AC 반도체 장치

AC 반도체 전기 장치의 개략도 및 설계는 목적, 요구 사항 및 작동 조건에 따라 결정됩니다. 비접촉식 장치가 찾는 광범위한 응용 프로그램을 통해 다양한 구현 가능성이 있습니다. 그러나 이들 모두는 필요한 기능 블록 수와 해당 상호 작용을 보여주는 일반화된 블록 다이어그램으로 나타낼 수 있습니다.

그림 1은 단극 구조의 AC 반도체 장치의 블록 다이어그램을 보여줍니다. 여기에는 기능적으로 완전한 4개의 장치가 포함됩니다.

서지 보호 요소(그림 1의 RC 회로)가 있는 전원 공급 장치(1)는 실행 장치인 스위칭 장치의 기초입니다. 제어 밸브 - 사이리스터 또는 다이오드의 도움으로 만 수행 할 수 있습니다.

단일 장치의 전류 제한을 초과하는 전류에 대한 장치를 설계할 때 병렬로 연결해야 합니다.이 경우 개별 장치에서 전류의 불균일한 분포를 제거하기 위해 특별한 조치를 취해야 합니다. 이는 전도 상태에서 전류-전압 특성의 비동일성 및 켜짐 시간 분포로 인해 발생합니다.

제어 블록 2에는 제어 또는 보호 기관에서 오는 명령을 선택 및 기억하고, 설정된 매개 변수로 제어 펄스를 생성하고, 사이리스터 입력에 이러한 펄스의 도착을 부하의 전류가 0을 교차하는 순간과 동기화하는 장치가 포함되어 있습니다.

제어 장치의 회로는 회로 전환 기능 외에도 장치가 전압과 전류를 조절해야 하는 경우 훨씬 더 복잡해집니다. 이 경우 제로 전류에 대해 주어진 각도만큼 제어 펄스의 이동을 제공하는 위상 제어 장치로 보완됩니다.

장치(3)의 작동 모드용 센서 블록에는 전류 및 전압용 측정 장치, 다양한 용도의 보호 계전기, 논리 명령을 생성하고 장치의 스위칭 위치를 알리는 회로가 포함되어 있습니다.

강제 스위칭 장치(4)는 커패시터 뱅크, 충전 회로 및 스위칭 사이리스터를 결합한다. 교류 기계에서 이 장치는 보호 장치(회로 차단기)로 사용되는 경우에만 포함됩니다.

장치의 전원 부분은 대칭 사이리스터 (트라이 악) (그림 2, a)를 기반으로 사이리스터와 다이오드의 다양한 조합 (그림 2, b 및 c).

각각의 특정한 경우에 회로 옵션을 선택할 때 다음 요소를 고려해야 합니다. 개발 중인 장치의 전압 및 전류 매개변수, 사용되는 장치의 수, 장기 부하 용량 및 전류 과부하에 대한 저항, 사이리스터 취급의 복잡성 정도, 무게 및 크기 요구 사항 및 비용.

그림 1 - AC 사이리스터 장치의 블록 다이어그램

그림 2 - AC 반도체 장치의 전원 블록

그림 1과 2에 표시된 전원 블록을 비교하면 사이리스터가 역병렬로 연결된 방식이 가장 큰 이점이 있음을 알 수 있습니다. 이러한 방식은 더 적은 수의 장치를 포함하고 크기, 무게, 에너지 손실 및 비용이 더 적습니다.

트라이악과 비교하여 단방향(단방향) 전도가 있는 사이리스터는 더 높은 전류 및 전압 매개변수를 가지며 훨씬 더 큰 전류 과부하를 견딜 수 있습니다.

태블릿 사이리스터는 열 주기가 더 높습니다. 따라서 일반적으로 단일 장치의 전류 정격을 초과하지 않는 스위칭 전류, 즉 그룹 연결이 필요하지 않은 경우 트라이액을 사용하는 회로를 권장할 수 있습니다. 트라이액을 사용하면 전원 공급 장치의 제어 시스템을 단순화하는 데 도움이 되며 장치 극에 대한 출력 채널을 포함해야 합니다.

그림 2, b, c에 표시된 방식은 다이오드를 사용하여 교류 스위칭 장치를 설계할 가능성을 보여줍니다. 두 방식 모두 관리가 용이하지만 많은 수의 장치를 사용하기 때문에 단점이 있습니다.

그림 2b의 회로에서 전원의 교류 전압은 다이오드 브리지 정류기를 사용하여 한 극성의 전파 전압으로 변환됩니다. 결과적으로 정류기 브리지의 출력(브리지의 대각선)에 연결된 하나의 사이리스터만 두 반주기 동안 부하의 전류를 제어할 수 있게 됩니다. 입력에서 펄스가 수신됩니다. 제어 펄스의 생성을 중지한 후 부하 전류의 가장 가까운 제로 크로싱에서 회로가 꺼집니다.

그러나 회로의 안정적인 트리핑은 정류된 전류 측 회로의 최소 인덕턴스로만 보장된다는 점을 염두에 두어야 합니다. 그렇지 않으면 반주기가 끝날 때 전압이 0으로 떨어지더라도 사이리스터를 통해 전류가 계속 흐르므로 꺼지지 않습니다. 공급 전압의 주파수가 증가하면 회로의 비상 트리핑 위험(트리핑 없음)도 발생합니다.

그림 2의 회로에서 부하는 함께 연결된 두 개의 사이리스터에 의해 제어되며, 각각은 제어되지 않는 밸브에 의해 반대 방향으로 조작됩니다. 이러한 연결에서 사이리스터의 음극은 동일한 전위에 있기 때문에 공통 접지가 있는 단일 출력 또는 2출력 제어 펄스 생성기를 사용할 수 있습니다.

이러한 발전기의 개략도는 크게 단순화되었습니다. 또한 그림 2c에서 회로의 사이리스터는 역전압에 대해 보호되므로 순방향 전압에만 선택해야 합니다.

치수, 기술적 특성 및 경제 지표 측면에서 그림 2, b, c에 표시된 구성에 따라 만들어진 장치는 회로가 그림 1c, 2, a에 표시된 스위칭 장치보다 열등합니다. 그럼에도 불구하고 스위칭 전력이 수백 와트로 측정되는 자동화 및 계전기 보호 장치에 널리 사용됩니다. 특히 더 강력한 장치의 사이리스터 블록을 제어하기 위해 펄스 셰이퍼의 출력 장치로 사용할 수 있습니다.

Timofeev A.S.