катод; вывод G считается управляющим электродом либо затвором, даёт возможность реализовывать управление симистором.

Конструкция и принцип работы

Структура симметричного тиристора складывается из пластинки, состоящей из поочередных слоёв с электропроводами p- и n- вида и из контактов электродов главного и управляющего действия.

Всего в структуре полупроводника находится 5 слоёв p- и n-вида. Область между пластами именуется p-n-переходом, который владеет нелинейной ВАХ с незначительным противодействием в противоположном направлении, где минус — это n-прослойка, а плюс — p-прослойка и высочайшее значение сопротивления в обратном направлении. Пробой p-n-перехода происходит при напряжениях в несколько тысяч вольт.

Во время введения механизма в прямолинейном направлении в работу входит правая половина структуры. Левосторонняя область структуры выключена, она считается для тока с обладанием весьма высоким противодействием.

Характеристики симметричного тиристора динамического и постоянного плана при его воздействии в прямом направлении, при поступлении позитивного управляющего сигнала отвечают аналогичным данным тиристора, работающего в непосредственном направлении.

Как работает симистор? Принцип работы устройства основан на прохождении электросигнала в двух направленностях

. Это даёт возможность применять симисторы в качестве электрического реле в различных схемах, где необходимо корректировать нагрузку или проход тока по цепи. Одним из бесспорных превосходств симметричного тиристора считается и тот факт, что для предоставления проходного канала не требуется присутствие постоянного уровня напряжения в управляющем ключе. Нужно только наличие его не выше определённого уровня, в зависимости от использования.

Виды

Говоря о видах устройств, необходимо принять тот факт, что это симистор считается одним из типов тиристоров

. Если существуют различия по работе, в таком случае и тиристор можно представить своего рода разновидностью симистора. Отличия заключаются в управляющем катоде и в разных принципах работы данных тиристоров.

Импортные устройства обширно представлены на российском рынке. Их главное отличие от российских симисторов заключается в том, что они не требуют заблаговременной настройки в самой схеме. Это даёт возможность экономить детали и место в печатной плате. Как правило, они начинают работать одновременно уже после введения в схему. Необходимо только точно выбрать нужный симистор по всем необходимым данным.

Плюсы и минусы

После того как мы сориентировались, что такое симистор, давайте исследуем плюсы и минусы этого управляющего устройства.

К плюсам причисляют:

1. В устройстве отсутствуют механические контакты.
2. Продолжительный период эксплуатации, при этом поломки почти не происходят.
3. Принцип работы устройств исключает искрение во время эксплуатации даже при наибольших мощностях проходящего тока.
4. Низкая стоимость.

Но, как и каждое приспособление, симметричные тиристоры не лишены минусов:

1. Существенное тепловыделение во время работы.
2. Восприимчивость к электромагнитным помехам и шумам.
3. Неумение работать при значительных частотах переменчивого тока.
4. Падение напряжения до 2-х вольт в устройстве, пребывающем в открытом состоянии. При этом этот коэффициент не зависит от силы проходящего тока. Этот фактор считается препятствием для использования симисторов в маломощных конструкциях.

В то же время симметричные тиристоры при наибольших токах нагреваются, что потребует использования приспособлений для остывания корпуса. В индустрии встречается охлаждение мощных устройств активным методом — при поддержке вентилятора.

Развитие технологий

Особенностью 4-квадрантных симметричных тиристоров считается их ложное включение, что может послужить причиной к выходу из строя. Это требует использования дополнительной предохранительной цепочки, содержащей разнообразные компоненты.

Относительно недавно были изобретены 3-х-квадрантные приборы, какие обладают нужными достоинствами:

1. За счёт снижения числа требуемых компонентов, плата сделалась ещё более малогабаритной.
2. Как следствие, понижение потерь усилия и снижение стоимости готового продукта.
3. При отсутствии демпфера и дросселя стало возможно применять симметричные тиристоры в цепях с высокой частотой.

А также упрощение схемы разрешило применять 3-х-квадрантный симистор в нагревательных устройствах: подобная система меньше нагревается и не реагирует на находящуюся вокруг температуру.

Сфера использования

Принцип работы и малогабаритные размеры симисторов дают возможность использовать их почти повсюду. В самом начале собственного возникновения механизмы применялись при конструировании сильных трансформаторов и заправочных приборов.

На сегодняшний день с формированием производства маленьких полупроводников тиристоры стали компактнее, что даёт возможность применять их в наиболее разных конструкциях и областях.

