Эффект dv/dt и способы борьбы с ним
Управляющий сигнал для симистора необходим только для его включения (выключение происходит при снижении коммутируемого тока ниже тока удержания), но при высокой скорости изменения коммутируемого напряжения dv/dt есть вероятность самопроизвольного включения триака даже при отсутствии управляющего сигнала. По этой причине производители симисторов указывают максимально допустимую величину dv/dt, при которой неуправляемое включение триака не происходит. Превышение скорости нарастания выше указанных значений в документации может привести к выходу симисторных структур из строя. Причинами нежелательных включений могут стать импульсные помехи по цепям питания нагрузки или выбросы напряжения при срабатывании ключа, работающего на индуктивную нагрузку. Эффективный способ решения этой проблемы – включение снабберной (демпфирующей) RC-цепи параллельно выходу ключевого каскада, как показано на рисунке 5.
Рис. 5. Управление симистором с переключением по нулевому уровню и защитой снабберной RC-цепью
В снабберной цепи желательно использовать металлопленочный полиэстерный конденсатор. Его номинал выбирается в пределах 0,01…0,1 мкФ, сопротивление резистора – от 20 до 500 Ом. Эти значения следует рассматривать только в качестве ориентировочных величин. Подробный расчет снабберных цепей можно найти в руководстве по применению AN1048/D компании On Semiconductor («RC Snabber Networks for Thyristor Power Control and Transient Supression»).
Особенно важно обратить внимание на обеспечение допустимых режимов работы симисторов при их работе на индуктивную нагрузку. На рисунке 6 приведены диаграммы напряжений при работе симистора на резистивную и индуктивную нагрузки. На активной нагрузке ток через симистор совпадает по фазе с выходным напряжением
При работе на индуктивную нагрузку ток через симистор имеет фазовый сдвиг q (задержку). Из-за этого в моменты переключения по нулевому уровню тока напряжение на симисторе не равно нулю (появляются выбросы напряжения). Наиболее неприятный момент происходит при выключении триака, работающего на индуктивную нагрузку. В эти моменты скорость нарастания напряжения на симисторе dv/dt может достичь недопустимо больших значений и вывести прибор из строя, если не принять никаких мер защиты (снабберная RC-цепь, варистор, защитные ограничительные диоды – супрессоры)
На активной нагрузке ток через симистор совпадает по фазе с выходным напряжением. При работе на индуктивную нагрузку ток через симистор имеет фазовый сдвиг q (задержку). Из-за этого в моменты переключения по нулевому уровню тока напряжение на симисторе не равно нулю (появляются выбросы напряжения). Наиболее неприятный момент происходит при выключении триака, работающего на индуктивную нагрузку. В эти моменты скорость нарастания напряжения на симисторе dv/dt может достичь недопустимо больших значений и вывести прибор из строя, если не принять никаких мер защиты (снабберная RC-цепь, варистор, защитные ограничительные диоды – супрессоры).
Рис. 6. Диаграммы напряжений при работе симистора на активную и индуктивную нагрузки
Для обеспечения переключения симистора по нулевому уровню тока можно использовать схему с оптической развязкой, приведенной на рисунке 5. Встроенная в оптроны схема управления обеспечивает надежное срабатывание по нулевому току.
Проверка динистора с помощью осциллографа
Если есть осциллограф, то мы можем собрать на тестируемом динисторе DB3 релаксационный генератор.
В данной схеме конденсатор заряжается через резистор сопротивлением 100k. Когда напряжение заряда достигает напряжения пробоя динистора, конденсатор резко разряжается через него, пока напряжение не уменьшится ниже тока удержания, при котором динистор закрывается. В этот момент (при напряжении около 15 вольт) конденсатор опять начнет заряжаться, и процесс повторится.
Период (частота) с начала заряда конденсатора и до пробоя динистора зависит от емкости самого конденсатора и сопротивления резистора. При постоянном сопротивлении резистора в 100 кОм и напряжении питания 70 вольт емкость будет следующая:
- C = 0,015мкф — 0,275 мс.
- С = 0,1мкф — 3 мс.
- C = 0,22 мкф — 6 мс.
- С = 0,33 мкф — 8,4 мс.
