Podstawowe zasady działania tyrystorów

Warunki przewodzenia tyrystora: Po pierwsze, między anodą a katodą tyrystora musi zostać przyłożone napięcie przewodzenia; po drugie, napięcie przewodzenia musi zostać przyłożone również do bramki. Aby tyrystor wszedł w stan przewodzenia, oba warunki muszą być spełnione jednocześnie.


Slkor BTB16-800B Jednokierunkowy krzemowy prostownik sterujący SCR TO-263 

Mówiąc najprościej, aby tyrystor przewodził :

(1) Należy zastosować sygnał;

(2) Anoda musi mieć wyższy potencjał niż katoda (tj. między nimi musi istnieć napięcie przewodzenia).

Gdy tyrystor przewodzi, pozostaje w stanie przewodzenia, nawet jeśli napięcie bramki zostanie obniżone lub usunięte. Mówiąc prościej, pozostaje włączony nawet po zaniku sygnału.

Warunki wyłączenia tyrystora: Zmniejszyć lub usunąć napięcie przewodzenia pomiędzy anodą i katodą, tak aby prąd anody spadł poniżej minimalnego prądu podtrzymania.

Mówiąc prościej:

● Aby tyrystor się włączył, potrzebny jest sygnał i anoda o wyższym potencjale niż katoda.

● Po włączeniu pozostaje włączony nawet po zaniku sygnału (do jego uruchomienia wystarczy pojedynczy sygnał).

● Aby wyłączyć układ, należy albo odciąć dopływ prądu do obwodu anoda-katoda, albo obniżyć potencjał anody do poziomu niższego niż potencjał katody.

● Tyrystor jednokierunkowy przypomina diodę sterowaną, której przewodzenie jest kontrolowane sygnałem. W ten sposób umożliwia swobodny przepływ prądu stałego; w przypadku prądu przemiennego przewodzi on w półokresie dodatnim, ale nie w półokresie ujemnym (dioda działa tutaj jak prostownik).

Tyrystor dwukierunkowy (triak) może przewodzić prąd przemienny.

Analiza przypadku obwodów sterowania tyrystorami

Tyrystory jednokierunkowe (elementy, które mogą sterować diodami)

Przełącznik elektroniczny sterowany światłem

● Przełącznik elektroniczny sterowany światłem wykorzystuje przewodzenie i blokowanie tyrystora do „włączania” i „wyłączania”. Przewodzenie i blokowanie tyrystora są kontrolowane przez natężenie światła naturalnego (lub sztucznego).

● Urządzenie to nadaje się do oświetlenia ulicznego, korytarzy w akademikach lub innych miejsc publicznych. Automatycznie wyłącza się w ciągu dnia i włącza w nocy, oszczędzając energię elektryczną.

Zasada działania:

Jak pokazano na powyższym schemacie obwodu:

1. Napięcie przemienne 220 V jest przekształcane w pulsujące napięcie stałe poprzez żarówkę H i prostownik mostkowy, pełniąc funkcję polaryzacji w kierunku przewodzenia (pulsujące napięcie stałe około 300 V). Gdy prąd ten przepływa przez diodę tyrystora jednokierunkowego VS do drugiego końca, żarówka się świeci. Aby to nastąpiło, bramka tyrystora musi otrzymać napięcie sygnałowe, co wymaga przewodzenia tranzystora 9014.

2. Jak działa 9014?

Pulsujący prąd stały o napięciu 300 V jest dzielony przez rezystory R1 (100 kΩ), R2 (470 kΩ) i D (fotorezystor). Tymczasem rezystory R1 i DW (dioda Zenera) tworzą dzielnik napięcia, a DW obniża napięcie na rezystorze R2 i fotorezystorze do 6.8 V, przygotowując tranzystor do przewodzenia.

● W ciągu dnia, gdy jasność przekracza pewien poziom, fotorezystor D wykazuje niską rezystancję (≤1 kΩ). Całkowity spadek napięcia 6.8 V na bazie tranzystora powoduje odcięcie tranzystora V (tranzystory NPN odcinają się przy wysokim napięciu). Z jego emitera nie płynie prąd, więc tyrystor jednokierunkowy VS pozostaje zablokowany z powodu braku prądu wyzwalającego, a żarówka H nie świeci. Rezystor R1 i dioda Zenera DW ograniczają napięcie polaryzacji tranzystora do maksymalnie 6.8 V, chroniąc go.

