Вибір тиристорів для схем випрямлячів.

2.1.Типи тиристорів.

Тиристори - це напівпровідникові прилади з чотирьохшаровою структурою : p - n - p - n або n - p - n - p . Вони мають характеристику S-типу (з областю негативного диференціального опору )(див. рис.2.1).

Тиристори використовуються в силових ланцюгах для комутації великих струмів і напруги.

Тиристори бувають некеровані і керовані.

Некеровані тиристори або диністори складаються з трьох послідовно включених p - n - переходів. При вказаній на рисунку полярності зовнішнього напрямку (пряме) переходи П1 і П3 зміщені в прямому напрямі, а П2 - в зворотному.

Крайні області Р1 і n2 називаються емітерами, а середні - n1 і Р2 - базами.

Тиристор можна представити як з'єднання двох транзисторів(див. рис.2.2).

Виходячи з транзисторної моделі, колекторний

Рис.2.1.Схема включення тиристора. струм VT1 рівний базовому струму VT2, а

колекторний струм VT2 рівний базовому струму VT1. Тому в такій структурі існує позитивний зворотний зв'язок(ПЗЗ), який забезпечує перемикання структури за умови, що Kпос > 1.

На ВАХ тиристора можна виділити 4 ділянки : (див. рис.2.2).

1 - (OA) - ділянка замкнутого стану, коли струм через тиристор визначається струмом зворотного зміщеного (замкнутого) центрального p - n - переходу.

2 - (AB) - ділянка негативного опору.

3 - (вище за точку B) - ділянка включеного стану, коли струм через тиристор залежить від опору зовнішнього навантаження.

4 - (нижче за точку O) - ділянка зворотної напруги.

У точці A диференціальний опір R1=0. Точка A називається точкою перемикання тиристора. Цій точці відповідають: напруга перемикання - Uпер. і струм перемикання Iпер.

При збільшенні прямої напруги на диністорі до точки A струм росте слабо, а після точки A зростає різко; при цьому пряма напруга падає до величини Uост.

Для розрахунку схем на диністорі треба знати: Uпер. ; Iпер. ; Uост. ; Uобр.max ; Iв.

Рис.2.2.Еквівалентні схеми тиристора та його ВАХ.

Керовані тиристори мають електрод, що управляє( рис.2.3).При збільшенні струму електроду, що управляє, ВАХ тиристора випрямляється і тиристор включається при Iупр.ел. = Iспр.

Рис.2.3.Тиристор з управляючим електродом та його ВАХ.

Якщо Iупр.ел = 0, то тиристор матиме характеристику як диністор і включатиметься при Uпр = Uвкл.

Для розрахунку схем на тиристорах треба знати: Iвкл. ; Iвикл. ; Iу.спр. ; Uост. ; Uобр.max .

Iу.випр. - мінімальний струм емітера, що управляє, при якому зникає ділянка з негативним опором ( відбувається “випрямлення” ВАХ ).

Тиристор, на відміну від транзистора, має пам'ять. Досить включити його або вимкнути, і він залишиться в останньому стані. У цьому його перевага в порівнянні з транзистором.

Розроблені спеціальні тиристори, що замикаються. (див. рис.2.4).

На відміну від звичайних тиристорів, що не замикаються (для замикання яких необхідно перервати струм через тиристор), для їх виключення треба подати імпульс струму по ланцюгу управління (негативний - для управління по катоду ; позитивний - для управління по аноду).

Згідно ВАХ при чималому замикаючому струмі (Iу < 0) струм виключення тиристора стає більше анодного струму через тиристор Iа і він вимикається.

Рис.2.4.Замикаючі тиристори.

Симетричні тиристори (симістори) призначені для роботи в ланцюгах змінного струму.

Симістори еквівалентні двом стрічно-паралельно включеним тиристорам. (див. рис.2.5).

ВАХ симістора симетрична відносно початку координат.

Симістори існують в чотирьох варіантах:

1. керовані струмом одного напряму позитивної полярності;

2. керовані в одному напрямі струмом позитивної полярності, а в іншому - струмом негативної полярності;

3. керовані в одному напрямі струмом певної полярності, а в іншому - струмом будь-якої полярності;

4. керовані в обох напрямах струмом будь-якої полярності.

Рис.2.5.Симетричні тиристори (симістори).

1.2.2.Вибір тиристорів.

Вибір тиристорів здійснюємо по значенню максимального середнього струму через вентиль(тиристор):

А, де

mо - число вентилів в схемі випрямляча, що мають спільну точку.

Вибираємо тиристори з потрібними параметри:

Здійснюємо перевірку правильності вибору силових тиристорів. Визначаємо потужність, що розсіюється на тиристорі в класифікаційній схемі

Вт, де

Uo , В - порогова напруга вентиля;

Івер, А - довідкове значення допустимого струму через вентиль;

kфкл - коефіцієнт форми випрямленого струму для класифікаційної схеми;

rд, Ом - диференціальний опір тиристора в провідному стані.

Визначаємо потужність, що розсіюється на тиристорі у використовуваній схемі випрямляння

Вт, де

Uo, В - порогова напруга вентиля;

I*в.ср, А - реальне значення струму через вентиль;

kфр- коефіцієнт форми випрямленого струму для використовуваної схеми;

rд, Ом - диференціальний опір тиристора в провідному стані;

Якщо ,то тиристори вибрані вірно.