Продолжение саги о тиристорах

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:
2 532 шт.
Под заказ:
5 254 шт.
Цена от:
16,42
Наличие:
1 644 шт.
Под заказ:
12 000 шт.
Цена от:
21,55
Наличие:
6 421 шт.
Под заказ:
256 123 шт.
Цена от:
28,19
Наличие:
4 000 шт.
Под заказ:
5 000 шт.
Цена от:
5,17
Наличие:
1 766 шт.
Под заказ:
7 789 шт.
Цена от:
29,99
Наличие:
1 396 шт.
Под заказ:
19 468 шт.
Цена от:
13,21
Наличие:
215 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
8,75
Наличие:
751 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
6,66
Наличие:
168 шт.
Под заказ:
29 000 шт.
Цена от:
17,05
Наличие:
123 шт.
Под заказ:
22 780 шт.
Цена от:
28,94
Наличие:
340 шт.
Под заказ:
8 235 шт.
Цена от:
309,05
Наличие:
2 286 шт.
Под заказ:
10 000 шт.
Цена от:
6,78
Наличие:
375 шт.
Под заказ:
120 314 шт.
Цена от:
24,29
Наличие:
111 шт.
Под заказ:
5 810 шт.
Цена от:
263,57
Наличие:
123 шт.
Под заказ:
11 705 шт.
Цена от:
255,52
Наличие:
971 шт.
Под заказ:
5 965 шт.
Цена от:
221,22
Наличие:
196 шт.
Под заказ:
4 990 шт.
Цена от:
29,19
Наличие:
463 шт.
Под заказ:
4 381 шт.
Цена от:
40,01
Наличие:
618 шт.
Под заказ:
2 870 шт.
Цена от:
95,55
Наличие:
1 184 шт.
Под заказ:
300 шт.
Цена от:
48,77
Наличие:
600 шт.
Под заказ:
900 шт.
Цена от:
73,72
Наличие:
38 шт.
Под заказ:
15 000 шт.
Цена от:
35,47
Наличие:
573 шт.
Под заказ:
19 000 шт.
Цена от:
16,52
Наличие:
1 149 шт.
Под заказ:
6 000 шт.
Цена от:
27,08
Наличие:
102 шт.
Под заказ:
128 000 шт.
Цена от:
24,12
Наличие:
1 462 шт.
Под заказ:
2 990 шт.
Цена от:
30,82
Наличие:
175 шт.
Под заказ:
2 800 шт.
Цена от:
34,21
Наличие:
286 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
43,71
Наличие:
488 шт.
Под заказ:
1 710 шт.
Цена от:
42,40
Наличие:
3 373 шт.
Под заказ:
3 839 шт.
Цена от:
47,67
Наличие:
201 шт.
Под заказ:
9 850 шт.
Цена от:
19,75
Наличие:
102 шт.
Под заказ:
35 044 шт.
Цена от:
52,60
  • Производитель
    Корпус
    Описание
TO-220
Симистор 600В 4А 10мА 4Q
TO-220
Симистор 600В 8А 35мА 4Q
TO-220F
Симистор 600В 16А 50мА 4Q
TO92-3
Симистор 600В 0,6А 5мА 4Q
TO-220
Симистор 600В 16А 35мА 4Q
SOT-223
Симистор 600В 1А 5мА 4Q
TO92-3
Симистор 400В 0,6А 5мА 4Q
TO92-3
Переключатель переменного тока 600В 0,8А 10мА
SOT82
Симистор 600В 4А 35мА 4Q
TO-220F
Симистор 600В 10А 50мА 4Q
RD91
Симистор 600В 40А 50мА 4Q
TO92/formed lead
Симистор 600В 1А 3мА 4Q
TO-220F
Симистор 600В 12А 50мА 4Q
TOP3
Симистор 800В 25А 35мА 3Q (бесснабберный)
RD91
Симистор 800В 40А 50мА 4Q
TOP3
Симистор 800В 41А 50мА 4Q
TO-220F
Симистор 800В 8А 25мА 4Q
TO-220
Симистор 600В 25А 35мА 4Q
D2PAK/TO263
Симистор 800В 25А 35мА 3Q (бесснабберный)
TO-220F
Симистор 600В 12А 35мА 3Q температура перехода 150°C
TO-220F
Симистор 600В 30А 50мА 3Q температура перехода 150°C
TO-220
Симистор 600В 20А 50мА 3Q температура перехода 150°C
TO-220F
Симистор 800В 4А 10мА 4Q
TO-220F
Симистор 800В 12А 35мА 4Q
TO-220F
Симистор 600В 6А 50мА 4Q
TO-220F
Симистор 800В 10А 50мА 3Q (бесснабберный)
TO-220F
Симистор 800В 12А 35мА 3Q (бесснабберный)
TO-220
Симистор 800В 16А 50мА 3Q
D2PAK/TO263
Симистор 800В 16А 50мА 3Q
TO-220
Симистор 800В 25А 50мА 3Q
TO-220
Симистор 800В 4А 35мА 3Q (бесснабберный)
TO-220F
Симистор 600В 25А 35мА 3Q (бесснабберный)