Тиристором називається чотиришаровий напівпровідниковий прилад, що складається з послідовно чергуються областей p-і «-типів провідності До 1979 р тиристори називали тріністорамі З появою ГОСТ 208591-79, а потім ГОСТ 208591-98 класифікація змінилася таким чином:

• тріодних тиристори або, скорочено, тиристори

тиристоридіоди (тиристори з вбудованим зворотним діодом)

• лавинні, асиметричні, замикаються тиристори

• комбіновано-вимикати тиристори

• симетричні тріодних тиристори або, по-іншому, сімістори, тріаки

• фототиристори, Оптотиристори, оптосімістори

Три висновки тиристора позначають буквами: «А» (анод, Anode), «К» або «С» (катод, Cathode), «УЕ» або «G» (керуючий електрод або Gate – затвор)

Потужність навантаження, що підключається до анода / катода тиристора у багато разів перевищує потужність сигналу керування Важливою особливістю тиристора є те, що будучи якось відкритий, він знаходиться в такому стані постійно, аж до повного зняття харчування Отже, для управління тиристором можна використовувати короткі імпульси

Залежно від шару напівпровідника, з яким всередині зєднується висновок УЕ, тиристори бувають з управлінням з катода (Мал 2102, а, зустрічаються частіше) і з управлінням по анода (Мал 2102, б, зустрічаються рідше)

Рис 2102 Умовні графічні позначення тиристорів: а) з керуванням по катоду б) з управлінням по анода

Серед безлічі електричних параметрів тиристорів інтерес, з точки зору сполучення з MK, представляють наступні:

• струм відмикання УЕ /УЕ (Десятки-сотні міліампер)

• максимальна напруга УЕУЕ(Одиниці-десятки вольт)

• Тривалість імпульсу включення Твкл(Мікросекунди)

Типові параметри тиристорів сімейства КУ221: /УЕ = 015 А б емлх = 7 В Гвкл MIN = 2 МК с (в реальних схемах встановлюють 50 МК з .. Ю мс) частота повторення імпульсів на вході УЕ повинна бути не більше 30 кГц Інші параметри відносяться до силової частини Вони залежать від потужності / напруги в навантаженні і повинні вибиратися окремо, без привязки до схемотехнике MK

Для забезпечення довготривалої надійності роботи тиристорів слід дотримуватися зводу простих правил:

• імпульс УЕ повинен мати запас по струму щодо мінімально допустимого, інакше може статися локальний пробій стуктури слабким струмом перешкоди і вихід тиристора з ладу [2-187]

• робочі напруги і струми в силовій частині треба вибирати з коефіцієнтом запасу 07 .. 08 від максимально допустимих по даташіту

• електричні параметри входу УЕ мають значний технологічний розкид, тому розрахунки елементів треба вести на гірший випадок Тим не менш, деякі екземпляри тиристорів можуть включатися і при знижених (порівняно з даташіта) токах, напругах, ніж часто користуються радіоаматори у своїх конструкціях

• для підвищення завадостійкості між катодом і УЕ рекомендується ставити резистор опором 51 .. 1000 Ом Інше рішення – забезпечити низький вихідний імпеданс генератора керуючих імпульсів

• слід створювати комфортний температурний режим для тиристора із застосуванням радіаторів і теплопровідних паст, наприклад, КТП-8

При комутації навантаження в ланцюзі 220 В керуючі імпульси бажано синхронізувати з моментами переходу мережевої напруги через нуль Такий прийом різко знижує рівень ВЧ-перешкод, «засмічують» ефір Для плавної зміни напруги в навантаженні застосовують фаз число-імпульсне управління, при цьому не має значення, як підключаються тиристори до MK: без розвязки від мережі 220 В (Мал 2103, а .. ж) або з гальванічною ізоляцією (Мал 2104, а .. н)

а) імпульсами з виходу MK періодично відкривається транзистор K77, а через нього і тиристор VS1 Від частоти проходження імпульсів буде змінюватися середня напруга в навантаженні RH Необовязковий конденсатор C7 зменшує ВЧ-перешкоди в момент комутації

б) аналогічно Рис 2103, а, але максимально спрощено Проте, реально працює

в) тиристор VS1 харчується постійним, а не пульсуючим напругою, тому включається він позитивним імпульсом з виходу MK, а вимикається повним зняттям напруги живлення +9 .. + 18 В

г) аналогічно Рис 2103, в, але без транзистора і з вимиканням тиристора VS1 натисканням кнопки SB1 Резистором R1 встановлюється струм управління не більше 15 мА Падіння напруги на тиристорі у відкритому стані становить 06 .. 15 В Контакти кнопки SB1 повинні витримувати максимальний струм, на який розрахована навантаження RH\

