Классификация тиристоров — Я Студик

Тиристоры могут иметь два, три или четыре наружных электрода и проводить ток в одном или двух направлениях.

К         однонаправленным	тиристорам	относятся
двухэлектродные      тиристоры,	которые          обычно	называют

динисторами или      диодными      тиристорами; трѐхэлектродные тиристоры – тринисторы или триодные тиристоры; фототиристоры

–          тиристоры,     управляемые  внешним        световым        потоком,         и оптронные тиристоры или оптотиристоры (табл. 4.1).

Таблица 4.1

К двунаправленным тиристорам относятся полупроводниковые приборы с многослойной структурой, проводящие ток в любом направлении. Такие приборы называют симисторами (табл. 4.1).

На рис. 4.1 показаны размеры условных графических обозначений тиристоров.

В электрических принципиальных схемах тиристоры могут  обозначаться либо  как  все  полупроводниковые

приборы одной буквой V, либо двумя буквами VS. В дальнейшем будет применяться двухбуквенное обозначение.

a	5	6
b	4	5
R	5	6

Рис. 4.1. Размеры условных графических обозначений тиристоров

4.2. Динистор

Четырѐхслойная структура динистора типа p-n-p-n показана на рис. 4.2,а. К крайним слоям p1 и p2 подключены металлические контакты – анод (А) и катод (К), к которому обычно через сопротивление нагрузки Rн подключается источник внешнего напряжения Uп. Два крайних перехода П1 и П3 обычно называют эмиттерными, а средний П2 – коллекторным.

Рассмотрим свойства динистора с помощью его статической и динамической характеристик, приведѐнных на рис. 4.2,в.

Статическая характеристика динистора состоит из прямой и обратной ветвей. Обратная ветвь ВАХ соответствует подключению внешнего напряжения отрицательным полюсом к аноду, а положительным к катоду. При этом переходы П1 и П3 смещены в обратном направлении, а переход П2 – в прямом. Всѐ приложенное напряжение UАК распределяется между двумя соединѐнными последовательно p-n-переходами П1 и П3.

в          г

Рис. 4.2. Динистор: структура динистора (а), схема замещения (б), вольтамперная характеристика (в), схема включения (г)

Однако при изготовлении динистора делают так, что концентрация примеси в p2-n2-слоях оказывается выше концентрации в p1-n1-слоях, поэтому переход П3 получается узким и уже при малых обратных напряжениях будет переходить в режим электрического пробоя  и  обладать  при  этом  малым сопротивлением. Следовательно, его влиянием на обратную ВАХ динистора можно пренебречь и принять, что она определяется p-nпереходом П1, а обратный ток близок к его обратному току.

Прямая ветвь ВАХ динистора соответствует полярности внешнего напряжения, указанной на рис. 4.2,а без скобок. В этом случае переходы П1 и П3 смещены в прямом, а переход П2 в обратном   направлении,   и   всѐ   напряжение   UАК     приложено   к переходу П2.

Анализ процессов в динисторе при UАК>0 удобно рассмотреть, представив его p-n-p-n структуру в виде двух транзисторов типа p-n-p (VT1) и n-p-n (VT2) (рис. 4.2,б), включѐнных так, что эмиттерным переходом транзистора VT1 является переход П1, а транзистора VT2 – переход П3. Переход П2 служит общим коллекторным переходом обоих транзисторов.

Транзистор VT1 коэффициент усиления α1 и ток эмиттера IЭ1=IА, транзистор VT2 – коэффициент усиления α2  и ток эмиттера IЭ2=IА. Токи в динисторе обусловлены основными и неосновными носителями заряда.

Токи  базы  IБ1=(1 α1)IЭ1   и  токи  коллектора  IК=  α1IЭ1 транзистора VT1 обусловлены движением основных носителей заряда – дырок через n1 – базу. Токи базы  IБ2=(1α2)IЭ2 и токи коллектора IК=α2IЭ2 транзистора VT2 обусловлены движением электронов. В то же самое время коллекторный переход П2 смещѐн в обратном направлении, поэтому через него протекают также составляющие тока, обусловленные неосновными носителями заряда. Это дырки n1-области, которые создают ток IКp, и электроны p2-области, создающие ток IКn. Эти токи образуют суммарный ток IК

коллекторного перехода П2. Тогда ток, протекающий через переход

П2, будет равен:

IП2= α1IЭ1+α2IЭ2+ IК.

