Продолжение саги о тиристорах

Группа компаний Промэлектроника
1 августа 2018 г.
В одной из предыдущих новостей были упомянуты «старые знакомые» - тиристоры. Основной особенностью их применения, можно сказать недостатком, является односторонняя проводимость в открытом состоянии. Другими словами, включая тиристоры в цепь переменного тока, мы получаем на нагрузке напряжение с постоянной составляющей. Не всегда нагрузка «её переносит», особенно если это первичная обмотка трансформатора. Подобного явления можно избежать, если тиристор включить в диагональ выпрямительного моста, а через другую диагональ моста подключить нагрузку, как показано на рисунке.
 
 

 

 

Несинусоидальность напряжения на нагрузке всё равно останется, а постоянной составляющей не будет. Избавиться от громоздкости схемы позволит применение симметричного тиристора.
 
Симметричный тиристор

Симметричный тиристор, симистор (или «триак» - от англ. triac) – полупроводниковый прибор, предназначенный для коммутации нагрузки в сети переменного тока. Он представляет собой "двунаправленный тиристор" и имеет также три электрода: один управляющий и два основных (силовых) для пропускания рабочего тока.
Основной особенностью симистора является способность проводить ток в обоих направлениях между силовыми электродами. Это очевидно по его вольт-амперной характеристике (ВАХ).
 
Как видно из рисунка, отрицательная (обратная) ветвь ВАХ симистора, в отличие от ВАХ тиристора повторяет прямую ветвь. Также, в отличие от тиристоров, прибор может управляться как положительным, так и отрицательным током между управляющим и силовым электродом. Для управления используется низковольтный сигнал. При подаче управляющего напряжения симистор переходит из закрытого состояния в открытое и пропускает через себя ток. При питании от сети переменного тока смена состояний симистора вызывается изменением полярности напряжения между основными электродами. Симистор перейдёт в закрытое состояние после изменения полярности или когда значение рабочего тока станет меньше тока удержания (IG на ВАХ).
 
Режимы работы симистора отображены на рисунке.
 
 
 
 

Здесь показаны G - управляющий вывод (затвор) и Т2 – силовой вывод.

В стандартных цепях управления переменным током, таких как регуляторы яркости и регуляторы скорости вращения, полярность затвора и T2 всегда одинаковы. Это означает, что управление симистором производится всегда в 1+ и 3- квадрантах, в которых коммутирующие параметры симистора одинаковы, а затвор наиболее чувствителен. Данные о режимах работы получены на основании ВАХ прибора. Положительному напряжению на T2 соответствует прямая ветвь ВАХ, отрицательному – обратная. В практике применения бытуют трёхквадрантные (3Q) и четырёхквадрантные (4Q) симисторы. Диаграммы напряжения на нагрузке приведены на рисунке:

Здесь Iупр – ток управления симистором, Ԏ - длительность импульса управления. Видно, что для 3Q - симисторов длительность импульса управления не влияет на закрывание прибора.

Отличие между 3Q - и 4Q – симисторами показано на рисунке:

Для предотвращения ложных срабатываний симисторов, вызванных шумами и пульсациями, создаваемыми двигателями, цепи, использующие 4Q - симисторы, должны иметь дополнительные компоненты защиты. Это демпферная RC-цепочка между силовыми электродами, которая используется для ограничения скорости изменения нарастания напряжения и тока, таким образом подавляя помехи (снабберная цепь). Существуют приборы со встроенной снабберной цепью, однако они увеличивают габариты устройства и его стоимость.

 

В результате применения симистора схема будет иметь вид: 

В данном случае в качестве нагрузки возможно включение сетевого трансформатора.

Основные параметры симисторов:
  • VDRM - пиковое прямое напряжение выключения (VBO на ВАХ)
  • IDRM - пиковый прямой ток выключения (IL на ВАХ)
  • VRRM - пиковое обратное напряжение отключения (-VBO на ВАХ)
  • IRRM - пиковый обратный ток выключения (-IL на ВАХ)
  • VTM - максимальное входное напряжение
  • IH – ток удержания
  • диапазон рабочих температур
  • время включения и выключения
Ведущим производителем приборов является фирма STMicroelectronics. Изначально в июне 1987 года фирма была создана как SGS-THOMSON Microelectronics, в результате слияния компаний SGS Microelettronica (Италия) и Thomson Semiconducteurs (Франция). В мае 1998 года компания была переименована в STMicroelectronics. На сегодняшний день это известный производитель интегральных устройств, в составе которого около 7400 человек, работающих в различных областях НИОКР. Только  за 2017 год было оформлено более 17 000 патентов, 9500 патентных предложений и 500 новых патентных заявок.
 
