Les thyristors sont des clés électroniques de puissance qui ne sont pas entièrement contrôlées. Souvent, dans les livres techniques, vous pouvez voir un autre nom pour cet appareil - un thyristor à simple opération. En d'autres termes, sous l'influence d'un signal de commande, il est transféré dans un état - conducteur. Plus précisément, il comprend un circuit. Pour l'éteindre, il est nécessaire de créer des conditions spéciales garantissant que le courant continu dans le circuit tombe à zéro.
Caractéristiques des thyristors
Les touches du thyristor ne conduisent le courant électrique que dans le sens direct et, à l'état fermé, elles peuvent supporter non seulement la tension directe, mais également la tension inverse. La structure du thyristor est à quatre couches, il y a trois sorties:
- Anode (indiquée par la lettre A).
- Cathode (lettre C ou K).
- Électrode de contrôle (U ou G).
Les thyristors ont toute une famille de caractéristiques courant-tension, ils peuvent être utilisés pour juger de l'état de l'élément. Les thyristors sont des clés électroniques très puissantes, ils sont capables de commuter des circuits dans lesquels la tension peut atteindre 5000 volts et l'intensité du courant - 5000 ampères (alors que la fréquence ne dépasse pas 1000 Hz).
Fonctionnement du thyristor enCircuits CC
Un thyristor conventionnel est activé en appliquant une impulsion de courant à la sortie 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 du circuit de commande des impulsions de courant, de la température du cristal semi-conducteur, ainsi que du courant et de la tension appliqués aux thyristors. disponible 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 d'augmentation de 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.
Moyens d'éteindre
Deux types de commutation des thyristors peuvent être distingués:
- Naturel.
- Forcé.
Et maintenant plus en détail sur chaque espèce. Naturel se produit lorsque le thyristor fonctionne dans un circuit à courant alternatif. De plus, cette commutation se produit lorsque le courant tombe à zéro. Mais mettre en œuvre la commutation forcée peut être un grand nombre de façons différentes. La commande de thyristor à choisir dépend du concepteur du circuit, mais cela vaut la peine de parler de chaque type séparément.
Le moyen le plus caractéristique de commutation forcée consiste à connecterun condensateur qui a été pré-chargé à l'aide d'un bouton (clé). Le circuit LC est inclus dans le circuit de commande des thyristors. Ce circuit contient un condensateur complètement chargé. Pendant le processus transitoire, le courant fluctue dans le circuit de charge.
Méthodes de commutation forcée
Il existe plusieurs autres types de commutation forcée. 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'une sorte de thyristor auxiliaire. Dans ce cas, une décharge se produira sur le thyristor principal (de travail). Cela conduira au fait qu'au niveau du condensateur, le courant dirigé vers le courant continu du thyristor principal contribuera à réduire le courant dans le circuit à zéro. Par conséquent, le thyristor s'éteindra. Cela se produit parce que le dispositif à thyristor a ses propres caractéristiques qui ne lui sont caractéristiques que.
Il existe également des schémas dans lesquels les chaînes LC sont connectées. 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, à partir de la chaîne oscillatoire, le courant traverse le thyristor dans une diode à semi-conducteur. Dans ce cas, alors que le courant circule, une certaine tension est appliquée au thyristor. Elle est modulo égale 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, il est possible d'effectuer de tellesopérations:
- Activer ou désactiver un circuit électrique avec une charge résistive active ou résistive.
- Modifier la valeur moyenne et efficace du courant qui traverse la charge, grâce à la possibilité de régler le moment du signal de commande.
Les touches à thyristor ont une caractéristique: elles ne conduisent le courant que dans une seule direction. Par conséquent, si vous devez les utiliser dans des circuits AC, vous devez utiliser une connexion dos à dos. Les valeurs de courant efficaces et moyennes peuvent changer du fait que le moment où le signal est appliqué aux thyristors est différent. Dans ce cas, la puissance des thyristors doit respecter les exigences minimales.
Méthode de contrôle de phase
Dans la méthode de contrôle de phase de type forcé, la charge est ajustée en modifiant les 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 à 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
Ils l'appellent aussi 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 processus transitoire), aucun signal de commande n'est appliqué, par conséquent, les thyristors ne conduisent pas de courant. Lors de la mise en œuvrela courbe de courant de commande de phase n'est pas sinusoïdale, il y a un changement dans la forme d'onde de la tension d'alimentation. Par conséquent, il y a également une violation du travail 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 vous n'avez pas besoin d'utiliser des LATR massifs.
