Схема включения симистора в режиме ключа

Автор admin На чтение 15 мин Просмотров 3 Опубликовано 8 апреля 2023 Обновлено 9 апреля 2023

Содержание

1. Схема включения симистора в режиме ключа
2. Симистор
3. Симметричный тиристор
4. Как работает симистор?
5. Основные параметры симистора.
6. Оптосимистор.
7. Способы и схемы управления тиристором или симистором 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. Содержание статьи 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). 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». 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… Источник

Схема включения симистора в режиме ключа

Симистор («триак» по терминологии, принятой в США) — это двунаправленный симметричный тиристор. Симисторы очень удобны для систем ключевого регулирования в цепях переменного тока. Как следствие, они практически вытеснили тиристоры из бытовой техники (стиральные машины, пылесосы и т.д.).

У симистора нет анода и катода. Его три вывода называются: УЭ (управляющий электрод), СЭУ (силовой электрод, расположенный ближе к УЭ), СЭ (силовой электрод у основания прибора) 180. Существуют также аналогичные зарубежные названия, принятые в триаках, соответственно, «G» (Gate — затвор), «Т1» (Main Terminal 1) и «Т2» (Main Terminal 2).

Симистор, в зависимости от конструкции, может открываться как положительными, так и отрицательными импульсами на выводе УЭ. Ветви ВАХ симметричные, поэтому ток через силовые электроды может быть и втекающим, и вытекающим. Итого, различают четыре режима работы в квадрантах 1…4 (Рис. 2.105).

Рис. 2.105. Режимы работы симисторов (триаков).

Первыми были разработаны четырёх квадрантные симисторы или, по-другому, 4Q-TpnaKM. Они требуют для нормальной работы введения в схему демпферных ЛС-цепочек (100 Ом, 0.1 МК Ф), которые устанавливаются параллельно силовым электродам СЭУ и СЭ. Таким нехитрым способом снижается скорость нарастания напряжения через симистор и устраняются ложные срабатывания при повышенной температуре и значительной индуктивной или ёмкостной нагрузке.

Технологические достижения последнего времени позволили создать трёхквадрантные симисторы или, по-другому, 3Q триаки. Они, в отличие от симисторов «4Q», работают в трёх из четырёх квадрантов и не требуют ЯС-цепочек. Типовые параметры 3Q-TpnaKOB Hi-Com BTA208…225 фирмы Philips: максимальное коммутируемое напряжение 600…800 В, ток силовой части 8…25 А, ток отпирания затвора (УЭ) 2…50 мА, малогабаритный SMD-корпус.

Схемы подключения симисторов к MK можно условно разделить на две группы: без развязки от сети 220 В (Рис. 2.106, a…r) и с гальванической изоляцией (Рис. 2.107, а…л).

Некоторые замечания. Типы указанных на схемах симисторов однообразны, в основном КУ208х, BTxxx, MACxxx. Это сделано специально, чтобы заострить внимание на схемотехнике низковольтной управляющей части, поскольку она ближе всего к MK. На практике можно использовать и другие типы симисторов, следя за их выходной мощностью и амплитудой управляющего тока.

Демпферные цепочки в силовой части на схемах, как правило, отсутствуют. Это упрощение, чтобы не загромождать рисунки, поскольку предполагается, что сопротивление нагрузки R_H носит чисто активный характер. В реальной жизни демпфирование необходимо для 4Q-триаков, если нагрузка имеет значительную индуктивную или ёмкостную составляющую.

Рис. 2.106. Схемы подключения симисторов к MK без гальванической изоляции.

а) ВЫСОКИЙ уровень на выходе МК открывает транзистор VT1, через который включается симистор VS1. Варистор RU1 защищает симистор от всплесков напряжения, начиная с порога 470 В (разброс 423…517 В). Это актуально при индуктивном характере нагрузки jR_H;

б) аналогично Рис. 2.106, а, но с другой полярностью сигнала на выходе MK и с транзистором VT1 другой структуры, который выполняет функцию инвертора напряжения. Благодаря низкому сопротивлению резистора R2, повышается помехоусточивость. Сопротивление резистора R2 выбирается по тем же критериям, что и для схем на тиристорах;

Рис. 2.106. Схемы подключения симисторов к MK без гальванической изоляции.

в) высоковольтный транзистор ГУ2замыкаетдиагональдиодного моста VD1 при НИЗКОМ уровне на линии MK. Транзистор VT1 в момент рестарта MK находится в открытом состоянии из-за резистора R1, при этом симистор VS1 закрывается и ток через нагрузку R_H не протекает;

г) прямое управление симистором VS1 с одного или нескольких выходов MK. Запараллеливание линий применяется при недостаточном токе управления (показано пунктиром). Ток через нагрузку R_H не более 150 мА. Возможные замены: VS1 — MAC97A8, VD2— KC147A.

а) симистор VS1 включается/выключается при наличии/отсутствии импульсов 50…100 кГц, генерируемых с выхода MK. Изолирующий трансформатор T1 наматывается на кольце из феррита N30 и содержит в обмотке I — 15 витков, в обмотке II — 45 витков провода ПЭВ-0.2;

б) простая схема трансформаторной развязки. Симистор VS1 включается короткими импульсами с выхода MK. Ток управления зависит от коэффициента трансформации 77;

Рис. 2.107. Схемы гальванической изоляции МК от симисторов.

