Управление симистором через транзистор

Управление симистором через транзистор

Итог с позволения сказать оказался печальным, была припалена первичная обмотка.

Пришлось перемотать полностью весь транс. Первичка 200 витков проводом диаметром 1.8 в стеклоткани, вторичка 6 витков диаметр провода 2.3мм в два провода.

А вот печаль, постигла меня буквально сразу, симистор стрельнул на фото восстановленный прибор .

Но мы не ищем легких путей, у меня в резерве имелся фазовый регулятор на микросхеме КР1182ПМ1, после подключения второй регулятор отправился к праотцам вслед за первым.
Хочу заметить, что симисторные регуляторы, которые могут управлять коллекторными двигателями, не в состоянии управлять трансформаторами.
«Я достаю из широких штанин» В.Маяковский. Регулятор на мощных MOSFET транзисторах вот схема. Этот девайс я использую для регулировки паяльника уже года 4-5.
Фото этого девайса, мосфеты стоят другие, мощнее чем IRF840, а так схема

Далее была найдена схема на сайте уважаемого радиолюбителя, схема представлялась автором как собственная разработка. Ну что ж засучив рукава, собираю и эту схему.

После сборки схемы, сказать, чтоб эта схема не заработала, я не могу, она заработала на 50% до выхода микросхемы 3. Обращение к автору схемы, не внесло дальнейшей ясности в работе схемы. Попытки поднять кпд схемы более 50% не возымели дальнейшего действа. Вердикт – схема не рабочая.

Следующим шагом было теоретическое понимание, как должен работать симистор на индуктивность.

Итак—Идеология управления симистором на индуктивную нагрузку.
При индуктивной нагрузке из-за фазового сдвига тока за период короткого запускающего импульса симистор, не успевает открыться.
Проявляется это как характерное рычание и подпрыгивание трансформатора. Иногда летят симисторы.

Есть только два способа стабильного регулирования индуктивной нагрузки.
1. Это посылать пакет импульсов — не откроется с первого, откроется от второго-третьего импульса.
2. или держать постоянно ток на открывание с момента включения до конца полупериода.

Вот схема которая была взята за основу .
Мощный симисторный регулятор мощности.
Схема найдена была на сайте Радиокот.
Спасибо автору этого девайса.
Она совпадала с идеологией написанной выше.
Описание работы схемы привожу частично, остальная часть статьи посвящена аналогу схемы на дискрете, мне это не нать….

Последний раз редактировалось Serge 19 июн 2013, 08:59, всего редактировалось 2 раз(а).

Могут возникнуть вопросы по поводу бестрансформаторного блока питания с конденсаторным делителем, не напрягайтесь, вот ссылка, там же и он-лайн калькулятор для расчета оного — http://radiohlam.ru/teory/wtsupp_cdiv.htm
Описание работы всего устройства в целом и его осциллограммы совпадают с описанием автора.

Теперь закидываю полученный результат в коробочку, ставлю симистор на фильдеперсовый радиатор через слюдяную прокладку и подключаю к трансу.
Троекратно крестимся и включаем в сеть переменник предварительно ставим на минимальное положение, транс гудит слегка больше чем ранее. Выводим регулятор постепенно на максимум.
Все работает, просто отлично. Фольга плавно нагревается.
Ура, товарищи, ура. Это победа.

Фотки внутренностей регулятора.

Последний раз редактировалось Serge 19 июн 2013, 13:37, всего редактировалось 2 раз(а).

Схема взята с пендосовского сайта и она явно рабочая.
Динистор вместе с кондером который внутри диодного моста формирует пакеты импульсов. Т.е. принцип открывания симистора одинаков с вышеуказанной схемой.
Но схему эту делать не стал, что то мне показалась, что она будет сложна в настройке, а может я и перестраховался.

Вот собственно и вся эпопея по созданию симисторного регулятора работающего на индуктивную нагрузку.

Вдруг кому понадобится регулировать сварочный транс, думаю, будет работать и весьма неплохо.

