Les thyristors sont des commutateurs électroniques de puissance,pas entièrement géré. Souvent, dans les livres techniques, vous pouvez voir un autre nom pour cet appareil - un thyristor à une seule opération. En d'autres termes, sous l'influence d'un signal de commande, il est transféré dans un état - conducteur. Plus précisément, il comprend une chaîne. Pour qu'il s'éteigne, il est nécessaire de créer des conditions spéciales garantissant la chute du courant direct dans le circuit à zéro.
Caractéristiques des thyristors
Les commutateurs à thyristors conduisent le courant électriqueuniquement dans le sens direct et à l'état fermé, il résiste non seulement à la tension directe mais également à la tension inverse. La structure du thyristor est à quatre couches, il y a trois sorties:
- Anode (désignée par la lettre A).
- Cathode (lettre C ou K).
- Electrode de contrôle (Y ou G).
Les thyristors ont toute une famille de voltampèrescaractéristiques, ils peuvent être utilisés pour juger de l'état de l'élément. Les thyristors sont des commutateurs électroniques très puissants, ils sont capables de commuter des circuits dans lesquels la tension peut atteindre 5000 volts et l'intensité du courant est de 5000 ampères (alors que la fréquence ne dépasse pas 1000 Hz).
Fonctionnement des thyristors dans les circuits CC
Un thyristor conventionnel est activé en fournissant un courantimpulsion à la broche de commande. De plus, il doit être positif (par rapport à la cathode). La durée du processus transitoire dépend de la nature de la charge (inductive, active), de l'amplitude et de la vitesse de montée dans le circuit de commande de l'impulsion de courant, de la température du cristal semi-conducteur, ainsi que du courant et de la tension appliqués aux thyristors disponibles dans le circuit. Les caractéristiques du circuit dépendent directement du type d'élément semi-conducteur utilisé.
Dans le circuit dans lequel se trouve le thyristor,l'apparition d'un taux élevé de montée en tension est inacceptable. A savoir, une telle valeur à laquelle l'élément s'allume spontanément (même s'il n'y a pas de signal dans le circuit de commande). Mais en même temps, le signal de commande doit avoir une pente très élevée.
Méthodes d'arrêt
On distingue deux types de commutation à thyristors:
- Naturel.
- Forcé.
Et maintenant plus en détail sur chaque espèce. Le naturel se produit lorsque le thyristor fonctionne dans un circuit de courant alternatif. De plus, cette commutation se produit lorsque le courant tombe à zéro. Mais il existe de nombreuses façons d'implémenter la commutation forcée. Le choix de la commande de thyristor dépend du concepteur du circuit, mais cela vaut la peine de parler de chaque type séparément.
La manière la plus caractéristique de forcerla commutation est la connexion d'un condensateur qui a été préchargé à l'aide d'un bouton (clé). Le circuit LC est inclus dans le circuit de commande des thyristors. Cette chaîne contient un condensateur complètement chargé. Pendant un processus transitoire, des fluctuations de courant se produisent dans le circuit de charge.
Méthodes de commutation forcée
Il existe plusieurs autres types decommutation. Souvent, un circuit est utilisé qui utilise un condensateur de commutation à polarité inversée. Par exemple, ce condensateur peut être connecté au circuit à l'aide d'un thyristor auxiliaire. Dans ce cas, une décharge se produira vers le thyristor principal (en fonctionnement). Cela conduira au fait que le courant du condensateur dirigé vers le courant direct du thyristor principal aidera à réduire le courant dans le circuit à zéro. Par conséquent, le thyristor s'éteint. Cela est dû au fait que le dispositif à thyristors a ses propres caractéristiques qui ne sont caractéristiques que de lui.
Il existe également des schémas dans lesquels se connecterChaînes LC. Ils sont déchargés (et avec des fluctuations). Au tout début, le courant de décharge circule vers le travailleur et après avoir égalisé leurs valeurs, le thyristor est désactivé. Après cela, du circuit oscillatoire, le courant traverse le thyristor dans la diode semi-conductrice. Dans ce cas, pendant que le courant circule, une certaine tension est appliquée au thyristor. Elle est égale en valeur absolue à la chute de tension aux bornes de la diode.
Fonctionnement des thyristors dans les circuits AC
Si le thyristor est inclus dans le circuit AC, les opérations suivantes peuvent être effectuées:
- Activer ou désactiver un circuit électrique avec une charge résistive ou résistive.
- Changez la valeur moyenne et effective du courant qui traverse la charge, grâce à la possibilité d'ajuster la synchronisation du signal de commande.
Les commutateurs à thyristors ont une caractéristique -ils ne conduisent le courant que dans un sens. Par conséquent, s'il est nécessaire de les utiliser dans des circuits à courant alternatif, il est nécessaire d'utiliser une connexion anti-parallèle. Les valeurs efficaces et moyennes du courant peuvent varier du fait que le moment où le signal est appliqué aux thyristors est différent. Dans ce cas, la puissance du thyristor doit répondre aux exigences minimales.
Méthode de contrôle de phase
Avec la méthode de contrôle de phase avec commutationde type forcé, la charge est régulée en raison du changement des angles entre les phases. La commutation artificielle peut être effectuée à l'aide de circuits spéciaux, ou il est nécessaire d'utiliser des thyristors entièrement contrôlés (verrouillables). Sur leur base, en règle générale, un chargeur de thyristor est fabriqué, ce qui vous permet d'ajuster l'intensité du courant en fonction du niveau de charge de la batterie.