в) разделительный трансформатор T1 наматывается на ферритовом кольце M1000HM размерами K20xl2x6 и содержит в обмотке I — 60 витков, в обмотке II — 120 витков провода ПЭВ-0.2. Цепочка R3, C1 накапливает энергию для импульсной коммутации транзистора K77;

г) если не требуется частое включение/выключение нагрузки, то для гальванической развязки можно использовать реле K1. Его контакты должны выдерживать без пробоя переменное напряжение 220 В. В некоторых схемах токоограничивающий резистор R3 закорачивают;

д) контакты геркона SF1 замыкаются при протекании тока через катушку индуктивности L1, которая намотана на его корпус. Достоинство — сверхбольшое сопротивление изоляции;

е) гальваническая развязка на транзисторной оптопаре VU1. Резистор R3 повышает помехоустойчивость, но может отсутствовать. Резистор Я2определяет порог открывания транзистора VT1. При использовании симисторов КУ208, TC106-10 сопротивление резистора Я2уменьшают до 30…75 кОм;

ж) симистором VS1 управляет драйвер DA1 (по-старому, КР1182ПМ1), который обеспечивает плавное изменение тока в нагрузке R_H в зависимости от напряжения на конденсаторе C1. Если транзистор оптопары W/закрыт, то конденсатор С1 заряжается от внутреннего ИОН микросхемы DA1 и в нагрузке устанавливается максимальное напряжение. Резистор R4 может отсутствовать при наличии резистора R3. Резистор R3 можно закоротить при наличии резистора R4\

з) гальваническая развязка на опторезисторе VU1. Резистором R1 подбирается ток через своизлучатель VU1 и, соответственно, ток управления симистором VS1;

и) применение двух оптотиристоров VU1, УУ2щ\я коммутации симистора VS1 в любой пупериод сетевого напряжения. Резистор Л2ограничивает ток управления симистора;

к) питание входа УЭ симистора VS1 осуществляется от отдельной низковольтной обмотки промышленного трансформатора T1ТПП235-220/110-50;

л) применение оптотиристора VU1 для управления симистором VS1 (замена КУ208Д1). Из двух токоограничивающих резисторов R2, R3 обычно оставляют один, второй замыкают перемычкой. Замена VD1 — мост КЦ407А или четыре отдельных диода КД226.

Источник :
Рюмик, С. М., 1000 и одна микроконтроллерная схема. Вып. 2, :ЛР Додэка-ХХ1, 2011. — 400 с.: ил. + CD. — (Серия «Программируемые системы»).

Источник

Симистор

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 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.

Источник

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.

Содержание статьи

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).

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».

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…

Источник

Симисторная оптопара. Управление симистором. Переключатель

Симисторная оптопара (оптосимистор) принадлежат к классу оптронов и обеспечивают отличную гальваническую развязку между низковольтной управляющей частью схемы и силовой нагрузкой, посредством оптического канала.

Они состоят из инфракрасного светодиода на основе арсенида галлия, соединенного посредством оптического канала с двунаправленным кремниевым симистором. Последний может быть дополнен отпирающей схемой, срабатывающей при переходе через нуль питающего напряжения и размещенной на том же кремниевом кристалле.

Эти радиоэлементы особенно незаменимы при управлении более мощными

симисторами, например, при реализации реле высокого напряжения или большой мощности.

Оптосимистор может размещаться в малогабаритном DIP-корпусе с шестью выводами. Цоколевка и внутренняя структура показана на рисунке.

Внутренняя структура оптосимистора

Ниже приведена таблица классификации симисторных оптопар МОС3009-МОС3083

Ток светодиода оптосимистора, (мА)	Типы оптосимисторов
30	МОС 3009	МОС3020
15	МОС 3010	МОС3021	МОС3031	МОС3041	МОС3061	МОС3081
10	МОС 3011	МОС3022	МОС3032	МОС3042	МОС3062	МОС3082
5	МОС 3012	МОС3023	МОС3033	МОС3043	МОС3063	МОС3083
Напряжение на нагрузке	110/120В	220/240В	110/120В	220/240В	220/240В	220/240В
Схема обнаружения нуля	Нет	Нет	Да	Да	Да	Да
Максимальное обратное напряжение	250 В	400 В	250 В	400 В	600 В	800 В
Максимальное падение прямого напряжения на светодиоде оптосимистора	1,5В	1,5В	1,5В	1,5В	1,5В	1,5В
Максимально допустимое обратное напряжение светодиода оптосимистора	3 В	3 В	3 В	6 В	6 В	6 В
Максимально допустимый ток светодиода оптосимистора, не более мА	60	60	60	60	60	60

Для снижения помех желательно использовать симисторы, открывающиеся при переходе через ноль напряжения питания.

Оптосимисторы без обнаружения нуля чаще используются с резистивной нагрузкой или в случаях, когда напряжение питания должно отключаться.

Когда симистор находится в проводящем состоянии, максимальное падение напряжения на его выводах обычно равно 1,8в (максимум 3 вольта) при токе до 100 мА.

Ток удержания, поддерживающий проводимость выходного каскада оптосимистора, равен 100 мкА, каким бы он ни был (отрицательным или положительным) за полупериод питающего напряжения.

Ток утечки выходного каскада в закрытом состоянии варьируется в зависимости от модели симисторной оптопары. Для оптосимисторов с обнаружением нуля ток утечки может достигать 0,5 мА, если светодиод находится под напряжением.

У инфракрасного светодиода обратный ток утечки равен 0,05 мкА (максимум 100мкА), и максимальное падение прямого напряжения 1,5 вольт для всех моделей оптосимисторов.

Максимальный импульсный ток в проводящем состоянии переключателя выходного каскада – не более 1 А.

Полная рассеиваемая мощность оптосимистора не должна превышать 250 мВт (максимум 120 мВт для светодиода и 150 мВт для выходного каскада при температуре 25 градусов.)

Типичная схема подключения, расчеты элементов.

Сопротивление ограничительного резистора Rдиода   зависит от минимального прямого тока инфракрасного светодиода, необходимого для отпирания симистора.

