Principis de control de tiristors i triac

Comencem pels esquemes més senzills. En el cas més senzill, per controlar un tiristor, n'hi ha prou amb subministrar breument un corrent constant d'un determinat valor al seu elèctrode de control. El mecanisme per subministrar aquest corrent es pot mostrar esquemàticament representant un interruptor que es tanca i subministra energia, com l'etapa de sortida d'un xip o transistor.

Aquest és un mètode aparentment senzill, però cal que la potència del senyal de control sigui significativa. Per tant, en condicions normals per al triac KU208, aquest corrent hauria de ser com a mínim de 160 mA, i per al trinistor KU201 hauria de ser almenys 70 mA. Així, a una tensió de 12 volts i amb un corrent mitjà de, per exemple, 115 mA, la potència de control serà ara 1,4 W.

Els requisits de polaritat del senyal de control són els següents: l'SCR requereix una tensió de control positiva respecte al càtode, i el triac (tiristor equilibrat) requereix la mateixa polaritat que el corrent de l'ànode, o negativa per a cadascun dels semicicles. .

L'elèctrode de control del triac no està desviat, el trinistor es manipula amb una resistència de 51 ohms.Els tiristors moderns requereixen cada cop menys corrent de control, i molt sovint es poden trobar circuits on el corrent de control dels SCR es redueix a uns 24 mA, i per als triacs a 50 mA.

Pot passar que una forta disminució del corrent al circuit de control afecti la fiabilitat del dispositiu, de manera que de vegades els desenvolupadors han de triar tiristors per separat per a cada circuit. En cas contrari, per obrir el tiristor de baix corrent, la seva tensió d'ànode hauria de ser alta en aquest moment, provocant un corrent d'entrada nocius i interferències.

La manca de control segons l'esquema més senzill descrit anteriorment és evident: hi ha una connexió galvànica permanent del circuit de control amb el circuit elèctric. Els triacs d'alguns circuits permeten connectar un dels terminals del circuit de control al cable neutre. Els SCR només permeten aquesta solució afegint un pont de díodes al circuit de càrrega.

Com a resultat, la potència subministrada a la càrrega es redueix a la meitat perquè la tensió es subministra a la càrrega només en un dels períodes de l'ona sinusoïdal de la xarxa. A la pràctica, tenim el fet que quasi mai s'utilitzen circuits amb tiristor de control de corrent continu sense aïllament galvànic dels nodes, excepte quan el control, per alguna bona raó, s'ha de dur a terme d'aquesta manera.

Una solució de control de tiristor comuna és on la tensió s'aplica a l'elèctrode de la porta directament des de l'ànode a través d'una resistència tancant l'interruptor durant uns microsegons. La clau aquí pot ser un transistor bipolar d'alta tensió, un petit relé o una fotoresistor.

Aquest enfocament és acceptable a una tensió d'ànode relativament alta, és convenient i senzill fins i tot si la càrrega conté un component reactiu. Però també hi ha un inconvenient: requisits ambigus per a la resistència limitadora de corrent, que ha de ser petit en valor nominal, de manera que el tiristor s'encén més a prop del començament del mig cicle de l'ona sinusoïdal quan s'encén per primera vegada, no a una tensió de xarxa zero (en absència de sincronització), també hi poden arribar 310 volts, però el corrent a través de l'interruptor i a través de l'elèctrode de control del tiristor no hauria de superar els valors màxims admissibles per a ells.

El propi tiristor s'obrirà a la tensió Uop = Iop * Rlim. Com a resultat, es produirà soroll i la tensió de càrrega disminuirà lleugerament.La resistència calculada de la resistència Rlim es redueix pel valor de la resistència del circuit de càrrega (incloent el seu component inductiu), que passa a estar connectat en sèrie amb el resistència en el moment de l'encesa.

Però en el cas dels dispositius de calefacció, es té en compte el fet que en un estat fred la seva resistència és deu vegades menor que en un de treball escalfat. Per cert, a causa del fet que en triacs el corrent d'encesa per a semiones positives i negatives pot diferir lleugerament, pot aparèixer un petit component constant a la càrrega.

El temps d'encesa de l'SCR no sol ser superior a 10 μs, per tant, per a un control econòmic de la potència de càrrega, es pot aplicar un tren de polsos amb un cicle de treball de 5, 10 o 20 per a freqüències de 20, 10 i 5. kHz, respectivament. La potència disminuirà de 5 a 20 vegades.

El desavantatge és el següent: el tiristor es pot encendre, i no al començament del mig cicle.Està ple d'ones i soroll. I, tanmateix, fins i tot si l'encesa es produeix just abans de l'inici de l'augment de la tensió des de zero, en aquest moment és possible que el corrent de l'elèctrode de control encara no arribi al valor de retenció, aleshores el tiristor s'apagarà immediatament després del final del pols.

Com a resultat, el tiristor s'encendrà i s'apagarà primer durant intervals curts fins que finalment el corrent pren una forma sinusoïdal. Per a càrregues amb un component inductiu, és possible que el corrent no arribi al valor de retenció, la qual cosa imposa un límit inferior a la durada dels polsos de control i el consum d'energia no disminuirà gaire.

La separació del circuit de control de la xarxa és proporcionada per l'anomenat impuls d'arrencada, que es pot dur a terme fàcilment instal·lant un petit transformador d'aïllament en un anell de ferrita amb un diàmetre inferior a 2 cm. És important que la tensió d'aïllament d'aquest transformador hauria de ser alt, i no com qualsevol transformador de polsos industrial...

Per tal de reduir significativament la potència necessària per al control, caldrà recórrer a un control més precís. El corrent de la porta s'ha d'apagar igual que el tiristor està encès. Quan l'interruptor està tancat, el tiristor s'encén, i quan el tiristor comença a conduir corrent, el microcircuit deixa de subministrar corrent a través de l'elèctrode de control.

Aquest enfocament realment estalvia l'energia necessària per conduir el tiristor. Si l'interruptor està tancat actualment, la tensió de l'ànode encara no és suficient, el tiristor no s'obrirà pel microcircuit (la tensió hauria de ser una mica més de la meitat de la tensió d'alimentació del microcircuit). La tensió d'encesa és regulable selecció de resistències de desacoblament.

Per controlar el triac d'aquesta manera, cal fer un seguiment de la polaritat, de manera que s'afegeix al circuit un bloc d'un parell de transistors i tres resistències, que fixa el moment en què la tensió creua zero. Els esquemes més complexos estan fora de l'abast d'aquest article.