Симистор является настолько гибким и многоцелевым механизмом, что благодаря его свойству происходит переключение в проводящее положение запускаемым импульсом с позитивным либо негативным знаком, который не зависит от ключа, выражающего свойства моментальной полярности. По сущности наименования анод и катод для прибора не имеют актуальности.

Симистор используют в качестве твердотельного реле. Для него свойственно небольшое значение отправного тока, необходимого для перегрузки с большими токами. Функции ключа в этом устройстве может исполнять переключатель либо обладающее большой чувствительностью реле и другие контактные пары с током до 50 мА, при этом размер тока перегрузки может ограничиваться только признаками, на которые рассчитан симистор.

Не менее обширно применение симистора в качестве регулятора освещения и управления быстротой верчения электромотора. Схема построена на применении запускающих компонентов, какие формируются RC-фазовращателем, а потенциометр регулирует освещённость, и резистор предназначается для ограничения тока перегрузки. Развитие импульсов производится с поддержкой динистора. Уже после пробоев в динисторе, который происходит в результате разницы потенциалов на конденсаторе, импульс разрядов конденсатора, возникающий моментально, включает симистор.

В индустрии мощные приборы применяются для управления станками, насосами и иным электрооборудованием, в каком месте необходимо плавное изменение протекающего тока. В быту использование симисторов ещё более широко:

1. Это почти весь инструмент: от ручной дрели и шуруповерта вплоть до зарядного устройства для автоаккумуляторов.
2. Многочисленные домашние электроприборы: пылесосы, вентиляторы, фены и так далее.
3. В домашних компрессорных конструкциях — кондиционерах и холодильниках.
4. Электронагревательные приборы: камины, духовки, СВЧ печи.

Повсеместное использование приборов стало толчком для исследования диммеров — популярного на сегодняшний день устройства для мягкой регулировки освещения. Принцип работы автоматического диммера основан на применении симистора.

Ограничения при использовании

Симистор прикладывает несколько ограничений при применении, в частности, при индуктивной перегрузке. Ограничения затрагивают скорости перемены напряжения (dV/dt) между анодами симистора и быстроты изменения рабочего тока di/dt.

Действительно, в период перехода симистора с замкнутого положения в проводящее состояние внешней цепью может быть обусловлен значительный ток. В таком случае период моментального падения усилия в выводе симистора не происходит. Таким образом, одновременно будут присутствовать напряжённость и ток, развивающие моментальную мощность, что может достичь существенных величин.

Энергия, растерянная в малом пространстве, активизирует внезапное увеличение температуры р-п переходов. В случае если критическая температура будет завышена, произойдёт разрушение симистора, вызванное излишней скоростью нарастания тока di/dt.

Кроме того, ограничения распространяются на изменения усилия 2-ух категорий: в dV/dt применительно к замкнутому симистору и в открытом симисторе

(последнее, кроме того, именуется быстротой переключения).

Чрезмерная быстрота нарастания усилия, вложенного между заключениями А1 и А2 зарытого симистора, может спровоцировать его открытие при нехватке сигнала в управляющем электроде. Это проявление вызывается внутренней ёмкостью симистора. Электроток заряда этой ёмкости может быть необходимым для отпирания симистора.

Однако не это считается главной предпосылкой несвоевременного раскрытия. Максимальная величина dV/dt при переключении симистора, как принцип, очень незначительна, и очень быстрое изменение усилия в выводах симистора в период его запирания может сразу же спровоцировать за собою новое включение. Подобным образом, симистор опять отпирается, в то время как должен закрыться.

Проверка симисторов

Любой, даже наиболее надёжный прибор может выйти из строя. Не исключение и симистор. По этой причине немаловажно понимать, как можно проконтролировать его на работоспособность, для того чтобы осуществить его замену. Для этого можно применять 2 способа.

Первый способ состоит в применении 2-ух аналоговых омметров. Следующие измерения выполняют следующим способом:

1. Щупы 1 омметра подсоединяют к катоду и аноду симистора. Будет комфортнее, если щупы закрепить зажимами, для того чтобы они не прыгали. В случае если ввести устройство, сопротивление станет весьма обширно: указатель будет «лежать»;
2. Щупы 2 омметра подсоединяют следующим способом: единственный щуп закрепляется на аноде, а другим щупом дотрагиваются до управляющего электрода.

Если соразмерный тиристор исправен, то произойдёт его раскрывание, а противодействие в первом омметре опустится до нескольких ом.