Для примера рассчитаем Rдиода для оптосимистора МОС3083 и напряжения питания +5 вольт. В нашем случае максимальный ток, который может пропустить через себя светодиод оптосимистора 60 мА, рабочий ток 5 мА. Следует принять ток светодиода 10 мА с учетом снижения эффективности светодиода в течении срока службы, постепенного ослабления силы тока (запас 5 мА).

Таким образом Rдиода  = (5-1,5)/0,01 = 350 Ом (ближайшее 360 Ом).

При использовании транзисторного ключа, следует учитывать падение напряжения на транзисторе в режиме насыщения – порядка 0,3 вольта и расчеты проводить не для 5 вольт, а 4,7 вольт.

В таком случае Rдиода    составит 320 Ом (ближайшее 330 Ом).

Рассмотрим

типичную схему подключения симисторной оптопары.

Резистор

R на схеме включать необязательно, если нагрузка чисто резистивная. Однако, если симистор защищен цепочкой Rзащ-Cзащ (смотрите подробнее — защита симистора), резистор R позволяет ограничить ток через управляющий электрод оптосимистора.

В случае индуктивной нагрузки проходящий через симистор ток и напряжение находятся в противофазе. Так как симистор перестает быть проводником, когда ток проходит через ноль, конденсатор

Сзащ может разряжаться через оптосимистор. Тогда резистор R ограничит этот ток разряда. Зная, что максимально допустимый ток для оптосимистора 1 ампер и, приняв за максимальное значение действующего напряжения в сети 260 вольт, рассчитаем минимальное значение сопротивления R:

R = 260 х √2 / 1 = 368 Ом (ближайшее 360 Ом).

Слишком большая величина может привести к нарушению работы.

 Значение резистора

Rупр может быть в диапазоне от 100 до 500 Ом. Резисторы R и Rупр вводят задержку отпирания симистора, которая будет тем значительнее, чем выше сопротивления этих резисторов.

Защитная цепочка для симистора просто необходима.  Для оптосимисторов с обнаружением нуля, такой как МОС3083, — желательна. Для высокоиндуктивной нагрузки значение

Rзащ необходимо увеличить до 360 Ом.

Практические замечания

В выше приведенной схеме нагрузка подключается к аноду А1. Если подключить к аноду А2, схема работать не будет, нагрузка будет подключаться сразу и не будет управляться электродом.

Глядя на

структурную схему симистора, можно заметить, что управляющий электрод находится рядом с анодом А1. И сопротивление между ними невелико. Так, например для симистора ВТА41 оно составляет 60 Ом. Положение анодов для симистора ВТА41 приведено на рисунке ниже.  

Симистор ВТА41

Как видно из рисунка теплоотводящая часть симистора может быть изолированной или может служить дополнительным выводом анода А2. Это нужно учитывать перед креплением на радиатор.

Радиатор для симистора следует выбирать в зависимости от рабочего тока, который будет протекать через нагрузку, и от падения напряжения на переходе между анодами А1 и А2. Так в открытом состоянии падение напряжения Ua1a2 на симисторе ВТА41 составляет 0,9 вольт.

Мощность, выделяемую в качестве тепла на радиаторе, вычислить просто.

P = Ua1a2 х Iнагр

Если мощность нагрузки 1 кВт, то ток, проходящий через симистор, составит приблизительно 4,5 ампера. Следовательно, симистор должен рассеять примерно 4 Вт тепла.  И чем больше ток, проходящий через симистор, тем больший необходимо установить радиатор.

Так, если на симистор ВТА41 посадить радиатор 14х14 мм и нагрузку в 1 кВт, симистор долго не протянет, температура будет обжигающей.

При размере радиатора 60х66 мм (что в 20 раз больше) — температура уже 60 градусов и он сможет обеспечить стабильную работу симистора в вентилируемом корпусе. Увеличив нагрузку до 2 кВт, придется увеличить площадь радиатора. Нагрев — это проблема симистора и никуда от этого не денешься.

Радиаторы 66х60 мм и 14х14 мм.Радиаторы 66х60 мм и 80х110 мм

Переключение нагрузок управляющим сигналом

Иногда нужно не просто отключать или включать нагрузки с помощью симистора, а еще и переключать их.    Самые распространённые реле обычно так и работают. Если через катушку реле проходит достаточный ток, замыкаются контакты, если нет – автоматически замыкаются другие контакты. Происходит переключение.

Чтобы заставить переключаться нагрузки на симисторе необходимо создать условия, при которых нагрузки будут управляться одним сигналом. При этом если подача напряжения (например, +5 вольт) открывает один оптосимистор, второй должен тут же закрыться. Такую схему легко реализовать, если использовать на входе второго оптосимистора простой инвертор на транзисторе.

Транзистор работает в ключевом режиме. При открытии создает на светодиоде оптрона фактически нулевое напряжение. Ток через второй оптосимистор не протекает, он закрыт. Первый оптрон работает как обычно. Все поменяется при отсутствии управляющего сигнала. Произойдет переключение как в обычном реле.

Схема может работать даже от маломощного источника сигнала. Например, можно использовать выходы элементов логики или микроконтроллеров.

Без подачи управляющего сигналаПодаем сигнал

Второй вариант схемы проще, но зависит от реализации схемы источника сигнала. Если, например, внутри микросхемы триггера «нулевой» выходной сигнал означает заземление выходного контакта, то схема будет работать. Нужно смотреть внутреннюю структуру конкретного источника.

Ссылки на основные компоненты:

Оптосимисторы МОС3083 и др.

Симисторы на 16 ампер

Симисторы на 20 ампер

Симистор BTA40

Симистор BTA41-600B

• org/Comment» itemscope=»»>

  2023-03-06T20:43:20+00:00

  Спасибо! Исправил, бывает)

• 2023-03-06T13:46:02+00:00

  Исправите ошибку на схеме. На правильное подключение.