Учитывая, что через любое сечение динистора течѐт один и тот же ток IА, (IА=IП2=IЭ1= IЭ2), предыдущее выражение можно переписать в следующем виде:

IП2=IА=(α1+α2)IА+IК,

откуда

I           IК

П2       .

1(α1

α2 )

Это выражение позволяет достаточно просто проанализировать прямую ветвь ВАХ, если учесть, что на работу динистора в этом режиме существенную роль оказывает зависимость коэффициентов α1 и α2 от величины тока IА: при малых токах анода α1  и α2  малы, при больших токах анода α1  и α2 растут. Так, на участке 0-Б, когда значения прямого напряжения UА и тока IА малы, коэффициенты α1 и α2 близки к нулю, а следовательно, и их сумма  α1+α2≈0.

Поэтому ток динистора IА на участке О-Б будет определяться обратным током Iко перехода П2, а прямая ветвь ВАХ на этом участке является обратной ветвью этого p-n-перехода П2, смещѐнного в обратном направлении.

На участке Б-В возрастает ток IА, так как с ростом UАК увеличивается ток IК  и сумма α1+α2. Однако сумма α1+α2  на этом участке ещѐ не достигает значения единицы. В точке В сумма α1+α2 близка к единице, создаются условия, обеспечивающие действие положительной обратной связи, когда один из условных транзисторов своим коллекторным током, который является током базы другого транзистора, управляет его коллекторным током. В результате этого оба транзистора лавинообразно переходят в режим насыщения (участок ГД) и полярность перехода П2 изменяет свой знак (рис. 4.2,а). Напряжение на p-n-переходах П1 и П3 на участке ГД противоположно напряжению коллекторного перехода П2.  Поэтому падение напряжения на  динисторе приблизительно

равно падению напряжения на одном p-n-переходе. Напряжение в

точке В называют напряжением включения динистора

в кл

АК

Таким  образом,  на  прямой  ветви  ВАХ  динистора  можно выделить три участка О-В – В-Г – Г-Д.

На       участке           О-В     характеристика         динистора      определяется

ут

током утечки IА

обратным током перехода П2. Динистор закрыт и

обладает очень большим положительным дифференциальным сопротивлением Rд=dU/dI. По мере увеличения напряжения на динисторе ток, протекающий через переход П2, незначительно возрастает, как у всякого закрытого диода. При достижении на динисторе напряжения включения (точка В на рис. 4.2,в) его дифференциальное сопротивление станет равным нулю dU/dI=0.

Если в дальнейшем на участке В-Д постепенно увеличивать ток (используя, например, в качестве источников питания регулируемый генератор тока), то после точки В напряжение между анодом и катодом за счѐт внутренней положительной обратной связи будет уменьшаться, следовательно, динистор на участке В-Д имеет отрицательное дифференциальное сопротивление Rд=dU/dI<0.

На участке Г-Д все переходы П1, П2, П3 смещены в прямом

направлении. Динистор открыт и обладает незначительным положительным дифференциальным сопротивлением. Его ВАХ практически совпадает с прямой ветвью ВАХ диода.

Выключение динистора происходит при уменьшении тока его

уд

анода ниже тока удержания  IА

(точка Г на рис. 4.2,в). Процесс

переключения динистора, включѐнного по схеме рис. 4.2,в, рассмотрим с помощью его динамической характеристики, которая в данном случае совпадает с нагрузочной прямой. Уравнение нагрузочной прямой по второму закону Кирхгофа имеет вид:

UП=IНRН+UАК.

Построение нагрузочной прямой выполним по двум точкам, характеризующим режим холостого хода (точка Uп1) и короткого замыкания (точка IА=Uп1/Rн).

При изменении напряжения питания в диапазоне 0≤Uп≤Uп2

анодный ток динистора VS1 практически не изменяется и равен его току утечки. Например, точка 1 на характеристике (рис. 4.2,в) при Uп=Uп1. В точке 2 дифференциальное сопротивление динистора dU/dI быстро, но монотонно уменьшается до нуля и затем становится отрицательным. Работа в области отрицательного сопротивления сопровождается уменьшением напряжения на динисторе, в результате чего динистор мнгновенно, лавинообразно открывается (точки 2-3).

При дальнейшем увеличении напряжения питания падение напряжения на динисторе практически не изменяется.