Второй способ контроля предполагает прозвонку мультиметром. Для того чтобы измерения были надёжными, переключатель тестера устанавливается в положение «проверка диодов». Потом измерительные щупы закрепляются в аноде и катоде. В случае со щупами-иглами можно применять переходник с проволоки. В отличие от омметра, мультиметр продемонстрирует противодействие равное 1. Потом тонкой проволокой запираем отрицательный электрод и затвор. Случится отпирание полупроводника, и в экране тестера отобразится реальное противодействие симистора.

Как проверить симистор с помощью тестера или батарейки и светодиода

Секреты обработки дерева и металла

• Бетон и работа с ним
• Инструменты
  • Дрели и шуруповерты
  • Инструменты для работы с трубами
  • Культиваторы
  • Лобзики
  • Ножи
  • Отвертки и ключи
  • Паяльники
  • Пилы
  • Свёрла
  • УШМ (болгарки)
  • Уровни
• Краски и окрашивание
• Металлические изделия
  • Арматура
  • Болты, винты, гайки, гвозди
  • Заборы и ворота
  • Листы и профлисты
  • Печи и мангалы
  • Проволока
  • Профили, уголки, швеллеры
• Металлы
  • Алюминий
  • Вольфрам
  • Сплавы
  • Сталь
  • Температура плавления
  • Цинк и цинкование
• Самоделкин
• Сварка
  • Электроды
• Станки и оборудование
  • Буры
  • Газовое оборудование
  • Двигатели
  • Для работы с деревом
  • Для работы с металлом
  • Дробилки
  • Дровоколы
  • Измельчители
  • Компрессоры
  • Коптильни
  • Мотоблоки
  • Пескоструи
  • Плуги
  • Прессы
  • Триммеры, газонокосилки, мотокосы
  • Фрезы
• Трубы
  • Работа с трубами
• Хочу всё знать!

TRIAC — символ, конструкция, работа с прикладными схемами

Слово TRIAC может быть расширено как код TRI для A и т. Д. C urrent. В то время как другие силовые электронные переключатели, такие как MOSFET, IGBT и т. Д., Используются для переключения / управления мощностью постоянного тока, TRIAC используется для управления мощностью переменного тока, потому что после включения TRIAC может проводить в обоих направлениях, позволяя напряжению переменного тока полностью проходить как в положительном, так и в положительном направлении. отрицательный цикл.

TRIAC — это трехконтактное полупроводниковое переключающее устройство, которое используется для управления протеканием тока в цепи.Это один из самых важных членов семейства тиристоров; это двунаправленное устройство , которое может пропускать ток как в прямом, так и в обратном направлении, что означает, что они могут проводить как в условиях сигнала затвора , так и в положительном и отрицательном.

Символ TRIAC

A TRIAC могут быть сформированы путем соединения двух эквивалентных SCR, инверсивно параллельно друг другу, и затворы двух SCR соединены вместе, чтобы сформировать единый затвор. Если вы также плохо знакомы с DIAC, вы можете прочитать статью DIAC Introduction , чтобы узнать об этом больше. Символ TRIAC будет похож на изображение ниже, он имеет три терминала: главный терминал 1 (MT1), главный терминал 2 (MT2) и выход (G).

MT1 и MT 2 также называются анодом 1 и анодом 2. TRIAC может быть включен в схему таким образом, что ток течет либо от MT1 к MT2, либо от MT2 к MT1, тока не будет, пока мы подать импульс тока затвора на G.

TRIAC Construction

Ниже показана структура TRIAC , это четырехслойное устройство, состоящее из шести областей легирования. Клемма затвора спроектирована таким образом, чтобы иметь омический контакт с областями N и P, что помогает устройству запускаться как с положительной, так и с отрицательной полярностью.

Хотя TRIAC является двунаправленным устройством, все предпочитают указывать напряжение и ток, используя MT1 в качестве эталона, чтобы избежать путаницы.

Принцип работы и принцип действия TRIAC

TRIAC может перейти в состояние проводимости, если приложенное напряжение равно напряжению пробоя, , но наиболее предпочтительный способ включения TRIAC — подача импульса затвора , положительного или отрицательного. Если ток затвора высокий, для включения симистора достаточно очень небольшого напряжения. Поскольку TRIAC является двунаправленным и может включаться с обеими полярностями стробирующего импульса, он может работать в четырех различных типах режимов работы , как указано ниже

1.МТ2 положительный по отношению к МТ1 с положительной полярностью затвора по отношению к МТ1.

2. МТ2 положительный по отношению к МТ1 с отрицательной полярностью затвора по отношению к МТ1.

