Оптосимистор принцип работы: Оптосимистор: параметры и схемы подключения — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Оптосимистор: параметры и схемы подключения

Оптосимисторы относится к виду оптронов с отличными электрическими параметрами. Они создают крайне надежную гальваническую развязку, выдерживающую напряжение порядка 7,5кВ, имеющуюся между подключенной управляемой нагрузкой и схемой управления.

Данные радиокомпоненты построены из арсенид-галлиевого ИК светодиода, имеющего связь с кремниевым двухканальным переключателем. В свою очередь этот переключатель может иметь в своем составе отпирающий элемент, который включается в момент перехода через ноль питающего переменного напряжения.

Оптосимисторы необычно полезны при осуществлении контроля за более мощными симисторами. Аналогичные оптосимисторы были спроектированы для реализации связи между нагрузкой, которая питается переменным напряжением 220 вольт и логикой с низким уровнем напряжения.

Оптосимистор, как правило, выпускаются в компактном DIP-корпусе, имеющий шесть контактов. Его внутренняя схема, параметры, а так же распиновка, показаны ниже.

Схема подключения активной нагрузки к оптосимистору

В этой схеме имеется два компонента, которые необходимо вычислить, но фактически подобные расчеты параметров выполняются не всегда. Но все, же приведем эти расчеты параметров для информации.

Паяльная станция 2 в 1 с ЖК-дисплеем

Мощность: 800 Вт, температура: 100…480 градусов, поток возду…

Расчет параметра резистора RD. Вычисление сопротивления данного резистора влияет от наименьшего прямого тока ИК светодиода, обеспечивающего открытие симистора. Таким образом,

RD = (+VDD -1,5) / If

Допустим, для схемы с транзисторным контролем (которое применяется довольно часто в схемах регуляторов температуры), имеющим питания 12В и напряжение на открытом транзисторе (Uкэ) 0,3 В; VDD = 11,7 B и следовательно диапазон If приблизительно равен 15мА для MOC3041.

Необходимо сделать If = 20 мА с учетом понижения эффективности свечения светодиода в течении срока службы (добавить 5 мА) получаем:

RD=(11,7В — 1,5В)/0,02А = 510 Ом.

Расчет параметра сопротивления R. Управляющий электрод оптосимистора может выдержать определенный максимальный ток. Увеличение данного параметра выводит из строя оптрон. Следовательно, нужно вычислить сопротивление, чтобы при наибольшем напряжении сети (к примеру, 220 В) ток не был больше максимально допустимого параметра.

Для примера возьмем максимально-допустимый ток в 1А, тогда сопротивление будет равно:

R=220 В * 1,44 / 1 А = 311 Ом.

Нужно иметь в виду, что слишком большое сопротивление данного резистора может оказать нарушение в стабильности включения оптосимистора.

Расчет параметра сопротивления Rg. Резистор Rg подключается, только если электрод симистора имеет повышенную чувствительность. Как правило, сопротивление Rg находится в диапазоне от 100 Ом до 5 кОм. Желательно применять 1 кОм.

В случае если в управляемой нагрузке есть индуктивная составляющая, то необходимо применять другую схему подключения с защитой силового симистора и оптосимистора.

Схема подключения индуктивной нагрузки к оптосимистору

Сигнал, поступающий от оптосимистора на управляющий электрод симистора, нужен только для его открывания. Но при большой частоте переключения коммутируемого напряжения, возникает большая вероятность спонтанного включения управляемого симистора, даже если отсутствует сигнал управления.

Факторами ложных срабатываний могут быть выбросы напряжения при включении ключа, подключенного к индуктивной нагрузке, импульсные помехи в линиях питания нагрузки. Действенный способ устранения данных неприятных моментов – применение в схеме снабберной (демпфирующей) RC – цепочки, которая подключается параллельно выходу ключевого блока.

Конденсатор в снабберной RC-цепи — металлопленочный с номиналом от 0,01 до 0,1 мкФ, сопротивление резистора составляет 20…500 Ом. Данные параметры элементов необходимо рассматривать исключительно в качестве приблизительных величин.

Оптосимисторы и их использование. | Старый радиолюбитель

Оптосимистор — оптоэлектронный полупроводниковый прибор, имеющий структуру, схожую со структурой обычного симистора, но отличающийся от последнего тем, что включается не напряжением, а светом, падающим на симисторную структуру. При этом источник света — светодиод из арсенида галлия — интегрирован в одном светонепроницаемом корпусе с кремниевой симисторной структурой.
В настоящее время широкое распространение получили импортные оптопары серий МОС3021-МОС3023, МОС3041-МОС3043, МОС3061-МОС3063. Следует отметить, что приборы серий МОС3021-МОС3023 — это так сказать, чистые оптосимисторы, состоящие из управляющего светодиода и симистора.

Рис. 1. Устройство оптопары типа МОС3021-МОС3023.

А вот серии МОС3041-МОС3043, МОС3061-МОС3063 содержат еще внутри корпуса узел синхронизации момента включения с нулем переменного напряжения. Т.е. переключение может произойти только в тот момент, когда сетевое напряжение переходит чез ноль. Это позволяет сильно уменьшить помехи, создаваемые тиристором.

Рис. 2. Устройство оптопары типа МОС3041-МОС3043, МОС3061-МОС3063.

Выходной симистор оптопары имеет такие же особенности, как и его дискретный аналог. В частности, он имеет лишь два устойчивых состояния: или выключен и не проводит ток, или включен. Управление симистором производит светодиод оптопары. Изменяя ток через светодиод, можно изменять силу его свечения, но исполнительный симистор оптопары включается, как и любой симистор, только дискретно, т.е. он не может «приоткрыться» чуть-чуть или «слегка» запереться.

Рис. 3. Внешний вид оптотиристора МОС3063.

А как же тогда регулировать яркость свечения лампы? Это возможно при использовании широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Что это такое?

Давайте рассмотрим принцип работы регулятора с ШИМ на простейшем примере:

Рис. 4. Принцип работы регулятора с ШИМ.

Допустим, нам нужно регулировать температуру резистора R2, включенного в коллекторную цепь транзистора. Можно, конечно, не мудрствуя лукаво, просто подавать на базу транзистора изменяющийся ток через резистор R1. При этом, с увеличением тока базы, будет увеличиваться и ток коллектора, а значит и ток через резистор R1, который будет нагревать его. Но часть мощности будет теряться на транзисторе, нагревая его. Минимальный нагрев транзистора будет будет в двух случаях: когда он полностью закрыт (его сопротивление очень велико) или когда он полностью открыт (его сопротивление мало).

А теперь будем подавать на базу транзистора через токоограничительный резистор R1 импульсный сигнал постоянной частоты но с переменной скважностью (скважность — это безразмерная величина определяющая отношение периода следования (повторения) импульсов к длительности импульса). При подаче на вход низкого логического уровня (НЛУ) транзистор будет закрыт, а при подаче высокого логического уровня (ВЛУ) — полностью открыт (для этого подбирают сопротивление R1).

Теперь, если мы подадим на базу транзистора последовательность импульсов, соответствующую графику А, транзистор бОльшую часть времени будет открыт и резистор R2 будет сильно нагреваться (на нем будет рассеиваться большАя мощность). Если подадим импульсы, которым соответствует график В, то бОльшую часть времени транзистор будет закрыт и на резисторе R2 будет рассеваться небольшая мощность.

А теперь перейдем к использованию оптосимисторов. Они используются как правило для управления мощными тиристорами или симисторами с целью разделения и изоляции цепи управления от высоковольтной цепи. Пробивное напряжение между управляющей и силовой цепями составляет около 7500 В.

Вот пример:

Рис. 5. Схема управления мощным симистором с помощью оптосимистора

Управление транзистором VT1 осуществляется или от компьютера или от генератора импульсов. R1 ограничивает ток через светодиод оптотиристора. Его сопротивление зависит от напряжения питания, ток через светодиод зависит от типа оптотиристора и должен быть от 10 до 20 мА (на 5 мА больше номинального, чтобы компенсировать деградацию кристалла светодиода в течении срока службы).

Резистор R2 ограничивает ток через открытый оптосимистор ( макс. — около 1А) и для сетевого напряжения 220 В его сопротивление составляет от 300 до 400 Ом при мощности рассеивания 1 Вт.

Резистор R3 подключается, только если электрод мощного симистора имеет повышенную чувствительность. Как правило, его сопротивление находится в диапазоне от 100 Ом до 5 кОм. Вполне подойдет номинал 1 кОм при мощности рассеивания 1 Вт.

Цепочка R4С1 — ,так называемый снаббер, служит для поглощения выбросов напряжения при выключении симистора. Особенно снаббер необходим при работе с нагрузкой. имеющей индуктивный характер а также при использовании оптосимисторов без схемы индикации перехода напряжения через 0. В случае активной нагрузки и использовании оптосимисторов с схемой индикации перехода напряжения через 0 снаббер не обязателен (но желателен). Емкость конденсатора С1- от 10 до 100 нФ, сопротивление резистора R4 — от 20 до 500 Ом.

Нагрузка, в соответствии с даташитом, подключается в разрыв нулевого провода.

Используя таймер 555 можно собрать простой генератор прямоугольных импульсов с переменной скважностью.

Рис. 6. Схема генератора прямоугольных импульсов с переменной скважностью.

Еще раз напомню, что оптосимисторы используются, когда нужно изолировать управляющую цепь от исполнительной. Если этого не требуется, то для управления тиристорами и симисторами есть схемы попроще.

Всем здоровья и успехов!

Симисторные оптопары | Техника и Программы

Одна из областей применения оптронов — бесконтактное управление высоковольтными цепями, работающими на переменном или пульсирующем токе. Для этих целей изготавливаются приборы на основе фототиристора (симистор — два фототиристора в одном корпусе). Его структура и работа в схемах аналогична обычным тиристорам (может находиться в одном из двух устойчивых состояний). Кроме непосредственного управления маломощной нагрузкой, такие элементы могут использоваться для запуска (включения) более мощных тиристоров и симисторов.