При  уменьшении  напряжения  Uп   ток  нагрузки  динистора

уменьшается и при прежнем напряжении Uп1 будет равен:

I           Uп1

н          R

Uvs

н

Uп1

.

н

При напряжении Uп3 нагрузочная прямая вновь становится касательной к вольтамперной характеристике динистора (точка 4).

Дифференциальное     сопротивление динистора вновь уменьшается до нуля и затем становится отрицательным, в результате чего динистор мгновенно закрывается (точки 4-5).

Анодный ток в точке 4 является ―удерживающим‖ током при данной совокупности условий. Очевидно, что напряжения открывания и закрывания динистора зависят не только от его вольтамперной характеристики, но и от величины сопротивления нагрузки.

Таким образом, для открывания динистора необходимо увеличить прямое напряжение между его анодом и катодом до напряжения включения, а для закрывания – уменьшить ток ниже тока удержания. На практике обычно этот ток уменьшают до нуля.

Материал взят из книги Полупроводниковые приборы в системах транспортной телематики (Асмолов, Г.И.)

5. Тиристоры Назначение и классификация

Тиристор представляет собой полупроводниковый прибор с двумя устойчивыми состояниями, который может переключаться из закрытого состояния в открытое и наоборот.

Это определило его название – “thyra” по гречески “дверь”. Тиристор подобно двери открывается, пропуская электрический ток, и закрывается, преграждая путь току. Тиристоры используются в цепях электропитания устройств связи и энергетики, в качестве регуляторов.

Применение тиристоров на электроподвижном составе и тяговых подстанциях позволило осуществлять плавное регулирование выпрямленного тока, инвертирование тока, а также выполнять ряд других функций.

Перевод тиристора из закрытого состояния в открытое в электрической цепи осуществляется внешним воздействием на прибор. К числу факторов, наиболее широко используемых для отпирания тиристоров, относится воздействие напряжением (током) или светом (фототиристоры).

По своей структуре тиристоры отличаются от биполярных транзисторов тем, что у них вместо трех – четыре (или более) полупроводниковых слоя, в которых проводимость последовательно чередуется.

Существует много разновидностей тиристоров (рис. 7.1).

Рис. 7.1. Классификация тиристоров

Основными типами являются диодные и триодные тиристоры.

В диодных тиристорах (динисторах) переход прибора из закрытого состояния в открытое связан с тем, что напряжение между анодом и катодом достигает некоторой граничной величины – напряжения включения (U_вкл), являющейся параметром прибора.

В триодных тиристорах (тринисторах) управление состоянием прибора производится по цепи третьего – управляющего электрода.

Устройство тиристора с управляющим электродом показано на рис. 7.2. Тиристор имеет структуру p₁-n₁-p₂-n₂ c тремя p-n-переходами (П₁— П₃).

Рис. 7.2. Устройство тиристора с управляющим электродом

Исходным материалом для изготовления тиристора является кремниевая пластина n-типа. Сначала путем диффузии акцепторной примеси с обеих сторон создают транзисторную структуру p₁-n₁-p₂. Затем, после локальной обработки поверхности слоя p₂, вносят донорную примесь в этот слой для получения четвертого n₂-слоя.

Рассмотрим структурную схему тиристора при приложении напряжений обратной и прямой полярности и его ВАХ (рис. 7.3, 7.4).

Рассмотрим обратную ветвь вольт-амперной характеристики тиристора, которая снимается при токе управления I_у = 0. Обратному напряжению соответствует полярность, указанная на рис. 7.3 без скобок. При приложении обратного напряжения U_обр переходы П₁ и П₃ закрыты, П₂ – открыт. Падение напряжения на переходе П₂ мало, поэтому можно предположить, что обратное напряжение U_обр распределяется равномерно между переходами П₁ и П₃.

Рис. 7.3. Вольт-амперная характеристика тиристора

Рис. 7.4. Структурная схема тиристора при приложении напряжений

обратной и прямой полярности

При изготовлении тиристоров концентрация примесей в слоях p₂ и n₂ делается намного выше концентрации примесей в слоях p₁ и n₁, поэтому переход П₃ получается узким. С приложением обратного напряжения переход П₃ вступает в режим электрического пробоя при напряжении, меньшем рабочего напряжения тиристора, то есть обратное напряжение приложено по существу к переходу П₁.

Обратная ветвь ВАХ тиристора представляет собой обратную ветвь ВАХ перехода П₁ или диода (рис. 7.3). Именно на переходе П₁ решается задача получения лавинной характеристики для защиты тиристора от перенапряжений (создание лавинного тиристора).