Thyristors verrouillables
Les thyristors sont des commutateurs électroniques très puissants utilisés pour commuter des tensions et des courants élevés. Mais ils ont un énorme inconvénient - la gestion est incomplète. Plus précisément, cela se manifeste par le fait que pour désactiver le thyristor, il est nécessaire de créer des conditions dans lesquelles le courant continu diminuera jusqu'à zéro.
C'est cette fonctionnalité qui impose certaines restrictions à l'utilisation des thyristors et complique également les circuits basés sur eux. Pour éliminer ces lacunes, des conceptions spéciales de thyristors ont été développées, qui sont verrouillées par un signal le long d'une électrode de commande. Ils sont appelés thyristors à double fonctionnement ou verrouillables.
Conception de thyristor verrouillable
La structure p-p-p-p à quatre couches des thyristors a ses propres caractéristiques. Ils les différencient des thyristors classiques. Nous parlons maintenant de la pleine contrôlabilité de l'élément. La caractéristique courant-tension (statique) dans le sens direct est la même que celle des thyristors simples. C'est juste qu'un thyristor à courant continu peut passer une valeur beaucoup plus grande. Maisla fonction de blocage des tensions inverses importantes pour les thyristors verrouillables n'est pas prévue. Par conséquent, il est nécessaire de le connecter dos à dos avec une diode semi-conductrice.
Une caractéristique d'un thyristor verrouillable est une chute significative des tensions directes. Pour effectuer un arrêt, une impulsion de courant puissante (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 d'impulsion doit être aussi courte que possible - 10 … 100 μs. Les thyristors verrouillables ont une tension et un courant de limitation inférieurs à ceux des thyristors conventionnels. La différence est d'environ 25 à 30 %.
Types de thyristors
Les thyristors verrouillables ont été discutés ci-dessus, mais il 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) utilisent 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 commande utilise un cristal semi-conducteur sensible à la lumière. Les paramètres des thyristors sont différents, tous ont leurs propres caractéristiques, caractéristiques uniquement pour eux. Par conséquent, il est nécessaire, au moins en termes généraux, de comprendre 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 il est relié en anti-parallèlediode à semi-conducteur.
- Dinistor (thyristor à diode). Il peut devenir complètement conducteur si un certain niveau de tension est dépassé.
- Triac (thyristor symétrique). Son équivalent est deux thyristors connectés en anti-parallèle.
- Le thyristor inverseur rapide a une vitesse de commutation élevée (5… 50 µs).
- Thyristors commandés par transistor de champ. Vous pouvez souvent trouver des conceptions basées sur des MOSFET.
- Thyristors optiques contrôlés par flux lumineux.
Mettre en œuvre la protection des éléments
Les thyristors sont des dispositifs essentiels aux taux de balayage du courant direct et de la tension directe. Comme les diodes à semi-conducteurs, elles se caractérisent par un phénomène tel que le flux de courants de récupération inverses, qui chute très rapidement et brusquement à zéro, aggravant ainsi le risque de surtension. Cette surtension est une conséquence du fait que le courant s'arrête brusquement dans tous les éléments de circuit qui ont une inductance (même les inductances ultra-faibles typiques de l'installation - fils, pistes de carte). Pour mettre en œuvre la protection, il est nécessaire d'utiliser une variété de schémas qui vous permettent de vous protéger des tensions et courants élevés dans les modes de fonctionnement dynamiques.
En règle générale, la résistance inductive de la source de tension qui entre dans le circuit d'un thyristor en fonctionnement a une valeur telle qu'elle est plus que suffisante pour ne pas inclure d'éléments supplémentairesinductance. Pour cette raison, dans la pratique, une chaîne de formation de voie de commutation est plus souvent utilisée, ce qui réduit considérablement la vitesse et le niveau de surtension dans le circuit lorsque le thyristor est désactivé. Les circuits capacitifs-résistifs sont les plus couramment utilisés à cette fin. Ils sont connectés au thyristor en parallèle. Il existe de nombreux types de modifications de circuit de tels circuits, ainsi que des méthodes pour leur calcul, des paramètres pour le fonctionnement des thyristors dans divers modes et conditions. Mais le circuit pour former la trajectoire de commutation du thyristor verrouillable sera le même que celui des transistors.