Основные параметры самых распространенных оптопар этого класса приведены в табл. 8. Некоторые из них имеют встроенную схему управления для обнаружения нуля — ZCC (Zero Crossing Control), которая обеспечивает включение симистора только при переходе фазы питающего напряжения через «ноль». Это подразумевает, что включение коммутатора происходит при напряжении около 5…20 В (в силу физических принципов работы при нуле включить такие элементы невозможно, в отличие от транзисторов).

Таблица 8. Основные параметры симисторных оптопар

Примечание к таблице

UpK — максимально допустимое пиковое напряжение между входом и выходом; URMS — максимальнодопусгимое напряжение изоляции (действующее значение).

Окончаниетабл. 8

Информация по взаимозаменяемости одноканальных сими- сторных оптронов от разных фирм-производителей приведена в табл. 9.

Таблица 9. Варианты замены симисторных оптронов

Основной тип	Полные зарубежные аналоги (отечественный вариант аналога)	Корпус	Особенности выхода
МОС8Ю	TLP532, TCDT1110, CNY17F-2, PC714V	DIP-6
MOC811	TLP632, IL2B	DIP-6
MOC3020	TLP3021, K3020P, BRT12H, OPI3020, MCP3020, GE3020	DIP-6
MOC3021	TLP3021, GE3021, ECG3048, OPI3Q21, MCP3021, GE302t	DIP-6
MOC3022	TLP3022, OPI3022, MCP3022, GE3022, (АОУ163А)________	DIP-6
MOC3023	TLP3023, OPI3023, MCP3023, GE3023_	DIP-6
МОСЗОЗО	TLP3041, ОРТОбЗО	DIP-6	Есть схема ZCC
МОСЗОЭ1	TLP3041, ОРТОбЗО	DIP-6	Есть схема ZCC
МОСЗОЭ2	TLP3042, ОРТОбЗО	DIP-6	Есть схема ZCC
MOC3040	TLP3041, TLP3042, ОРТОбЗО	DIP-6	Есть схема ZCC
MOC3041	TLP3042, ОРТОбЗО	DIP-6	Есть схема ZCC
MOC3042	TLP3042, ОРТОбЗО	DIP-6	Есть схема ZCC
MOC3043	TLP3043, ОРТОбЗО	DIP-6	Есть схема ZCC
МОСЗОбО	TLP3061, ОРТОбЗО	DIP-6	Есть схема ZCC
M0c3061	TLP3061, (АОУ179А), ОРТОбЗО	DIP-6	Есть схема ZCC
MOC3062	TLP3062, ОРТОбЗО	DIP-6	Есть схема ZCC
МОСЗОбЗ	TLP3063, ОРТОбЗО	DIP-6	Есть схема ZCC

Примечание к таблице

Следует учитывать, что возможны замены аналогичных по структуре оптопар, на лучшие по параметрам, например с более высоким рабочим напряжением: МОСЗОбЗ на MOC3083 и т. п.

Когда выходной симистор оптопары находится в открытом состоянии, то максимальное напряжение, которое остается на его выводах, может быть от 1,8 до 3 В (зависит от тока в цепи). При

Рис. 5. Расположение выводов и внутренняя структура симисторных оптопар

этом кратковременный импульсный ток через нагрузку не должен превышать 1 А. Чтобы не повредить входной светодиод, постоянный ток через него не должен превышать 60 мА (падение напряжения на светодиоде не превышает 1,6 В, что справедливо для всех маломощных оптосимисторов).

Источник: Радиолюбителям: полезные схемы. Книга 6. — M / СОЛОН-Пресс, 2005. 240 с.

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:

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

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

Существенное тепловыделение во время работы.
Восприимчивость к электромагнитным помехам и шумам.
Неумение работать при значительных частотах переменчивого тока.
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:

За счёт снижения числа требуемых компонентов, плата сделалась ещё более малогабаритной.
Как следствие, понижение потерь усилия и снижение стоимости готового продукта.
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:

Это почти весь инструмент: от ручной дрели и шуруповерта вплоть до зарядного устройства для автоаккумуляторов.
Многочисленные домашние электроприборы: пылесосы, вентиляторы, фены и так далее.
В домашних компрессорных конструкциях — кондиционерах и холодильниках.
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:

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»;
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.

Реализация сетевого регулятора мощности с использованием AVR МК на основе фазового метода и метода Брезенхема Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Черных А.А. ©

Студент, кафедра интегрированных компьютерных систем управления НИ Томский политехнический университет

РЕАЛИЗАЦИЯ СЕТЕВОГО РЕГУЛЯТОРА МОЩНОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ AVR МК НА ОСНОВЕ ФАЗОВОГО МЕТОДА И МЕТОДА БРЕЗЕНХЕМА

Аннотация

Статья посвящена реализации сетевого регулятора мощности под микроконтроллерным управлением, и написания программ для апробации прибора с применением фазового метода управления и метода Брезенхема. Применение данного устройства с реализованными методами регулировки возможно в производстве и бытовых приборах.

Ключевые слова: симистор, оптосимистор, оптрон, микроконтроллер.

Keywords: triac, optosimistor, optocoupler, microcontroller.

Введение

На производстве (в системах автоматизированного управления), в быту зачастую необходимо использовать регулировку мощности, подаваемую на нагрузку.

Как правило, нагрузка работает от сети переменного тока. Поэтому задача несколько усложняется, в сравнении с регулировкой мощности нагрузки, работающей на постоянном напряжении. В случае работы нагрузки на постоянном напряжении применяют широтноимпульсную модуляцию (ШИМ), и изменяя скважность соответственно изменяется и мощность, подаваемая на нагрузку. Если использовать управление с помощью ШИМ для регулировки мощности в сети переменного тока, ключ через который регулируем сигнал (например, симистор) будет открываться и пропускать в нагрузку части синусоиды, имеющие разную мощность.

Рис.1. Электрическая принципиальная схема регулятора

©© Черных А. А., 2014 г.

Для реализации данного проекта были использованы: Pinboard на AVR

микроконтроллере ATmega16, симистор Philips BT138 12А, диодный мост DB105, оптосимистор MOC3022, оптопара PC817, сопротивления 220 Ом — 10 кОм, потенциометр 5 кОм. Подключение элементов показано на рис.1.

Принцип работы устройства

Данный регулятор предназначен для работы с активной нагрузкой, подключаемой к сети напряжением 220 В.

Для определения начало каждой полуволны используется оптопара. Таким образом, на выходе детектора нуля получаем короткие положительные импульсы в момент, когда напряжение в сети проходит через 0.

Сигнал с детектора нуля подключен на вход внешнего прерывания МК, чтобы определять начало новой полуволны и открывать симистор на необходимое время или на определенное количество полупериодов.

Для отпирания симистора на его управляющий электрод подаётся напряжение через оптосимистор относительно условного катода.

Фазовый метод

При фазовом методе, изменяя значение задержки таймера посредством АЦП микроконтроллера (в нашем случае потенциометром), соответственно изменяем задержку открытия симистора после начала полуволны. Чем больше задержка, тем меньшая часть полуволны будет пропущена на нагрузку и соответственно получаем меньшую мощность, и наоборот.

Зная частоту тактирования микроконтроллера, рассчитана задержка. При частоте сетевого напряжения 50 Гц время полупериода составит 0,01 секунды. То есть, если симистор открыт через 0,003 сек, будет пропущено приблизительно 2/3 полуволны, и мощность составит 70%. Если симистор будет открыт без задержки, то пропущена вся полуволна, и выходная мощность составит 100%.

Была реализована программа с применением фазового метода управления нагрузкой. Программирование осуществлялось на языке С++ в среде CodeVisionAVR. Показания с осциллографа на нагрузке приведены на рисунке 2.

Рис.2. Регулировка мощности фазовым методом Расчет задержки на открытие симистора

Так как функция напряжения не линейная, то есть площадь под синусоидой при одном и том же интервале времени будет разной, соответственно и мощность будет разная. Поэтому задержка была рассчитана с учетом нелинейности напряжения. На рисунке 3 показана синусоида сети и интервалы задержки, рассчитанные в таблице 1. Показаны первые пять из ста (в процентах) значений задержки.

Рис.3. Регулировка фазовым методом

Расчет задержек на открытие симистора

Таблица 1

Номер точки полуволны Время в микросекундах Синус точки

0 0 0

1 638 0,199

2 903 0,279

3 1108 0,341

4 1282 0,391

5 1436 0,435

Метод Брезенхема

Существует также метод регулировки мощности, основанный на принципе подачи на нагрузку нескольких полупериодов сетевого напряжения с последующей паузой (Рис.4). Моменты коммутации симистора совпадают с моментами перехода сетевого напряжения через ноль, поэтому уровень радиопомех резко снижен. Применение микроконтроллера позволило использовать для равномерного распределения импульсов алгоритм Брезенхема. Однако наблюдается пониженная частота коммутации тока в нагрузке в сравнении с фазовым управлением. Предпочтителен для управления нагрузкой большой мощности (от 1 кВт). Была реализована программа, и также как и в фазовом методе по АЦП изменялось количество пропущенных полупериодов. Был выбран диапазон пропускание от каждой полуволны до пропускания одной полуволны к десяти. На рисунке 4 показаны изображения с осциллографа реализации регулятора методом Брезенхема.

Рис.4. Регулировка мощности методом Брезенхема

Заключение

Регулятор универсален, что дает возможность применить его как в быту, так и в промышленности. Наличие микроконтроллерного управления позволяет быстро перенастроить систему, что обуславливает гибкость устройства. Два алгоритма управления позволят применять регулятор в широких диапазонах мощностей.

Литература

1. Лебедев М.Б. CodeVisionAVR пособие для начинающих. — Москва, издательский дом “Додэка -XXI”, 2008. — 594с.

2. Черных А.А., Тутов И.А. фазовый регулятор мощности с микроконтроллерным управлением. -Сборник докладов XX международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, НИ ТПУ, 2014, с. 275-276.

3. Datasheet на микроконтроллер ATmega 16.

4. Datasheet на оптрон PC817.

Как работает симистор для чайников

Электроника, электротехника. Профессионально-любительские решения.