3. MT2 отрицательно по отношению к MT1 с отрицательной полярностью затвора по отношению к MT1.

4. MT2 является отрицательным по отношению к MT1 с положительной полярностью затвора по отношению к MT1.

МТ2 положительный по отношению к МТ1 с положительной полярностью затвора по отношению к МТ1

Когда клемма MT2 положительна по отношению к клемме MT1, ток будет течь по пути P1-N1-P2-N2.Во время этой операции соединение между слоями P1-N1 и P2-N2 имеет прямое смещение , тогда как соединение между N1-P2 имеет обратное смещение . Когда на затвор подается положительный сигнал, соединение между P2-N2 смещается в прямом направлении, и происходит пробой.

МТ2 положительный по отношению к МТ1 с отрицательной полярностью затвора по отношению к МТ1

Когда MT2 положительный, а импульс затвора отрицательный, ток будет проходить по тому же пути, что и первый режим, который является P1-N1-P2-N2, но здесь соединение между P2-N2 смещено в прямом направлении и носители тока вводятся в слой P2.

MT2 отрицательный по отношению к MT1 с отрицательной полярностью затвора по отношению к MT1

Когда вывод MT2 является положительным и отрицательный импульс подается на вывод затвора, ток будет течь по пути P2-N1-P2-N2. Во время работы соединение между слоями P2-N1 и P1-N4 смещено в прямом направлении, тогда как соединение между слоями N1-P1 смещено в обратном направлении, поэтому считается, что TRIAC работает в области с отрицательным смещением.

MT2 отрицательный по отношению к MT1 с положительной полярностью затвора по отношению к MT1

Когда вывод MT2 отрицательный, а затвор запускается положительным импульсом, соединение между P2-N2 смещено в прямом направлении и вводятся несущие тока, следовательно, TRIAC включается.

TRIAC обычно не работает в режиме 4, потому что у него есть недостаток, заключающийся в том, что его не следует использовать для схем с высоким di / dt.Чувствительность срабатывания TRIAC в режимах 2 и 3 высока, и отрицательный стробирующий импульс используется в случае предельной возможности запуска. Запуск режима 1 даже более чувствителен, чем запуск режима 2 и 3, но для его запуска требуется положительный стробирующий импульс. В большинстве случаев предпочтительны режимы запуска 2 и 3.

VI характеристики TRIAC

Поскольку TRIAC является двунаправленным устройством, кривая VI характеристик TRIAC будет в первом и третьем квадранте графика, что аналогично VI характеристикам тиристора .Если вы новичок в области тиристоров, таких как SCR, вы можете прочитать статью Введение в SCR. Когда вывод MT2 установлен положительным по отношению к выводу MT1, TRIAC будет работать в режиме прямой блокировки.

На начальном этапе из-за сопротивления TRIAC через устройство будет протекать небольшой ток утечки, поскольку приложенное напряжение меньше напряжения пробоя. Когда напряжение увеличивается и достигает значения пробивного напряжения , TRIAC включается и через устройство начинает течь сильный ток.

Помимо увеличения напряжения устройства, TRIAC может быть включен путем подачи импульса затвора, даже если приложенное напряжение меньше напряжения пробоя. Эту же операцию можно выполнить в отрицательном направлении симистора, что может оставить зеркальное отображение той же кривой в отрицательном квадранте. Напряжение питания, при котором TRIAC начинает проводить ток, будет зависеть от тока затвора, приложенного к TRIAC. Если ток затвора выше, то напряжение, необходимое для включения симистора, может быть меньше.Приведенная выше характеристическая кривая показывает работу TRIAC в режиме 1 в первом квадранте и режиме 3 в третьем квадранте.

Приложение TRIAC:

Как упоминалось ранее, триакомеры обычно используются для переключения переменного напряжения. Пример прикладной схемы TRIAC для коммутации переменного тока показан ниже.

Вышеупомянутая схема показывает типичную установку системы переключения с использованием TRIAC.Первоначально, когда переключатель SW1 разомкнут, питание на схему затвора не поступает, и ток через лампу будет нулевым. Если переключатель включен, ток начинает течь через резистор R, и на вывод G затвора будет подаваться импульс. Данный импульс затвора поможет разорвать переходы TRIAC и поможет ему проводить, отсюда и напряжение переменного тока. Vs будет разрешено течь по цепи и загорится Лампа.

TRIAC могут использоваться в различных приложениях, таких как

• Цепи управления, такие как регулирование скорости вращения электровентилятора и средства управления двигателем меньшего размера
• Переключение ламп высокой мощности и диммеры
• Бытовые приборы контроля мощности переменного тока

Различные типы пакетов TRIAC

Для удобства использования и различных приложений, TRIAC спроектированы в различных корпусах, таких как штырьковый / стандартный тип, тип капсулы / диска и тип шпильки.