Не могу распаковать архив печатной платы. Помогите, пожалуйста. Заранее благодарю!

Serge, собираюсь повторять Ваше устройство.
Возник вопрос: На принципиальной схеме у оптопары TLP504 есть 8 выводов, а согласно даташита на TLP504G : http://www.alldatasheet.com/datasheet-p . P594G.html , у этого девайса 6 выводов.
Как получилось такое несоответствие?

Про стабилитрон на выходе диодного моста можно чуть подробнее?
Какое на нём обычно должно быть напряжение?

Часовой пояс: UTC + 3 часа [ Летнее время ]

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 2

Что такое симистор, как он работает и для чего нужен

Симистор является полупроводниковым прибором. Его полное название – симметричный триодный тиристор. Его особенность – возможно проводить ток в обе стороны. Данный элемент цепи имеет три вывода: один является управляющим, а два других силовыми. В этой статье мы рассмотрим принцип работы, устройство и назначение симистора в различных схемах электроприборов.

Конструкция и принцип действия

Особенность симистора является двунаправленной проводимости идущего через прибор электрического тока. Конструкция устройства строится на использовании двух встречно-параллельных тиристоров с общим управлением. Такой принцип работы дал название от сокращенного «симметрические тиристоры». Поскольку электроток может протекать в обе стороны, нет смысла обозначать силовые выводы как анод и катод. Дополняет общую картину управляющий электрод.

Условное обозначение на схеме по ГОСТ:

Внешний вид следующий:

В симисторе есть пять переходов, позволяющих организовать две структуры. Какая из них будет использоваться зависит от места образования (конкретный силовой вывод) отрицательной полярности.

Как работает симистор? Исходно полупроводниковый прибор находится в запертом состоянии и ток по нему не проходит. При подаче тока на управляющий электрод, последний переходит в открытое состояние и симистор начинает пропускать через себя ток. При работе от сети переменного тока полярность на контактах постоянно меняется. Схема, где используется рассматриваемый элемент, при этом будет работать без проблем. Ведь ток пропускается в обоих направлениях. Чтобы симистор выполнял свои функции, на управляющий электрод подают импульс тока, после снятия импульса ток через условные анод и катод продолжает протекать до тех пор, пока цепь не будет разорвана или они не будут находится под напряжением обратной полярности.

При использовании в цепи переменного тока симистор закрывается на обратной полуволне синусоиды, тогда нужно подавать импульс противоположной полярности (той же, под которой находятся «силовые» электроды элемента).

Принцип действия системы управления может корректироваться в зависимости от конкретного случая и применения. После открытия и начала протекания подавать ток на управляющий электрод не нужно. Цепь питания разрываться не будет. При надобности отключить питание следует понизить ток в цепи ниже уровня величины удержания или кратковременно разорвать цепь питания.

Управляющие сигналы

Чтобы добиться желаемого результата с симистором используют не напряжение, а ток. Чтобы прибор открылся, он должен быть на определённом небольшом уровне. Для каждого симистора сила управляющего тока может быть разной, её можно узнать из даташита на конкретный элемент. Например, для симистора КУ208 этот ток должен быть больше 160 мА, а для КУ201 —не менее 70 мА.

Полярность управляющего сигнала должна совпадать с полярностью условного анода. Для управления симистором часто используют выключатель и токоограничительный резистор, если он управляется микроконтроллером – может понадобиться дополнительная установка транзистора, чтобы не сжечь выход МК, или использовать симисторный оптодрайвер, типа MOC3041 и подобных.

Четырёхквадрантные симисторы могут отпираться сигналом с любой полярностью. В этом преимуществе есть и недостаток – может потребоваться увеличенный управляющий ток.

При отсутствии прибор заменяется двумя тиристорами. При этом следует правильно подбирать их параметры и переделывать схему управления. Ведь сигнал будет подаваться на два управляющих вывода.

