Снова тиристор с управляемым выключением

June 10, 2010 by admin Комментировать »

Заголовок «снова тиристор с управляемым выключением» связан с пре­дыдущим рассмотрением этого устройства в главе 5; кроме того, он под­разумевает периодический подъем и спад популярности тиристора с управляемым выключением тиристор) как коммутирующего уст-

ройства. Кажется, что с каждым подъемом его популярности другие устройства подвергаются усовершенствованиям, которые отвлекают вни­мание конструкторов. Так, модернизированные мощные МОП-транзис­торы, транзисторы Дарлингтона и дискретные биполярные транзисторы в то или другое время уменьшагхи интерес к тиристору. Кроме того, появлялись новые устройства, такие как IGBT-транзисторы, не говоря уже об обычных тиристорах. Эти конкурентоспособные устройства в не­которых случаях демонстрируют реальные преимущества в стоимости, доступности эффективности. Тем не менее, интерес к (7ГО-тиристору сохраняется, и все большее число конструкторов благосклонно отно­сится к этому тиристору как к мощному устройству коммутации для та­ких приложений как управление двигателями, сварка, преобразование частоты и источники бесперебойного питания.

Здесь уместно несколько расширить область применения этого уст­ройства. В этом разделе рассматривается схема с двумя задающими уст­ройствами, потому что этот вариант использования тиристора не был исследован в главе 5. Поскольку (7ГО-тиристор требует наличия двух импульсов, включения и выключения, успешная работа и управле­ние зависят исключительно от метода возбуждения. Наиболее уместно снова обратиться к инвертору с (7ГО-тиристором, который был предло­жен вашему вниманию в главе 5, потому что там детально не рассмат-ривагюсь никакой схемы управления.

На рис. 19.18 можно видеть тот же самый 1200-ваттный, 20 кГц инвертор с тиристором из главы 5, но на сей раз он связан с уни-калъным драйвером. Интересно, что хотя необходимы обе полярности пусковых импульсов, схема на рис. 19.18 не имеет источника отрицатель-

ного напряжения питания. Оказывается, что при переключении транзи­стора Q\ из включенного состояния в выключенное и обратно, к управ­ляющему электроду GrO-тиристора поступают как положительные (включающие) так и отрицательные (выключающие) импульсы. В част­ности, когда транзистор Q\ выключается, положительные запускающие импульсы переводят GJO-тиристор в проводящее состояние. Этот поло­жительный импульс появляется благодаря электромагнитной энергии, запасенной в катушках индуктивности 11 и L2. В момент включения транзистора Q\ на управляющем электроде (УГО-тиристора появляется отрицательный импульс и выключает его. Отрицательный импульс обра­зуется за счет электростатической энергии, запасенной в конденсаторе О. Амплитуда отрицательного импульса почти вдвое превышает посто­янное напряжение вспомогательного источника питания и составляет величину около 70 В. Однако, как и в случае с обычным тиристором, для надежного включения СГО-тиристора достаточно положительного импульса, имеющего амплитуду несколько вольт. Заметить, что изменяя интервал между входными импульсами, можно осуществлять ШИМ-уп-равление мощностью в нагрузке (такой метод управления можно также рассматривать как управление с фазово-импульсной модуляцией).

clip_image002

Рис. 19.18. Преобразователь с внешним возбуждением на GTO-тиристоре для переключения 1200 Вт с частотой 20 кГц. Из-за высокой плотности тока и регенеративного действия тиристоров, этот инвертор может иметь к.п.д. 95 %. Фирмы Muilard и Unitrode также выпускают СГО-тиристоры. RCA.

Схема другого драйвера для GTO-тиристора показана на рис. 19.19. Выбирая соответствующие комплементарные мощные МОП-транзисто­ры и вспомогательный источник питания, можно выполнить необходи­мые условия для управления GTO-тиристором. Схема выходного двух­тактного каскада отличается от схемы драйвера, приведенного на рис.

19.18, тем, что не используются накопители энергии. Это позволяет драйверу работать в широком диапазоне длительностей и частоты повто­рения импульсов. Схема особенно хорошо подходит для возбуждения GTO-тиристора, потому что ведет себя как источник с низким выход­ным сопротивлением. Это особенно важно для отрицательного импуль­са выключения, так как здесь велика амплитуда тока.

Важным параметром является длительность импульса включения, который вырабатывается этим драйвером. При некоторых условиях ра­боты, таких как слабая нагрузка, G^TO-тиристор может испытывать труд­ности быстрого защелкивания в состояние насыщения, если запускается очень короткими импульсами. G^rO-тиристор в такой ситуации может быть поврежден из-за большого рассеяния мощности. Эта проблема ис­чезает при более длинных импульсах включения. Кроме электрических причин, недостаточное защелкивание связано с аномальным повышени­ем температуры — этот тип саморазогрева к сожалению имеет регенера­тивный характер. Конечно, надо помнить, что для обеспечения нор­мальных условий работы требуется соответствующий радиатор.

Если обеспечен соответствующий сигнал запуска и отвод тепла, то СГО-тиристор электрически надежное устройство. Хорошо, если СТО-тиристор защищен плавким предохранителем. Быстродействующая элек­тронная защита часто не нужна потому, что как только запущен реге­неративный процесс защелкивания, вероятность работы СГО-тиристора в линейной области очень мала. Эти замечания относятся к отлаженной системе, которая некоторое время уже работала надежно. Во время от­ладки схемы и экспериментирования хорошим средством защиты оста­ется повышенная осторожность.

clip_image004

Рис. 19.19. Вариант драйвера для инвертора с СГО-тиристором. Комплементарные МОП-транзисторы могут быть маломощными, так как импульсные токи этих устройств могут быть большими.

/?С-цепь на выходе драйвера (рис. 19.19) предназначена для предуп­реждения произвольных включений от электрических помех. Это часто приходится учитывать на промышленных предприятиях, где оправдано применение GTO-тиристоров большой мощности. Перед выбором конк­ретного СлГО-тиристора с очень низким напряжением включения или мапым током выключения в этом отношении следует проявить аккурат­ность. б^ГО-тиристоры очень удобны при отсутствии сильных индустри-afibHbix помех, но может быть ненадежен там, где мощные переходные процессы являются обычным явлением.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты