Тема «знову тиристор з керованим вимиканням» пов’язаний з попереднім розглядом цього пристрою в розділі 5, крім того, він має на увазі періодичний підйом і спад популярності тиристора з керованим вимиканням (GTO-тиристор) як комутуючого пристрою. Здається, що з кожним підйомом його популярності інші пристрої піддаються удосконаленням, які відволікають увагу конструкторів. Так, модернізовані потужні МОП-транзистори, транзистори Дарлінгтона та дискретні біполярні транзистори в той чи інший час зменшували інтерес до GTO-тиристору. Крім того, з’являлися нові пристрої, такі як IGBT-транзистори, не кажучи вже про звичайних тиристорах. Ці конкурентоспроможні пристрої в деяких випадках демонструють реальні переваги у вартості, доступності ефективності. Тим не менш, інтерес до GTO-тиристору зберігається, і все більше число конструкторів прихильно ставиться до цього тиристору як до потужного пристрою комутації для таких додатків як управління двигунами, зварювання, перетворення частоти і джерела безперебійного живлення.

Тут доречно дещо розширити сферу застосування цього пристрою. У цьому розділі розглядається схема з двома задають пристроями, тому що цей варіант використання GTO-тиристора не був досліджений в розділі 5. Оскільки GTO-тиристор вимагає наявності двох імпульсів, включення і виключення, успішна робота і управління залежать виключно від методу збудження. Найбільш доречно знову звернутися до инвертору с <7ГОтірістором, який був запропонований вашій увазі в розділі 5, тому що там детально не розглядалося жодної схеми управління.

На рис. 19.18 можна бачити той же самий 1200-ватний, 20 кГц інвертор з GTO-тиристором з глави 5, але цього разу він пов’язаний з унікальним драйвером. Цікаво, що хоча необхідні обидві полярності пускових імпульсів, схема на рис. 19.18 не має джерела негативної напруги харчування. Виявляється, що при перемиканні транзистора QI з включеного стану у вимкнений і назад, до керуючого електрода GTO-тиристора надходять як позитивні (включають) так і негативні (вимикають) імпульси. Зокрема, коли транзистор QI вимикається, позитивні запускають імпульси переводять GTO-тиристор в провідний стан. Цей позитивний імпульс з’являється завдяки електромагнітної енергії, запасеної в котушках індуктивності LI і L2. У момент включення транзистора QI на керуючому електроді GTO-тиристора з’являється негативний імпульс і вимикає його. Негативний імпульс утворюється за рахунок електростатичної енергії, запасеної в конденсаторі С1. Амплітуда негативного імпульсу майже удвічі перевищує постійна напруга допоміжного джерела живлення і складає величину близько 70 В. Однак, як і у випадку зі звичайним тиристором, для надійного включення GJO-тиристора достатньо позитивного імпульсу, який має амплітуду кілька вольт. Помітити, що змінюючи інтервал між вхідними імпульсами, можна здійснювати ШІМ-керування потужністю в навантаженні (такий метод управління можна також розглядати як управління з фазово-імпульсною модуляцією).

Рис. 19.18. Перетворювач із зовнішнім збудженням на GTOтірісторе для перемикання 1200 Вт з частотою 20 кГц. Через високу щільність струму і регенеративного дії тиристорів, цей інвертор може мати к.к.д. 95%. Фірми Milliard і Unitrode також випускають (РГО-тірістори. RCA.

Схема іншого драйвера для GTO-тиристора показана на рис. 19.19. Вибираючи відповідні комплементарні потужні МОП-транзистори і допоміжне джерело живлення, можна виконати необхідні умови для управління GTO-тиристором. Схема вихідного двотактного каскаду відрізняється від схеми драйвера, наведеного на рис.

19.18, тим, що не використовуються накопичувачі енергії. Це дозволяє драйверу працювати в широкому діапазоні тривалостей і частоти повторення імпульсів. Схема особливо добре підходить для порушення GTO-тиристора, бо веде себе як джерело з низьким вихідним опором. Це особливо важливо для негативного імпульсу виключення, тому що тут велика амплітуда струму.

Важливим параметром є тривалість імпульсу включення, який виробляється цим драйвером. При деяких умовах роботи, таких як слабка навантаження, GTO-тиристор може відчувати труднощі швидкого замикання в стан насичення, якщо запускається дуже короткими імпульсами. GTO-тиристор в такій ситуації може бути пошкоджений через велику розсіювання потужності. Ця проблема зникає при довших імпульсах включення. Крім електричних причин, недостатнє защелкивание пов’язано з аномальним підвищенням температури – цей тип саморазогрева на жаль має регенеративний характер. Звичайно, треба пам’ятати, що для забезпечення нормальних умов роботи потрібен відповідний радіатор.

Якщо забезпечений відповідний сигнал запуску і відведення тепла, то GTO-тиристор електрично надійний пристрій. Добре, якщо GTOтірістор захищена плавким запобіжником. Швидкодіюча електронний захист часто не потрібна тому, що як тільки запущений регенеративний процес замикання, ймовірність роботи СТО-тиристора в лінійній області дуже мала. Ці зауваження стосуються налагодженій системі, яка деякий час вже працювала надійно. Під час налагодження схеми і експериментування хорошим засобом захисту залишається підвищена обережність.

Рис. 19.19. Варіант драйвера для інвертора с (7Г0-тірістором. Комплементарні МОП-транзистори можуть бути малопотужними, так як імпульсні струми цих пристроїв можуть бути великими.

RC-ланцюг на виході драйвера (рис. 19.19) призначена для попередження довільних включень від електричних перешкод. Це часто доводиться враховувати на промислових підприємствах, де виправдане застосування (7ТО-тиристорів великої потужності. Перед вибором конкретного GTO-тиристора з дуже низькою напругою включення або малим струмом вимикання в цьому відношенні слід проявити акуратність. GTO-тиристори дуже зручні при відсутності сильних індустріальних перешкод, але може бути ненадійний там, де потужні перехідні процеси є звичайним явищем.

Джерело: І.М.Готтліб Джерела живлення. Інвертори, конвертори, лінійні і імпульсні стабілізатори. Москва: Постмаркет, 2002. – 544 с.