Симистор (триак) — описание, принцип работы, свойства и характеристики
Справочные данные популярных отечественные симисторов и зарубежных
триаков.
Простейшие схемы симисторных регуляторов мощности.
Симистор пришёл на смену рабочей лошадке-тиристору и практически полностью заменил его в электроцепях переменного тока.
История создания симистора также не нова и приходится на 1960-е годы, причём изобретён и запатентован он был в СССР группой товарищей из Мордовского радиотехнического института.
Итак:
Симистор, он же триак, он же симметричный триодный тиристор — это полупроводниковый прибор, являющийся разновидностью тиристора,
но, в отличие от него, способный пропускать ток в двух направлениях и используемый для коммутации нагрузки в цепях переменного тока.
Рис.1
На Рис.1 слева направо приведены: топологическая структура симистора, далее расхожая, но весьма условная, эквивалентная схема,
выполненная на двух тиристорах и, наконец, изображение симистора на принципиальных схемах.
МТ1 и МТ2 — это силовые выводы, которые могут обозначаться, как Т1&Т2; ТЕ1&ТЕ2; А1&А2; катод&анод. Управляющий электрод, как правило,
обозначается латинской G либо русской У.
Глядя на эквивалентную схему, может возникнуть иллюзия, что симистор относительно горизонтальной оси является элементом абсолютно
симметричным, что даёт возможность как угодно крутить его вокруг управляющего электрода. Это не верно!!!
Точно так же, как у тиристора, напряжение на управляющий электрод симистора должно подаваться относительно условного катода
(МТ1, Т1, ТЕ1, А1).
Иногда производитель может обозначать цифрой 1 «анодный» вывод, цифрой 2 — «катодный», поэтому всегда важно придерживаться обозначений, приведённых в паспортных характеристиках на прибор.
Полярность открывающего напряжения должна быть либо отрицательной для обеих полярностей напряжения на условном аноде, либо совпадать с полярностью «анодного» напряжения (т.е. быть плюсовой в момент прохождения положительной полуволны и минусовой — в момент прохождения отрицательной).
Приведём вольт-амперную характеристику тиристора и схему, реализующую самый простой способ управления симисторами — подачу на управляющий электрод прибора постоянного тока с величиной, необходимой для его включения (Рис.2).
Рис.2
Огромным плюсом симистора перед тиристором является возможность в штатном режиме работать с разнополярными полупериодами сетевого напряжения. Вольт-амперная характеристика является симметричной, надобности в выпрямительном мосте — никакой, схема получается проще, но главное — исключается элемент (выпрямитель), на котором вхолостую рассеивается около 50% мощности.
Давайте рассмотрим работу симистора при подаче на его управляющий вход постоянного тока отрицательной полярности (Рис.
2 справа),
ведь мы помним, что именно такая полярность открывающего напряжения является универсальной и для положительных, и для отрицательных
полупериодов напряжения сети. На самом деле, всё происходит абсолютно аналогично описанной на предыдущей странице работе тиристора.
Повторим пройденный материал.
1. Для начала рассмотрим случай, когда управляющий электрод симистора отключен (S1 на схеме разомкнут, Iу на ВАХ равен 0).
Тока через нагрузку нет (участки III на ВАХ), симистор закрыт, и для того, чтобы его открыть, необходимо поднять напряжение
на «аноде» симистора настолько, чтобы возник лавинный пробой p-n-переходов полупроводника.
Тем не менее — при достижении этого уровня напряжения (точки II на ВАХ) симистор отпирается, падение напряжения между силовыми выводами падает до единиц вольт, нагрузка подключается к сети — наступает рабочий режим открытого симистора (участки I на ВАХ).
Чтобы закрыть симистор, нужно снизить протекающий через нагрузку ток (или напряжение на «аноде») ниже тока удержания.
2. Для того чтобы снизить величину напряжения включения симистора, следует замкнуть S1 и, тем самым, подать на управляющий
электрод ток, задаваемый значением переменного резистора R1. Чем больше ток Iу, тем при меньшем анодном напряжении происходит
переключение симистора в проводящее состояние.
Абсолютно так же, как и в прошлом пункте, чтобы закрыть симистор, необходимо снизить протекающий через нагрузку ток (или напряжение на «аноде») ниже значения тока удержания.
То бишь — всё полностью аналогично тиристору. Для открывания симистора следует подать на управляющий электрод прибора постоянный ток
с величиной, необходимой для его включения, для закрывания — снизить протекающий через нагрузку ток (или напряжение на «аноде») ниже
значения тока удержания.