Симисторы – полупроводниковые ключи, представляющие симметричные или двунаправленные тиристоры. Часто триодные симисторы называют триаками (triac).

Благодаря симметричной вольтамперной характеристике (рисунок 1 и 2), симисторы применяются в качестве триггерных переключателей, ключей в регуляторах мощности и выключателях в схемах переменного тока.


Рисунок 1. ВАХ неуправляемого симистора.	Рисунок 2. ВАХ управляемого симистора.

Неуправляемый симистор имеет два вывода, его ВАХ показана на рисунке 1. Они часто используются в качестве триггерных ключей. Иногда их называют динисторами, из-за чего их можно спутать с неуправляемыми тиристорами, которые тоже называют динисторами, но применяют в цепях постоянного тока.

Рисунок 3. Снабберная цепь.

Управляемый симистор имеет три вывода, два из которых силовые (MT1 и MT2), а третий – вывод управляющего сигнала (G). Его ВАХ показана на рисунке 2. Управление производится подачей напряжения на управляющий электрод (затвор, gate) относительно основного электрода (Main Terminal 1 или MT1). Напряжение на управляющем электроде создаёт управляющий ток Iу, величина которого задаёт предельное напряжение переключения симистора. В отсутствии управляющего сигнала напряжение переключения симистора соответствует максимальному значению Uпер, его нужно учитывать при выборе типа прибора для конкретной схемы.

После переключения симистор будет включен, пока его ток не снизится до значения, меньшего тока удержания Iуд.

Рисунок 4. Управление оптосимистором.

Рисунок 5. Управление оптосимистором с контролем перехода напряжения через ноль.

Симистор имеет такую характеристику, как максимально допустимая скорость нарастания напряжения dv/dt. Превышение этой величины может привести к самопроизвольному включению симистора в случае сетевых или коммутационных помех.

Для борьбы с этим недостатком часто достаточно параллельно симистору (к силовым выводам) подключить снабберную цепочку из последовательно соединённых резистора и конденсатора (рисунок 3). Параметры элементов снабберной цепи подбираются исходя из рекомендаций производителя симистора.

Симисторами удобно управлять с помощью оптосимисторов, которые обеспечивают гальваническую развязку силовой части схемы от схемы управления (рисунок 4), а также в некоторых вариантах исполнения, способных обеспечить включение симистора в момент перехода синусоиды напряжения через ноль, когда ток коммутации будет минимальным (рисунок 5).

Симистор может управляться подачей положительного и отрицательного напряжения относительно основного электрода, что задаёт четыре режима включения симистора, показанных на ВАХ упрощёнными схемами управления с указанием полярности, распределённых по четырём квадрантам.

В большинстве применений для управления преимущественно активной нагрузкой в сети переменного тока, полярности неосновного электрода MT2 и затвора G относительно основного MT1 совпадают. В этих случаях симистор работает только в I и III квадранте, от чего их иногда классифицируют как двухквадрантные. II и IV квадранты для управления этими триаками считаются запрещёнными. При работе на индуктивную нагрузку может возникать значительный сдвиг фазы тока и напряжения, что может повлечь управление симистором в запрещённом квадранте. Для управления симистором в таких случаях применяют специальные оптосимисторы со схемой отслеживания перехода напряжения на силовых выводах через ноль (zero crossing circuit), либо используют специальные трёхквадрантные симисторы, позволяющие работать в дополнительном квадранте.

Тиристором называется управляемый полупроводниковый переключатель, обладающий односторонней проводимостью. В открытом состоянии он ведет себя подобно диоду, а принцип управления тиристором отличается от транзистора, хотя и тот и другой имеют по три вывода и обладают способностью усиливать ток.

Выводы тиристора — это анод, катод и управляющий электрод.

Анод и катод — это электроды электронной лампы или полупроводникового диода. Их лучше запомнить по изображению диода на принципиальных электрических схемах. Представьте, что электроны выходят из катода расходящимся пучком в виде треугольника и приходят на анод, тогда вывод от вершины треугольника — катод с отрицательным зарядом, а противоположный вывод — анод с положительным зарядом.

Подав на управляющий электрод определенное напряжение относительно катода, можно перевести тиристор в проводящее состояние. А для того чтобы тиристор вновь запереть, необходимо сделать его рабочий ток меньшим, чем ток удержания данного тиристора.

Тиристор, как полупроводниковый электронный компонент, состоит из четырех слоев полупроводника (кремния) p и n-типа. На рисунке верхний вывод — это анод — область p-типа, снизу — катод — область n-типа, сбоку выведен управляющий электрод — область p-типа. К катоду присоединяется минусовая клемма источника питания, а в цепь анода включается нагрузка, питанием которой следует управлять.

Воздействуя на управляющий электрод сигналом определенной длительности, можно очень легко управлять нагрузкой в цепи переменного тока, отпирая тиристор на определенной фазе периода сетевой синусоиды, тогда закрытие тиристора будет происходить автоматически при переходе синусоидального тока через ноль. Это несложный и весьма популярный способ регулирования мощности активной нагрузки.

В соответствии с внутренним устройством тиристора, в запертом состоянии его можно представить цепочкой из трех диодов, соединенных последовательно, как показано на рисунке. Видно, что в запертом состоянии данная схема не пропустит ток ни в одном, ни в другом направлении. Теперь представим тиристор схемой замещения на транзисторах.

Видно, что достаточный базовый ток нижнего n-p-n-транзистора приведет к возрастанию его коллекторного тока, который тут же явится базовым током верхнего p-n-p-транзистора.

Верхний p-n-p-транзистор теперь отпирается, и его коллекторный ток складывается с базовым током нижнего транзистора, и тот поддерживается в открытом состоянии благодаря наличию в данной схеме положительной обратной связи. И если сейчас перестать подавать напряжение на управляющий электрод, открытое состояние все равно останется таковым.

Чтобы запереть эту цепочку, придется как-то прервать общий коллекторный ток данных транзисторов. Разные способы отключения (механические и электронные) показаны на рисунке.

Симистор, в отличие от тиристора, имеет шесть слоев кремния, и в проводящем состоянии он проводит ток не в одном, а в обоих направлениях, словно замкнутый выключатель. По схеме замещения его можно представить как два тиристора, включенных встречно-параллельно, только управляющий электрод остается один общий на двоих. А после открытия симистора, чтобы ему закрыться, полярность напряжения на рабочих выводах должна измениться на противоположную или рабочий ток должен стать меньше чем ток удержания симистора.

Если симистор установлен для управления питанием нагрузки в цепи переменного или постоянного тока, то в зависимости от текущей полярности и направления тока управляющего электрода, более предпочтительными окажутся определенные способы управления для каждой ситуации. Все возможные сочетания полярностей (на управляющем электроде и в рабочей цепи) можно представить в виде четырех квадрантов.

Стоит отметить, что квадранты 1 и 3 соответствуют обычным схемам управления мощностью активной нагрузки в цепях переменного тока, когда полярности на управляющем электроде и на электроде А2 в каждом полупериоде совпадают, в таких ситуациях управляющий электрод симистора достаточно чувствителен.

Симметричный тиристор

Если проанализировать путь развития полупроводниковой электроники, то почти сразу становится понятно, что все полупроводниковые приборы созданы на переходах или слоях (n-p, p-n).

Простейший полупроводниковый диод имеет один переход (p-n) и два слоя.

У биполярного транзистора два перехода и три слоя (n-p-n, p-n-p). А что будет, если добавить ещё один слой?

Тогда мы получим четырёхслойный полупроводниковый прибор, который называется тиристор. Два тиристора включенные встречно-параллельно и есть симистор, то есть симметричный тиристор.

В англоязычной технической литературе можно встретить название ТРИАК (TRIAC – triode for alternating current).

Вот таким образом симистор изображается на принципиальных схемах.

У симистора три электрода (вывода). Один из них управляющий. Обозначается он буквой G (от англ. слова gate – «затвор»). Два остальных – это силовые электроды (T1 и T2). На схемах они могут обозначаться и буквой A (A1 и A2).

А это эквивалентная схема симистора выполненного на двух тиристорах.

Следует отметить, что симистор управляется несколько по-другому, нежели эквивалентная тиристорная схема.

Симистор достаточно редкое явление в семье полупроводниковых приборов. По той простой причине, что изобретён и запатентован он был в СССР, а не в США или Европе. К сожалению, чаще бывает наоборот.

Как работает симистор?

Если у тиристора есть конкретные анод и катод, то электроды симистора так охарактеризовать нельзя, поскольку каждый электрод является и анодом, и катодом одновременно. Поэтому в отличие от тиристора, который проводит ток только в одном направлении, симистор способен проводить ток в двух направлениях. Именно поэтому симистор прекрасно работает в сетях переменного тока.

Очень простой схемой, характеризующей принцип работы и область применения симистора, может служить электронный регулятор мощности. В качестве нагрузки можно использовать что угодно: лампу накаливания, паяльник или электровентилятор.

Симисторный регулятор мощности

После подключения устройства к сети на один из электродов симистора подаётся переменное напряжение. На электрод, который является управляющим, с диодного моста подаётся отрицательное управляющее напряжение. При превышении порога включения симистор откроется, и ток пойдёт в нагрузку. В тот момент, когда напряжение на входе симистора поменяет полярность, он закроется. Потом процесс повторяется.

Чем больше уровень управляющего напряжения, тем быстрее включится симистор и длительность импульса на нагрузке будет больше. При уменьшении управляющего напряжения длительность импульсов на нагрузке будет меньше. После симистора напряжение имеет пилообразную форму с регулируемой длительностью импульса. В данном случае, изменяя управляющее напряжение, мы можем регулировать яркость электрической лампочки или температуру жала паяльника.

Симистор управляется как отрицательным, так и положительным током. В зависимости от полярности управляющего напряжения рассматривают четыре, так называемых, сектора или режима работы. Но этот материал достаточно сложен для одной статьи.

Если рассматривать симистор, как электронный выключатель или реле, то его достоинства неоспоримы:

По сравнению с электромеханическими приборами (электромагнитными и герконовыми реле) большой срок службы.