Контакт / стандартный Тип: Триаки стандартного типа будут выглядеть как небольшая ИС с тремя контактами, которые являются MT1, MT2 и затвором (G), и радиатором наверху. Эти типы TRIACS используются в бытовых электронных приборах. Некоторые из распространенных пакетов: TMA36S-L, TMA54S-L, TMA84S-L, TMA124S-L, TMA126S-L, TMA206S-L, TMA106S-L и т. Д.

Тип капсулы / диска: Триаки капсульного / дискового типа будут иметь форму диска с протяженными проводами к клеммам.Эти TRIAC способны выдерживать высокие токи и изготовлены с керамическим уплотнением. Их можно использовать в таких приложениях, как быстрое управление двигателем и переключение переменного тока. Некоторые из распространенных пакетов TRIAC дискового типа, доступных на рынке, — это KS100A, KS200A, KS300A, KS500A, KS600A. КС800А, КС1000А.

Тип шпильки: Триаки шпильки в основном используются в приложениях с высокой мощностью, они имеют резьбовое дно, которое действует как один из основных выводов, и два вывода наверху, которые являются другим основным выводом и затвором.Эти TRIAC могут использоваться в приложениях управления фазой в преобразователях, цепях освещения, регулируемых источниках питания, а также в цепях управления температурой и скоростью и в источниках питания для управления двигателем. Некоторые из распространенных пакетов, доступных на рынке: TO-118, TO-93, TO-48, TO-94, TO-48, TO-65 и RSD7

.

DIAC & TRIAC — Работа, эксплуатация и конструкция

DIAC — это двухконтактный четырехслойный полупроводниковый прибор (тиристоры), который может проводить ток в любом направлении при активной полярности.Основная конструкция и символ DIAC показаны на диаграмме выше.

DIAC Construction

DIAC имеет четыре уровня (PNPN) и два вывода анода A1 и A2. Легированный материал N-типа размещен с каждой стороны DIAC. Обе клеммы A1 и A2 подключаются в этих местах, как показано на рисунке. Две клеммы A1 и A2 соединены между собой в DIAC, что при достижении напряжения отключения на любой клемме, DIAC начинает проводимость. Кривая характеристик показана на диаграмме ниже.

TRIAC

TRIAC — это тип тиристоров, которые могут проводить ток в обоих направлениях при активации полярности. TRIAC похож на DIAC с выводом ворот. TRICA может быть включен с помощью импульса, или ток затвора не требует прямого прерывания перенапряжения для проведения, как это делает DIAC. По сути, TRIAC может представлять собой просто два SCR, подключенных параллельно в противоположных направлениях с общей клеммой затвора. В отличие от SCR, TRIAC может проводить ток в любом направлении в зависимости от полярности напряжения на его анодных (A1 и A2) клеммах.Кривая характеристик показана на диаграмме ниже.

Регулятор мощности DIAC / TRIAC

На приведенном выше рисунке показана простая схема питания DIAC TRIAC, работа этой схемы может быть объяснена тем, что во время положительного полупериода конденсатор C1 начинает заряжаться, когда конденсатор заряжается до Vc, затем начинается проводимость DIAC, когда DIAC при включении, он дает импульс на затвор TRIAC, благодаря которому TRIAC начинает проводимость и ток течет через RL.

Во время отрицательного полупериода конденсатор заряжается с обратной полярностью.Когда конденсатор заряжен до VC, DIAC запускает проводимость и подает импульс на TRIAC. Провод TRIAC и ток протекает через RL. Как мы знаем, DIAC работает в обеих полярностях, потому что он так же, как два диода, подключенных параллельно друг другу. Следовательно, он действует на обеих полярностях. Выход DIAC подается на затвор TRIAC, этот выход используется для запуска затвора TRIAC, поэтому запускается проводимость TRIAC и лампа будет запитана.

Твердотельное реле (SSR) — Типы реле SSR

Что такое твердотельное реле? Конструкция, работа, применение и типы реле SSR

В этой статье мы кратко обсудим SSR (твердотельное реле) , его конструкцию, работу, схемы и различные типы реле SSR в зависимости от его коммутационных свойств и входа. / выходные формы.Мы также обсудим преимущества и недостатки твердотельного реле (SSR) по сравнению с реле электромагнитных реле (EMR) .

Что такое твердотельное реле (SSR)?

