Orbis pictus21. století

Tato prezentace byla vytvořenav rámci projektu

TyristoryTyristory

OB21-OP-EL-ZEL-JANC-L-3-027OB21-OP-EL-ZEL-JANC-L-3-027

TyristoryTyristory

Tyristor lze považovat za základní součástku řízených Tyristor lze považovat za základní součástku řízených usměrňovačů. usměrňovačů.

Jeho funkce je založena na tzv. Jeho funkce je založena na tzv. tyristorovém jevutyristorovém jevu, tj. , tj. lavinovitém přechodu z blokovacího do propustného stavu.lavinovitém přechodu z blokovacího do propustného stavu.

Tyristor je vlastně spojení dvou bipolárních tranzistorů ve Tyristor je vlastně spojení dvou bipolárních tranzistorů ve čtyřvrstvé struktuře se třemi přechody PNčtyřvrstvé struktuře se třemi přechody PN

TyristoryTyristory

PN přechody ovlivňují činnost součástky ve třech základních PN přechody ovlivňují činnost součástky ve třech základních stavech, které jsou:stavech, které jsou:

   závěrný stavzávěrný stav

blokovací (vypnutý) stavblokovací (vypnutý) stav

propustný (sepnutý) stavpropustný (sepnutý) stav

TyristoryTyristory

V praxi je možné konstruovat tyristory typu PNPN a NPNP. V praxi je možné konstruovat tyristory typu PNPN a NPNP.

Oba typy se rozlišují podle toho, ke které vrstvě je připojena Oba typy se rozlišují podle toho, ke které vrstvě je připojena řídící elektroda — buď k vnitřní vrstvě P nebo N.řídící elektroda — buď k vnitřní vrstvě P nebo N.

V praxi se používá pouze struktura V praxi se používá pouze struktura PNPNPNPN, poněvadž u , poněvadž u struktury NPNP se z fyzikálně technologických důvodů nedaří struktury NPNP se z fyzikálně technologických důvodů nedaří dosahovat potřebných parametrů.dosahovat potřebných parametrů.

TyristoryTyristory

Obr. 1 Tyristor PNPN - základní uspořádání vrstev a jejich schematické značení

TyristoryTyristory

Zásadní rozdíl mezi tyristorovými součástkami a spínacími Zásadní rozdíl mezi tyristorovými součástkami a spínacími tranzistory je ve způsobu sepnutí prvku. tranzistory je ve způsobu sepnutí prvku.

U tranzistorů musíme U tranzistorů musíme k udržení sepnutého stavu nepřetržitě k udržení sepnutého stavu nepřetržitě dodávat řídící proud Idodávat řídící proud IBB, kdežto u tyristorových součástek po , kdežto u tyristorových součástek po

sepnutí řídícím proudovým impulsem Isepnutí řídícím proudovým impulsem IGG nemá řídící elektroda nemá řídící elektroda

na tyto součástky další vliv. na tyto součástky další vliv.

K rozepnutí těchto součástek dojde, jestliže proud tyristorem K rozepnutí těchto součástek dojde, jestliže proud tyristorem klesne pod minimální (vratnou) hodnotu Iklesne pod minimální (vratnou) hodnotu IHH..

TyristoryTyristory

Obr. 2 Přiložení vnějšího napětí na tyristor a)závěrný stav, b) blokovací stav

TyristoryTyristory

Základní stavy tyristoru (triodový tyristor)Základní stavy tyristoru (triodový tyristor)

  

Závěrný stavZávěrný stav (obr. 2a)(obr. 2a)

Na anodu tyristoru je připojen záporný pól a na katodu kladný Na anodu tyristoru je připojen záporný pól a na katodu kladný pól vnějšího zdroje. pól vnějšího zdroje.

Na řídící elektrodě nesmí být kladný potenciál. Na řídící elektrodě nesmí být kladný potenciál. Přechody JPřechody J11 a J a J33 jsou proto polarizovány v závěrném směru, jsou proto polarizovány v závěrném směru,

zatímco přechod Jzatímco přechod J22 je v propustném stavu. je v propustném stavu. Tyristorem neprochází žádný proud.Tyristorem neprochází žádný proud.

