Тиристор КУ221

Что такое тиристор и их виды

Многие видели тиристоры в гирлянде «Бегущий огонь», это самый простой пример описываемого устройства и как оно работает. Кремниевый выпрямитель или тиристор очень похож на транзистор. Это многослойное полупроводниковое устройство, основным материалом которого является кремний, чаще всего в пластиковом корпусе. Из-за того, что его принцип работы очень схож с ректификационным диодом (выпрямительные приборы переменного тока или динисторы), на схемах обозначение часто такое же – это считается аналог выпрямителя.

Фото – Cхема гирлянды бегущий огонь

Бывают:

• ABB запираемые тиристоры (GTO),
• стандартные SEMIKRON,
• мощные лавинные типа ТЛ-171,
• оптронные (скажем, ТО 142-12,5-600 или модуль МТОТО 80),
• симметричные ТС-106-10,
• низкочастотные МТТ,
• симистор BTA 16-600B или ВТ для стиральных машин,
• частотные ТБЧ,
• зарубежные TPS 08,
• TYN 208.

Но в это же время для высоковольтных аппаратов (печей, станков, прочей автоматики производства) используют транзисторы типа IGBT или IGCT.

Фото – Тиристор

Но, в отличие от диода, который является двухслойным (PN) трехслойного транзистора (PNP, NPN), тиристор состоит из четырех слоев (PNPN) и этот полупроводниковый прибор содержит три p-n перехода. В таком случае, диодные выпрямители становятся менее эффективными. Это хорошо демонстрирует схема управления тиристорами, а также любой справочник электриков (например, в библиотеке можно бесплатно почитать книгу автора Замятин).

Тиристор – это однонаправленный преобразователь переменного тока, то есть он проводит ток только в одном направлении, но в отличие от диода, устройство может быть сделано для работы в качестве коммутатора разомкнутой цепи или в виде ректификационного диода постоянного электротока. Другими словами, полупроводниковые тиристоры могут работать только в режиме коммутации и не могут быть использованы как приборы амплификации. Ключ на тиристоре не способен сам перейти в закрытое положение.

Кремниевый управляемый выпрямитель является одним из нескольких силовых полупроводниковых приборов вместе с симисторами, диодами переменного тока и однопереходными транзисторами, которые могут очень быстро переключаться из одного режима в другой. Такой тиристор называется быстродействующим. Конечно, большую роль здесь играет класс прибора.

Проверка на исправность

Проверить тиристор ку202н на исправность можно мультиметром, начать ее следует с проверки n-p перехода между анодом и управляющим электродом. Он должен прозваниваться так же, как обычный диод, то есть при прямом подключении (положительное напряжение на управляющий электрод, а отрицательное на катод) сопротивление перехода должно быть небольшим, а при обратном подключении большим.

Для более детальной проверки требуется выполнить такие действия:

• Переключаем мультиметр в положение для измерения сопротивления до 2 кОм. На щупы прибора должно подаваться напряжение от источника питания.
• Теперь нужно подключить щупы мультиметра к аноду и катоду тиристора. При этом прибор должен показывать большое сопротивление, близкое к бесконечности.
• При помощи перемычки соединяем анод и управляющий электрод. Сопротивление между анодом и катодом, показываемое мультиметром, должно упасть.
• Разъединяем анод и управляющий электрод. Сопротивление должно вырасти.

Можно также проверить тиристор при помощи лампочки и блока питания постоянного тока. Лампочка должна быть рассчитана на то напряжение, которое выдает блок питания. Подключаем положительный полюс блока питания на анод, а отрицательный на катод проверяемого тиристора.

При помощи батарейки, или щупов мультиметра включенного в режиме омметра, подаем отпирающее напряжение на управляющий электрод. Для этого подключаем положительное напряжение к аноду, а отрицательное к управляющему электроду. Если тиристор исправен, лампочка должна зажечься.

Если убрать напряжение между анодом и управляющим электродом лампочка должна продолжать гореть.

Существует способ проверить тиристор ку202н, не выпаивая его из схемы. Для этого нужно:

• Отключите плату, на которой находится тиристор, от питания.
• Отключаем от схемы управляющий электрод.
• Один тестер, настроенный на измерение постоянного напряжения, подключаем к аноду и катоду тиристора.
• Второй мультиметр включаем между анодом и управляющим электродом.
• Первый тестер должен показывать небольшое напряжение (десятки милливольт).

Хотя он уже снят с производства, его еще можно купить в некоторых местах. Кроме того он присутствует во многих старых электронных приборах, из которых его при желании можно выпаять. Его DataSheet можно скачать здесь.

Описание конструкции и принцип действия

Тиристор состоит из трех частей: «Анод», «Катод» и «Вход», состоящий из трех p-n переходов, которые могут переключаться из положений «ВКЛ» и «ВЫКЛ» на очень высокой скорости. Но при этом, он также может быть переключен с позиции «ВКЛ» с различной продолжительности по времени, т. е. в течение нескольких полупериодов, чтобы доставить определенное количество энергии к нагрузке. Работа тиристора можно лучше объяснить, если предположить, что он будет состоять из двух транзисторов, связанных друг с другом, как пара комплементарных регенеративных переключателей.

Самые простые микросхемы демонстрируют два транзистора, которые совмещены таким образом, что ток коллектора после команды «Пуск» поступает на NPN транзистора TR 2 каналы непосредственно в PNP-транзистора TR 1. В это время ток с TR 1 поступает в каналы в основания TR 2 . Эти два взаимосвязанных транзистора располагаются так, что база-эмиттер получает ток от коллектора-эмиттера другого транзистора. Для этого нужно параллельное размещение.