Рассмотрим прямую ветвь ВАХ. При приложении прямого напряжения переходы П₁ и П₃ открыты, переход П₂ закрыт.

Рассмотрим работу тиристора при токе управления I_у = 0. Этот режим соответствует работе тиристора в режиме динистора.

Для рассмотрения принципа работы тиристора воспользуемся двухтранзисторной аналогией. На рис. 7.4 можно представить структуру p₁-n₁-p₂ в виде транзистора VT1, а структуру n₂-p₂-n₁ в виде транзистора VT2. При этом переходы П₁ и П₃ будут являться эмиттерными переходами двух транзисторов, а переход П₂ будет являться общим коллекторным переходом для обоих транзисторов. Через эмиттерные переходы транзисторов VT1 и VT2 будут протекать токи I_э1 и I_э2, а коэффициенты передачи этих токов – α₁ и α₂.

Из-за большого сопротивления перехода П₂ тиристор находится в закрытом состоянии.

Чтобы открыть тиристор необходимо сбалансировать потенциальный барьер на границе слоев n₁ и p₂. Под действием прямых напряжений через эмиттерные переходы (П₁ и П₃) происходит инжекция основных носителей заряда в соответствующие базы транзисторов n₁ и p₂. В транзисторе VT2 электроны из эмиттера (слой n₂) переходят в базу (слой p₂), где становятся неосновными носителями. Часть этих электронов рекомбинирует в базе, а остальные переходят на коллектор n_1, где создается избыточный отрицательный заряд. Аналогично дырки создают в слое p₂ избыточный положительный заряд.

Однако, за счет обратного напряжения на переходе П₂ в области n₁ имеется положительный заряд, а в области p₂ – отрицательный, образующие потенциальный барьер. Избыточные электроны в слое n₁ и дырки в слое p₂, накапливаясь, создают свое электрическое поле, которое снижает потенциальный барьер. Чем больше напряжение U_пр, тем больше это поле, и в результате оно может полностью компенсировать потенциальный барьер, при этом U_пр достигнет значения напряжения включения U_вкл. Ток тиристора резко возрастет, тиристор откроется, его ВАХ будет идентична ВАХ диода. Сопротивление перехода П₂ станет незначительным (как у переходов П₁ и П₃). На рис. 7.3 значение напряжения включения U_вкл соответствует значению в точке а.

Процесс скачкообразного переключения тиристора из закрытого состояния в открытое можно еще весьма просто объяснить математически.

Коллекторные токи транзисторов VT1 и VT2 определяются следующим образом:

I_к1 = ₁I_э1;

I_к2 = ₂I_э2. (7.1)

Через коллекторный переход течет еще обратный ток этого перехода – I_ко – тепловой ток. Таким образом, результирующий ток коллекторного перехода будет равен:

I_кол = I_к1 + I_к2 + I_ко = ₁I_э1 + ₂I_э2 + I_ко. (7.2)

Все переходы в тиристоре соединены последовательно и тиристор имеет два силовых вывода, поэтому результирующий ток будет равен:

I_А = I_к = I_э1 = I_э2. (7.3)

Из выражения (7.2) с учетом (7.3) можно определить ток анода:

. (7.4)

При малых токах ₁ и ₂ значительно меньше единицы и сумма их также меньше единицы. Тогда в соответствии с выражением (7.4) ток I_А получается сравнительно небольшим. С увеличением тока ₁ и ₂ растут, и это приводит к возрастанию тока I_А. При некотором токе, являющимся током включения I_вкл, сумма ₁ + ₂ становится равной единице и ток I_А возрос бы до бесконечности, если бы его не ограничивало сопротивление нагрузки R_н (участок б-в на рис. 7.3). Именно такое стремление тока I_А неограниченно возрастать указывает на скачкообразное нарастание тока, то есть на отпирание тиристора.

При отсутствии тока управления I_у тиристор будет всегда открываться при напряжении включения U_вкл (точка а на рис. 7.3), но он неуправляем, т.е. работает в режиме динистора.

В ряде случаев динистор используется в электрических цепях в качестве разрядника, например для защиты вентильных обмоток преобразовательных трансформаторов электроподвижного состава. Работа его заключается в следующем: при возникновении перенапряжения и соответствующем пробое динистора вентильная обмотка преобразовательного трансформатора закорачивается, но аварийное перенапряжение при этом не пропускается на нагрузку.