● W nocy, gdy jasność spada poniżej pewnego poziomu, fotorezystor D wykazuje wysoką rezystancję (≥100 kΩ). Powoduje to, że tranzystor V przewodzi w kierunku przewodzenia (tranzystory NPN przewodzą przy niskim napięciu), z napięciem około 0.8 V na emiterze, co powoduje przewodzenie tyrystora VS i zapalenie żarówki H.

● Instalacja i debugowanie: Podczas instalacji umieść przylutowaną płytkę drukowaną w przezroczystej plastikowej obudowie i zabezpiecz ją. Podłącz ją szeregowo do lampy H i ustaw ją skierowaną w stronę nieba lub jasnego obszaru w pobliżu okna budynku, przez które pada światło, unikając bezpośredniego światła nocnego w odległości 3 metrów.

● Debugowanie należy przeprowadzać o zmierzchu. Dostosuj rezystancję RP tak, aby sterowane światło H włączało się z odpowiednią jasnością.

Proste oświetlenie opóźnione

● Zasada działania: Schemat tego światła z opóźnieniem jest pokazany na załączonym schemacie, z obwodem opóźniającym w polu przerywanym. Na schemacie K oznacza przełącznik.

● Gdy K jest zamknięty, prąd płynie bezpośrednio przez K, zapalając żarówkę, a inne obwody pozostają nieaktywne.

● Po wyłączeniu K, napięcie 220 V jest prostowane przez diodę. Z jednej strony ładuje ona kondensator C przez R1; podczas ładowania C przez R2 nie płynie prąd, więc tranzystor V pozostaje odcięty. Z drugiej strony, napięcie to dostarcza napięcie wyzwalające do tyrystora SCR przez R3 i R4, utrzymując tyrystor w stanie przewodzenia. W ten sposób lampa pozostaje włączona przez pewien czas po wyłączeniu.

● Po pełnym naładowaniu kondensatora C prąd płynie przez rezystory R1 i R2 do bazy tranzystora V, przełączając tranzystor V ze stanu odcięcia do stanu przewodzenia. Gdy tranzystor przewodzi, prąd płynie przez żarówkę do rezystora R3, a następnie przez tranzystor do bieguna ujemnego. W tym momencie, ze względu na niską impedancję tranzystora, prąd nie płynie przez rezystor R4 do bramki tyrystora, więc tyrystor tyrystorowy wyłącza się. Ponieważ prąd płynie przez żarówkę, a rezystor R3 (220 kΩ) ma wysoką rezystancję, napięcie na żarówce jest bardzo niskie i światło gaśnie.

● W tym obwodzie, w okresie opóźnienia po wyłączeniu światła, czas opóźnienia jest określony przez wartości rezystora R1 i kondensatora C.

● W tym obwodzie zastosowano tyrystor jednokierunkowy. W okresie opóźnienia po wyłączeniu światła jasność lampy wynosi około połowę jasności po jej pełnym włączeniu, co zaspokaja potrzeby wzrokowe użytkowników, jednocześnie oszczędzając energię.

● Wykonanie obwodu: W tym obwodzie, w przypadku jednokierunkowego tyrystora SCR, należy zastosować MCR100-8 o napięciu znamionowym co najmniej 600 V. Moc żarówki nie powinna przekraczać 100 W. Dioda VD to 1N4007, a tranzystor V to C1815. Wszystkie rezystory to rezystory węglowe o mocy 1/8 W.

2. Tyrystory dwukierunkowe (elementy, które mogą sterować prądem przemiennym)

Poniżej przedstawiono klasyczny dwukierunkowy układ tyrystorowy, który wykorzystuje izolację optoizolacyjną do sterowania obwodami wysokiego napięcia za pomocą sygnałów niskonapięciowych, umożliwiając płynne przyciemnianie świateł.