• 1

  2023-01-30T15:23:34+00:00

  Добрый день! Дело в том, что moc3083 предназначен для управления симистором. При использовании реле симистор не нужен, следовательно, не нужен и какой бы то ни было оптосимистор. В вашем случае реле включает или отключает нагрузку, а управляется вероятнее всего обычным транзисторным ключом.

• 1

  2023-01-25T09:37:03+00:00

  org/Person»> Вася Иванов

  День добрый, МОС3083 подойдет если реле будет управлять тэном котла (резистивной нагрузкой) ? Если нет то какое выбрать?

• 2023-01-13T18:00:45+00:00

  Александр, значение емкости конденсатора 0,01 мкФ указано в технической документации к оптосимистору. В данном случае производители посчитали, что разряд такой емкости конденсатора через оптосимистор будет оптимальным. Симистор не всегда управляется с помощью оптронов. Нам не всегда известно насколько индуктивной будет нагрузка. Поэтому емкость конденсатора зачастую устанавливается приблизительно. У китайских производителей, например, встречаются цепочки с емкостью 0,22 мкф И 100 Ом. Если в техническом описании к симистору найдете упоминание о параметрах защиты — пользуйтесь ими. Если нет — используйте емкость порядка 0,1 мкФ плюс/минус и резистор, сопротивление которого рекомендуется иногда увеличить вплоть до 360Ом с ростом индуктивности нагрузки.

  Если нагрузка чисто резистивная — защитные цепочки можно вовсе не устанавливать.

• 1

  2023-01-11T14:37:37+00:00

  Александр

  Прочитал. Все вроде бы понятно. Один вопрос. Снабберная цепочка. Конденсатор 0,01 мкф. Далее по тексту ссылка на статью о защите симистора. В той статье указано что конденсатор 100 нф, то есть 0,1 мкф. В чем фокус?

• 2022-02-13T10:56:58+00:00

  Простите, перечитываю Ваш вопрос, не могу вникнуть в его суть. Если Вы имеете в виду управление оптопарой с помощью элементов логики, то есть несколько нюансов. На первый вывод нужно подать такое же напряжение, каким питается микросхема логики.

  На второй вывод подключается логический сигнал этой микросхемы. При подаче логической «1» — оптосимистор будет отключен «OFF», логического нуля — включен «ON». Ограничительный резистор на первом выводе оптрона может быть и не нужен, поскольку у микросхем логики итак небольшой втекающий ток.

• 2

  2022-02-12T11:17:35+00:00

  Валерий

  Добрый человек ! Прекрасное толкование, если позволите частный вопросик, на оптическом входе «0» выход ключа нужен ON на входе «5» выход OFF судя по Вашему примечанию это невозможно ?

• 3

  2021-01-07T21:39:41+00:00

  org/Person»> Николай

  Да попросту не имею макетки. А собирать буду сразу прототип. И схемку придумал, только что! Зажигаться должны будут одноименные лампочки, две другие, как я полагаю, не имеют права, даже моргнуть!! Все у меня, кроме одной оптопары, имеется. Но продавец обещал подсобить. А лампочки будут светодиодные без всяких внутренних наворотов, а лучше просто по два встречно параллельных светодиода с соответствующими резисторами (как в выключателях с подсветкой бывало). А там где общая точка, после ламп будет уже одна лампа накаливания. Ведь просто лампочки в дефиците уже, а вот у светодиодов и реакция повыше. Получится — постараюсь отписаться. И еще.. Мне кажется разницы нет межу 4 и 6 ногами оптопары. Вот если только внутреннее устройство «zero» вносит какие либо запреты по этому поводу? Спасибо Вам! Огромное!

• 1

  2021-01-07T19:24:25+00:00

  Не заметил сразу, что фаза подключается с разных сторон. Теперь более логично. Думаю схема должна заработать. Не спешите только спаивать, проверьте на макетной плате. Порой причуды вылазят из ни откуда. Возможно схема еще заставит понервничать. Но теоретически теперь все ОК.

• 2

  2021-01-07T17:36:28+00:00

  Николай

  Извините забыл сообщить, что пуск двигателя — именно — «плавный», благодаря конденсаторам С2, С2а , в третьем скрине.

• 4

  2021-01-07T17:26:03+00:00

  Николай

  На верхнем выводе якоря, при переключениях, будет или L или N, а на нижнем N или L, а это и есть реверс. Проще представить L и N, заменив на «+» и «-» . У некоторых стиралок применяется выпрямитель. Ведь при переменном токе изменение направления ЭДС происходит одновременно и в ОВ и в якоре. Двигатели такого типа работают как от постоянки, так, и, от переменки. Нагрузка силового симистора может быть как со стороны электрода Т1, так и со стороны Т2. Это как в простом выключателе. На выводе -12V по схеме — «шасси», но так как не прорисован источник, пришлось так обозначить. На пускателе ПМЛ1501 (спаренный) схема работает, так ведь не устраивает, не нравятся мне «хлопушки». Кстати R330Om на Вашей схеме не управляющий, а удерживающий (запирающий) симистор от всяких «неожиданностей». А вот другой, что в цепи оптосимистора — управляющий. Извиняюсь за свою «неожиданность» — первый скрин сбросил «недоработанным», потом исправился! На последнем скрине (помечено РЧО на первом) все проверено — регулирует обороты от 16000 и почти до минимальных, не зависимо от приложенной нагрузки (в разумных пределах конечно).