Недостатком динисторов является большое значение напряжения включения U_вкл при протекании больших токов.

Создав третий электрод можно управлять моментом открытия тиристора. Такой тиристор (трехэлектродный) называется тринистором.

С увеличением напряжения управления + U_упр возрастает значение тока управления I_у. Ток управления приводит к движению электронов из области n₂ в область p₂. Для области p₂ электроны – неосновные носители заряда, для них поле перехода П₂ действует втягивающее (экстракция). Эти электроны усиливают компенсацию объемного положительного заряда и тиристор открывается при значении прямого напряжения U_пр меньшем, чем значение напряжения включения U_вкл. У тиристора растет значение ₂, сумма ₁ + ₂ стремится к единице при напряжении U_пр < U_вкл. Значения тока I_у – единицы миллиампер, при этом значения тока I_А достигает десятков и сотен ампер. На рис. 7.3 точки г, д, е, ж соответствуют различным сочетаниям значений U_вкл и I_у (U_вкл1 и I_у1; U_вкл2 и I_у2 и т.д.). Существует значение тока управления, при котором тиристор открывается сразу – ток управления спрямления. При этом ВАХ тиристора вырождается в ВАХ диода.

Тиристор – частично управляемый вентиль, так как можно управлять только моментом его открытия, тиристор не может закрыться при уменьшении I_у, а закроется при условии, что ток анода I_А будет меньше тока удержания I_уд.

Типы тиристоров — Руководство для покупателей ThomasNet

Гиды

Поделиться:

Тиристоры представляют собой бистабильные переключатели, которые проводят ток, когда они находятся в прямом положении, то есть напряжение не реверсировано. Они изготовлены из четырех слоев материала P- и N-типа, что делает устройство полупроводниковым. Материал N-типа создается путем легирования элемента электронами для увеличения количества электронов, несущих отрицательный заряд. Материал P-типа также производится путем легирования, хотя полученные электроны, несущие заряд, заряжены положительно. Путем чередования слоев материала P- и N-типа создается полупроводниковый тиристорный прибор. Два разнозаряженных вывода, анод и катод, переносят заряд с одного конца тиристора на другой. Третий управляющий вывод, часто называемый затвором, подключается к материалу P в непосредственной близости от катода.

Тиристор может принимать следующие состояния:

• реверс режим блокировки;
• режим блокировки вперед;
• и режим прямой проводки.

Обратный режим блокировки означает, что напряжение подается в заданном направлении, что заставит диод блокировать ток. Режим прямой блокировки влечет за собой подачу напряжения в заданном направлении, которое заставит диод проводить ток, но тиристор еще не активирован, и проводимость невозможна. Режим прямой проводимости возникает при подаче напряжения и срабатывании тиристора, таким образом проводя напряжение до тех пор, пока напряжение не упадет ниже точки, известной как «ток удержания».

Типы тиристоров

• Тиристоры инвертора
• Асимметричные тиристоры
• Тиристоры фазового управления
• Тиристор отключения затвора (GTO)
• Световые тиристоры

Технические характеристики при покупке

Существует несколько видов тиристоров для различных применений, в том числе: инверторные, асимметричные и фазорегулирующие тиристоры. Другие варианты включают тиристоры с запиранием затвора и тиристоры с световым срабатыванием.

• Инверторные тиристоры : Обладая малым временем включения и выключения, инверторные тиристоры часто работают от источника постоянного тока и применяются в высокоскоростных коммутационных устройствах. Напряжение обычно изменяется обратно пропорционально времени выключения.

• Асимметричные тиристоры: Асимметричные тиристоры не блокируют значительное количество обратного тока. Асимметричные тиристоры, обычно обозначаемые аббревиатурой ASCR, хорошо работают в приложениях, где обратное напряжение относительно низкое, от 20 до 30 вольт (В), и где прямое напряжение находится в диапазоне от 400 до 2000 В.

• Тиристоры управления фазой: Тиристоры этого типа не имеют возможности быстрого переключения и вместо этого работают на частоте сети. В результате тиристоры с фазовым управлением подходят для приложений промышленной частоты, таких как приводы постоянного тока, контактная сварка и некоторые приложения для передачи энергии.