Отсутствие контактов и, как следствие, нет искрения и дребезга.

К недостаткам можно отнести:

Симистор весьма чувствителен к перегреву и монтируется на радиаторе.

Не работает на высоких частотах, так как просто не успевает перейти из открытого состояния в закрытое.

Реагирует на внешние электромагнитные помехи, что вызывает ложное срабатывание.

Для защиты от ложных срабатываний между силовыми выводами симистора подключается RC-цепочка. Величина резистора R1 от 50 до 470 ом, величина конденсатора C1 от 0,01 до 0,1 мкф. В некоторых случаях эти величины подбираются экспериментально.

Основные параметры симистора.

Основные параметры удобно рассмотреть на примере популярного отечественного симистора КУ208Г. Будучи разработан и выпущен достаточно давно, он продолжает оставаться востребованным у любителей сделать что-то своими руками. Вот его основные параметры.

Максимальное обратное напряжение – 400V. Это означает, что он прекрасно может управлять нагрузкой в сети 220V и ещё с запасом.

В импульсном режиме напряжение точно такое же.

Максимальный ток в открытом состоянии – 5А.

Максимальный ток в импульсном режиме – 10А.

Наименьший постоянный ток, необходимый для открытия симистора – 300 мА.

Наименьший импульсный ток – 160 мА.

Открывающее напряжение при токе 300 мА – 2,5 V.

Открывающее напряжение при токе 160 мА – 5 V.

Время включения – 10 мкс.

Время выключения – 150 мкс.

Как видим, для открывания симистора необходимым условием является совокупность тока и напряжения. Больше ток, меньше напряжение и наоборот. Следует обратить внимание на большую разницу между временем включения и выключения (10 мкс. против 150 мкс.).

Оптосимистор.

Современная и перспективная разновидность симистора – это оптосимистор. Название говорит само за себя. Вместо управляющего электрода в корпусе симистора находится светодиод, и управление осуществляется изменением напряжения на светодиоде. На изображении показан внешний вид оптосимистора MOC3023 и его внутреннее устройство.

Оптосимистор MOC3023

Устройство оптосимистора

Как видим, внутри корпуса смонтирован светодиод и симистор, который управляется за счёт излучения светодиода. Выводы, отмеченные как N/C и NC, не используются, и не подключаются к элементам схемы. NC – это сокращение от Not Connect, которое переводится с английского как «не подключается».

Самое ценное в оптосимисторе это то, что между цепью управления и силовой цепью осуществлена полная гальваническая развязка. Это повышает уровень электробезопасности и надёжности всей схемы.

Включение симистора через оптрон

Схема подключения активной нагрузки к оптосимистору

Расчет параметра резистора RD . Вычисление сопротивления данного резистора влияет от наименьшего прямого тока ИК светодиода, обеспечивающего открытие симистора. Таким образом,

RD=(11,7В — 1,5В)/0,02А = 510 Ом.

Расчет параметра сопротивления R . Управляющий электрод оптосимистора может выдержать определенный максимальный ток. Увеличение данного параметра выводит из строя оптрон. Следовательно, нужно вычислить сопротивление, чтобы при наибольшем напряжении сети (к примеру, 220 В) ток не был больше максимально допустимого параметра.

Для примера возьмем максимально-допустимый ток в 1А, тогда сопротивление будет равно:

R=220 В * 1,44 / 1 А = 311 Ом.

Расчет параметра сопротивления Rg . Резистор Rg подключается, только если электрод симистора имеет повышенную чувствительность. Как правило, сопротивление Rg находится в диапазоне от 100 Ом до 5 кОм. Желательно применять 1 кОм.

Схема подключения индуктивной нагрузки к оптосимистору

Схема подключения активной нагрузки к оптосимистору

Расчет параметра резистора RD . Вычисление сопротивления данного резистора влияет от наименьшего прямого тока ИК светодиода, обеспечивающего открытие симистора. Таким образом,

RD=(11,7В — 1,5В)/0,02А = 510 Ом.

Расчет параметра сопротивления R . Управляющий электрод оптосимистора может выдержать определенный максимальный ток. Увеличение данного параметра выводит из строя оптрон. Следовательно, нужно вычислить сопротивление, чтобы при наибольшем напряжении сети (к примеру, 220 В) ток не был больше максимально допустимого параметра.

Для примера возьмем максимально-допустимый ток в 1А, тогда сопротивление будет равно:

R=220 В * 1,44 / 1 А = 311 Ом.

Расчет параметра сопротивления Rg . Резистор Rg подключается, только если электрод симистора имеет повышенную чувствительность. Как правило, сопротивление Rg находится в диапазоне от 100 Ом до 5 кОм. Желательно применять 1 кОм.

Схема подключения индуктивной нагрузки к оптосимистору

Тиристоры нашли широкое применение в полупроводниковых устройствах и преобразователях. Различные источники питания, частотные преобразователи, регуляторы, возбудительные устройства для синхронных двигателей и много других устройств строились на тиристорах, а в последнее время их вытесняют преобразователи на транзисторах. Основной задачей для тиристора является включение нагрузки в момент подачи управляющего сигнала. В этой статье мы рассмотрим, как управлять тиристорами и симисторами.

Определение

Тиристор (тринистор) – это полупроводниковый полууправляемый ключ. Полууправляемый – значит, что вы можете только включать тиристор, отключается он только при прерывании тока в цепи или если приложить к нему обратное напряжение.

Он, подобно диоду, проводит ток только в одном направлении. То есть для включения в цепь переменного тока для управления двумя полуволнами нужно два тиристора, для каждой по одному, хотя не всегда. Тиристор состоит из 4 областей полупроводника (p-n-p-n).

Другой подобный прибор называется симистор – двунаправленный тиристор. Его основным отличием является то, что ток он может проводить в обе стороны. Фактически он представляет собой два тиристора соединённых параллельно навстречу друг другу.

Основные характеристики

Как и любых других электронных компонентов у тиристоров есть ряд характеристик:

Падение напряжения при максимальном токе анода (VT или Uос).

Прямое напряжение в закрытом состоянии (VD(RM) или Uзс).

Обратное напряжение (VR(PM) или Uобр).

Прямой ток (IT или Iпр) – это максимальный ток в открытом состоянии.

Максимально допустимый прямой ток (ITSM) — это максимальный пиковый ток в открытом состоянии.

Обратный ток (IR) — ток при определенном обратном напряжении.

Постоянный ток в закрытом состоянии при определенном прямом напряжении (ID или Iзс).

Постоянное отпирающее напряжение управления (VGT или UУ).

Ток управления (IGT).

Максимальный ток управления электрода IGM.

Максимально допустимая рассеиваемая мощность на управляющем электроде (PG или Pу)

Принцип работы

Когда на тиристор подают напряжение он не проводит ток. Есть два способа включит его – подать напряжение между анодом и катодом достаточное для открытия, тогда его работа ничем не будет отличаться от динистора.

Другой способ – это подать кратковременный импульс на управляющий электрод. Ток открытия тиристора лежит в пределах 70-160 мА, хотя на практике эта величина, как и напряжение которое нужно приложить к тиристору зависит от конкретной модели и экземпляра полупроводникового прибора и даже от условий, в которых он работает, таких, например, как температура окружающей среды.

Кроме управляющего тока, есть такой параметр как ток удержания – это минимальный ток анода для удержания тиристора в открытом состоянии.

После открытия тиристора управляющий сигнал можно отключать, тиристор будет открыт до тех пор, пока через него протекает прямой ток и подано напряжение. То есть в цепи переменного тиристор будет открыт в течении той полуволны напряжение которой смещает тиристор в прямом направлении. Когда напряжение устремится к нулю, снизится и ток. Когда ток в цепи упадет ниже величины тока удержания тиристора – он закроется (выключится).

Полярность управляющего напряжения должна совпадать с полярностью напряжения между анодом и катодом, что вы наблюдаете на осциллограммах выше.

Управление симистором аналогично хоть и имеет некоторые особенности. Для управления симистором в цепи переменного тока нужно два импульса управляющего напряжения – на каждую полуволну синусоиды соответственно.

После подачи управляющего импульса в первой полуволне (условно положительной) синусоидального напряжения ток через симистор будет протекать до начала второй полуволны, после чего он закроется, как и обычный тиристор. После этого нужно подать еще один управляющий импульс для открытия симистора на отрицательной полуволне. Это наглядно проиллюстрировано на следующих осциллограммах.

Полярность управляющего напряжения должна соответствовать полярности приложенного напряжения между анодом и катодом. Из-за этого возникают проблемы при управлении симисторами с помощью цифровых логических схем или от выходов микроконтроллера. Но это легко решается путем установки симисторного драйвера, о чем мы поговорим позже.

Распространенные схемы управления тиристорами или симисторами

Самой распространенной схемой является симисторный или тиристорный регулятор.

Здесь тиристор открывается после того как на конденсаторе будет достаточная величина для его открытия. Момент открытия регулируется с помощью потенциометра или переменного резистора. Чем больше его сопротивление – тем медленнее заряжается конденсатор. Резистор R2 ограничивает ток через управляющий электрод.

Эта схема регулирует оба полупериода, то есть вы получаете полную регулировку мощности почти от 0% и почти до 100%. Это удалось достичь, установив регулятор в диодном мосте, таким образом регулируется одна из полуволн.

Упрощенная схема изображена ниже, здесь регулируется лишь половина периода, вторая полуволна проходит без изменения через диод VD1. Принцип работы аналогичен.

Симисторный регулятор без диодного моста позволяет управлять двумя полуволнами.

По принципу действия почти аналогична предыдущим, но построена на симисторе с её помощью регулируются уже обе полуволны. Отличия заключаются в том, что здесь импульс управления подаётся с помощью двунаправленного динистора DB3, после того как конденсатор зарядится до нужного напряжения, обычно это 28-36 Вольт. Скорость зарядки также регулируется переменным резистором или потенциометром. Такая схема реализована в большинстве бытовых диммеров.

Такие схемы регулировки напряжения называется СИФУ – система импульсного фазового управления.

