หลักการพื้นฐานของไทริสเตอร์

เงื่อนไขการนำไฟฟ้าของไทริสเตอร์: ประการแรก จะต้องจ่ายแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าระหว่างขั้วบวกและขั้วลบของไทริสเตอร์ ประการที่สอง จะต้องจ่ายแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าให้กับเกตด้วย เงื่อนไขทั้งสองนี้ต้องเกิดขึ้นพร้อมกันเพื่อให้ไทริสเตอร์เข้าสู่สถานะการนำไฟฟ้า


Slkor BTB16-800B วงจรเรียงกระแสควบคุมซิลิคอนทิศทางเดียว SCR TO-263 

กล่าวโดยสรุปคือ ไทริสเตอร์จะนำไฟฟ้าได้ดังนี้ :

(1) ต้องใช้สัญญาณ

(2) ขั้วบวกจะต้องมีศักย์สูงกว่าขั้วลบ (กล่าวคือ ต้องมีแรงดันไฟฟ้าเดินหน้าระหว่างขั้วบวกทั้งสอง)

เมื่อไทริสเตอร์นำไฟฟ้าแล้ว ไทริสเตอร์จะยังคงนำไฟฟ้าต่อไป แม้ว่าแรงดันเกตจะลดลงหรือถูกลบออกไปก็ตาม พูดง่ายๆ คือ ไทริสเตอร์จะยังคงทำงานอยู่แม้สัญญาณจะหายไป

เงื่อนไขการปิดไทริสเตอร์: ลดหรือลบแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าระหว่างขั้วบวกและขั้วลบ เพื่อให้กระแสขั้วบวกลดลงต่ำกว่ากระแสคงที่ขั้นต่ำ

เพื่อลดความซับซ้อน:

● หากต้องการให้ไทริสเตอร์เปิดได้ จำเป็นต้องมีทั้งสัญญาณและขั้วบวกที่มีศักย์สูงกว่าขั้วลบ

●เมื่อเปิดใช้งานแล้ว อุปกรณ์จะยังคงทำงานอยู่แม้ว่าจะไม่มีสัญญาณ (เพียงแค่สัญญาณเดียวก็เพียงพอที่จะกระตุ้นการทำงานได้)

●หากต้องการปิดเครื่อง ให้ตัดกระแสไฟที่จ่ายให้กับวงจรแอโนด-แคโทด หรือทำให้ศักย์ไฟฟ้าของแอโนดต่ำกว่าศักย์ไฟฟ้าของแคโทด

●ไทริสเตอร์แบบทิศทางเดียวมีลักษณะคล้ายไดโอดที่ควบคุมได้ โดยการนำกระแสของมันถูกควบคุมด้วยสัญญาณ ดังนั้นจึงยอมให้กระแสตรงไหลผ่านได้โดยไม่มีสิ่งกีดขวาง สำหรับกระแสสลับ มันจะนำกระแสในช่วงครึ่งรอบบวก แต่ไม่นำกระแสในช่วงครึ่งรอบลบ (ไดโอดในที่นี้ทำหน้าที่เหมือนตัวเรียงกระแส)

ไทริสเตอร์ทิศทางสองทาง (ไทรแอค) สามารถนำกระแสสลับได้

การวิเคราะห์กรณีของวงจรควบคุมไทริสเตอร์

ไทริสเตอร์แบบทิศทางเดียว (ส่วนประกอบที่สามารถควบคุมไดโอดได้)

สวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ควบคุมด้วยแสง

● สวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ควบคุมด้วยแสงใช้การนำและการปิดกั้นของไทริสเตอร์เพื่อ "เปิด" และ "ปิด" การนำและการปิดกั้นของไทริสเตอร์ถูกควบคุมโดยความเข้มของแสงธรรมชาติ (หรือแสงประดิษฐ์)

● อุปกรณ์นี้เหมาะสำหรับไฟถนน ไฟทางเดินหอพัก หรือไฟในสถานที่สาธารณะอื่นๆ โดยจะปิดอัตโนมัติในระหว่างวันและเปิดอัตโนมัติในเวลากลางคืนเพื่อประหยัดไฟฟ้า