Т.е. в нашем случае, представленном на Рис.2 — симистор будет открываться при замыкании S1 в каждый момент превышения «анодным»
напряжением некоторого значения, зависящего от номинала R1, а закрываться с каждым полупериодом сетевого напряжения
в момент приближения его уровня к нулевому значению.
Описанный выше способ управления симистором посредством подачи на управляющий электрод постоянного напряжения обладает существенным недостатком — требуется довольно большой ток (а соответственно и мощность) управляющего сигнала (по паспорту — до 250мА для КУ208). Поэтому в большинстве случаев для управления симисторами используется импульсный метод, либо метод, при котором открытый симистор шунтирует цепь управления, не допуская бесполезного рассеивания мощности на её элементах.
В качестве примера рассмотрим простейшую, но вполне себе работоспособную схему симисторного регулятора мощности, позволяющего
работать с нагрузками вплоть до 2000 Вт.
Рис.3
Как можно увидеть, на схеме помимо симистора VS2 присутствует малопонятный элемент VS1 — динистор. Для интересующихся отмечу — на странице ссылка на страницу мы подробно обсудили принцип работы, свойства и характеристики приборов данного типа.
А теперь — как это всё работает?
В начале действия положительного полупериода симистор закрыт. По мере увеличения сетевого напряжения конденсатор С1 заряжается
через последовательно соединённые резисторы R1 и R2.
Причём увеличение напряжения на конденсаторе С1 отстаёт (сдвигается по фазе) от сетевого на величину, зависящую от суммарного
сопротивления резисторов и номинала ёмкости С1. Чем выше значения резисторов и конденсатора — тем больше сдвиг по фазе.
При этом симистор остаётся открытым до конца полупериода, т.е. момента, когда полуволна сетевого напряжения приблизится к нулевому уровню.
Переменным резистором R2 устанавливают момент открывания динистора и симистора, производя тем самым регулировку мощности, подводимой к нагрузке.
При действии отрицательной полуволны принцип работы устройства аналогичен.
Диаграммы напряжения на нагрузке при различных значениях переменного резистора приведены на Рис.3 справа.
Для предотвращения ложных срабатываний триаков, вызванных переходными процессами в индуктивных нагрузках (например, в электродвигателях),
симисторы должны иметь дополнительные компоненты защиты. Это, как правило, демпферная RC-цепочка (снабберная цепь) между силовыми
электродами триака,
которая используется для ограничения скорости изменения напряжения (на схеме Рис.3 показана синим цветом).
А под занавес приведём основные характеристики отечественных симисторов и зарубежных триаков.
| Тип | U макс, В | I max, А | Iу отп, мА |
| КУ208Г | 400 | 5 | |
| BT 131-600 | 600 | 1 | |
| BT 134-500 | 500 | 4 | |
| BT 134-600 | 600 | 4 | |
| BT 134-600D | 600 | 4 | |
| BT 136-500Е | 500 | 4 | |
| BT 136-600Е | 600 | 4 | |
| BT 137-600Е | 600 | 8 | |
| BT 138-600 | 600 | 12 | |
| BT 138-800 | 800 | 12 | |
| BT 139-500 | 500 | 16 | |
| BT 139-600 | 600 | 16 | |
| BT 139-800 | 800 | 16 | |
| BTA 140-600 | 600 | 25 | |
| BTF 140-800 | 800 | 25 | |
| BT 151-650R | 650 | 12 | |
| BT 151-800R | 800 | 12 | |
| BT 169D | 400 | 12 | |
| BTA/BTB 04-600S | 600 | 4 | |
| BTA/BTB 06-600C | 600 | 6 | |
| BTA/BTB 08-600B | 600 | 8 | |
| BTA/BTB 08-600C | 600 | 8 | |
| BTA/BTB 10-600B | 600 | 10 | |
| BTA/BTB 12-600B | 600 | 12 | |
| BTA/BTB 12-600C | 600 | 12 | |
| BTA/BTB 12-800B | 800 | 12 | |
| BTA/BTB 12-800C | 800 | 12 | |
| BTA/BTB 16-600B | 600 | 16 | |
| BTA/BTB 16-600C | 600 | 16 | |
| BTA/BTB 16-600S | 600 | 16 | |
| BTA/BTB 16-800B | 800 | 16 | |
| BTA/BTB 16-800S | 800 | 16 | |
| BTA/BTB 24-600B | 600 | 25 | |
| BTA/BTB 24-600C | 600 | 25 | |
| BTA/BTB 24-800B | 800 | 25 | |
| BTA/BTB 25-600В | 600 | 25 | |
| BTA/BTB 26-600A | 600 | 25 | |
| BTA/BTB 26-600B | 600 | 25 | |
| BTA/BTB 26-700B | 700 | 25 | |
| BTA/BTB 26-800B | 800 | 25 | |
| BTA/BTB 40-600B | 600 | 40 | |
| BTA/BTB 40-800B | 800 | 40 | |
| BTA/BTB 41-600B | 600 | 41 | |
| BTA/BTB 41-800B | 800 | 41 | |
| MAC8M | 600 | 8 | |
| MAC8N | 800 | 8 | |
| MAC9M | 600 | 9 | |
| MAC9N | 800 | 9 | |
| MAC12M | 600 | 12 | |
| MAC12N | 800 | 12 | |
| MAC15M | 600 | 15 | |
| MAC12N | 800 | 15 |
Симисторы с обозначение BTA отличаются от других наличием изолированного корпуса.