На рисунке выше изображен вариант управления симистором с помощью микроконтроллера, на примере популярной платформы Arduino. Симисторный драйвер состоит из оптосимистора и светодиода. Так как в выходной цепи драйвера установлен оптосимистор на управляющий электрод всегда подаётся напряжение нужной полярности, но здесь есть некоторые нюансы.

Дело в том, что для регулировки напряжения с помощью симистора или тиристора нужно подавать управляющий сигнал в определенный момент времени, так чтобы срез фазы происходил до нужной величины. Если наугад стрелять управляющими импульсами – схема работать конечно будет, но регулировок добиться не выйдет, поэтому нужно определять момент перехода полуволны через ноль.

Так как для нас не имеет значения полярность полуволны в настоящий момент времени – достаточно просто отслеживать момент перехода через ноль. Такой узел в схеме называют детектор нуля или нуль-детектор, а в англоязычных источниках «zero crossing detector circuit» или ZCD. Вариант такой схемы с детектором перехода через ноль на транзисторной оптопаре выглядит следующим образом:

Оптодрайверов для управления симисторами есть множество, типовые – это линейка MOC304x, MOC305x, MOC306X, произведенные компанией Motorola и другими. Более того – эти драйверы обеспечивают гальваническую развязку, что убережет ваш микроконтроллер в случае пробоя полупроводникового ключа, что вполне возможно и вероятно. Также это повысит безопасность работы с цепями управления, полностью разделив цепь на «силовую» и «оперативную».

Заключение

Мы рассказали базовые сведения о тиристорах и симисторах, а также управлении ими в цепях с «переменкой». Стоит отметить, что мы не затрагивали тему запираемых тиристоров, если вас интересует этот вопрос – пишите комментарии и мы рассмотрим их подробнее. Также не были рассмотрены нюансы использования и управления тиристорами в силовых индуктивных цепях. Для управления «постоянкой» лучше использовать транзисторы, поскольку в этом случае вы решаете, когда ключ откроется, а когда он закроется, повинуясь управляющему сигналу…

Реферат — Зайцев Кирилл — Разработка альтернативных решений инфракрасная пайка

Паяльная станция BGA на сегодняшний день в основном используется для обработки особенно твердых паяльных процессов, так как это самое передовое решение в этой области и полная замена устройств для пайки горячим воздухом. Такое излучение помогает избежать любых механических повреждений или перегрева обрабатываемых компонентов из-за чрезвычайно резкого фокусного излучения луча на одном элементе. Например, ремонт той же материнской платы заключается в замене определенных микросхем или микросхем, в том числе северных и южные мосты, а также чип графического ускорителя, который в современной технологии называется BGA, являются основными компонентами на материнской плате.Специфика таких элементов просто не позволяет производить их замену без использования специализированной инфракрасной паяльной станции. Стоит отметить, что для этих целей приобретать исключительно качественное оборудование самых современных моделей, причем делать это в современных магазинах, таких как ПРОТЕХ и другие.

Рисунок 1.1 Анимированный процесс пайки BGA
(анимация: 6 кадров, бесконечный цикл цикла повторения, 46 КБ)

1. Анализ инфракрасного излучения

1.1 История появления инфракрасного излучения

Открытие инфракрасных лучей было сделано более двух веков назад. Английский ученый Хензель наблюдал странное явление. Он распространил с помощью стеклянной призмы белый солнечный свет на его спектральные цвета. Затем он провел термометром по циферблату цвета радуги, который сформировал призму, и определил, что температура заметно повысилась. Когда кончик термометра находился за пределами видимого спектра, температура повышалась еще больше, и только после того, как термометр полностью выходил за пределы красного спектра, температура начала снижаться.Из этого эксперимента он пришел к выводу, что существуют лучи, относящиеся к видимому свету, которые имеют тенденцию выделять тепло, максимальное значение которого лежит за пределами красного конца спектра. Эти лучи называются инфракрасными. Из этих исследований стало известно, что за пределами видимой человеческим глазом спектральной области даже инфракрасное излучение, которое ведет себя как свет, а это означает, что оно будет распространяться прямолинейно, может преломляться, отражаться и фокусироваться в луч. Это свойство инфракрасного излучения для области технического применения, и на его основе строят инфракрасные обогреватели [1].

1.2 Продукция для пайки инфракрасным обогревом

Инфракрасное (ИК) излучение, обеспечивающее высокоскоростной бесконтактный локальный нагрев и контроль эффективности теплового профиля для наиболее перспективной группы новых технологий пайки. В спектре инфракрасного излучения с длинами волн в диапазоне 0,72–1000 мкм для пайки используют лишь небольшую часть диапазона: ближний — 0,72–1,5 мкм, средний — 1,5–5,6 мкм и дальний — 5,6–10 мкм. 0 мкм.Температура тела зависит от длины волны излучения внутри, степени черноты или его отражательной способности, продолжительности воздействия и веса. Intensity-интенсивность спектрального излучения источника ИК-излучения определяется как:

BT 100 600 Трансформаторное подключение. Симисторы, Симисторы БТА, Симисторы БТА. Как Simistor открывает

Уже были отзывы о создании аппаратов для точечной сварки. Предмет очень дорогой при покупке в готовом виде, но зачастую очень нужен в хозяйстве для тех, кто любит чем-то заниматься.Напомню, что это устройство позволяет легко приваривать контактные пластины к батареям, сваривать тонкие листы металла, варить стальную проволоку и так далее. Под катом реализована моя версия этого агрегата. Читатели ждут размышления, схемы, доски, программирование, дизайн (все элементы колхоза) с разнообразными фото и видео …

Так как в обзоре будет использовано много деталей, то ссылки на них я приведу вдоль обзор, возможно сейчас такие же детали дешевле от других продавцов.

Объект обзора прибыл в жесткой пластиковой упаковке, в которой лежало 10 экземпляров Simistor BTA41-800B.

Нам нужен этот пункт для включения и выключения в нужные моменты сварочного аппарата.
Максимальное обратное напряжение 800 В
Максимальное значение тока в открытом состоянии 40 А
Рабочая температура от -40 до 125 ° C
Корпус Top-3

SIMISTOP (симметричный триодный тиристор) или триада (от англ. TRIAC — TRIODE FOR ALTERNATING ТОКА ) — полупроводниковый прибор, который представляет собой тиристор и используется для коммутации в цепях переменного тока.Следует отметить, что Симистоп был изобретен и запатентован в СССР (в Саранске на заводе «Электроплазман» в 1962-1963 гг.).
Структурная схема этого элемента:

А1 и А2 — силовые электроды
Г — управляющий электрод
В замкнутом состоянии проводимость симистора отсутствует, нагрузка отключена. При подаче сигнала отвинчивания на управляющий электрод между основными электродами симистора возникает проводимость, включается нагрузка. Характерно, что Симистор в открытом состоянии тратит ток в обоих направлениях.

Подробную информацию о характеристиках BTA41-800B можно посмотреть в.

Для управления симистором обычно используются специальные симисторные оптороны (Triac Driver). Оптосимисторы относятся к классу оптопар и обеспечивают очень хорошее гальваническое соединение (около 7500 В) между цепью управления и нагрузкой. Эти радиоэлементы состоят из инфракрасного светодиода, соединенного оптическим каналом с двунаправленным кремниевым симистором. Последний может быть дополнен схемой разблокировки, срабатывающей при переключении через нулевое напряжение питания.

В большинстве случаев использование оптосистем с обнаружением нуля предпочтительнее по разным причинам. Иногда (при резистивной нагрузке обнаружение нуля не имеет значения. А иногда необходимо включить нагрузку например на максимум синусоид напряжения сети, тогда вы должны построить свою схему обнаружения и, конечно же, воспользуемся оптосимистикой без детектирования нуля

Обратимся к нашему прибору.Так образовались звездочки, что мне потребовалось заменить банки в паре аккумуляторов от отверток и в руки попал неисправный СВЧ… и в то же время в голове зародилась мысль о необходимости строить точечную сварку. И я решился на этот шаг.

Далее необходимо намотать толстый провод вместо извлеченной вторичной обмотки. Я использовал вот такой многожильный провод сечением 70 мм2:

Его старое название ПВ3-70. Больших усилий намотка провода не потребовала, получилось так:

Купил 2 метра провода, думаю можно было с одним метром обойтись.
Очищаем торцы:

Готовим паяльное оборудование (флюс ЛТИ-120, катушка припоя 2мм и газовая горелка, надежная на газовом баллоне):

Жало лучше использовать от тонированная медь под провод 70 мм (ТМЛ 70-12-13):

Обильно смочите флюсом внутренние поверхности наконечников и проводов. Вставляем провод в кончик загибаемой непослушной проводки (процедура не быстрая), и прогреваем конфорку, подавая сторону припоя.Результат примерно такой:

Все ужасы закрывающие термоусадку:

На мой провод отлично сел вот здесь:

На этом этапе уже можно подключить трансформатор к розетке от СВЧ (он клеммы для подключения уже есть) и даже попробовать сделать первую сварку, раскачивая зажав концы толстой проволоки, единственное, рекомендую прикрутить какие-то медные детали, так как наконечники желательно не портятся. Готовим разве что некоторые толстые детали — так как возможности переключения очень ограничены.

Перейдем к электрической части. Я уже говорил, что коммутацию первичной обмотки я решил сделать симистором, осталось решить вопрос, как им управлять. Решил сделать схему распознавания нуля, поэтому выбрал вариант без обнаружения нуля, взяв. на этом чипе. Типичное включение следующее:

Решил использовать вентилятор от СВЧ для охлаждения трансформатора и плат. Так как он тоже 220 В, то для его включения я решил использовать релюс, он компактен и хорошо справляется с маломощной нагрузкой.

Для управления логикой решил использовать контроллер в корпусе QFP32.

Блок питания нужен на 5 вольт, я применил. Он рассчитан на 600 мА, что вполне достаточно.