- С = 0,56 мкф — 15 мс.
Скачать datasheet на DB3 (242,6 KiB, скачано: 11 924)
Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор
Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…
Подробнее
Как проверить динистор DB3
Единственное, что можно определить простым мультиметром – это короткое замыкание в динисторе, в этом случае он будет пропускать ток в обоих направлениях. Подобная проверка динистора схожа с проверкой диода мультиметром.
Для полной же проверки работоспособности динистора DB3 мы должны плавно подать напряжение, а затем посмотреть при каком его значении происходит пробой и появляется проводимость полупроводника.
Источник питания
Первое, что нам понадобится, это регулируемый источник питания постоянного напржения от 0 до 50 вольт. На рисунке выше показана простая схема подобного источника. Регулятор напряжения, обозначенный в схеме — это обычный диммер, используемый для регулировки комнатного освещения. Такой диммер, как правило, для плавного изменения напряжения имеет ручку или ползунок. Сетевой трансформатор 220В/24В. Диоды VD1, VD2 и конденсаторы С1, С2 образуют однополупериодный удвоитель напряжения и фильтр.
Этапы проверки
Шаг 1: Установите нулевое напряжение на выводах Х1 и Х3. Подключите вольтметр постоянного тока к Х2 и Х3. Медленно увеличивайте напряжение. При достижении напряжение на исправном динисторе около 30 (по datasheet от 28В до 36В), на R1 резко поднимется напряжение примерно до 10-15 вольт. Это связано с тем, что динистор проявляет отрицательное сопротивление в момент пробоя.
Шаг 2: Медленно поворачивая ручку диммера в сторону уменьшения напряжения источника питания, и на уровне примерно от 15 до 25 вольт напряжение на резисторе R1 должно резко упасть до нуля.
Шаг 3: Необходимо повторить шаги 1 и 2, но уже подключив динистор на оборот.
Проверка динистора с помощью осциллографа
Если есть осциллограф, то мы можем собрать на тестируемом динисторе DB3 релаксационный генератор.
В данной схеме конденсатор заряжается через резистор сопротивлением 100k. Когда напряжение заряда достигает напряжение пробоя динистора, конденсатор резко разряжается через него, пока напряжение не уменьшится ниже тока удержания, при котором динистор закрывается. В этот момент (при напряжении около 15 вольт) конденсатор опять начнет заряжаться, и процесс повторится.
Период (частота) с начала заряда конденсатора и до пробоя динистора зависит от емкости самого конденсатора и сопротивления резистора. При постоянном сопротивлении резистора в 100 кОм и напряжении питания 70 вольт емкость будет следующая:
- C = 0,015мкф — 0,275 мс.
- С = 0,1мкф — 3 мс.
- C = 0,22 мкф — 6 мс.
- С = 0,33 мкф — 8,4 мс.
- С = 0,56 мкф — 15 мс.
Скачать datasheet на DB3 (242,6 Kb, скачано: 7 491)
Динисторы – это разновидность полупроводниковых приборов, точнее – неуправляемых тиристоров. В своей структуре он содержит три p — n перехода и имеет четырёхслойную структуру.
Его можно сравнить с механическим ключом, то есть, прибор может переключаться между двумя состояниями – открытое и закрытое. В первом случае электрическое сопротивление стремится к очень низким величинам, во втором же, наоборот – может достигать десятков и сотен Мом. Переход между состояниями происходит скачкообразно.
Особенности схемного подключения
Тиристор предназначен для коммутации напряжения в различных устройствах. Но при этом имеется стандартная схема его подключения, которую нарушать крайне не рекомендуется. Например, между катодом (вывод под пайку) и управляющим электродом необходимо подключить резистор в качестве шунтирующего компонента. Благодаря его присутствию управляющая цепь замыкается и обеспечивается насыщение перехода. Его сопротивление должно быть не более и не менее 51 Ом.
Если на аноде присутствует напряжение отрицательной полярности, то управляющий ток должен быть равен нулю. Иначе произойдет электрический пробой перехода, что приведет к неисправности всего устройства в целом. Дальнейшая его работа невозможна, как и обратное восстановление.