Падение напряжения на открытом симисторе составляет примерно 1-2 В и мало зависит от протекающего тока.
устройство, принцип работы, область применения
Симистор является полупроводниковым прибором. Его полное название – симметричный триодный тиристор. Его особенность – возможно проводить ток в обе стороны. Данный элемент цепи имеет три вывода: один является управляющим, а два других силовыми. В этой статье мы рассмотрим принцип работы, устройство и назначение симистора в различных схемах электроприборов.
- Конструкция и принцип действия
- Управляющие сигналы
- Достоинства и недостатки
- Область применения
- Основные характеристики
Конструкция и принцип действия
Особенность симистора является двунаправленной проводимости идущего через прибор электрического тока. Конструкция устройства строится на использовании двух встречно-параллельных тиристоров с общим управлением.
Такой принцип работы дал название от сокращенного «симметрические тиристоры». Поскольку электроток может протекать в обе стороны, нет смысла обозначать силовые выводы как анод и катод. Дополняет общую картину управляющий электрод.
Условное обозначение на схеме по ГОСТ:
Внешний вид следующий:
В симисторе есть пять переходов, позволяющих организовать две структуры. Какая из них будет использоваться зависит от места образования (конкретный силовой вывод) отрицательной полярности.
Как работает симистор? Исходно полупроводниковый прибор находится в запертом состоянии и ток по нему не проходит. При подаче тока на управляющий электрод, последний переходит в открытое состояние и симистор начинает пропускать через себя ток. При работе от сети переменного тока полярность на контактах постоянно меняется. Схема, где используется рассматриваемый элемент, при этом будет работать без проблем. Ведь ток пропускается в обоих направлениях. Чтобы симистор выполнял свои функции, на управляющий электрод подают импульс тока, после снятия импульса ток через условные анод и катод продолжает протекать до тех пор, пока цепь не будет разорвана или они не будут находится под напряжением обратной полярности.
При использовании в цепи переменного тока симистор закрывается на обратной полуволне синусоиды, тогда нужно подавать импульс противоположной полярности (той же, под которой находятся «силовые» электроды элемента).
Принцип действия системы управления может корректироваться в зависимости от конкретного случая и применения. После открытия и начала протекания подавать ток на управляющий электрод не нужно. Цепь питания разрываться не будет. При надобности отключить питание следует понизить ток в цепи ниже уровня величины удержания или кратковременно разорвать цепь питания.
Управляющие сигналы
Чтобы добиться желаемого результата с симистором используют не напряжение, а ток. Чтобы прибор открылся, он должен быть на определённом небольшом уровне. Для каждого симистора сила управляющего тока может быть разной, её можно узнать из даташита на конкретный элемент. Например, для симистора КУ208 этот ток должен быть больше 160 мА, а для КУ201 —не менее 70 мА.
Полярность управляющего сигнала должна совпадать с полярностью условного анода.
Для управления симистором часто используют выключатель и токоограничительный резистор, если он управляется микроконтроллером – может понадобиться дополнительная установка транзистора, чтобы не сжечь выход МК, или использовать симисторный оптодрайвер, типа MOC3041 и подобных.
Четырёхквадрантные симисторы могут отпираться сигналом с любой полярностью. В этом преимуществе есть и недостаток – может потребоваться увеличенный управляющий ток.
При отсутствии прибор заменяется двумя тиристорами. При этом следует правильно подбирать их параметры и переделывать схему управления. Ведь сигнал будет подаваться на два управляющих вывода.
Достоинства и недостатки
Для чего нужен рассматриваемый полупроводниковый прибор? Самый популярный вариант использования – коммутация в цепях переменного тока. В этом плане симистор очень удобен – используя небольшой элемент можно обеспечить управление высоковольтного питания.