หลักการทำงาน:

ตามที่แสดงในแผนผังวงจรด้านบน:

1. แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ 220V ถูกแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงแบบพัลส์ผ่านหลอดไฟ H และวงจรเรียงกระแสแบบฟูลบริดจ์ ซึ่งทำหน้าที่เป็นไบแอสไปข้างหน้า (แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงแบบพัลส์ประมาณ 300V)เมื่อกระแสนี้ไหลผ่านไดโอดของไทริสเตอร์แบบทิศทางเดียว VS ไปยังปลายอีกด้านหนึ่ง หลอดไฟจะสว่างขึ้น เพื่อให้สิ่งนี้เกิดขึ้นได้ เกตของไทริสเตอร์ต้องได้รับแรงดันสัญญาณ ซึ่งต้องอาศัยทรานซิสเตอร์ 9014 ในการนำกระแส

2. 9014 ดำเนินการอย่างไร?

กระแสตรงแบบพัลส์ 300 โวลต์ ถูกแบ่งโดย R1 (100kΩ), R2 (470kΩ) และ D (โฟโตเรซิสเตอร์) ขณะเดียวกัน R1 และ DW (ไดโอดซีเนอร์) จะทำหน้าที่เป็นตัวแบ่งแรงดัน และ DW จะจับแรงดันคร่อม R2 และโฟโตเรซิสเตอร์ไว้ที่ 6.8 โวลต์ เพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการนำไฟฟ้าของทรานซิสเตอร์

● ในระหว่างวัน เมื่อความสว่างเกินระดับหนึ่ง โฟโตเรซิสเตอร์ D จะแสดงความต้านทานต่ำ (≤1kΩ) แรงดันไฟฟ้า 6.8V ตกคร่อมฐานของทรานซิสเตอร์ ทำให้ทรานซิสเตอร์ V ตัดวงจร (ทรานซิสเตอร์ NPN ตัดวงจรที่ระดับสูง) ไม่มีกระแสไหลจากตัวปล่อย ไทริสเตอร์แบบทิศทางเดียว VS จึงยังคงถูกบล็อกเนื่องจากไม่มีกระแสทริกเกอร์ และหลอดไฟ H จะไม่สว่าง ตัวต้านทาน R1 และไดโอดซีเนอร์ DW จำกัดแรงดันไบอัสของทรานซิสเตอร์ให้ไม่เกิน 6.8V เพื่อปกป้องทรานซิสเตอร์

● ในเวลากลางคืน เมื่อความสว่างลดลงต่ำกว่าระดับหนึ่ง โฟโตเรซิสเตอร์ D จะแสดงความต้านทานสูง (≥100kΩ) ส่งผลให้ทรานซิสเตอร์ V นำไฟฟ้าไปข้างหน้า (ทรานซิสเตอร์ NPN นำไฟฟ้าที่ระดับต่ำ) โดยมีแรงดันประมาณ 0.8V ที่ตัวปล่อย กระตุ้นให้ไทริสเตอร์ VS นำไฟฟ้าและหลอดไฟ H

●การติดตั้งและการแก้ไขปัญหา: ระหว่างการติดตั้ง ให้วางแผงวงจรพิมพ์ที่บัดกรีแล้วลงในกล่องพลาสติกใสและยึดให้แน่น ต่ออนุกรมกับหลอดไฟควบคุม H และวางตำแหน่งให้หันหน้าไปทางท้องฟ้าหรือบริเวณที่มีแสงสว่างใกล้หน้าต่างรับแสงของอาคาร โดยหลีกเลี่ยงการสัมผัสกับแสงไฟในเวลากลางคืนโดยตรงในระยะ 3 เมตร

●ควรทำการดีบักในช่วงพลบค่ำ ปรับค่าความต้านทานของ RP เพื่อให้ไฟ H ที่ควบคุมอยู่ติดสว่างในระดับความสว่างที่เหมาะสม