  BTA16 на радиаторе со спичечный коробок. Мотор в 300W крутит вальцы профилегиба, через редуктор, конечно. А вот про эту приблуду никак не могу копнуть информации. Приходилось мне разбивать вышедший из строя трехфазный симисторный модуль (твердотельное реле) SSR на 100А, так там не симисторы, а по два, включенных встречно параллельно, бескорпусных тиристора, на каждую фазу. Думаю получится, если подумать, а не пороть горячку (не жечь кремний)!? Скинул и «кишки» твердотелки …

• 1

  2021-01-07T14:19:07+00:00

  И не забывайте о пусковых токах. Возможно симисторы окажутся слабоватыми.

• 2

  2021-01-07T14:14:10+00:00

  Давайте по порядку. При управлении схемой от 12 вольт ограничивающий резистор для оптопары MOC3063 маловат.

  С расчетом на выгорание оптимальным будет 1.2 кОм (для тока 8 мА) максимум 2 кОм (можно 2.1 кОм, но такого номинала нет). 1 кОм маловато, но работать разумеется будет. Это все с учетом, если у Вас на 2 выводе оптосимисторов именно земля, а не -12В. ( В случае -12В сопротивление нужно увеличивать еще в два раза). Далее, управляющие электроды всех симисторов подключены не правильно. Нужно подключать к 4, а не 6 выводу оптосимистора. Оптимальное значение резистора между 6 выводом оптосимистора и электродом А2 симистора 360 Ом, между 4-ым выводом и электродом А1 — 330 Ом. (номинал 310 мне не встречался). Двигатель является индуктивной нагрузкой. Снабберные цепочки для индуктивной нагрузки просто необходимы. Конденсатор 0,01мкФ 350В и выше, резистор до 360 Ом (для высокоиндуктивных нагрузок). Это рекомендация производителя оптосимисторов. В целом присмотритесь внимательно к схеме. +12В подается либо на 1,4 оптосимистор, либо на 3,4. Вопрос, что при этом изменяется для двигателя. Он получает одно и тоже напряжения. Зачем ему вращаться в другом направлении? Схема не дает ответа зачем одновременно использовать два оптосимистора. Это всё равно, что использовать два выключателя для включения одной и той же лампочки. Перед лампочкой и после ее. Будет греться не один, а два симистора. Думаю, даже при правильном подключении электродов реверс не получится. Впрочем, практика лучшая наука. Дерзайте, пусть лучше все получится!

• 2021-01-07T12:22:05+00:00

  Николай

  Здравствуйте! Иконка скрепки, при наведении курсора, изменяет цвет. Но на этом всё удовольствие — она неконтактильна. Оптрон у меня будет при каждом симисторе из четырех. И само собой реверс при полной остановке двигателя. Оказывается нажимал не на ту «скрепочку». Включаться будут попарно: два красных или два зеленых симистора. Меня интересует, правильно ли посчитаны номиналы резисторов. В снабберных цепочках, думаю, нет необходимости? Тумблер со средним положением. В электро инструментах реверс производится именно якорем. А в моем варианте можно и якорем и, полюсными обмотками.

• 2

  2021-01-07T11:13:48+00:00

  Здравствуйте! С Рождеством Вас! Так уж сложилось, что я очень редко работаю с мощными электродвигателями. Вижу у Вас серьезная задумка. Но, на сколько я понимаю, в болгарках или электродрелях реверс включается путем переключения напряжения на другие обмотки. Изменение направления тока с помощью симисторов, звучит как-то не корректно (ведь мы имеем дело с переменным током). Я так понимаю, с помощью оптосимисторов напряжение должно подаваться, то на прямую, то на реверсивную обмотку. Но при этом, по идее, достаточно двух оптронов. Плюс нельзя забывать о инерционном движении двигателя. Возможно, нужна обмотка, фиксирующая отсутствие вращения (напряжения) и разрешающая реверс. Или делать все вручную. Как, собственно, и предполагается при использовании трехфазных реверсивных реле. Вот, что пишет производитель: «Не переключайте реверс до полной остановки двигателя! Для изменения направления вращения используйте 3-позиционный переключатель с фиксацией в среднем положении (стоп)». Кстати, к сообщениям можно прикреплять рисунки или pdf-файлы до 1,5 Мб. Нужно нажать на значок скрепки в поле комментария. В целях безопасности другие переписки не приветствуются. Спасибо за понимание.

• 3

  2021-01-06T14:48:40+00:00

  Николай

  Здравствуйте! Всех с Новым Годом 2021! Мой вопрос посложнее.. Собираю реверсивный пускатель ~220V для управления двигателем от стиральной машины-автомат (по принципу сходный с моторами: болгарок, эл. дрелей). Реверс будет осуществляться посредством изменения направления тока в якоре — четырьмя симисторами BTA16(24, 26) и оптопарами MOC3063. В промышленных станках встречал 3х фазные реверсивные твердотельные реле (SSR), управлявшие асинхронником 180W. Мой движок 300W. Реверс будет происходить при полной его остановке. Но на сайте «непозволительно скинуть» скриншот. Если позволите..в личку? Хотелось бы проконсультироваться?

• 6

  2020-07-15T21:14:43+00:00

  4,3 кОм — это очень условно и это только резистивное сопротивление. Таким образом я хотел сказать, что при воздействии оптической связи внутри оптосимистора, сопротивление его канала между ножками 4 и 6 уменьшается, через канал начинает протекать ток. Этот ток протекает через упр. электрод и почти мгновенно открывает симистор (в нашем случае при переходе фазы через ноль). 2)*4300 Ом = 10,75Вт….moc3081 расплавилась бы просто. Или вы имели ввиду что то другое?

  Я так же попробовал создать эквивалентную схему в сервисе www.falstad.com вот ссылка на нее

  http://tinyurl.com/y7783k9q

  Тут уже внес это сопротивление в общую цепь с симистром и нагрузкой и вроде все стало получше, но наверное тоже что то не то…вообще говоря тут в такой эквивалентной схеме можно совсем убрать сопротивление 4,3кОм.. ибо оно мешает нормально симистру открыться…но это другой разговор, так как не факт что я верно ее составил.