• Тиристор отключения затвора (GTO): Тиристор отключения затвора (GTO) хорошо подходит для приложений с напряжением более 2500 В или током более 400 А. Важно, чтобы все компоненты GTO активируются одновременно стробирующим импульсом; также важно, чтобы все компоненты выключались одновременно, иначе тиристор рискует перегрузиться и впоследствии выйти из строя.

• Световые тиристоры: Управляемые светом тиристоры (LTT), также называемые фототиристорами, специально разработаны для реакции на избыточные носители, которые создаются оптическим путем. Если произведено достаточно носителей, выполняются условия для срабатывания тиристора, и тиристор включается.

Типичные области применения

Тиристоры часто служат выпрямителями, преобразуя переменный ток в постоянный. Для этой цели обычно используются фазовые цепи (например, трех-, шести- и двенадцатифазные), и их можно найти в основе других приложений, таких как турбогенераторы. Еще одной важной областью применения тиристоров являются приложения для управления мощностью, включая цепи постоянного тока, цепи переменного тока и преобразователи частоты звеньев постоянного тока. Тиристоры также могут функционировать как циклопреобразователи, преобразуя входную мощность в низкочастотную выходную мощность.

Прочие «Типы» изделий

• Различные типы воздушных фильтров
• Типы катушек индуктивности и сердечников
• Аэрокосмический крепеж: типы и материалы
• Типы защелок
• Типы труб из нержавеющей стали
• Типы медицинской упаковки — Руководство для покупателей ThomasNet
• Типы контроллеров двигателей и приводов
• Типы ЧПУ
• Типы порошковых покрытий
• Типы фенолов и фенольных материалов — Руководство для покупателей ThomasNet
• Типы операций высечки
• Типы сверл с ЧПУ
• Типы мультиплексоров
• Типы кримперов — Руководство для покупателей ThomasNet
• Типы датчиков температуры
• Типы розеток
• Три типа медицинских покрытий
• Типы пружин — Руководство по покупке Томаса
• Типы защитных перчаток
• Типы ограждений — Руководство для покупателей ThomasNet

Еще от Автоматизация и электроника

Найдите и оцените OEM-производителей, производителей на заказ, сервисные компании и дистрибьюторов.

Будьте в курсе отраслевых новостей и тенденций, анонсов продуктов и последних инноваций.

Найти материалы, комплектующие, оборудование, расходные материалы для техобслуживания и многое другое.

Более 10 миллионов моделей от ведущих OEM-производителей, совместимых со всеми основными программными системами САПР.

Начать поиск поставщиков Заявите о профиле своей компании ico-arrow-default-right ico-supplier

Более 500 000 подробных профилей поставщиков

ico-white-paper-case-study

Более 300 000 статей и технических документов

ico-product

6 миллионов+ промышленных товаров

ico-cad

Более 10 миллионов 2D- и 3D-чертежей САПР

Технологии коммутации тиристоров

Для включения тиристора существуют различные методы запуска, при которых импульс запуска подается на его клемму Gate. Точно так же существуют различные методы для отключения тиристора , эти методы называются Коммутация тиристора Методы . Это можно сделать, вернув тиристор обратно в состояние прямой блокировки из состояния прямой проводимости. Чтобы перевести тиристор в состояние прямой блокировки, прямой ток уменьшается ниже уровня удерживающего тока. Для регулирования мощности и управления мощностью проводящий тиристор должен быть правильно коммутирован.

В этом уроке мы объясним различные методы коммутации тиристоров . Мы уже рассказывали о тиристорах и способах их запуска в нашей предыдущей статье.

 

В основном существует два метода коммутации тиристоров: естественная и принудительная. Техника принудительной коммутации подразделяется на пять категорий: классы A, B, C, D и E.

Принудительное переключение

• Класс A: собственная коммутация или коммутация нагрузки
• Класс B: Резонансно-импульсная коммутация
• Класс C: дополнительная коммутация
• Класс D: Импульсная коммутация
• Класс E: внешняя импульсная коммутация

 

Естественная коммутация

Естественная коммутация происходит только в цепях переменного тока и названа так потому, что не требует внешней цепи. Когда положительный цикл достигает нуля, а анодный ток равен нулю, на тиристор немедленно подается обратное напряжение (отрицательный цикл), что приводит к выключению тиристора.

Произошла естественная коммутация в контроллерах напряжения переменного тока, циклопреобразователях и выпрямителях с фазовым управлением.