การหน่วงเวลาแสงแบบง่าย

●หลักการทำงานของวงจร: วงจรของไฟหน่วงเวลาแสดงดังแผนภาพที่แนบมา โดยวงจรหน่วงเวลาอยู่ในกรอบเส้นประ ในแผนภาพ K คือสวิตช์

●เมื่อ K ปิดอยู่ กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่าน K โดยตรงเพื่อทำให้หลอดไฟสว่างขึ้น และวงจรอื่นๆ จะยังคงไม่ทำงาน

●เมื่อปิดสวิตช์ K แรงดันไฟฟ้า 220V จะถูกแปลงเป็นกระแสตรงโดยไดโอด ในด้านหนึ่ง แรงดันไฟฟ้านี้จะชาร์จตัวเก็บประจุ C ผ่าน R1 ในระหว่างกระบวนการชาร์จ C จะไม่มีกระแสไหลผ่าน R2 ดังนั้นทรานซิสเตอร์ V จึงยังคงปิดอยู่ ในอีกด้านหนึ่ง แรงดันไฟฟ้านี้จะให้แรงดันกระตุ้นแก่ไทริสเตอร์ SCR ผ่าน R3 และ R4 ทำให้ไทริสเตอร์ยังคงนำกระแสอยู่ ดังนั้นไฟจึงยังคงติดอยู่ชั่วระยะเวลาหนึ่งหลังจากปิดสวิตช์แล้ว

●เมื่อตัวเก็บประจุ C ชาร์จเต็มแล้ว กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่าน R1 และ R2 ไปยังฐานของทรานซิสเตอร์ V ทำให้ทรานซิสเตอร์ V เปลี่ยนจากสถานะตัดกระแสเป็นสถานะนำกระแส เมื่อทรานซิสเตอร์นำกระแส กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านหลอดไฟไปยัง R3 แล้วไหลผ่านทรานซิสเตอร์ไปยังขั้วลบ ณ จุดนี้ เนื่องจากทรานซิสเตอร์มีความต้านทานต่ำ จึงไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน R4 ไปยังเกตของไทริสเตอร์ ดังนั้น SCR ของไทริสเตอร์จึงปิดการทำงาน เนื่องจากกระแสไฟฟ้าไหลผ่านหลอดไฟและ R3 (220kΩ) มีความต้านทานสูง แรงดันไฟฟ้าคร่อมหลอดไฟจึงต่ำมาก และหลอดไฟจึงดับลง

●ในช่วงเวลาหน่วงหลังจากไฟดับในวงจรนี้ เวลาหน่วงจะถูกกำหนดโดยค่าของตัวต้านทาน R1 และตัวเก็บประจุ C

●วงจรนี้ใช้ไทริสเตอร์แบบทิศทางเดียว ในช่วงเวลาหน่วงหลังจากปิดไฟ ความสว่างของหลอดไฟจะเหลือประมาณครึ่งหนึ่งของความสว่างเมื่อเปิดไฟเต็มที่ ซึ่งตอบสนองความต้องการด้านการมองเห็นของผู้คนพร้อมทั้งประหยัดพลังงาน

●การผลิตวงจร: สำหรับไทริสเตอร์ SCR แบบทิศทางเดียวในวงจรนี้ ให้ใช้ MCR100－8 ที่มีพิกัดแรงดันอย่างน้อย 600V กำลังไฟของหลอดไฟไม่ควรเกิน 100W ไดโอด VD คือ 1N4007 และทรานซิสเตอร์ V คือ C1815 ตัวต้านทานทั้งหมดเป็นตัวต้านทานฟิล์มคาร์บอน 1/8W

2. ไทริสเตอร์แบบสองทิศทาง (ส่วนประกอบที่สามารถควบคุมไฟฟ้ากระแสสลับ)

ต่อไปนี้เป็นวงจรไทริสเตอร์ทิศทางสองทางแบบคลาสสิก ซึ่งใช้การแยกออปโตคัปเปลอร์เพื่อควบคุมวงจรแรงดันสูงด้วยสัญญาณแรงดันต่ำ ช่วยให้สามารถหรี่ไฟได้อย่างต่อเนื่อง