Основной упор в данном случае делается на синхронизацию с сетью 220 В. Вам необходимо научиться включать нагрузку в тот момент, когда напряжение сети имеет определенное значение. В итоге я пришел к такой схеме:

Особенности: VD1 — нужно выбрать быстрый диод (я взял МУР) — нужно зашунтировать оптопару и не допустить появления на ней обратного напряжения более чем 5 В, VD2 — любой выпрямитель (подойдет 1N4007 — он существенно снизит тепловую нагрузку на R2, убрав лишнюю полуволну), R2 — следует брать мощностью 1-2 Вт (у меня не было 2 на рукой и я поставил 2 резистора параллельно по 90 кОм на 1/4 Вт, температура была приемлемой).A6 — аналоговый вход контроллера, который я использовал для этих целей. R1 подтягивает вход контроллера к земле. В остальном схема довольно проста.

Нарисовал комиссию в Sprint Layout:

Делаем стопы из ЛУТ-Ома. После травления в хлорном сальнике:

После промывки тонером:

После лужения:

Вопреки обычной тактике, я сначала посмеялся над силовой частью, чтобы отладить ее вне зависимости от контроллера, решил приклеить радиатор от алюминиевый профиль к Симистору:

Получилось так:

Убедился, что все хорошо:

Схема слежения по нулю выдает такая:

Скорость остальных элементов:

Прошиваем загрузчик (раз уж я специально привез Pina SPI), и начинаем писать test, fix, overpass…

Осциллограф интенсивно использовался для отладки, дома пользуюсь конечно, дома удобнее:

Теперь можно катать провода для подключения нагрузки (трансформатора и вентилятора), я использовал провода с клеммами от той же СВЧ, в тот момент промелькнула мысль не путать их при сборке …

Для проверки, подключил лампу накаливания вместо трансформатора, на этом этапе сварка выглядит так:

Сдвиг в 3 мс — дает эти управляющие импульсы:

Но вроде как идет на нагрузку (шкала напряжения сети специально взята другим):

И так при другой длительности:

Я использовал для визуализации (я использовал только 2: синий и зеленый) с общим катодом.Когда сварщик подключен к сети, горит зеленый свет, когда идет синяя сварка. Также здесь используется звуковая сигнализация, при нажатии на кнопку сварки проигрывается одна мелодия за другой.
Для визуализации процесса настройки я использовал диагональ 1,3. Он компактен и хорошо виден за счет яркости — в моем оптимальном решении.

Стартовый экран выглядит так:

Рабочий режим так:

Как видно, вы можете указать три параметра: длительность сварочного импульса, количество импульсов и смещение относительно распознанного начала сварочного импульса. положительная полуволна.

Все параметры настроены. Я решил сделать такую логику: переключение режимов настройки осуществляется кратковременным нажатием энкодера, изменение текущего параметра в заданном диапазоне вращением энкодера, а для сохранения текущих параметров нужно использовать долгое нажатие энкодера, тогда при загрузке будет использовано ровно (значения по умолчанию).

Видео тестовая сварка с экраном и использованием энкодера, в качестве нагрузки вместо трансформатора, та же лампа 75 Вт:

Первый опыт сварки жести из жестяной банки, без корпуса:

Я был доволен результатом.

Но вам нужно жилье. Кузов решил сделать из дерева. Был у меня один мебельный щит от Леруа, второй купил. Прикинул расположение и помял, повесил (получилось не особо внимательно, но меня полностью устраивает как чехол для точечного сварочного аппарата:

Все руководство решило сделать перед корпусом для удобства настройки в процессе:

Сзади сдал воздухозаборник отверстия:

В качестве кнопки включения и предохранителя поставил автомат на 10а.

Корпус окрашен в черный цвет:

Для защиты решетки на задней панели:

Немного о кнопке включения. Ее решили сделать отдельно, а мне хотелось, чтобы у кнопки было два варианта: стационарный — для длительной работы и мобильный — для быстрой сварки. Соответственно потребовался разъем, в качестве штатного разъема питания выполнен (припаян к нему и заизолирован термоусадкой):

Стационарный вариант кнопки решил встроить в виде:

Это была короткая проводка на ее, видимо, предполагается присоединить к длинному.Разбираем:

Доставка ПВС 2х0,5:

В исходном кабеле было три провода:

Черный нам не нужен.
Собираем все обратно. А к другому концу провода припаиваем штекер:

Мобильная версия сделана довольно просто:

Экран и разъём для кнопки Brepim в корпусе:

Там же есть еще наша плата:

Внутри довольно плотно:

Помните, я писал о мыслях по поводу неинтерпретации нагрузок… Так я запутался. Omron G3MB-202P — пошел к праотцам, начал включаться вне зависимости от сигнала управления … в нем:

Пришлось убрать стенку, потом плату и обойти остальное. Процесс сопровождался небольшим количеством нецензурных выражений. А плата до этого уже была покрыта защитным лаком в 2 слоя … Но не будем о грустном. Все получилось, аппарат заработал.

Как известно, вращение вентилятора, особенно такого не маленького, как в нашем случае, сопровождается вибрацией и нагрузкой на крепление, резьбовое соединение постепенно ослабевает и процесс усугубляется.Чтобы этого не происходило, я стараюсь использовать в своих поделках отечественный ретейнер резьбового станка из «Спецтехно». Обзор этого замечательного геля у меня даже:

Эта защелка анаэробная, то есть полимеризуется именно там, где это необходимо — в очистителе толстых ниток.

Внизу корпуса прикручены гламурные ножки:

Пробная сварка, принесла массу положительных эмоций:

Надо в качестве электродов использовать медные пластины, у меня их не было, расплющил трубку от кондиционер — вполне нормально.
Приготовил это:

Общий тип установки:

Вид сзади:

Гвозди приварены нормально:

Некоторые замеры. Параметры электросети страны:

Потребление холостого хода:

При включенном вентиляторе:

Из-за инерционности прибора и сварки короткими импульсами, скорее всего прибор не может определить максимальную мощность, так как он показал:

Текущие плоскогубцы не умеют показывать пик, то что можно было зафиксировать кнопкой:

Реально я видел цифру 400 А.
Напряжение на контактах:

Сейчас пригодится. Один человек (привет ему :)) глянул на даче отвертку и весной или даже осенью залило наводнение. Жалобы были на очень короткий срок эксплуатации Акумов 1-2 Винты и все … Вот фото вскрытия:

Акума чувствовал себя явно не в порядке, позже это подтвердили тесты:

Новый банки было приказано заменить. А после окончания работы сварщиком пора было их заменить:

Полоски на руках не оставил.Отмыли косынку провода тоже заменили ::

Аккумулятор начал новую жизнь:

Видео по сварке аккумулятора:

Результат всегда стабильный, оптимальное время 34 мс, количество импульсов 1, сдвиг 3 мс.

Спасибо всем, кто дочитал это огромное наблюдение до конца, надеюсь кому-то эта информация будет полезна. Всем крепких связей и добра!

Планирую купить +166 Добавить в избранное Обзор понравился +279 +504

Из статьи вы узнаете, что такое Симистор, принцип работы этого устройства, а также особенности его применения.Но сначала стоит упомянуть, что симистор такой же, как тиристор (только симметричный). Поэтому в статье не стоит обходиться без описания принципа работы тиристоров и их особенностей. Без знания основ не получится спроектировать и построить даже простейшую схему Control.

Тиристоры

Тиристоры — это переключаемые устройства, способные пропускать ток только в одном направлении. Его часто называют вентильным и проводят аналогии между ним и управляемым диодом.Тиристор имеет три выхода, один из которых — управляющий электрод. Это, если грубо сказать, кнопка, с помощью которой элемент переключается в токопроводящий режим. В статье будет рассмотрен частный случай тиристора — симистора — устройства и работы в различных цепях.

Тиристор — это еще один выпрямитель, переключатель и даже усилитель сигнала. Его часто используют в качестве регулятора (но только в том случае, когда весь электрический процесс запитан от источника переменного напряжения). У всех тиристоров есть некоторые особенности, о которых нужно рассказать подробнее.

Свойства тиристоров

Среди огромного набора характеристик этого полупроводникового элемента можно выделить наиболее значимые:

Тиристоры, как и диоды, способны проводить только в одном направлении. В данном случае они работают по схеме
С отключенного тиристора можно переводить тиристор, подавая сигнал определенной формы на управляющий электрод. Отсюда вывод — в тиристоре, как и в переключателе, два состояния (оба стабильные).Симистор может работать точно так же. Принцип действия ключа электронного типа на его основе довольно прост. Но чтобы вернуться в исходное открытое состояние, необходимо выполнение определенных условий.
Ток управляющего сигнала, который необходим для перехода тиристорного кристалла из синхронизированного режима в разомкнутый, намного меньше рабочего (буквально измеряется в миллиамперах). Это означает, что тиристор обладает свойствами усилителя тока.
Можно точно отрегулировать средний ток, протекающий через подключенную нагрузку, при условии, что нагрузка включается тиристором последовательно.Регулировка регулировки напрямую зависит от того, какая длительность сигнала на управляющем электроде. В этом случае тиристор действует как регулятор мощности.

Тиристор и его структура

Тиристор — это полупроводниковый элемент, который выполняет функции управления. Кристалл состоит из четырех чередующихся слоев p- и n-типа. Симистор тоже построен точно. Принцип работы, применение, структура этого элемента и ограничения в использовании подробно рассмотрены в статье.

Описанная структура также называется четырехслойной. Крайняя область p-структуры с подключенной к ней положительной полярностью называется источником питания, называемым анодом. Следовательно, вторая область P (тоже крайняя) является катодом. На него подается отрицательное напряжение питания.

Какими свойствами обладает тиристор

Если провести полный анализ структуры тиристора, то можно найти в нем три перехода (электрон-дырка). Поэтому можно составить эквивалентную схему на полупроводниковых транзисторах (полярных, биполярных, полевых) и диодах, что даст понять, как ведет себя тиристор при отключении питания управляющего электрода.

В случае, когда анод положительный относительно катода, диод закрыт, и, следовательно, тиристор также ведет себя аналогично. В случае смены полярности оба диода смещаются, тиристор тоже запирается. Аналогично функционирует и симистор.