Популярны решения, когда им заменяют обычное электромеханическое реле.
Плюс такого решения – отсутствует физический контакт, благодаря чему включение питания становится надежнее, переключение бесшумным, ресурс на порядки больше, быстродействие выше. Еще одно достоинство симистора – относительно невысокая цена, что вместе с высокой надёжностью схемы и временем наработки на отказ выглядит привлекательно.
Полностью избежать минусов разработчикам не удалось. Так, приборы сильно нагреваются под нагрузкой. Приходится обеспечивать отвод тепла. Мощные (или «силовые») симисторы устанавливают на радиаторы. Ещё один недостаток, влияющий на использование, это создание гармонических помех в электросети некоторыми схемами симисторных регуляторов (например, бытовой диммер для регулировки освещенности).
Отметим, что напряжение на нагрузки будет отличаться от синусоиды, что связано с минимальным напряжением и током, при которых возможно включение. Из-за этого подключать следует только нагрузку, не предъявляющую высоких требований к электропитанию. При постановке задачи добиться синусоиды такой способ коммутации не подойдёт.
Симисторы сильно подвержены влиянию шумов, переходных процессов и помех. Также не поддерживаются высокие частоты переключения.
Область применения
Характеристики, небольшая стоимость и простота устройства позволяет успешно применять симисторы в промышленности и быту. Их можно найти:
- В стиральной машине.
- В печи.
- В духовках.
- В электродвигателе.
- В перфораторах и дрелях.
- В посудомоечной машине.
- В регуляторах освещения.
- В пылесосе.
На этом перечень, где используется этот полупроводниковый прибор, не ограничивается. Применение рассматриваемого проводникового прибора осуществляется практически во всех электроприборах, что только есть в доме. На него возложена функция управления вращением приводного двигателя в стиральных машинках, они используются на плате управления для запуска работы всевозможных устройств – легче сказать, где их нет.
Основные характеристики
Рассматриваемый полупроводниковый прибор предназначен для управления схемами.
Независимо от того, где в схеме он применяется, важны следующие характеристики симисторов:
- Максимальное напряжение. Показатель, который будучи достигнут на силовых электродах не вызовет, в теории, выхода из строя. Фактически является максимально допустимым значением при условии соблюдения диапазона температур. Будьте осторожны – даже кратковременное превышение может обернуться уничтожением данного элемента цепи.
- Максимальный кратковременный импульсный ток в открытом состоянии. Пиковое значение и допустимый для него период, указываемый в миллисекундах.
- Рабочий диапазон температур.
- Отпирающее напряжение управления (соответствует минимальному постоянному отпирающему току).
- Время включения.
- Минимальный постоянный ток управления, нужный для включения прибора.
- Максимальное повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии. Этот параметр всегда указывают в сопроводительной документации. Обозначает критическую величину напряжения, предельную для данного прибора.
- Максимальное падение уровня напряжения на симисторе в открытом состоянии. Указывает предельное напряжение, которое может устанавливаться между силовыми электродами в открытом состоянии.
- Критическая скорость нарастания тока в открытом состоянии и напряжения в закрытом. Указываются соответственно в амперах и вольтах за секунду. Превышение рекомендованных значений может привести к пробою или ошибочному открытию не к месту. Следует обеспечивать рабочие условия для соблюдения рекомендованных норм и исключить помехи, у которых динамика превышает заданный параметр.
- Корпус симистора. Важен для проведения тепловых расчетов и влияет на рассеиваемую мощность.
Вот мы и рассмотрели, что такое симистор, за что он отвечает, где применяется и какими характеристиками обладает. Рассмотренные простым языком теоретические азы позволят заложить основу для будущей результативной деятельности. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!
Общие сведения о технических характеристиках и параметрах симистора » Примечания по электронике
Существует множество различных симисторов, от маленьких до больших, которые можно использовать в цепях — правильный выбор является ключом к успешной работе схемы симистора.
Симистор, диак, тиристор Учебное пособие Включает:
Основы работы с тиристорами
Структура тиристорного устройства
Тиристорный режим
Затвор выключения тиристора, ГТО
Технические характеристики тиристора
Что такое симистор
Технические характеристики симистора
Обзор Диака
При выборе симистора для конкретной схемы важно выбрать тот, который будет работать требуемым образом и сможет выдерживать напряжения и токи, которые он должен выдерживать.
Ключом к выбору правильного симистора является понимание спецификаций и параметров, указанных в технических описаниях. Таким образом, можно узнать, на что указывают цифры, и, следовательно, выбрать лучшее устройство для схемы.