• 4

  2020-07-14T22:27:14+00:00

  Добрый день! Резистор R1, я так понимаю это резистор, который подходит к 6-ой ножке оптосимистора, R на схеме. В случае использования паяльника как нагрузки этот резистор можно не ставить, т.к. не обязательно ставить Rзащ и Cзащ. Они нужны для защиты от индуктивной нагрузки, а резистор R ограничивает ток разряда конденсатора Сзащ через оптосимистор (когда еще закрыт симистор). Но в случае если на устройство будут воздействовать помехи, они могут сыграть такую же злую шутку как индуктивная нагрузка. Никогда не знаешь точно, что может произойти. Лишняя защита никогда не помешает. Помехи могут быть разного рода и они не ощущаются. Они причина случайных проколов в работе. Я провел много экспериментов с симисторами и последствия тому — десяток сгоревших. Что касается Rупр разработчики рекомендуют значения от 100 до 500 Ом, а еще, что он необходим только тогда, когда входное сопротивление управляющего электрода слишком высоко. Все мои коллеги советуют не заморачиваться и ставить как в даташите. Не ставить совсем как-то совсем не логично. 330 Ом показывают стабильные результаты при разных значениях входного сопротивления управляющего электрода. НО ДАВАЙТЕ ПОДУМАЕМ. На Rупр и на внутреннем сопротивлении управляющего электрода должно упасть напряжение управления. Так МОС3081 в открытом состоянии имеет сопротивление порядка 4,3 кОм и при напряжении 220 вольт будет пропускать ток порядка 50 mA. При Rупр — 330 Ом и внутреннем сопротивлении управляющего электрода — 50 Ом, на управляющем электроде будет порядка 2,5 вольт. Через Rупр потечет ток порядка 7mA и почти 50 mA через управляющий электрод. Уменьшая Rупр, уменьшим ток через управляющий электрод. Измеряйте входное сопротивление вашего симистора и делайте выводы. У BTA41 — 60 Ом, у ВТА16 — 270 Ом, везде по разному и нет единого ответа каким должно быть Rупр.

• 2

  2020-07-14T12:03:30+00:00

  Добрый день, интересная статья. Возникла пара вопросов, по резистрам R1 и Rупр, если можете помогите убедиться что их можно не ставить вообще? Моя задача, схема такая же как у вас в статье одни в один, только не задвоенная (половину по горизонтали отрезать в последнем рисунке). То есть оптосимистр управляет более мощным симистром BT138 600E минимальный ток управления 0,025A . Оптосимистр moc3041 и нагрузка у меня это обычный паяльник (хочу сделать управление через компаратор чтобы можно было температуру регулировать). Мощность паяльника 200-300вт. И мне не понятно каким делать R1 и Rупр. Да и вообще нужно ли их ставить?Информации по этим резистрам в рунете ноль, точнее все что я нашел это что номиналы их можно менять. Хорошо что хоть в вашей статье что то увидел, но хочеться разоборатся до конца. Вы пишете что R1 можно вобще не ставить, но тогда что будет ограничивать ток упр.электр. мощного симистра? Зачем вообще Rупр? тем более вы написали что R1 уже вводит задержку управления, два резиста занимаются одним и тем же?

Схема диммера переменного тока с TRIAC DIAC и потенциометром

Диммер переменного тока

10.08.2022 | Просмотров: 4041 | Схемы | автор: ELECTRONOOBS

Доля

Эта схема представляет собой так называемый диммер TRIAC или иногда называется диммерной схемой переменного тока. Видите ли, несколько недель назад я сделал видео об универсальных двигателях и показал вам, как они работают внутри и как их подключить, но я также показал вам грубую схему для управления мощностью переменного тока и как контролировать скорость этого переменного тока. мотор. Эта схема называется диммер переменного тока и состоит из компонента, называемого симистором . Сегодня я хочу объяснить вам, как работает диммирование переменного тока, как работает симистор и почему он является таким важным компонентом, а также показать вам несколько схем диммирования переменного тока и протестировать их с двигателями, лампочками переменного тока или другими устройствами переменного тока. Это видео может быть довольно интересным, так что, ребята, давайте начнем.

Часть 1. Что такое TRIAC

Компонент TRIAC представляет собой двунаправленный трехэлектродный переключатель переменного тока, который позволяет электронам течь в любом направлении. Это эквивалент двух тиристоров, соединенных обратно-параллельно с затворами, соединенными друг с другом. TRIAC запускается в проводимость в обоих направлениях сигналом затвора, как и SCR. TRIAC были разработаны, чтобы предоставить средства для разработки улучшенных средств управления мощностью переменного тока. TRIAC доступны в различных комплектациях. Они могут работать с широким диапазоном тока и напряжения. Симисторы, как правило, обладают относительно низким током по сравнению с тиристорами — они обычно ограничены менее чем 50 А и не могут заменить тиристоры в сильноточных приложениях. Симисторы считаются универсальными из-за их способности работать с положительным или отрицательным напряжением на своих клеммах. Поскольку тиристоры имеют недостаток, проводящий ток только в одном направлении, управление малой мощностью в цепи переменного тока лучше достигается с использованием симистора.

Часть 2. Цепь аналогового диммера переменного тока

Мы видели больше об этой теме в контроллере Bluetooth TRIAC, где мы считываем пересечение нуля с помощью Arduino и создаем импульс запуска на затворе TRIAC для управления мощностью, используя данные Bluetooth со смартфона. Но на этот раз , эта схема полностью аналогична . В нем нет микроконтроллера или цифрового компонента, только пассивные компоненты. Давайте начнем с очень простой схемы, которая приведена ниже. У нас есть TRIAC , другой компонент под названием DIAC и несколько резисторов и конденсаторов . Чтобы изменить время импульса зажигания, мы используем потенциометр, и таким образом мы можем изменить выходную мощность. Этот модуль здесь использует именно эту схему. Но если у нас нет микроконтроллера, что подает импульсы на затвор симистора с помощью этой простой схемы? Что ж, проанализируем.