Твердотельное реле ( SSR ) — это электронное переключающее устройство, изготовленное из полупроводников , которое переключает (включает и выключает) цепь высокого напряжения, используя низкое напряжение на ее управляющих клеммах.

В отличие от EMR (электромагнитное реле), которое имеет катушку и механический переключатель (физические контакты), реле SSR использует оптопару для изоляции цепи управления от управляемой цепи.

Разница между SSR и EMR

Работа SSR (твердотельного реле) и EMR (электромагнитного реле) или контактного реле одинакова, в то время как основное различие между SSR и EMR заключается в отсутствии механических частей и контактов в реле SSR. Обычно SSR имеет 1 контакт, а EMR — несколько контактов.

Другим отличием твердотельного реле от электромагнитного реле является отсутствие скачков напряжения и шума во время работы твердотельного реле.Существует вероятность утечки тока от нескольких мкА до мА в реле SSR, в то время как значение тока утечки равно нулю (0) в EMR. С другой стороны, SSR отключает нагрузки переменного тока в точке нулевого тока нагрузки, что приводит к устранению шума, дребезга контактов и электрической дуги в случае индуктивной нагрузки по сравнению с реле EMR.

Конструкция SSR (твердотельного реле)

Клеммы SSR реле

SSR реле имеет два набора клемм, т.е. входные клеммы и выходные клеммы.Эти клеммы приведены ниже:

Клеммы ввода или управления

Эти две клеммы являются клеммой управления вводом. Он подключен к цепи малой мощности, которая управляет его переключением.

Клеммы и соединения реле SSR

Управляющий вход реле SSR предназначен для цепи постоянного или переменного тока отдельно.

Выходные нормально открытые (NO) клеммы

Выходные клеммы реле SSR включаются и выключаются в зависимости от управляющего входа.

Обычно электрическое соединение между этими клеммами остается открытым. Когда реле активируется, эти клеммы соединяются вместе, обеспечивая замкнутый путь.

Выходные клеммы специально разработаны для цепи AC или DC . В отличие от реле EMR, реле SSR не может переключать сигнал постоянного и переменного тока с помощью одних и тех же клемм.

Выходной нормально закрытый (NC) Клемма

Эта клемма реле остается закрытой, пока реле не сработает.Когда реле срабатывает, ток не течет. Он открывается при активации реле.

ПРИМЕЧАНИЕ: Обычно используемые реле SSR не имеют нормально закрытых клемм. Но реле SSR форм B и C (обсуждается ниже) использует клемму NC.

Эксплуатация и работа реле SSR

Когда низкое напряжение подается на входные управляющие клеммы реле SSR , выходные клеммы нагрузки замыкаются.

Вход реле SSR активирует оптопару, которая переключает цепь нагрузки.Оптопара не имеет физического соединения и изолирует цепь низкого напряжения от цепи высокого напряжения.

Оптопара имеет на входе светодиод , который излучает инфракрасный свет при подаче напряжения. Эти ИК-волны принимаются фотодатчиком (фототранзистор, фотодиод и т. Д.) На его выходе. Фотодатчик преобразует световой сигнал в электрический сигнал и включает цепь.

Чтобы активировать оптрон, его входное напряжение должно быть больше, чем его прямое напряжение .По этой причине реле SSR не срабатывают при напряжении ниже указанного.

Выходная схема реле SSR различается для цепей переменного и постоянного тока. Обычно он состоит из тиристоров TRIAC или для цепи переменного тока и силовых полевых МОП-транзисторов для цепи постоянного тока.

Схематическая модель реле SSR

Общая схема работы реле постоянного тока в переменный SSR Работа с модельной схемой приведена ниже:

Вход DC с достаточным напряжением подается на входные клеммы управления.Имеется диод для защиты от обратной полярности применен DC .

Когда напряжение подается на светодиод оптопары, он излучает инфракрасный свет.

С другой стороны, Opto-TRIAC (приемник) улавливает свет и включается. Как только оптопара включается, через него начинает течь ток выхода AC

В свою очередь, выход этой оптопары активирует симистор . Таким образом разрешается протекание переменного тока тока цепи нагрузки

Типы реле SSR

Существует различных типов реле SSR (твердотельных) .Они классифицируются либо по форме ввода / вывода, либо по свойству переключения.

Классификация на основе ввода / вывода

Ниже приведены некоторые из распространенных типов реле SSR, классифицированных на основе его входной и выходной цепи (AC / DC).

Реле постоянного тока в переменный ток

Это реле работает на входе постоянного тока для переключения цепи нагрузки переменного тока . Управляющий вход этого реле SSR работает только с входом DC .