д) мікросхема DD1 має вихід з відкритим колектором і служить ключем, що відкриває тиристор VS1 Резистором R1 задається струм управління, але його може не вистачити для конкретного тиристора через низької напруги живлення +5 В (перевіряється експериментально)

Рис 2103 Схеми підключення тиристорів до МК без гальванічної ізоляції (закінчення):

е) класичне включення шунтуючого резистора R3 між входом УЕ і катодом тиристора VSI Напруга живлення +5 В для MK може бути отримано від +9 В через стабілізатор

ж) на вхід УЕ тиристора VS1 через резистор R3 подається підвищений до +12 В напруга, щоб забезпечити гарантоване відмикання У деяких випадках, підбираючи тип тиристора VS1, можна домогтися його включення при зниженій напрузі +5 В Необовязковий конденсатор С / трохи сповільнює швидкість наростання керуючого струму (при цьому збільшуються втрати потужності), але він захищає тиристор VS1 від помилкових спрацьовувань

Рис 2104 Схеми гальванічної ізоляції MK від тиристорів (початок):

а) гальванічна розвязка через оптопару VU1 Тиристор VS1 подає напругу в навантаження Rн тільки під час одного напівперіоду мережевої напруги 220 В В іншій напівперіод навантаження знеструмлена, оскільки закритий діод VD2 Стабилитрон VD1 задає оптимальне напруга на вході УЕ тиристора VS1 Резистор R2огранічівает струм управління

б) аналогічно Рис 2104, а, але з іншого полярністю імпульсів від MK, з додатковим резистором R2, з конденсатором фільтра C1 і з іншим стабілітроном VD1 \

в) на обох виходах МК повинні синхронно виставлятися низького і високого рівні Резистори R1, & 2 – струмообмежуючі Резистор R4 підвищує завадостійкість

г) гальванічна розвязка на трансформаторі T1 Кожен з тиристорів VS1, VS2 відкривається в свою півхвилю мережевої напруги імпульсами з виходу МК тривалістю 10 МК з і періодом 07 .. 1 мс Для живлення транзистора VT1 застосовується окреме джерело +5 B (2), щоб перешкоди не порушували роботу MK Трансформатор T1 намотується на кільці з фериту 79HM K25xl5x5, в обмотці I – 40 витків, в обмотках II, III – По 80 витків дроту ПЕВ-025

д) MK формує імпульси частотою 100 Гц і тривалістю 12 МК з, які поступово за 3 з зміщуються з кінця напівперіоду мережевої синусоїди до її початку Як наслідок, оптосімтор VU1 «малими кроками» переходить в повністю відкритий стан, організовуючи плавний заряд ємності високовольтного конденсатора C3 Дросель L1 намотується на кільці з фериту M2000HM1 K31xl85x7 і містить дві обмотки по 25 витків дроту ПЕВ-10 в кожній

е) комутація навантаження RH за допомогою тиристора VS1 і ізольованого оптореле VU1 \

ж) гальванічна розвязка MK виконана на оптопаре VU1 Трансформатор T1 служить не для ізоляції (навантаження RH і так повязана з мережею 220 В), а для відмикання тиристора VS1 підвищеною напругою +9 .. +12 В при струмі до 015 А Економічно таке рішення виправдане при багатоканальної системі з великим числом тиристорів і одним трансформатором

з) VU1 – здвоєний опто тиристорний модуль фірми «Елемент-Перетворювач» Лінії МК Запаралеленими для підвищення потужності Заміна VU1 – два оптотиристора ТО 125-10-6

і) гальванічна розвязка на оптосімістори VU1 Тиристори VS1, К £ 2соедінени протівонаправленним Кожен з них відкривається в «свій» напівперіод мережевої напруги

к) тиристор оптопари VU1 замикає діагональ діодного моста VD1, щоб комутувати навантаження RH в обидва напівперіоду мережевої напруги Струм через навантаження не більше 100 мА

л) аналогічно Рис 2104, до, але з іншого полярністю імпульсів і іншими типами ЕРІ

Рис 2104 Схеми гальванічної ізоляції МК від тиристорів (закінчення):

м) стробоскоп з опторазвязкой Тиристор VS1 через підвищувальний трансформатор T1 [2-196] періодично поджігаетлампу EL1 Світлодіод HL1 відображає спалаху стробоскопа

н) маркування на корпусі оптотірісторов VU1, Г772содержіт літери і символи замість звичних арабських цифр Потужність в навантаженні RH не більше 100 Вт

Джерело: Рюмік, С М, 1000 і одна мікроконтролерна схема Вип 2 / С М Рюмік – М: ЛР Додека-ХХ1, 2011 – 400 с: Ил + CD – (Серія «Програмовані системи»)