Достоинства и недостатки

Для чего нужен рассматриваемый полупроводниковый прибор? Самый популярный вариант использования – коммутация в цепях переменного тока. В этом плане симистор очень удобен – используя небольшой элемент можно обеспечить управление высоковольтного питания.

Популярны решения, когда им заменяют обычное электромеханическое реле. Плюс такого решения – отсутствует физический контакт, благодаря чему включение питания становится надежнее, переключение бесшумным, ресурс на порядки больше, быстродействие выше. Еще одно достоинство симистора – относительно невысокая цена, что вместе с высокой надёжностью схемы и временем наработки на отказ выглядит привлекательно.

Полностью избежать минусов разработчикам не удалось. Так, приборы сильно нагреваются под нагрузкой. Приходится обеспечивать отвод тепла. Мощные (или «силовые») симисторы устанавливают на радиаторы. Ещё один недостаток, влияющий на использование, это создание гармонических помех в электросети некоторыми схемами симисторных регуляторов (например, бытовой диммер для регулировки освещенности).

Отметим, что напряжение на нагрузки будет отличаться от синусоиды, что связано с минимальным напряжением и током, при которых возможно включение. Из-за этого подключать следует только нагрузку, не предъявляющую высоких требований к электропитанию. При постановке задачи добиться синусоиды такой способ коммутации не подойдёт. Симисторы сильно подвержены влиянию шумов, переходных процессов и помех. Также не поддерживаются высокие частоты переключения.

Область применения

Характеристики, небольшая стоимость и простота устройства позволяет успешно применять симисторы в промышленности и быту. Их можно найти:

1. В стиральной машине.
2. В печи.
3. В духовках.
4. В электродвигателе.
5. В перфораторах и дрелях.
6. В посудомоечной машине.
7. В регуляторах освещения.
8. В пылесосе.

На этом перечень, где используется этот полупроводниковый прибор, не ограничивается. Применение рассматриваемого проводникового прибора осуществляется практически во всех электроприборах, что только есть в доме. На него возложена функция управления вращением приводного двигателя в стиральных машинках, они используются на плате управления для запуска работы всевозможных устройств – легче сказать, где их нет.

Основные характеристики

Рассматриваемый полупроводниковый прибор предназначен для управления схемами. Независимо от того, где в схеме он применяется, важны следующие характеристики симисторов:

1. Максимальное напряжение. Показатель, который будучи достигнут на силовых электродах не вызовет, в теории, выхода из строя. Фактически является максимально допустимым значением при условии соблюдения диапазона температур. Будьте осторожны – даже кратковременное превышение может обернуться уничтожением данного элемента цепи.
2. Максимальный кратковременный импульсный ток в открытом состоянии. Пиковое значение и допустимый для него период, указываемый в миллисекундах.
3. Рабочий диапазон температур.
4. Отпирающее напряжение управления (соответствует минимальному постоянному отпирающему току).
5. Время включения.
6. Минимальный постоянный ток управления, нужный для включения прибора.
7. Максимальное повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии. Этот параметр всегда указывают в сопроводительной документации. Обозначает критическую величину напряжения, предельную для данного прибора.
8. Максимальное падение уровня напряжения на симисторе в открытом состоянии. Указывает предельное напряжение, которое может устанавливаться между силовыми электродами в открытом состоянии.
9. Критическая скорость нарастания тока в открытом состоянии и напряжения в закрытом. Указываются соответственно в амперах и вольтах за секунду. Превышение рекомендованных значений может привести к пробою или ошибочному открытию не к месту. Следует обеспечивать рабочие условия для соблюдения рекомендованных норм и исключить помехи, у которых динамика превышает заданный параметр.
10. Корпус симистора. Важен для проведения тепловых расчетов и влияет на рассеиваемую мощность.

Вот мы и рассмотрели, что такое симистор, за что он отвечает, где применяется и какими характеристиками обладает. Рассмотренные простым языком теоретические азы позволят заложить основу для будущей результативной деятельности. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Устройство и принцип работы симистора

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.