Тот факт, что это реле не работает на входе AC , объясняется тем, что оптопара работает с DC . Его входные клеммы также являются направленными. Изменение полярности входа не активирует реле. Для защиты от обратной полярности входа используется диод.

Даже после подачи требуемого входа выходной переключатель этого SSR не активируется, а только тогда, когда на его выходные клеммы подается напряжение AC .

Ниже приведена схема реле SSR постоянного тока переменного тока.

Связанная публикация: Типы трансформаторов и их применение

Реле переменного тока в переменный ток SSR

Реле SSR работает только тогда, когда на входе и выходе обеих цепей установлено значение переменного тока .

Как известно, оптопара работает от напряжения DC . Таким образом, перед оптопарой используется выпрямитель для преобразования AC в DC .

Когда на его вход управления подается достаточное напряжение переменного тока, он активируется, обеспечивая пропускание переменного тока тока нагрузки.

Его схема приведена ниже.

DC-To-DC SSR Relay

Это реле может переключать нагрузку постоянного тока высокой мощности с использованием источника постоянного тока малой мощности.

Вход постоянного тока подается на оптопару, как описано в другом примере выше.

Однако для переключения нагрузки постоянного тока используется силовой MOSFET или IGBT .

Mosfet проводит ток только в одном направлении, поэтому также необходимо убедиться, что выходная нагрузка подключена с соблюдением правильной полярности.Защитный диод используется, чтобы избежать повреждения при обратной полярности.

Если имеется индуктивная нагрузка, с нагрузкой следует использовать обратный диод.

Реле постоянного / переменного тока SSR

Этот тип реле SSR может переключать нагрузку переменного и постоянного тока с помощью отдельных клемм.

В таких реле SSR используются полевые МОП-транзисторы , соединенные последовательно с общими клеммами источника для переключения цепей AC и DC .

Его схема приведена ниже.

На этой схеме показана матрица фотодиодных ячеек в качестве светового датчика, который вырабатывает напряжение при активации светодиода. Это напряжение подается на затвор и исток N-MOSFET , соединенных последовательно.

Чтобы использовать это реле для цепи переменного тока , используются клеммы Drain полевых МОП-транзисторов , а клеммы источника питания не должны использоваться.

При использовании цепи постоянного тока , Drain & Source клеммы полевых МОП-транзисторов используются для переключения.

Классификация на основе коммутационных свойств

Реле SSR также классифицируются на основании их коммутационных свойств , которые приведены ниже.

Эти реле управляют цепями переменного тока и используются для управления желаемыми выходами в конкретном приложении.

Реле мгновенного включения SSR

Реле такого типа мгновенно переключает на цепь нагрузки всякий раз, когда подается достаточное входное напряжение. Он отключается при следующем переходе напряжения нагрузки через ноль после снятия управляющего входа.

Реле SSR с нулевым переключением

Реле этого типа включается, когда подается входное напряжение и переменное напряжение нагрузки пересекает следующее нулевое напряжение.

Он отключается, как обычные реле SSR , когда входное напряжение снимается и напряжение переменного тока нагрузки достигает нуля вольт.

Работа реле переключения нуля достигается с помощью схемы, известной как схема перехода через ноль , которая обнаруживает переход через нуль и активирует TRIAC .

Пиковое реле SSR

Эти типы реле SSR включаются, когда выходное напряжение переменного тока достигает своего следующего пика после подачи требуемого входного управляющего напряжения.

Он также отключается после снятия входного напряжения и перехода через ноль выходного переменного тока.

В этих реле используется блок обнаружения пика, который запускает TRIAC , когда цикл выходного переменного тока достигает своего пика.

Реле аналогового переключения SSR

В то время как эти другие типы переключения SSR зависят от выходного цикла переменного тока, переключение этого реле зависит от его входной амплитуды.

Пусковое выходное напряжение аналогового реле SSR пропорционально входному управляющему напряжению.

Предположим, что 3-32 В постоянного тока Входное реле 3 В представляет 0% и 32 В представляют 100% пикового напряжения переменного тока нагрузки.

При удалении управляющего входа реле выключается при следующем переходе через нуль переменного тока на выходе.

Классификация, основанная на полюсах и расстоянии

Реле SSR подразделяются на три типа или « Forms », учитывая их конфигурацию полюсов и расстояния.

Форма A или SPST NO Тип SSR

Форма A Тип реле SSR — это реле SPST (однополюсный, одноходовой) с нормально разомкнутыми ( NO ) клеммами. Клеммы выходной нагрузки обычно разомкнуты, когда нет внешнего управляющего входа. Когда реле срабатывает, выходные клеммы соединяются вместе и пропускают ток.