Принцип работы на пальцах, конечно, не очень-то просто объяснить, но мы постараемся сделать это дальше.

Как происходит отсос тиристора

Чтобы разобраться, нужно обратить внимание на эквивалентную схему.Он может состоять из двух полупроводниковых триод (транзисторов). Вот на нем и удобно рассматривать возвратно-поступательный процесс тиристоров. Определен ток, протекающий через управляющий электрод тиристора. В то же время ток имеет прямое ориентационное смещение. Этот ток считается базой для транзистора со структурой P-P-P.

Значит, в коллекторе по току будет больше в несколько раз (надо ток управления транзистором умножить на коэффициент).Далее видно, что это значение токовой базы для второго транзистора со структурой проводимости P-P-P, и он отключен. В этом случае коллекторный ток второго транзистора будет равен произведению коэффициентов усиления обоих транзисторов и изначально заданного управляющего тока. Симисторы (принцип работы и управление ими рассмотрены в статье) обладают схожими свойствами.

Затем этот ток необходимо суммировать с предварительно определенной схемой управления.И получается именно то значение, которое необходимо для поддержания первого транзистора в разделенном состоянии. В случае, когда управляющий ток очень велик, два транзистора одновременно насыщаются. Внутренняя ОС продолжает сохранять свою проводимость даже тогда, когда на управляющем электроде пропадает начальный ток. При этом на аноде тиристора выявляется достаточно высокое значение тока.

Как выключить тиристор

Переход в заблокированное состояние тиристора возможен, если сигнал не поступает на электрод разомкнутого элемента.В то же время ток падает до определенного значения, которое называется гипостатическим током (или током удержания).

Тиристор отключится в случае размыкания цепи нагрузки. Либо когда напряжение, которое приложено к цепи (внешнее), меняет свою полярность. Это происходит в конце каждого полупериода в случае, когда схема питается от источника переменного тока.

Когда тиристор работает по схеме запирания, это можно реализовать с помощью простого переключателя или кнопок механического типа.Он последовательно подключается к нагрузке и используется для обесточивания цепи. Аналогично принципу работы правда, есть некоторые особенности в схеме.

Следовательно, желательно иметь переключатель, чтобы он находился между катодом и управляющим электродом. Это обеспечит нормальное отключение тиристора и отключение удерживающего тока. Иногда для удобства и повышения производительности и надежности вместо механического ключа используют вспомогательный тиристор. Стоит отметить, что работа симистора во многом аналогична работе тиристоров.

Simistors

А теперь ближе к теме статьи — нужно рассмотреть частный корпус тиристора — Simistor. Принцип работы аналогичен рассмотренному ранее. Но есть некоторые отличия и характерные особенности. Поэтому о нем нужно рассказать подробнее. Симистор — это устройство на основе полупроводникового кристалла. Очень часто используется в системах, работающих на переменном токе.

Самое простое определение этого устройства — коммутатор, но управляемый.В заблокированном состоянии он работает так же, как выключатель с разомкнутыми контактами. Когда сигнал подается на управляющий электрод Simistra, прибор переходит в открытое состояние (режим проводимости). При работе в этом режиме можно провести параллель с переключателем, чтобы контакты были замкнуты.

При отсутствии сигнала в цепи управления в любом из полупериодов (при работе в цепях переменного тока) симистор переходит из режима разомкнутого в замкнутый. Симисторы широко используются в релейном режиме (например, в конструкции светочувствительных переключателей или термостатов).Но они часто используются в системах регулирования, которые функционируют по принципам управления фазным управляющим напряжением (являются плавными регуляторами).

Устройство и принцип Simistor

Simistor — это не что иное, как симметричный тиристор. Следовательно, исходя из названия, можно сделать вывод — его легко заменить двумя тиристорами, которые включены на встречно-параллель. В любом направлении он способен пропускать течение. Симистра имеет три основных выхода — управляющий для подачи сигналов и основной (анодный, катодный), чтобы пропускать рабочие токи.

SIMISTOR (Вашему вниманию предлагается принцип работы «чайников» этого полупроводникового элемента) Открывается при подаче на управляющий выход минимально необходимого значения тока. Или в том случае, когда разность потенциалов между двумя другими электродами выше предельно допустимого значения.

В большинстве случаев превышение напряжения приводит к тому, что симистор самопроизвольно срабатывает при максимальной амплитуде питающего напряжения. Переход в заблокированное состояние происходит в случае смены полярности или при уменьшении рабочего тока до уровня ниже тока удержания.

Как Симистор разблокирует

При питании от сети режимы работы происходят из-за смены полярности при напряжении на рабочих электродах. По этой причине, в зависимости от полярности управляющего тока, можно выделить 4 типа этой процедуры.

Предположим, что напряжение приложено между рабочими электродами. А на электроде управляющее напряжение по знаку противоположно тому, которое приложено к анодной цепи. В этом случае Симистор сместится по квадранту — принцип работы, как видите, довольно простой.

Всего 4 квадранта, и для каждого из них определен ток разблокировки, который определяется. Ток разблокировки должен поддерживаться до этого времени, пока он не превысит в несколько раз (в 2-3 раза) значение удерживающего тока. Это ток включения Симистора — минимально необходимый ток разряда. Если избавиться от тока в цепи управления, симистор будет в проводящем состоянии. Более того, он будет работать в этом режиме до тех пор, пока ток в анодной цепи будет больше тока удержания.

Какие ограничения накладываются при использовании симисторов

Трудно использовать при нагрузке индуктивного типа. Скорость изменения напряжения и тока ограничена. Когда симистор переходит из заблокированного режима в открытый, во внешней цепи возникает значительный ток. На силовых выводах симистора напряжение не падает мгновенно. И мощность мгновенно разовьется и достигнет довольно больших значений. Эта энергия, которая рассеивается из-за небольшого пространства, резко увеличивает температуру полупроводника.

Simistors — двунаправленные тиристоры, что позволяет напрямую использовать их в цепях переменного тока. Симистор, как и переключатель, может находиться в одном из двух состояний — разомкнутом, в этом случае он пропускает ток, и замкнутом, когда он имеет большое сопротивление. Можно изменить состояние симистора, подав управляющий импульс между одним из анодов и управляющим электродом. И хотя симистор является симметричным устройством, и оба выхода мощности называются анодами (A1 и A2 или T1 и T2), управляющий ток должен протекать через электрод управления схемой — первый анод (A1 или T1).Поэтому при установке или замене Симистора нужно быть внимательным — аноды нельзя менять местами, в этом случае вы рискуете что-то сжечь. Если требуется гальваническая развязка для мощного симистора, маломощный оптосимистор включает в себя схему управления, в некоторых типах может быть встроена в схему управления сменой полярности напряжения (переход через ноль). Если на этом этапе включить Simistor, процесс переключения проходит без лишних токов тока, что продлевает срок службы включенного оборудования и не мешает работе сети.Symstore выключается сам по себе в конце каждого полупериода, поэтому для поддержания его в открытом состоянии вам необходимо иметь постоянное давление на управляющий электрод.

Симисторы являются основой твердотельного (электронного) реле переменного тока. Также на управляющий электрод Симистора может подаваться напряжение не в начале полупериода, а с некоторой задержкой. В этом случае на выходе будет синусоида с нарезанными частями пополам. Изменяя задержку открытия Simister, мы можем изменить достоверность текущего напряжения на нагрузке.Это свойство часто используется в различных диммерах и регуляторах напряжения. Такие регуляторы нельзя использовать для реактивных нагрузок, а с чисто активными потребителями — например, лампами накаливания или нагревательными приборами — они отлично справляются. В промышленности симисторы активно используются в мощных электроприводах, имеют внушительные габариты и устанавливаются на мощные радиаторы. В бытовых электроприборах симисторы работают с токами до десятков ампер и напряжениями в сотни вольт, внешне они похожи на транзисторы и обычно выпускаются в корпусах Тип-220, Т-92 и т. Д.

Основными параметрами симисторов являются максимальный ток и напряжение в силовой цепи и в цепи управления, а также минимальный управляющий ток, необходимый для размыкания. При больших токах симистор нагревается, а значит радиатор необходим для его нормальной работы.

С помощью домашнего тестера (мультиметра) можно проверить самые разные радиоэлементы. Для домашнего мастера, занимающегося электроникой, это настоящая находка.

Например, проверка тиристора мультиметром избавит от необходимости искать новую деталь при ремонте электрооборудования.

Для понимания процесса разберем, что такое тиристор:

Это полупроводниковый прибор, изготовленный по классической монокристаллической технологии. На кристалле имеется три или более P-n-переходов с диаметрально противоположными устойчивыми состояниями.

Основное применение тиристоров — электронный ключ. Эти радиоэлементы можно эффективно использовать вместо механических реле.

Включение происходит регулируемое, относительно плавно и без дребезга контактов.Нагрузка в основном направлении открытия P-N переходы поставляются управляемыми, вы можете контролировать скорость рабочего тока.

Кроме того, тиристоры, в отличие от реле, отлично интегрируются в электрические схемы любой сложности. Отсутствие искрения контактов позволяет применять их в системах, где недопустимы помехи при переключении.

Деталь компактна, изготавливается в различных форм-факторах, в том числе для установки на радиаторы охлаждения.

Тиристоры управляются внешним воздействием:

Удар электрическим током, подаваемый на управляющий электрод;
Луч света при использовании фототристора.

При этом, в отличие от того же реле, нет необходимости постоянно подавать управляющий сигнал. Рабочий P-N Переход откроется в конце контрольного тока. Тиристор закрывается, когда рабочий ток, протекающий через него, падает ниже порога удержания.

Тиристоры выпускаются в различных модификациях, в зависимости от способа управления и дополнительных возможностей.

Диод прямой проводимости;
Диод обратной проводимости;
Диод симметричный;
Триодинальная прямая проводимость;
Триод обратной проводимости;
Триодинальный асимметричный.

Если вы проанализируете путь развития полупроводниковой электроники, почти сразу станет ясно, что все полупроводниковые устройства создаются на переходах или слоях (N-P, P-N).

Простейший полупроводниковый диод имеет один переход (P-N) и два слоя.