Фото – Тиристор КУ221ИМ

Несмотря на все меры безопасности, тиристор может непроизвольно переходить из одного положения в другое. Это происходит из-за резкого скачка тока, перепада температур и прочих разных факторов. Поэтому перед тем, как купить тиристор КУ202Н, Т122 25, Т 160, Т 10 10, его нужно не только проверить тестером (прозвонить), но и ознакомиться с параметрами работы.

Типичные тиристорные ВАХ

Для начала обсуждения этой сложной темы, просмотрите схему ВАХ-характеристик тиристора:

Фото – характеристика тиристора ВАХ

1. Отрезок между 0 и (Vвo,IL) полностью соответствует прямому запиранию устройства;
2. В участке Vво осуществляется положение «ВКЛ» тиристора;
3. Отрезок между зонами (Vво, IL) и (Vн,Iн) – это переходное положение во включенном состоянии тиристора. Именно в этом участке происходит так называемый динисторный эффект;
4. В свою очередь точки (Vн,Iн) показывают на графике прямое открытие прибора;
5. Точки 0 и Vbr – это участок с запиранием тиристора;
6. После этого следует отрезок Vbr — он обозначает режим обратного пробоя.

Естественно, современные высокочастотные радиодетали в схеме могут влиять на вольт-амперные характеристики в незначительной форме (охладители, резисторы, реле). Также симметричные фототиристоры, стабилитроны SMD, оптотиристоры, триодные, оптронные, оптоэлектронные и прочие модули могут иметь другие ВАХ.

Фото – ВАХ тиристора

Кроме того, обращаем Ваше внимание, что в таком случае защита устройств осуществляется на входе нагрузки

Детали и конструкция

Большинство деталей устройства установлены на полукруглой монтажной плате, размеры и форма которой подогнаны под установку в металлическом корпусе основания диаметром 165 мм отечественной настольной лампы модели ННБ37-60-018 УХЛ4, изготовленной по ГОСТ 8607-82.

Для изоляции токоведущих элементов конструкции от корпуса светильника используется плотная стеклоткань, приклеенная двусторонней монтажной липкой лентой и клеем «БФ».

Рис. 2. Цоколевка транзисторов КТ502, КТ503 и тиристора КУ221.

Переменный резистор применён типа СПЗ-35, можно заменить, например, на СПЗ-30а, СП-1, СПЗ-12, СПЗ-4, СПЗ-33-32 или аналогичный. На ось переменного резистора должна быть надета регулировочная ручка из изоляционного материала. Остальные резисторы типов РПМ, МЯТ, С1-4, С1-14, С2-14, С2-33 или аналоги.

Конденсатор С1 керамический типа К15-5, вместо такого конденсатора можно установить любой керамический или плёночный на рабочее напряжение постоянного тока не менее 630 В или переменного не менее 275 В, например, К73-17, К73-24, К73-39. Такими же конденсаторами можно заменить С2 и С4. Конденсатор СЗ плёночный малогабаритный.

Вместо диодов GUR460 можно установить FR304 – FR307, FR604G – FR607G, PR3004 -PR3007, SRP300J, 1 N5404 – 1N5408, КД257Б – КД257Д, КД202М, 2Т202Т.

Диоды 1N4007 заменимы на 1N4005, 1N4006, UF4005- UF4007, RU3AM, 1N4936GP, 1N4937GP, FR155 – FR157, КД209Б, КД221В, КД243Г, КД247Д. Вместо светодиода АЛ316А красного цвета свечения подойдёт любой из серий АЛ341, КИПД21, КИПД40, L-1503, RL52, RL54, DB5-436. Для светодиода в основании светильника просверлено дополнительное отверстие.

Вместо стабилитрона Д814Д подойдёт любой из Д814Д1, КС213Ж, 1N4743A, 1N4743A,BZV55C-12,BZV55C-13, TZMC-13. Вместо транзистора KF13001 подойдёт MJE13001, MJE13002, MJE13003, MJE340, BF420, BF393, М PSA-42, 2N6517.

Транзистор BF421 заменим на BF493, MJE350, 2N6520, 2SA1625, 2SA1700, MPSA-44. Вместо транзистора КТ503Б подойдёт любой из серий КТ503, КТ3117, КТ6111, КТ6113, КТ645, SS8050, 2SC2116, 2SD261, SS8050, SS9013. Транзистор КТ502Е, можно заменить любым из КТ502, КТ209, КТ6112, КТ6115, КТ639, SS8550, SS9012, 2SA643, 2SA1048, 2SA1150, 2SA1378.

Учитывайте, что транзисторы даже одного типа, но разных изготовителей, могут иметь отличия в цоколёвке выводов. Тринисторы КУ221 работают без дополнительного металлического теплоотвода, можно устанавливать в паре тринисторы с разными буквенными индексами. Цоколёвка выводов применённых транзисторов и тринисторов показана на рис. 2.

Выключатель SA1 установлен клавишный на шнуре питания светильника. Двухобмоточный дроссель L1 применён готовый от компьютерного БП, выполненный на Ш-образном ферритовом сердечнике.

Подойдёт любой аналогичный с общим сопротивлением обмоток до 2 Ом, индуктивность, чем больше, тем лучше. Дроссель L2 самодельный, намотан на двух ферритовых стержнях 400НН диаметром 8 мм, длиной по 40 мм. На каждом стержне намотано по 60 витков обмоточного провода диаметром 0,39 мм, намотка виток к витку поверх двусторонней липкой бумажной ленты.

Катушки дросселя располагают параллельно одна другой так, чтобы их магнитный поток был замкнутым. Дроссели и конденсаторы LC фильтров обёрнуты стеклотканью и приклеены к внутренней стороне основания корпуса светильника.