TyristoryTyristory

Základní stavy tyristoru (triodový tyristor)Základní stavy tyristoru (triodový tyristor)

  

Blokovací stavBlokovací stav (obr. 2b)(obr. 2b)

Kladný pól vnějšího zdroje je připojen na anodu A a záporný pól Kladný pól vnějšího zdroje je připojen na anodu A a záporný pól je připojen na katodu K tyristoru. je připojen na katodu K tyristoru.

Přechody JPřechody J11 a J a J33 jsou polarizovány v propustném směru a jsou polarizovány v propustném směru a

přechod Jpřechod J22 je polarizován v závěrném směru. je polarizován v závěrném směru. Opět na řídící elektrodě není žádný kladný potenciál. Opět na řídící elektrodě není žádný kladný potenciál. Tyristorem prochází jen malý proud závěrně polarizovaného Tyristorem prochází jen malý proud závěrně polarizovaného

přechodu Jpřechodu J22..

TyristoryTyristory

Základní stavy tyristoru (triodový tyristor)Základní stavy tyristoru (triodový tyristor)

  

Propustný stavPropustný stav (přechod tyristoru z blokovacího do (přechod tyristoru z blokovacího do propustného stavu)propustného stavu)

Důležitou podmínkou je to, že se vychází z blokovacího stavu, Důležitou podmínkou je to, že se vychází z blokovacího stavu, který musí nutně tomuto druhu sepnutí předcházet. který musí nutně tomuto druhu sepnutí předcházet.

Na rozdíl od dvou předešlých případů nyní připojíme na řídící Na rozdíl od dvou předešlých případů nyní připojíme na řídící elektrodu G napětí proti katodě tak, aby jím byl přechod Jelektrodu G napětí proti katodě tak, aby jím byl přechod J33

mezi řídící elektrodou a katodou polarizován v propustném mezi řídící elektrodou a katodou polarizován v propustném směru. Řídící elektrodou začne procházet proud Isměru. Řídící elektrodou začne procházet proud IGG..

TyristoryTyristory

Do skupiny tyristorů patří mnoho součástek, které můžeme Do skupiny tyristorů patří mnoho součástek, které můžeme podle průběhu ampérvoltové charakteristiky rozdělit do tří podle průběhu ampérvoltové charakteristiky rozdělit do tří skupin:skupin:

závěrně blokujícízávěrně blokující - mohou spínat jen při jedné polaritě hlavního - mohou spínat jen při jedné polaritě hlavního napětí (hlavním napětím se rozumí napětí přivedené na hlavní napětí (hlavním napětím se rozumí napětí přivedené na hlavní vývody, tj. A-K nebo Avývody, tj. A-K nebo A11-A-A22). Při opačné polaritě mají stejné ). Při opačné polaritě mají stejné

vlastnosti jako usměrňovači diody v závěrném směru.vlastnosti jako usměrňovači diody v závěrném směru. obousměrně spínací obousměrně spínací - - mohou spínat při obou polaritách mohou spínat při obou polaritách

hlavního napětíhlavního napětí závěrně vodivé závěrně vodivé - mohou spínat jen při jedné polaritě hlavního - mohou spínat jen při jedné polaritě hlavního

napětí a při opačné polaritě mají stejné vlastnosti jako napětí a při opačné polaritě mají stejné vlastnosti jako usměrňovací diody v propustném směru.usměrňovací diody v propustném směru.

TyristoryTyristory

Průběhy voltampérových charakteristik tří skupin tyristoro vých součástek

a) Závěrně blokujícíb) Obousměrně spínacíc) Závěrně vodivé

TyristoryTyristory

Podle počtu vývodů můžeme tyto součástky rozdělit na:Podle počtu vývodů můžeme tyto součástky rozdělit na:

diodové tyristory diodové tyristory — mají dva hlavní vývody (A—K, A— mají dva hlavní vývody (A—K, A11— A— A22). ).

Jejich sepnutí se uskutečňuje zvýšením blokovacího napětí Jejich sepnutí se uskutečňuje zvýšením blokovacího napětí nad hodnotu blokovacího spínacího napětí Unad hodnotu blokovacího spínacího napětí UB0B0 nebo světelným nebo světelným

signálem. Diodové tyristory jsou vyráběny jako nevýkonové signálem. Diodové tyristory jsou vyráběny jako nevýkonové součástky a v aplikacích se používají v pomocných a součástky a v aplikacích se používají v pomocných a ovládacích obvodech triodových tyristorů.ovládacích obvodech triodových tyristorů.