Компонент DIAC также допускает протекание тока в обоих направлениях, но только при достижении определенного порогового напряжения . Итак, мы начинаем с того, что все выключено, и мы подаем переменное напряжение на вход. Поскольку симистор выключен, на выходе по-прежнему 0. Но у нас есть небольшой ток, протекающий через резистор R2 и потенциометр, который заряжает конденсатор C1. Когда значение напряжения конденсатора достигает порогового значения DIAC, это позволяет току течь к затвору TRIAC, и именно это активирует его. Таким образом, теперь симистор может пропускать ток, поэтому выход остается включенным до тех пор, пока напряжение переменного тока не изменит полярность, и симистор снова отключится. Но теперь этот небольшой конденсатор заряжается с отрицательной полярностью, потому что напряжение переменного тока теперь находится на отрицательной стороне. Опять же, когда конденсатор достигает определенного порогового значения (но инвертированного), DIAC снова разрешает протекание тока и снова активирует затвор TRIAC. Итак, как вы можете видеть, просто зарядив небольшой конденсатор, мы можем создать эти импульсы запуска на затворе симистора. На скорость зарядки конденсатора влияют значения резистора и потенциометра. Чем выше значение резистора, тем медленнее будет процесс зарядки, поэтому импульс запуска подается позже, поэтому выходная мощность будет ниже. Вот почему мы используем потенциометр, чтобы мы могли регулировать это значение сопротивления, ускоряя или замедляя процесс зарядки и, тем самым, изменяя положение импульса запуска, поэтому мы изменяем выходную мощность. Довольно легко, правда?

Часть 3. Другая схема диммера переменного тока

У меня есть другая модель, которая работает примерно так же, но также использует небольшой мостовой выпрямитель. Мне удалось перепроектировать печатную плату, и это схема ниже. Типа того же, да?
Имейте в виду, что при большой мощности симистор нагревается из-за потерь мощности. Вот почему все диммеры переменного тока имеют какой-то радиатор для рассеивания этого тепла. Например, BTA24 может работать с напряжением до 800 В и силой тока 25 ампер, а это большая мощность. Но не забудьте проверить техническое описание каждого компонента, прежде чем создавать такую ​​схему. Имейте в виду, что значение конденсатора и значение потенциометра будут изменять время зажигания. Чем больше конденсатор, тем медленнее будет процесс зарядки. И то же самое для резистора. Обычно мы тоже добавить предохранитель для контроля максимальной мощности. Эта схема, например, также имеет предохранитель на 20 ампер. Кроме того, как вы можете видеть на печатной плате модуля, используемые резисторы SMD, но они очень большие, в корпусе 25 12, поэтому они могут выдерживать большую мощность. Используемый конденсатор должен быть рассчитан на высокое напряжение, а также не должен быть поляризованным, поскольку мы работаем с переменным током. Поскольку мы работаем с высоким напряжением, которое может нанести вам серьезный вред, пожалуйста, будьте в безопасности, и если вы не знаете, что делаете, лучше не пробовать этот проект.

Часть 4 — Посмотреть полное видеоруководство

Итак, ребята, надеюсь, теперь вы знаете, как работает диммер переменного тока TRIAC и как им управлять. Проверьте все подключения выше и полное видео ниже. Если мои видео помогут вам, поддержите мою работу на моем PATREON или сделайте пожертвование на моем PayPal. Еще раз спасибо и увидимся позже, ребята.

Поддержите меня на PayPal

Поддержите меня на PATREON

10.08.2022 | Просмотров: 4041 | Схемы | автор: ELECTRONOOBS

Поделиться

Схема диммера переменного тока с использованием симистора

6 марта 2023 25 октября 2022 by Electro Gadget

Схема, о которой мы сегодня поговорим, или диммер переменного тока, называется TRIAC. Сегодня мы узнаем, как работает схема диммирования переменного тока, как симистор переходит в правильный рабочий режим и почему это очень полезный и важный компонент. Также покажу вам несколько различных схем затемнения переменного тока и запустим их с помощью двигателей, ламп переменного тока или других гаджетов переменного тока.

Содержание

Что такое симистор?

Компонент TRIAC – это двунаправленный трехэлектродный переключатель переменного тока, который позволяет электронам течь в обоих направлениях. Это то же самое, что два тиристора, которые соединены обратно-параллельно с затворами, соединенными друг с другом. TRIAC запускается в проводимость в обоих направлениях сигналом затвора SCR. Симисторы были созданы для подготовки средств для разработки улучшенных средств управления мощностью переменного тока.

Мы можем получить TRIACS в различных упаковках. Они могут работать с широким диапазоном токов и напряжений. Симисторы, как правило, имеют пропорционально малые токи, по сравнению с тринисторами они обычно ограничены до менее 50 А и не могут заменить тринисторы в сильноточных приложениях. Симисторы обычно считаются универсальными, потому что они могут работать с положительным или отрицательным напряжением, покрывающим их клеммы. Поскольку тиристоры имеют недостаток в том, что они проводят ток в одном направлении, поэтому управление малой мощностью в цепи переменного тока лучше выполнять с помощью симистора.