На схеме ниже показано реле SSR, способное переключать переменный и постоянный ток на отдельных клеммах.

Фотодиодный элемент используется в качестве светоприемника, а полевые МОП-транзисторы улучшенного качества с общими источниками используются для переключения цепи нагрузки.

Форма B или SPST NC Тип SSR:

Форма B Реле SSR типа имеет нормально замкнутые клеммы нагрузки. Клеммы выходной нагрузки обычно подключены и пропускают ток при отсутствии управляющего входа. Предоставление управляющего входа откроет клеммы нагрузки и остановит ток.

Этот тип реле использует истощение полевых МОП-транзисторов , которые включаются при нулевом входе и выключаются, когда его Vgs отрицательный.

На схеме ниже показано реле SPST NC формы B, использующее полевые МОП-транзисторы с истощением.

Форма C или SPDT Тип SSR:

Форма C Реле SSR типа имеет две переключающие клеммы.

Имеется три клеммы нагрузки, т. Е. Common, NC и NO .

Когда реле не активно , общая клемма остается подключенной к клемме NC .

Когда реле активирует , общая клемма подключается к клемме NO .

Схема реле SPDT SSR приведена ниже.

Существует также управляющая схема переключения , которая предотвращает одновременное включение полевых МОП-транзисторов, обеспечивая временную задержку между их переключениями.

Преимущества и недостатки SSR (твердотельных) реле)

Преимущества:

• Время переключения SSR намного на быстрее , чем реле EMR (электромеханическое реле).
• Не имеет физических контактов .
• Нет проблем с контактами Искры и износ .
• Они имеют более длительный срок службы , чем реле EMR.
• SSR реле Отключение при токе нагрузки 0 переменного тока, что предотвращает любые дуги или электрические помехи .
• Вибрация или Перемещение не влияет на его работу.
• Имеет очень низкое энергопотребление по сравнению с реле EMR.
• SSR реле очень легко управляется логикой схем ( микроконтроллеров )

Недостатки

• Имеет сложную конструкцию по сравнению с реле напряжения EMR
• 000 через его клеммы нагрузки.
• Имеет утечку ток во время выключенного состояния .
• Реле SSR рассеивают слишком много тепла .
• Он не может переключать низкого напряжения по сравнению с реле EMR.
• Включение реле SSR зависит от напряжения контролируемой цепи.

Сообщение по теме: Типы микросхем. Классификация интегральных схем и их ограничения

Области применения твердотельных реле (твердотельных реле ) Реле

Ниже приведены общие примеры использования твердотельных реле в области электротехники и электроники.

• Обычно реле SSR используется для переключения, то есть для управления включением / выключением питания переменного тока.
• Он используется для управления мощностью, то есть управления скоростью двигателя, затемнения света и вентилятора, переключением мощности и т. Д.
• Они также используются для управления электронагревателями для контроля температуры.
• Кабина SSR используется в качестве защелки, что полезно в случае чайников.
• В линиях связи реле SSR с оптопарой исключает протекающий через него ток управления реле.
• Твердотельное реле в основном используется при переключении с высокой нагрузкой.

% PDF-1.6 % 1116 0 объект > endobj xref 1116 76 0000000016 00000 н. 0000003048 00000 н. 0000003188 00000 п. 0000003332 00000 н. 0000003378 00000 н. 0000003957 00000 н. 0000004361 00000 п. 0000004776 00000 п. 0000005193 00000 п. 0000005440 00000 н. 0000005544 00000 н. 0000005652 00000 п. 0000005945 00000 н. 0000010091 00000 п. 0000010235 00000 п. 0000010396 00000 п. 0000010806 00000 п. 0000010972 00000 п. 0000011387 00000 п. 0000011768 00000 п. 0000012156 00000 п. 0000012534 00000 п. 0000013446 00000 п. 0000013713 00000 п. 0000014015 00000 п. 0000018438 00000 п. 0000023102 00000 п. 0000027667 00000 п. 0000032094 00000 п. 0000036762 00000 н. 0000037168 00000 п. 0000037666 00000 п. 0000041782 00000 п. 0000046124 00000 п. 0000065294 00000 п. 0000070064 00000 п. 0000073305 00000 п. 0000075700 00000 п. 0000077587 00000 п. 0000077676 00000 п. 0000077776 00000 п. 0000077888 00000 п. 0000077999 00000 н. 0000078090 00000 п.