—>Автозапчасти и СТО —>
Предлагаю вашему вниманию простое зарядное устройство с использованием тиристора, которое под силам собрать своими рукамидаже начинающему радиолюбителю. Его можно использовать как самостоятельное устройство, так и в дополнение к существующему зарядному устройству, так как в схеме реализовано несколько типов защит. Имеется защита от короткого замыкания, так как без подключённого аккумулятора на выходе отсутствует выходное напряжение. Так же устройство не выйдет из строя при неправильном подключении батареи, транзистор откроет тиристор только при правильном подключенииаккумулятора. Трансформатор берём готовый или мотаем сами, мощностью 150-200 ватт, вторичная обмотка с напряжением 16-19 вольт. Вместо указанных на схеме тиристора и транзистора можно поставить соответственно КУ202 с любым буквенным индексом и КТ815. Резистором R4 подбирают минимальное напряжение включения зарядки, схема рассчитана на аккумуляторную батарею 12 вольт. Перед включением обязательно проверить правильность монтажа. Рекомендую, отличная вещь против ошибок.
По желанию, на выходе схемы к АКБ, можно добавить вольтметр и амперметр. Вольтметр подключается параллельно нагрузке, а амперметр последовательно, через линию «+».
Диодный мост рекомендую выполнить на диодах Д242
Нажмите на изображение чтобы увеличить
Аналоги транзистора КТ815
Транзистор КТ 815 возможно заменить на отечественный аналог: КТ8272, КТ961, либо на его зарубежный аналог: BD135, BD137, BD139, TIP29A
Основные технические характеристики диодов Д242, Д242А, Д242Б:
| Диод | Uпр/Iпр | Ioбр | t вос обр | Uобр max | Uобр имп max | Iпр max | Iпр имп max | Cд | fд max | Т |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| В/А | мА | мкс | В | В | А | А | пФ | кГц | °C | |
| Д242 | 1,25/10 | 3 | — | — | 100 | 10 | — | — | 1,1 | -60. +130 |
| Д242А | 1,0/10 | 3 | — | — | 100 | 10 | — | — | 1,1 | -60. +130 |
| Д242Б | 1,5/5 | 3 | — | — | 100 | 5 | — | — | 1,1 | -60. +130 |
Аналоги тиристора КУ 202
Зарубежными аналогами тиристора КУ202Н являются ВТХ32S100, H20T15CN, 1N4202. Зарубежные производители не выпускают устройств таких же геометрических размеров, что и КУ202Н, поэтому нужно будет изменить место под монтаж устройства. Следует также учитывать, что их параметры могут незначительно отличаться от рассматриваемого тиристора, например, средний ток может быть равен 7,5 А.
Кроме иностранных устройств можно использовать российский аналог — Т112-10. Как и КУ202Н он имеет металлический корпус и анодный выход под резьбу. Однако его размеры меньше, поэтому монтажное место все равно придется изменить.
Графические данные характеристик
Рис. 1. Зависимость напряжения насыщения коллектор-эмиттер UCE(sat) от тока базы IB при разных коллекторных нагрузках IC. Температура корпуса транзистора TC = 25°C.
Рис. 2. Зависимость статического коэффициента усиления по току hFE от тока коллектора IC.
Зависимость снята в схеме включения транзистора с общим эмиттером при напряжении коллектор-эмиттер UCE = 5 В и при температуре корпуса TC = 25°C.
Рис. 3. График снижения допустимой мощности рассеяния PC при увеличении температуры корпуса TC транзистора.
Рис. 4. Области безопасной работы транзистора.
Область безопасной работы транзистора ограничена предельным током коллектора IC(MAX), максимальным напряжением коллектор-эмиттер UCE(MAX) и кривой предельной мощности рассеяния PC.
Семейство графиков ограничения области безопасной работы снято при прохождении через транзистор одиночного неповторяющегося импульса тока различной длительности: 50 мкс, 100 мкс, 1 мс, 10 мс, 100 мс и постоянного тока. Графики этих режимов помечены символом «٭». График режима постоянного тока показан как «DC OPERATION». Семейство графиков снято при температуре корпуса TC = 25°C. При возрастании температуры графики пропорционально смещаются вниз по оси ординат.
