사이리스터 및 트라이악 제어의 원리

가장 간단한 계획부터 시작하겠습니다. 가장 간단한 경우 사이리스터를 제어하려면 제어 전극에 일정 값의 정전류를 잠시 공급하면 충분합니다. 이 전류를 공급하는 메커니즘은 칩이나 트랜지스터의 출력단처럼 전원을 닫고 공급하는 스위치를 그림으로 개략적으로 나타낼 수 있습니다.

이것은 겉보기에 간단한 방법이지만 여기에서 제어 신호의 전력이 상당해야 합니다. 따라서 트라이액 KU208의 정상 조건에서 이 전류는 최소 160mA여야 하고 트리니스터 KU201의 경우 최소 70mA여야 합니다. 따라서 12V의 전압과 115mA의 평균 전류에서 제어 전력은 이제 1.4W가 됩니다.

제어 신호의 극성 요구 사항은 다음과 같습니다. SCR에는 음극에 대해 양의 제어 전압이 필요하고 트라이악(평형 사이리스터)에는 양극 전류와 동일한 극성 또는 반 주기마다 음의 전압이 필요합니다. .

트라이액의 제어 전극은 분로되지 않고 트리니스터는 51옴 저항으로 조작됩니다.최신 사이리스터는 점점 더 적은 제어 전류를 필요로 하며 SCR의 제어 전류가 약 24mA로 감소하고 트라이악의 경우 50mA로 감소하는 회로를 매우 자주 찾을 수 있습니다.

제어 회로의 전류가 급격히 감소하면 장치의 신뢰성에 영향을 미칠 수 있으므로 때때로 개발자는 각 회로에 대해 사이리스터를 별도로 선택해야 합니다. 그렇지 않으면 저전류 사이리스터를 열려면 애노드 전압이 그 순간 높아야 유해한 돌입 전류와 간섭이 발생합니다.

위에서 설명한 가장 간단한 계획에 따른 제어 부족은 명백합니다. 제어 회로와 전기 회로의 영구 갈바닉 연결이 있습니다. 일부 회로의 트라이악을 사용하면 제어 회로의 단자 중 하나를 중성선에 연결할 수 있습니다. SCR은 부하 회로에 다이오드 브리지를 추가해야만 이러한 솔루션을 허용합니다.

결과적으로 메인 사인파의 한 주기에만 전압이 부하에 공급되기 때문에 부하에 공급되는 전력은 절반이 됩니다. 실제로 노드의 갈바닉 절연이 없는 직류 사이리스터 제어 회로는 거의 사용되지 않는다는 사실이 있습니다.

일반적인 사이리스터 제어 솔루션은 몇 마이크로초 동안 스위치를 닫아 저항을 통해 양극에서 직접 게이트 전극에 전압을 적용하는 것입니다. 여기서 핵심은 고전압 바이폴라 트랜지스터, 소형 릴레이 또는 포토레지스터가 될 수 있습니다.

이 접근 방식은 상대적으로 높은 애노드 전압에서 허용되며 부하에 반응성 구성 요소가 포함되어 있어도 편리하고 간단합니다. 그러나 단점도 있습니다. 공칭 값이 작아야하는 전류 제한 저항에 대한 모호한 요구 사항으로 사이리스터가 처음 켜질 때 사인파의 반주기 시작 부분에 더 가깝게 켜집니다. 주전원 전압이 0이 아닌 경우 (동기화되지 않은 경우) 310V도 올 수 있지만 스위치를 통과하는 전류와 사이리스터의 제어 전극을 통과하는 전류는 최대 허용 값을 초과해서는 안됩니다.

사이리스터 자체는 전압 Uop = Iop * Rlim으로 열립니다. 결과적으로 노이즈가 발생하고 부하 전압이 약간 감소하게 됩니다 계산된 저항 Rlim의 저항은 우연히 직렬로 연결된 부하 회로(유도 성분 포함)의 저항 값만큼 감소합니다. 스위치를 켤 때 저항.

그러나 가열 장치의 경우 차가운 상태에서 저항이 작동하는 가열 장치보다 10 배 적다는 사실이 고려됩니다. 그건 그렇고, 트라이 액에서 양의 반파와 음의 반파에 대한 켜기 전류가 약간 다를 수 있기 때문에 작은 상수 구성 요소가 부하에 나타날 수 있습니다.

SCR의 켜짐 시간은 일반적으로 10μs 이하이므로 경제적인 부하 전력 제어를 위해 듀티 사이클이 5, 10 또는 20인 펄스열을 주파수 20, 10 및 5에 적용할 수 있습니다. 각각 kHz. 위력이 5배에서 20배로 감소합니다.

단점은 다음과 같습니다. 사이리스터는 반주기 시작 부분이 아닌 켜질 수 있습니다.파도와 소음이 가득합니다. 그러나 0에서 전압 상승이 시작되기 직전에 켜짐이 발생하더라도이 순간 제어 전극의 전류가 아직 유지 값에 도달하지 않을 수 있으므로 사이리스터는 종료 직후 즉시 꺼집니다. 맥박.

결과적으로 사이리스터는 전류가 정현파 형태를 취할 때까지 짧은 간격으로 먼저 켜졌다 꺼집니다. 유도성 구성 요소가 있는 부하의 경우 전류가 유지 값에 도달하지 않을 수 있으며, 이는 제어 펄스 지속 시간에 대한 하한을 부과하며 전력 소비는 크게 감소하지 않습니다.

네트워크에서 제어 회로의 분리는 직경 2cm 미만의 페라이트 링에 작은 절연 변압기를 설치하여 쉽게 수행할 수 있는 소위 임펄스 시작에 의해 제공됩니다. 그러한 변압기는 높아야 하며 산업용 펄스 변압기와 같지 않아야 합니다...

제어에 필요한 전력을 크게 줄이기 위해서는 보다 정밀한 제어가 필요합니다. 게이트 전류는 사이리스터가 켜지는 것처럼 꺼야 합니다. 스위치가 닫히면 사이리스터가 켜지고 사이리스터가 전류를 전도하기 시작하면 미세 회로가 제어 전극을 통해 전류 공급을 중지합니다.

이 접근 방식은 실제로 사이리스터를 구동하는 데 필요한 에너지를 절약합니다. 스위치가 현재 닫혀 있으면 애노드 전압이 여전히 충분하지 않으며 마이크로 회로에 의해 사이리스터가 열리지 않습니다 (전압은 마이크로 회로 공급 전압의 절반보다 약간 높아야 함). 스위치 온 전압은 조정 가능합니다. 디커플링 저항 선택.

이런 식으로 트라이 액을 제어하려면 극성을 추적해야하므로 한 쌍의 트랜지스터와 3 개의 저항으로 구성된 블록이 회로에 추가되어 전압이 0을 교차하는 순간을 고정합니다. 더 복잡한 체계는 이 문서의 범위를 벗어납니다.