TyristoryTyristory

Podle počtu vývodů můžeme tyto součástky rozdělit na:Podle počtu vývodů můžeme tyto součástky rozdělit na:

triodové tyristory triodové tyristory - mají dva hlavní a jeden řídící vývod G, - mají dva hlavní a jeden řídící vývod G, který pomocí proudového signálu převede tyristor z který pomocí proudového signálu převede tyristor z blokovacího do zapnutého stavu (zapnutí tímto způsobem je u blokovacího do zapnutého stavu (zapnutí tímto způsobem je u těchto součástek převažující). Triodové tyristory se nejvíce těchto součástek převažující). Triodové tyristory se nejvíce používají jak ve výkonových, tak nevýkonových aplikacích.používají jak ve výkonových, tak nevýkonových aplikacích.

tetrodové tyristory tetrodové tyristory - - mají dva hlavní a dva pomocné vývody, mají dva hlavní a dva pomocné vývody, které slouží k zapínání (popř. vypínání) řídícím proudem obou které slouží k zapínání (popř. vypínání) řídícím proudem obou polarit.polarit.

Princip řízeného usměrňovačePrincip řízeného usměrňovače

Podstata řízení výkonu zátěže spočívá v tom, že proud protéká Podstata řízení výkonu zátěže spočívá v tom, že proud protéká příslušným spotřebičem jen po čas půlperiody napájecího příslušným spotřebičem jen po čas půlperiody napájecího napětí. napětí.

Tento interval je určen časovým úsekem, po který je tyristor Tento interval je určen časovým úsekem, po který je tyristor vodivý. vodivý.

Okamžik zapnutí můžeme řídit buď ručně nebo je odvozen z Okamžik zapnutí můžeme řídit buď ručně nebo je odvozen z požadovaných podmínek, a pak se o zapnutí starají řídící požadovaných podmínek, a pak se o zapnutí starají řídící obvody.obvody.

Princip řízeného usměrňovačePrincip řízeného usměrňovače

Obr. 4 Princip řízeného usměrňovačeGI - generátor spouštěcích impulsů Y - úhel otevření

Princip řízeného usměrňovačePrincip řízeného usměrňovače

Vlastní činnost je následující:Vlastní činnost je následující: Pokud se nepřivede spouštěcí impuls, je tyristor nevodivý, Pokud se nepřivede spouštěcí impuls, je tyristor nevodivý,

obvodem neprochází proud, na zátěži nevzniká úbytek napětí a obvodem neprochází proud, na zátěži nevzniká úbytek napětí a příkon ve spotřebiči je nulový. Celé napětí drží tyristor. příkon ve spotřebiči je nulový. Celé napětí drží tyristor.

Po sepnutí napětí na tyristorů poklesne na zanedbatelnou Po sepnutí napětí na tyristorů poklesne na zanedbatelnou hodnotu a prakticky celá hodnota napájecího napětí se objeví hodnotu a prakticky celá hodnota napájecího napětí se objeví na zátěži. na zátěži.

Tento stav trvá tak dlouho, než napájecí proud poklesne pod Tento stav trvá tak dlouho, než napájecí proud poklesne pod hodnotu přídržného proudu Ihodnotu přídržného proudu IHH..

Tím dojde k vypnutí tyristorů, zaniká proud v obvodu a do Tím dojde k vypnutí tyristorů, zaniká proud v obvodu a do zátěže přestává být dodáván příkon.zátěže přestává být dodáván příkon.

Děkuji za pozornostDěkuji za pozornost

Ing. Ladislav JančaříkIng. Ladislav Jančařík

LiteraturaLiteratura

Chlup J., Keszegh L.: Elektronika pro silnoproudé obory, Chlup J., Keszegh L.: Elektronika pro silnoproudé obory, SNTL Praha 1989SNTL Praha 1989

Kubrycht J, Musil R., Voženílek I.: Elektrotechnika pro 1. Kubrycht J, Musil R., Voženílek I.: Elektrotechnika pro 1. ročník učebních oborů elektrotechnických, SNTL Praha1980ročník učebních oborů elektrotechnických, SNTL Praha1980

Bezděk M.: Elektrotechnika I, KOPP České Budějovice 2008Bezděk M.: Elektrotechnika I, KOPP České Budějovice 2008