Продолжение саги о тиристорах

Группа компаний Промэлектроника
01.08.2018
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
  • Наименование
    К продаже
    Цена от
Наличие:
1 876 шт.
Под заказ:
2 312 шт.
Цена от:
13,68
Наличие:
2 039 шт.
Под заказ:
10 000 шт.
Цена от:
24,55
Наличие:
5 678 шт.
Под заказ:
164 912 шт.
Цена от:
31,18
Наличие:
5 386 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
7,96
Наличие:
1 692 шт.
Под заказ:
2 615 шт.
Цена от:
36,89
Наличие:
1 335 шт.
Под заказ:
4 031 шт.
Цена от:
11,04
Наличие:
4 763 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
7,32
Наличие:
751 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
6,11
Наличие:
1 054 шт.
Под заказ:
28 000 шт.
Цена от:
19,18
Наличие:
495 шт.
Под заказ:
12 300 шт.
Цена от:
32,55
Наличие:
366 шт.
Под заказ:
12 063 шт.
Цена от:
332,64
Наличие:
3 217 шт.
Под заказ:
10 000 шт.
Цена от:
7,39
Наличие:
589 шт.
Под заказ:
45 274 шт.
Цена от:
26,26
Наличие:
110 шт.
Под заказ:
7 670 шт.
Цена от:
265,08
Наличие:
7 шт.
Под заказ:
5 550 шт.
Цена от:
330,86
Наличие:
946 шт.
Под заказ:
1 735 шт.
Цена от:
235,37
Наличие:
97 шт.
Под заказ:
2 200 шт.
Цена от:
32,55
Наличие:
454 шт.
Под заказ:
8 238 шт.
Цена от:
43,16
Наличие:
900 шт.
Под заказ:
3 060 шт.
Цена от:
108,01
Наличие:
784 шт.
Под заказ:
1 600 шт.
Цена от:
52,17
Наличие:
574 шт.
Под заказ:
900 шт.
Цена от:
65,12
Наличие:
180 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
72,12
Наличие:
568 шт.
Под заказ:
20 000 шт.
Цена от:
18,25
Наличие:
479 шт.
Под заказ:
6 000 шт.
Цена от:
29,96
Наличие:
82 шт.
Под заказ:
118 800 шт.
Цена от:
21,49
Наличие:
1 022 шт.
Под заказ:
4 550 шт.
Цена от:
35,41
Наличие:
1 014 шт.
Под заказ:
5 700 шт.
Цена от:
37,80
Наличие:
966 шт.
Под заказ:
1 874 шт.
Цена от:
40,49
Наличие:
461 шт.
Под заказ:
1 313 шт.
Цена от:
43,62
Наличие:
3 543 шт.
Под заказ:
12 346 шт.
Цена от:
47,01
Наличие:
651 шт.
Под заказ:
9 450 шт.
Цена от:
22,27
Наличие:
120 шт.
Под заказ:
2 447 шт.
Цена от:
64,69
  • Производитель
    Корпус
    Описание
WEEN
TO-220
Симистор 600В 4А 10мА 4Q
WEEN
TO-220
Симистор 600В 8А 35мА 4Q
STM
TO-220AB Insulated
Симистор 600В 16А 50мА 4Q
WEEN
TO92-3
Симистор 600В 0,6А 5мА 4Q
WEEN
TO-220
Симистор 600В 16А 35мА 4Q
WEEN
SOT-223
Симистор 600В 1А 5мА 4Q
WEEN
TO92-3
Симистор 400В 0,6А 5мА 4Q
WEEN
TO92-3
Переключатель переменного тока 600В 0,8А 10мА
WEEN
SOT82
Симистор 600В 4А 35мА 4Q
STM
TO-220AB Insulated
Симистор 600В 10А 50мА 4Q
STM
RD91
Симистор 600В 40А 50мА 4Q
WEEN
TO92/formed lead
Симистор 600В 1А 3мА 4Q
STM
TO-220AB Insulated
Симистор 600В 12А 50мА 4Q
STM
TOP3
Симистор 800В 25А 35мА 3Q (бесснабберный)
STM
RD91
Симистор 800В 40А 50мА 4Q
STM
TOP3
Симистор 800В 41А 50мА 4Q
STM
TO-220AB Insulated
Симистор 800В 8А 25мА 4Q
WEEN
TO-220
Симистор 600В 25А 35мА 4Q
STM
D2PAK/TO263
Симистор 800В 25А 35мА 3Q (бесснабберный)
STM
TO-220AB Insulated
Симистор 600В 12А 35мА 3Q температура перехода 150°C
STM
TO-220AB Insulated
Симистор 600В 30А 50мА 3Q температура перехода 150°C
STM
TO-220
Симистор 600В 20А 50мА 3Q температура перехода 150°C
WEEN
TO-220F
Симистор 800В 4А 10мА 4Q
WEEN
TO-220F
Симистор 800В 12А 35мА 4Q
STM
TO-220AB Insulated
Симистор 600В 6А 50мА 4Q
STM
TO-220AB Insulated
Симистор 800В 10А 50мА 3Q (бесснабберный)
STM
TO-220AB Insulated
Симистор 800В 12А 35мА 3Q (бесснабберный)
WEEN
TO-220
Симистор 800В 16А 50мА 3Q
WEEN
D2PAK/TO263
Симистор 800В 16А 50мА 3Q
WEEN
TO-220
Симистор 800В 25А 50мА 3Q
STM
TO-220
Симистор 800В 4А 35мА 3Q (бесснабберный)
STM
TO-220AB Insulated
Симистор 600В 25А 35мА 3Q (бесснабберный)