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:

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

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

1. Существенное тепловыделение во время работы.
2. Восприимчивость к электромагнитным помехам и шумам.
3. Неумение работать при значительных частотах переменчивого тока.
4. 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:

1. За счёт снижения числа требуемых компонентов, плата сделалась ещё более малогабаритной.
2. Как следствие, понижение потерь усилия и снижение стоимости готового продукта.
3. 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:

1. Это почти весь инструмент: от ручной дрели и шуруповерта вплоть до зарядного устройства для автоаккумуляторов.
2. Многочисленные домашние электроприборы: пылесосы, вентиляторы, фены и так далее.
3. В домашних компрессорных конструкциях — кондиционерах и холодильниках.
4. 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:

1. 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»;
2. 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.

Управление симистором через транзистор

Здравствуйте.
По какому принципу выбирается номинал сопротивления между УЭ и катодом?

И ещё вопрос.
Со схемы управления на УЭ тиристора советуют подавать управляющие импульсы через диод, чтобы устранить влияние тиристора на схему
управления ( тиристор КУ 202 ).
Я так понимаю, что это ток утечки от анода на УЭ?
А если я поставлю тиристор MCR 22-8 и ему подобные, то нужен там диод или нет?

Подтверждаю то, что написал vidask, и дополню — сопротивление внутренней цепи управляющий электрод-катод у тиристоров обычно порядка 50 Ом. Откуда легко сделать вывод, что резистор больше 100 Ом, включенный параллельно этим электродам — как мертвому припарка. Из моей практики чаще всего попадались схемы, в которых сопротивление этого резистора было 51 Ом.

Что касается параметров советских тиристоров КУ202, то у меня к ним отношение неоднозначное. Когда в 70-е возник бешеный ажиотаж вокруг цветомузыкальных приставок, все гонялись за тиристорами КУ202Н. По справочникам только они были способны выдерживать 400В, причем переменное. С буквой «М» были тоже 400-вольтовые, но только для одной полярности. Поэтому надо было ставить дополнительный диод.
За тиристоры с буквой «Н» можно было выменять что угодно. И многое надо было отдать, чтобы приобрести такое чудо. Насобирал и я несколько комплектов таких тиристоров.
А в 80-е мне понадобился тиристор, который, будучи включенным динистором, пробивался бы при напряжении 150. 180 вольт. Если верить справочникам, такими параметрами обладал КУ202В, с максимально допустимым напряжением 150 вольт.
Я перепробовал все тиристоры с такой буквой, которые были на нашем складе, и подошел только один. Все остальные спокойно выдерживали сетевое напряжение, и даже не собирались пробиваться сами. Пришлось пробовать и с буквами А и Б.

Тиристоры КУ202А сразу отпали. Это были не тиристоры, а какое-то говно. У них между анодом и катодом даже при низких напряжениях была такая утечка, что удивительно, как их вообще выпустили на свет божий. А вот с буквой «Б» ситуация была более обнадеживающей. Половина этих тиристоров тоже не хотела пробиваться даже при сетевом напряжении. Вторая половина вела себя лишь ненамного лучше, чем с буквой «А». А несколько штук удалось выбрать, с напряжением пробоя порядка 150 вольт. Но их тоже пришлось забраковать, потому что после нескольких срабатываний они слегка нагревались, и этого было достаточно, чтобы они «поплыли»

Пришлось остановиться на КУ202В. Я объявил всем, что меняю один КУ202В, который пройдет отбор, на четыре КУ202Н. И мне начали таскать их со всех загашников! В общем, через мои руки тогда прошло не меньше двух сотен таких тиристоров. Из них удалось отобрать только один.

Поэтому я потерял надежду найти их, их решил проблему другим путем — набирал цепочку стабилитронов, общим напряжением 150 вольт, и включал эту цепочку последовательно с управляющим электродом.

А в процессе этого отбора я убедился, что для цветомузыкальных установок не обязательно было приносить большие жертвы, чтобы приобрести именно КУ202Н. Вполне подошли бы любые, начиная с буквы «Г» и выше.