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:
2 568 шт.
Под заказ:
3 790 шт.
Цена от:
17,81
Наличие:
2 007 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
30,01
Наличие:
4 956 шт.
Под заказ:
65 817 шт.
Цена от:
39,21
Наличие:
5 269 шт.
Под заказ:
45 067 шт.
Цена от:
4,10
Наличие:
881 шт.
Под заказ:
13 937 шт.
Цена от:
34,50
Наличие:
1 072 шт.
Под заказ:
20 600 шт.
Цена от:
15,80
Наличие:
3 354 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
7,69
Наличие:
748 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
6,44
Наличие:
899 шт.
Под заказ:
2 000 шт.
Цена от:
17,77
Наличие:
429 шт.
Под заказ:
11 193 шт.
Цена от:
35,85
Наличие:
230 шт.
Под заказ:
1 460 шт.
Цена от:
369,26
Наличие:
2 007 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
9,06
Наличие:
1 547 шт.
Под заказ:
8 479 шт.
Цена от:
35,14
Наличие:
77 шт.
Под заказ:
250 шт.
Цена от:
269,60
Наличие:
95 шт.
Под заказ:
161 шт.
Цена от:
393,67
Наличие:
758 шт.
Под заказ:
25 шт.
Цена от:
240,47
Наличие:
79 шт.
Под заказ:
3 864 шт.
Цена от:
36,03
Наличие:
305 шт.
Под заказ:
2 882 шт.
Цена от:
48,80
Наличие:
277 шт.
Под заказ:
937 шт.
Цена от:
138,76
Наличие:
1 077 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
61,52
Наличие:
521 шт.
Под заказ:
900 шт.
Цена от:
66,57
Наличие:
156 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
74,95
Наличие:
544 шт.
Под заказ:
18 000 шт.
Цена от:
16,10
Наличие:
364 шт.
Под заказ:
6 000 шт.
Цена от:
31,24
Наличие:
500 шт.
Под заказ:
50 330 шт.
Цена от:
30,10
Наличие:
1 326 шт.
Под заказ:
1 010 шт.
Цена от:
70,45
Наличие:
955 шт.
Под заказ:
1 124 шт.
Цена от:
43,83
Наличие:
461 шт.
Под заказ:
1 141 шт.
Цена от:
46,04
Наличие:
2 736 шт.
Под заказ:
4 955 шт.
Цена от:
51,92
Наличие:
781 шт.
Под заказ:
4 832 шт.
Цена от:
24,08
Наличие:
92 шт.
Под заказ:
34 036 шт.
Цена от:
75,90
  • Производитель
    Корпус
    Описание
WEEN
TO-220
Симистор 600В 4А 10мА 4Q
WEEN
TO-220
Симистор 600В 8А 35мА 4Q
STM
TO-220AB
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
Симистор 600В 10А 50мА 4Q
STM
RD91
Симистор 600В 40А 50мА 4Q
WEEN
TO92/formed lead
Симистор 600В 1А 3мА 4Q
STM
TO-220AB
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
Симистор 800В 8А 25мА 4Q
WEEN
TO-220AB
Симистор 600В 25А 35мА 4Q
STM
D2PAK/TO263
Симистор 800В 25А 35мА 3Q (бесснабберный)
STM
TO-220AB
Симистор 600В 12А 35мА 3Q температура перехода 150°C
STM
TO-220AB
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
Симистор 600В 6А 50мА 4Q
STM
TO-220AB
Симистор 800В 10А 50мА 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
Симистор 600В 25А 35мА 3Q (бесснабберный)