 
Другим наиболее известным производителем симисторов является фирма WeEn. Деятельность этого производителя освещена в предыдущей новости.

 
 
В семействе выпускаемых симисторов широкого применения имеются приборы на коммутируемые токи до 40 А и напряжения до 1200 В, что в несколько раз превышает величины параметров у их «собратьев» - тиристоров. При этом напряжения управления начинаются от 900 мВ, а токи управления - от 3 мА. Существует класс приборов, предназначенный для применения в цифровой технике, управляемый сигналами логического уровня – «Logic sensitive gate». Отдельного упоминания заслуживают симисторы, производящиеся со встроенной снабберной защитой от импульсных перенапряжений при коммутации (BTA06-600BRGBTA16-600BRG). Кроме того, у нас в продаже имеются и бесснаберные (Snubberless, Alternistor - Snubberless) симисторы, без встроенной защиты (BTA10-800BWRG, BTA12-800CWRG).
 
Симисторы также, как и тиристоры, изготавливаются в корпусах для монтажа в отверстия и для поверхностного монтажа.
 
Примеры обозначения серий симисторов

В настоящее время симисторы применяются:
  • Управление мощными цепями переменного тока (сварочные аппараты, электродвигатели локомотивов подвижного железнодорожного состава, и т. д.)
  • Коммутация цепей переменного тока
  • Мощные регулируемые источники первичного электропитания
ACT108-600E,126 Переключатель переменного тока 600В 0,8А 10мА Производитель: WeEn Корпус: TO92-3
Наличие:
45 шт

Внешние склады:
1 240 шт
Цена от:
от 6,42
BT131-600,116 Симистор 600В 1А 3мА 4Q Производитель: WeEn Корпус: TO92/formed lead
Наличие:
937 шт

Внешние склады:
2 952 шт
Аналоги:
10 656 шт
Цена от:
от 6,90
BT134-600,127 Симистор 600В 4А 35мА 4Q Производитель: WeEn Корпус: SOT82
Наличие:
4 шт

Внешние склады:
359 шт
Цена от:
от 13,14
BT134W-600D,115 Симистор 600В 1А 5мА 4Q Производитель: WeEn Корпус: SOT-223
Наличие:
2 927 шт

Внешние склады:
9 817 шт
Цена от:
от 9,42
BT136-600E,127 Симистор 600В 4А 10мА 4Q Производитель: WeEn Корпус: TO-220AB
Наличие:
625 шт

Внешние склады:
9 005 шт
Цена от:
от 12,12
BT136X-800E,127 Симистор 800В 4А 10мА 4Q Производитель: WeEn Корпус: TO-220F
Наличие:
673 шт

Внешние склады:
381 шт
Цена от:
от 24,42
BT137-600,127 Симистор 600В 8А 35мА 4Q Производитель: WeEn Корпус: TO-220AB
Наличие:
375 шт

Внешние склады:
809 шт
Цена от:
от 36,30
BT138X-800,127 Симистор 800В 12А 35мА 4Q Производитель: WeEn Корпус: TO-220F
Наличие:
391 шт

Внешние склады:
5 873 шт
Цена от:
от 20,64
BT139-600,127 Симистор 600В 16А 35мА 4Q Производитель: WeEn Корпус: TO-220AB
Наличие:
246 шт

Внешние склады:
1 172 шт
Цена от:
от 33,42
BTA06-600BRG Симистор 600В 6А 50мА 4Q Производитель: STM Корпус: TO-220AB Insulated Tab
Наличие:
169 шт

Аналоги:
1 958 шт
Цена от:
от 34,68
BTA08-800CRG Симистор 800В 8А 25мА 4Q Производитель: STM Корпус: TO-220AB Insulated Tab
Наличие:
509 шт

Цена от:
от 59,34
BTA10-600BRG Симистор 600В 10А 50мА 4Q Производитель: STM Корпус: TO-220AB Insulated Tab
Наличие:
512 шт