9Спецификация симистора 0002 выделяет характеристики Спецификации симистора и характеристики тиристоров, как и следовало ожидать, во многом схожи, но одно из основных отличий заключается в том, что симисторы работают на обеих половинах цикла формы волны переменного тока.
В результате спецификации симистора должны учитывать это, и часто спецификации симистора включают количество квадрантов, в которых они работают.
| Общие характеристики симистора и параметры таблицы | ||
|---|---|---|
| Спецификация | Спецификация симистора/ Сведения о параметрах | |
| В РРМ / В РРМ | Повторяющееся пиковое напряжение в закрытом состоянии | Этот параметр представляет собой максимальное пиковое напряжение, допустимое для TRIAC. Этот параметр нельзя превышать даже мгновенно, иначе устройство может выйти из строя. Также всегда хорошо оставлять достаточный запас для переходных процессов. Этот параметр указан для условий вплоть до максимальной температуры перехода. Также токи утечки (I DRM / I RRM ) также обычно определяются в соответствии с этой спецификацией. |
| I Т(СКЗ) | Среднеквадратичное значение тока в открытом состоянии | Эта спецификация симистора является максимально допустимым среднеквадратичным значением тока через устройство. Он указан для данной температуры. В различных спецификациях может быть указана температура окружающей среды, T a , температура корпуса, T c , или даже температура свинца, T l . Метод, используемый для определения температуры, обычно зависит от типа корпуса, используемого для симистора. |
| dI/dt | Максимальное повышение тока в открытом состоянии | Для симистора задана максимальная скорость нарастания тока в открытом состоянии во время включения. Если этот показатель превышен, то устройство может быть повреждено. |
| I 2 т | Защита от перегрузки по току | Параметр I 2 t указывает на предохранитель, который требуется для защиты симистора и его цепи. Обычно это соответствует длительности перегрузки по току 10 мс, но это будет указано в техническом описании. |
| И Т(АВ) | Средний ток в открытом состоянии | Этот параметр отличается от среднеквадратичного значения тока, поскольку он определяет среднее значение тока, а не среднеквадратичное значение. Среднеквадратичное значение даст истинный эффект нагрева тока. |
| I ТСМ | Неповторяющийся выброс тока в открытом состоянии | Как следует из названия, этот параметр таблицы данных для тиристоров определяет максимальный пиковый ток в устройстве в импульсных условиях. Нужно смотреть точные условия для рассматриваемого производителя, но часто определяется для полусинусоиды. Продолжительность указана для 50 Гц (длительность 10 мс) и 60 Гц (длительность 8,3 мс). Это необходимо, поскольку импульсный ток, превышающий максимальный, может привести к выходу устройства из строя. |
| я GT | Ток запуска стробирования | Этот параметр представляет собой ток, необходимый в цепи затвора симистора, чтобы позволить симистору срабатывать и фиксироваться во включенном состоянии, при условии наличия достаточного анодно-катодного тока для поддержания протекания тока. |
| Я ГМ | Пиковый ток затвора | Этот параметр спецификации представляет собой максимальный уровень тока затвора для симистора. |
| В ГТ | Напряжение срабатывания затвора | Эта спецификация отражает напряжение, которое необходимо приложить к затвору симистора, чтобы обеспечить достижение тока запуска затвора и срабатывание устройства. |
Ниже приведены некоторые из основных спецификаций или параметров, включенных в технические описания симисторов. Они помогают выбрать наилучший симистор для любого применения в схеме.
Больше электронных компонентов:
Батареи
конденсаторы
Соединители
Диоды
полевой транзистор
Индукторы
Типы памяти
Фототранзистор
Кристаллы кварца
Реле
Резисторы
ВЧ-разъемы
Переключатели
Технология поверхностного монтажа
Тиристор
Трансформеры
Транзистор
Клапаны/трубки
Вернуться в меню «Компоненты». . .
6-контактная DIP-оптопара с триак-драйвером со случайной фазой (пиковое значение 600 В)
%PDF-1.
4
%
1 0 объект
>
эндообъект
5 0 объект
/Title (MOC3052M — 6-контактная DIP-оптопара с триак-драйвером со случайной фазой \ (600 В, пиковое значение\))
>>
эндообъект
2 0 объект
>
эндообъект
3 0 объект
>
эндообъект
4 0 объект
>
ручей
2022-09-12T11:48:36-07:00BroadVision, Inc.2022-09-13T10:22:52-07:002022-09-13T10:22:52-07:00Acrobat Distiller 22.0 (Windows)приложение/pdf