Биполярный транзистор имеет два перехода и три слоя (N-P-N, P-N-P). А что будет, если добавить еще один слой?

Тогда мы получаем четырехслойный полупроводниковый прибор, называемый тиристором. Два тиристора включены встречно-параллельные и есть симистор, то есть симметричный тиристор.

В англоязычной технической литературе можно встретить название Triak ( Triac — ТРИОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА).

Так Симистор изображен на концептуальных схемах.

Symistra имеет три электрода (вывод). Один из них — менеджер. Обозначается буквой г. (от англ. Слова Gate — «Затвор»). Два других — силовые электроды (Т1 и Т2). На схемах их можно обозначать буквой A (A1 и A2).

А это эквивалентная схема симистора, выполненная на двух тиристорах.

Следует отметить, что симистор управляется несколько иначе, чем эквивалентная тиристорная схема.

Симистор — довольно редкое явление в семействе полупроводниковых приборов. По той простой причине, что он был изобретен и запатентован, он находился в СССР, а не в США или Европе. К сожалению, чаще бывает наоборот.

Как работает Simistor?

Если тиристор имеет определенные анод и катод, то электроды симистора не могут быть охарактеризованы, поскольку каждый электрод является одновременно анодом и катодом. Следовательно, в отличие от тиристора, который проводит ток только в одном направлении , Simistor способен проводить ток в двух направлениях .Именно поэтому симистор отлично работает в сетях переменного тока.

Очень простой схемой, характеризующей принцип работы и область применения симистры, может быть электронный регулятор мощности. В качестве нагрузки можно использовать все, что угодно: лампу накаливания, паяльник или электрическое средство.

После подключения прибора к сети на один из электродов симистры подается переменное напряжение. На электрод, являющийся управляющим с диодным мостом, подается отрицательное управляющее напряжение.При превышении порога мощности симистор откроется, и ток уйдет на нагрузку. В тот момент, когда напряжение на входе полуистора поменяет полярность, он замкнется. Затем процесс повторяется.

Чем выше уровень управляющего напряжения, тем быстрее включится симистор и будет больше длительность импульса на нагрузке. При уменьшении управляющего напряжения длительность импульсов на нагрузке будет меньше. После симистры напряжение имеет форму опилок с регулируемой длительностью импульса.В этом случае, изменяя управляющее напряжение, мы можем регулировать яркость лампочки или температуру паяльника.

Симистор управляется как отрицательным, так и положительным током. В зависимости от полярности управляющего напряжения различают четыре так называемых сектора или режима работы. Но этот материал достаточно сложен для одной статьи.

Если рассматривать симистор, как электронный переключатель или реле, то его достоинства неоспоримы:

Низкая стоимость.

По сравнению с электромеханическими устройствами (электромагнитные и бактериальные реле) более длительный срок службы.

Отсутствие контактов и, как следствие, отсутствие умысла и заблуждения.

К недостаткам можно отнести:

Симистор очень чувствителен к перегреву и устанавливается на радиатор.

Не работает на высоких частотах, так как просто не успевает перейти из открытого состояния в закрытое.

Реагирует на внешние электромагнитные помехи, вызывая ложные срабатывания.

Для защиты от ложных срабатываний между силовыми выходами симистора подключается RC-цепочка. Величина резистора R1 от 50 до 470 Ом, величина конденсатора С1. от 0,01 до 0,1 мкФ. В некоторых случаях эти количества подбираются экспериментально.

Основные параметры симистора.

Основные параметры удобно рассматривать на примере популярного отечественного симистора Ку208г .Будучи разработанным и выпущенным на долгое время, он продолжает оставаться популярным среди любителей что-то делать своими руками. Вот его основные параметры.

Максимальное обратное напряжение — 400В. Это значит, что он может отлично контролировать нагрузку в сети 220В и более с запасом.

В импульсном режиме напряжение точно такое же.

Максимальный ток в открытом состоянии — 5а.

Максимальный ток в импульсном режиме — 10А.

Наименьшее постоянное напряжение, необходимое для размыкания симистора — 300 мА.

Наименьший импульсный ток составляет 160 мА.

Напряжение открытия при токе 300 мА — 2,5 В.

Частота вращения напряжение при токе 160 мА — 5 В.

Время включения 10 мкс.

Время отключения — 150 мкс.

Как видим, для открытия симистора обязательным условием является набор тока и напряжения. Больше тока, меньше напряжения и наоборот. Следует обратить внимание на большую разницу между временем включения и выключения (10 мкс.Против 150 мкс.).

Современная и многообещающая разновидность симисторов — это оптосимистика. Имя говорит само за себя. Вместо управляющего электрода в корпусе Simistor установлен светодиод, а управление осуществляется изменением напряжения на светодиоде. На изображении показан внешний вид Optosystem MOC3023 и ее внутреннего устройства.

Оптосимистор MOC3023.

Как видим, внутри корпуса смонтирован светодиод и симистор, которым управляет излучение светодиода.Выводы, помеченные как N / C и NC, не используются и не подключаются к элементам схемы. NC. — это сокращение от N. oT. C. onnect, что в переводе с английского означает «не подключается».

Самым ценным в оптоамисторе является полное отсутствие гальваники между цепью управления и цепью питания. Это повышает уровень электробезопасности и надежности всей схемы.

VPA — Топлотрейд уебсайт

Описание продукта

Описание
Вентиляторный агрегат обеспечивает фильтрацию, обогрев и подачу свежего воздуха в помещения с производительностью от 200 до 1500 м3 / ч.Все модели совместимы с круглыми воздуховодами диаметром 100, 125, 150, 200, 250, 315 мм.

Кожух
Кожух изготовлен из алюмоцинка с внутренним тепло- и звукоизоляционным слоем минеральной ваты толщиной 25 мм.

Фильтр
Фильтр G4 обеспечивает высокую степень очистки приточного воздуха.

Нагреватель
Батарея электронагревательная предназначена для подогрева приточного воздуха зимой и в межсезонье.

Вентилятор
Центробежный вентилятор с назад загнутыми лопатками и встроенной тепловой защитой от перегрева с автоматическим перезапуском.Модификация двигателя повышенной мощности (ВПА-1) доступна для некоторых типоразмеров. Двигатель вентилятора и крыльчатка динамически сбалансированы в двух плоскостях. Шариковые подшипники двигателя не требуют обслуживания и рассчитаны на срок службы не менее 40 000 часов.

Управление и автоматика
Блок питания доступен в двух модификациях:

Нет контроля. Система автоматизации, определяемая и выбираемая клиентом.
Интегрированная система управления и автоматизации для контроля производительности по воздуху, настройки температуры приточного воздуха, степени засорения фильтра и т. Д.Кроме того, система автоматики обеспечивает защиту нагревательных элементов от перегрева. Дистанционное управление блоком осуществляется с помощью внешнего блока управления с проводом длиной 10 м, входящим в стандартную комплектацию.
Функции управления и защиты
дистанционное включение и выключение агрегата
установка необходимой температуры приточного воздуха и поддержание выбранного температурного режима с помощью пульта управления (управление электронагревателем с помощью оптосимистора)
регулировка скорости вращения вентилятора с помощью пульт управления (3 скоростных режима)
отработка требуемых схем при включении и выключении агрегата
работа агрегата по суточному или недельному таймеру
активная защита от перегрева ТЭНов
отключение работы батареи электрического воздухонагревателя при неработающем двигателе
защита электронагревателя от перегрева с помощью двух термостатов
контроль засорения фильтра через датчик перепада давления
, активирующий воздушную заслонку
вход реле от внешнего датчика (гигростат, датчик CO2, датчик движения) для переключения вентилятора на максимальную скорость
вход для сигнализация сигнал пожаротушения
Монтаж
Приточный блок может быть установлен на полу, на крепится к потолку с помощью уголка сиденья с помощью антивибрационных опор или прикрепляется к стене с помощью кронштейнов.Блок может быть установлен либо в служебных помещениях (балкон, кладовая, подземный пол, крыша и т. Д.), Либо в основном пространстве, разместив блок над подвесным потолком или в кармане. Агрегат может быть установлен в любом положении, кроме вертикального с вертикальным потоком воздуха на выходе, поскольку трубчатые нагревательные элементы не допускаются под вентилятором. Должен быть обеспечен свободный доступ к установке для обслуживания и очистки фильтра. Сервисная панель находится сверху. Блок управления находится справа.

Оптосимистор: параметры и схемы подключения

Схема подключения активной нагрузки к оптосимистору

Схема подключения индуктивной нагрузки к оптосимистору

Оптосимисторы и их использование. | Старый радиолюбитель

Симисторные оптопары | Техника и Программы

Устройство, принцип работы симистора и сферы применения

Конструкция и принцип работы

Виды

Плюсы и минусы

Развитие технологий

Сфера использования

Ограничения при использовании

Проверка симисторов

Как работает симистор для чайников

Электроника, электротехника. Профессионально-любительские решения.

Симметричный тиристор

Как работает симистор?

Основные параметры симистора.

Оптосимистор.

Включение симистора через оптрон

Схема подключения активной нагрузки к оптосимистору

Схема подключения индуктивной нагрузки к оптосимистору

Схема подключения активной нагрузки к оптосимистору

Схема подключения индуктивной нагрузки к оптосимистору

Реферат — Зайцев Кирилл — Разработка альтернативных решений инфракрасная пайка

1. Анализ инфракрасного излучения

1.1 История появления инфракрасного излучения

1.2 Продукция для пайки инфракрасным обогревом

BT 100 600 Трансформаторное подключение. Симисторы, Симисторы БТА, Симисторы БТА. Как Simistor открывает

Тиристоры

Свойства тиристоров

Тиристор и его структура

Какими свойствами обладает тиристор

Как происходит отсос тиристора

Как выключить тиристор

Simistors

Устройство и принцип Simistor

Как Симистор разблокирует

Какие ограничения накладываются при использовании симисторов

Как работает Simistor?

Основные параметры симистора.

VPA — Топлотрейд уебсайт

Описание продукта

alexxlab

Добавить комментарий Отменить ответ

Рубрики