First AC Dimmer

Project

Circuit Diagram

Components Required

• BAT16F TRIAC
• C89621 DIAC
• 500KΩ Potentiometer
• 100nF/400V Capacitor
• 100nF/600V Capacitor
• Resistor (100Ω, 4.7KΩ)
• Соединительный провод
• Veroboard

Конструкция печатной платы

После разработки принципиальной схемы диммера переменного тока собранные компоненты и проводка выглядят слишком неуклюже и выглядят очень непрофессионально. На самом деле проводка тоже имеет вероятность неплотного соединения. Чтобы придать ему чистый и профессиональный вид, а также уменьшить размер, я решил создать прототип печатной платы с помощью программного обеспечения EasyEDA, поскольку оно очень простое в использовании. Теперь перейдем к основной части, где нам нужно заказать прототип нашей печатной платы. Я всегда предпочитаю PCBWay за обеспечение качества, быструю доставку, а также за круглосуточную поддержку клиентов.

Загрузить файл Gerber

Просмотр платы

2D-просмотр3D-просмотр

Почему я выбираю PCBWay в качестве первого предпочтения?

Я сделал несколько прогонов с PCBWay и доволен результатами, качество хорошее. Травление, паяльная маска и размеры отверстий выполнены хорошо, и это то, что для меня важно. Утверждение дизайна занимает несколько часов, а затем пару дней, чтобы закончить и отправить. Имея более десяти лет работы в области прототипов и производства печатных плат, компания PCBWay время от времени доказывала свою надежность. Они всегда смотрят на потребности клиентов из разных регионов с точки зрения качества, своевременной доставки, экономической эффективности и любых других требовательных запросов.

Эти печатные платы были изготовлены компанией PCBWay, и качество отделки действительно впечатляет, особенно с золотым покрытием. Если вы хотите закончить свой продукт быстрее, вы также можете попросить PCBWay сделать панельный заказ, при котором вы получаете несколько печатных плат на одной панели. При этом вы также получите SMT Stencil от PCBWay, что сэкономит ваше время и усилия. Все заказы отличаются высоким качеством и возможностью выбора множества настроек, таких как толщина, гибкость печатной платы, цвет паяльной маски, количество слоев, материал, отделка поверхности и многое другое.

Как заказать печатную плату в PCBWay?

Принцип работы первой схемы диммера переменного тока

Эта схема диммера переменного тока является полностью аналоговой схемой. В нем нет микроконтроллера или цифрового компонента, только несколько пассивных компонентов. Теперь идет простая схема, о которой упоминалось выше. У нас есть TRIAC, еще один компонент, который мы знаем как DIAC, резисторы и конденсаторы. Если мы хотим изменить время запускающего импульса, мы должны использовать потенциометр, и таким образом мы можем изменить выходную мощность. В этом модуле используется та же схема.

Теперь, когда у нас нет микроконтроллера, что подает импульсы на затвор симистора с помощью этой простой схемы? Мы должны проанализировать это. Компонент DIAC допускает протекание тока в обоих направлениях, но допускает это только при достижении определенного предела напряжения. Итак, мы начинаем это с отключения питания, а затем подаем переменное напряжение на вход. Теперь симистор выключен, выход по-прежнему равен нулю. У нас есть небольшой ток, протекающий через резистор R2 и потенциометр, который будет заряжать конденсатор C1. После того, как значение напряжения конденсатора достигает предельного значения DIAC, он позволяет току течь через затвор TRIAC, а затем активируется.

После этого симистор будет пропускать ток при включенном выходе до тех пор, пока не изменится полярность переменного напряжения и симистор не будет деактивирован. Но теперь этот небольшой конденсатор заряжается с отрицательной полярностью, поскольку напряжение переменного тока теперь установлено на отрицательной стороне. Опять же, когда конденсатор достигает определенного предельного значения, DIAC снова разрешает протекание тока и снова активирует затвор TRIAC.

Теперь, как вы можете видеть, просто зарядка небольшого конденсатора создает импульсы запуска на затворе симистора. Скорость зарядки конденсатора регулируется значениями резистора и потенциометра. Чем выше значение резистора, тем медленнее будет процесс зарядки, поэтому импульс запуска подается позже, поэтому выходная мощность будет ниже. Вот почему используется потенциометр, который может регулировать это значение сопротивления, тем самым ускоряя или замедляя процедуру зарядки и тем самым облегчая изменение выходной мощности.

Second AC Dimmer

Circuit Diagram

Components Required

• BAT24 TRIAC
• LLDB3 DIAC
• Bridge Rectifier
• 500KΩ Potentiometer
• 100nF/400V Capacitor
• 100nF/600V Capacitor
• 470Ω Resistor (x2)
• Резистор 3,3 кОм (x2)
• Соединительный провод
• Veroboard

PCB View

Download Gerber File

2D View3D View

Принцип работы второй схемы диммера переменного тока

У меня есть другой модуль, который работает так же, как и предыдущий. Но он также немного отличается, поскольку в нем используется небольшой мостовой выпрямитель. Я работал над печатной платой и внес в нее некоторые изменения и понял механизм ее работы, выше приведена схема. Он очень похож на другой, но вы должны знать, что симистор получает большую мощность, более горячую из-за потерь мощности. Вот почему все диммеры переменного тока имеют какой-то механизм охлаждения для контроля этого тепла. Например, BTA24 может работать до 800 В и 25 ампер, и это огромная мощность. Но не забудьте проверить техническое описание каждого компонента, прежде чем пытаться собрать такую ​​схему.

Имейте в виду, что значение конденсатора и значение потенциометра изменяют время зажигания. Чем больше емкость конденсатора, тем медленнее будет процесс зарядки. И то же самое относится к используемому резистору. Как правило, мы добавляем предохранитель для контроля максимальной выходной мощности.

Например, в этой цепи есть предохранитель на 20 ампер. Также, как вы можете видеть на печатной плате модуля, используются резисторы SMD, но они довольно большие и составляют 25 12 корпусов, так как они могут выдержать большую мощность.