Аналоги:
313 шт
Цена от:
от 74,82
BTA12-600BRG Симистор 600В 12А 50мА 4Q Производитель: STM Корпус: TO-220AB Insulated Tab
Наличие:
824 шт

Внешние склады:
25 320 шт
Аналоги:
1 914 шт
Цена от:
от 41,22
BTA16-600BRG Симистор 600В 16А 50мА 4Q Производитель: STM Корпус: TO-220AB Insulated Tab
Наличие:
6 689 шт

Внешние склады:
30 640 шт
Аналоги:
20 662 шт
Цена от:
от 43,80
BTA40-600B Симистор 600В 40А 50мА 4Q Производитель: STM Корпус: RD91
Наличие:
0 шт

Внешние склады:
598 шт
Цена от:
от 700,56
BTA40-800B Симистор 800В 40А 50мА 4Q Производитель: STM Корпус: RD91
Наличие:
116 шт

Внешние склады:
842 шт
Цена от:
от 683,16
BTA10-800BWRG Симистор 800В 10А 50мА 3Q (бесснабберный) Производитель: STM Корпус: TO-220AB Insulated Tab
Наличие:
388 шт

Цена от:
от 84,66
BTA12-800CWRG Симистор 800В 12А 35мА 3Q (бесснабберный) Производитель: STM Корпус: TO-220AB Insulated Tab
Наличие:
590 шт

Цена от:
от 76,98
BTA140-600,127 Симистор 600В 25А 35мА 4Q Производитель: WeEn Корпус: TO-220AB
Наличие:
186 шт

Внешние склады:
3 791 шт
Цена от:
от 46,86
BTA216-800B,127 Симистор 800В 16А 50мА 3Q Производитель: WeEn Корпус: TO-220AB
Наличие:
253 шт

Внешние склады:
1 107 шт
Цена от:
от 56,82
BTA216B-800B,118 Симистор 800В 16А 50мА 3Q Производитель: WeEn Корпус: D2Pak (TO-263)
Наличие:
1 542 шт

Внешние склады:
852 шт
Цена от:
от 83,64
BTA225-800B,127 Симистор 800В 25А 50мА 3Q Производитель: WeEn Корпус: TO-220AB
Наличие:
4 352 шт

Внешние склады:
16 012 шт
Цена от:
от 49,50
BTA24-600CWRG Симистор 600В 25А 35мА 3Q (бесснабберный) Производитель: STM Корпус: TO-220AB Insulated Tab
Наличие:
293 шт

Внешние склады:
32 000 шт
Цена от:
от 75,36
BTB41-800BRG Симистор 800В 41А 50мА 4Q Производитель: STM Корпус: TOP-3I
Наличие:
29 шт

Внешние склады:
10 шт
Цена от:
от 554,94
MAC97A6,412 Симистор 400В 0,6А 5мА 4Q Производитель: WeEn Корпус: TO92-3
Наличие:
3 812 шт

Внешние склады:
4 560 шт
Цена от:
от 4,14
MAC97A8,412 Симистор 600В 0,6А 5мА 4Q Производитель: WeEn Корпус: TO92-3
Наличие:
7 194 шт

Внешние склады:
45 184 шт
Цена от:
от 2,94
T1235H-6I Симистор 600В 12А 35мА 3Q температура перехода 150°C Производитель: STM Корпус: TO-220AB
Наличие:
115 шт

Цена от:
от 90,48
T2050H-6T Симистор 600В 20А 50мА 3Q температура перехода 150°C Производитель: STM Корпус: TO-220 Isolated Tab
Наличие:
190 шт

Цена от:
от 122,22
T2535-800G Симистор 800В 25А 35мА 3Q (бесснабберный) Производитель: STM Корпус: D2Pak (TO-263)
Наличие:
0 шт

Внешние склады:
50 шт
Аналоги:
5 420 шт
Цена от:
от 244,32
T3050H-6I Симистор 600В 30А 50мА 3Q температура перехода 150°C Производитель: STM Корпус: TO-220AB
Наличие:
490 шт

Внешние склады:
50 шт
Цена от:
от 185,88
T435-800T Симистор 800В 4А 35мА 3Q (бесснабберный) Производитель: STM Корпус: TO-220AB
Наличие:
734 шт

Внешние склады:
490 шт
Цена от:
от 42,78