 

Принудительная коммутация

Как известно, в цепях постоянного тока нет естественного нулевого тока, в отличие от естественной коммутации. Итак, принудительная коммутация используется в цепях постоянного тока и также называется коммутацией постоянного тока . Для этого требуются коммутирующие элементы, такие как индуктивность и емкость, чтобы принудительно уменьшить анодный ток тиристора ниже значения тока удержания, поэтому он называется 9.0019 Принудительное переключение . В основном принудительная коммутация используется в схемах прерывателей и инверторов. Принудительная коммутация делится на шесть категорий, описание которых приведено ниже:

 

1. Класс A: самокоммутация или коммутация под нагрузкой

среди всех тиристорных коммутационных технологий. В приведенной ниже схеме индуктор, конденсатор и резистор образуют схему второго порядка с демпфирующей цепью.

 

Когда мы начинаем подавать входное напряжение на схему, тиристор не включится, так как для его включения требуется импульс затвора. Теперь, когда тиристор включается или смещается в прямом направлении, ток будет течь через индуктор и заряжать конденсатор до его пикового значения или равного входному напряжению. Теперь, когда конденсатор полностью заряжается, полярность индуктора меняется на противоположную, и индуктор начинает препятствовать протеканию тока. Из-за этого выходной ток начинает уменьшаться и стремится к нулю. В этот момент ток ниже тока удержания тиристора, поэтому тиристор выключается.

 

2. Класс B: Резонансно-импульсная коммутация

Коммутация класса B также называется резонансно-импульсной коммутацией. Существует лишь небольшое различие между цепями класса B и класса A. В классе B резонансный контур LC подключен параллельно, а в классе A — последовательно.

 

Теперь, когда мы подаем входное напряжение, конденсатор начинает заряжаться до входного напряжения (Vs), а тиристор остается смещенным в обратном направлении до подачи импульса затвора. Когда мы применяем импульс затвора, тиристор включается, и теперь ток начинает течь с обоих сторон. Но тогда постоянный ток нагрузки протекает через сопротивление и индуктивность, соединенные последовательно, из-за его большого реактивного сопротивления.

Затем через LC-резонансный контур протекает синусоидальный ток для зарядки конденсатора с обратной полярностью. Следовательно, на Тиристоре появляется обратное напряжение, которое заставляет ток Ic (коммутирующий ток) противодействовать протеканию анодного тока I _A . Следовательно, из-за этого противоположного коммутационного тока, когда ток анода становится меньше тока удержания, тиристор выключается.

 

3. Класс C: Дополнительная коммутация

Коммутация класса C также называется дополнительной коммутацией. Как вы можете видеть на схеме ниже, есть два тиристора, включенных параллельно, один основной, а другой вспомогательный.

 

Первоначально оба тиристора находятся в состоянии ВЫКЛ, и напряжение на конденсаторе также равно нулю. Теперь, когда импульс затвора подается на основной тиристор, ток начнет течь по двум путям, один от R1-T1, а второй от R2-C-T1. Следовательно, конденсатор также начинает заряжаться до пикового значения, равного входному напряжению, при положительной полярности пластины B и отрицательной полярности пластины A.

Теперь, когда импульс затвора подается на тиристор T2, он включается, и на тиристоре T1 появляется отрицательная полярность тока, что приводит к выключению T1. И конденсатор начинает заряжаться с обратной полярностью. Просто мы можем сказать, что когда T1 включается, он выключает T2, а когда T2 включается, он выключает T1.

 

4. Класс D: Импульсная коммутация

Коммутация класса D также называется импульсной коммутацией или коммутацией напряжения. Как и класс C, коммутационная схема класса D также состоит из двух тиристоров T1 и T2, которые называются главным и вспомогательным соответственно. Здесь диод, дроссель и вспомогательный тиристор образуют коммутационную цепь.

 

Первоначально оба тиристора находятся в выключенном состоянии, и напряжение на конденсаторе C также равно нулю. Теперь, когда мы подаем входное напряжение и запускаем тиристор T1, через него начинает протекать ток нагрузки. И конденсатор начинает заряжаться с отрицательной полярностью пластины A и положительной пластины B.

Теперь, когда мы запускаем вспомогательный тиристор T2, основной тиристор T1 выключается, и конденсатор начинает заряжаться с противоположной полярностью. Когда он полностью заряжен, вспомогательный тиристор T2 выключается, потому что конденсатор не пропускает через него ток, когда он полностью заряжен.