Contrôle de la largeur d'impulsion
Elle est également appelée modulation PWM. Lors de l'ouverture des thyristors, un signal de commande est donné. Les jonctions sont ouvertes et il y a une certaine tension aux bornes de la charge. Pendant la fermeture (pendant tout le transitoire) aucun signal de commande n'est appliqué, donc les thyristors ne conduisent pas le courant. Lorsque le contrôle de phase est mis en œuvre, la courbe de courant n'est pas sinusoïdale; la forme d'onde de la tension d'alimentation change. Par conséquent, il existe également un dysfonctionnement des consommateurs sensibles aux interférences haute fréquence (une incompatibilité apparaît). Un régulateur à thyristor a une conception simple, ce qui vous permettra de modifier la valeur requise sans aucun problème. Et il n'est pas nécessaire d'utiliser ces derniers massifs.
Thyristors verrouillables
Les thyristors sont des clés électroniques très puissantes,utilisé pour commuter des tensions et des courants élevés. Mais ils ont un énorme inconvénient: la gestion est incomplète. Et plus précisément, cela se manifeste par le fait que pour désactiver le thyristor, il faut créer des conditions dans lesquelles le courant direct diminuera jusqu'à zéro.
C'est cette particularité qui impose certainsrestrictions sur l'utilisation des thyristors, et complique également les circuits basés sur eux. Pour se débarrasser de ces inconvénients, des conceptions spéciales de thyristors ont été développées, qui sont verrouillées par un signal provenant d'une électrode de commande. Ils sont appelés thyristors à deux fonctions ou verrouillables.
Conception de thyristor verrouillable
Structure p-p-p-p à quatre couches de thyristorsa ses propres caractéristiques. Ils les différencient des thyristors conventionnels. Nous parlons maintenant de la contrôlabilité complète de l'élément. La caractéristique courant-tension (statique) dans le sens direct est la même que pour les thyristors simples. Mais le courant continu du thyristor peut passer une valeur beaucoup plus élevée. Mais la fonction de blocage des grandes tensions inverses n'est pas prévue pour les thyristors verrouillables. Par conséquent, il est nécessaire de le connecter en anti-parallèle avec une diode semi-conductrice.
Une caractéristique d'un thyristor verrouillable estc'est une baisse significative des tensions directes. Pour effectuer un arrêt, une puissante impulsion de courant (négative, dans un rapport de 1: 5 à la valeur du courant continu) doit être appliquée à la sortie de contrôle. Mais seule la durée de l'impulsion doit être aussi courte que possible - 10 ... 100 μs. Les thyristors verrouillables ont une tension et un courant limites inférieurs à ceux des thyristors classiques. La différence est d'environ 25 à 30%.
Types de thyristors
Les éléments ci-dessus étaient considérés comme verrouillables, mais il y ail existe de nombreux autres types de thyristors à semi-conducteurs qui méritent également d'être mentionnés. Une grande variété de conceptions (chargeurs, interrupteurs, régulateurs de puissance) utilise certains types de thyristors. Quelque part, il est nécessaire que le contrôle soit effectué en fournissant un flux de lumière, ce qui signifie qu'un optothyristor est utilisé. Sa particularité réside dans le fait que le circuit de contrôle utilise un cristal semi-conducteur sensible à la lumière. Les paramètres des thyristors sont différents, tous ont leurs propres caractéristiques, caractéristiques seulement d'eux. Par conséquent, il est nécessaire au moins en termes généraux d'imaginer quels types de ces semi-conducteurs existent et où ils peuvent être utilisés. Alors, voici la liste complète et les principales caractéristiques de chaque type:
- Diode thyristor. L'équivalent de cet élément est un thyristor, auquel une diode semi-conductrice anti-parallèle est connectée.
- Dinistor (thyristor à diode). Il peut devenir entièrement conducteur si un certain niveau de tension est dépassé.
- Triac (thyristor symétrique). Son équivalent est deux thyristors connectés en anti-parallèle.
- Le thyristor inverseur haute vitesse a une vitesse de commutation élevée (5 ... 50 μs).
- Thyristors avec commande de transistor à effet de champ. Vous pouvez souvent trouver des conceptions basées sur des MOSFET.
- Thyristors optiques contrôlés par des flux lumineux.
Mettre en œuvre la protection des éléments
Les thyristors sont des dispositifs essentiels pourvitesses de balayage du courant direct et de la tension directe. Comme les diodes semi-conductrices, elles sont caractérisées par un phénomène tel que le flux de courants de récupération inversés, qui tombe très rapidement et fortement à zéro, aggravant ainsi la probabilité de surtension. Cette surtension est une conséquence du fait que le courant s'arrête brusquement dans tous les éléments du circuit qui ont une inductance (même des inductances ultra-petites typiques de l'installation - fils, pistes de carte). Pour mettre en œuvre une protection, il est nécessaire d'utiliser une variété de circuits qui permettent de se protéger contre les hautes tensions et courants dans les modes de fonctionnement dynamiques.
Typiquement, la réactance inductive de la sourcela tension, qui entre dans le circuit du thyristor de fonctionnement, est d'une valeur telle qu'elle est plus que suffisante pour ne pas inclure davantage d'inductance supplémentaire dans le circuit. Pour cette raison, en pratique, une chaîne de formation de chemin de commutation est plus souvent utilisée, ce qui réduit considérablement la vitesse et le niveau de surtension dans le circuit lorsque le thyristor est éteint. Les circuits capacitifs résistifs sont les plus couramment utilisés à cette fin. Ils sont connectés en parallèle avec un thyristor. Il existe de nombreux types de modifications de circuits de tels circuits, ainsi que des méthodes pour les calculer, des paramètres de fonctionnement des thyristors dans divers modes et conditions. Mais le circuit de formation de la trajectoire de commutation du thyristor verrouillable sera le même que celui des transistors.
