------( میکروالکترونیک )------( الکترونیک دیجیتال )------( سفارش طراحی و برنامه نویسی پروزه های شما )------( الکترونیک مقدماتی )--------(www.project-esisis.com)------	تقویم ابزار های وبلاگ نویسی نمایشگر تاریخ به صورت فارسی

سیستم آنالوگی را طراحی کنید که شامل یک مدار تغذیه AC 220 ولت و یک آپ امپ 741 و تریستور Thyristors و مدار کنترل قدرت آن باشد. بتواند نور یک چراغ (لامپ 220V) را با استفاده از پارامترهای فوق که شامل وضعیت روشنایی لامپ توسط سنسور حساس به نور LDR می باشد کنترل نماید. مدار فوق بگونه ای عمل نماید که با افزایش نورمحیط یا طلوع خورشید لامپ خاموش شده و با کاهش نور محیط یا فرا رسیدن تاریکی شب لامپ مورد نظر روشن شود:  

اهداف:

1. کنترل خاموش روشن شدن یک لامپ
2. کنترل گیت یک تایرستور Thyristor توسط سیگنال آنالوگ
3. استفاده از سنسور LDR
4. نحوه عملکرد و راه اندازی تریستور

تایرستورها Thyristors

تریستور یک نیمه رسانای قدرت است و به صورت یک قطعهٔ چهار لایه‌ای P-N-P-N ساخته می‌شود. تریستورها ۳ پایانهٔ آند، کاتد و گیت دارند. پایهٔ آند با A، کاتد با K و گیت (دروازه) با G نمایش داده می‌شوند که از این میان آند و کاتد به مدار قدرت متصل می‌شوند و گیت جریان کمتری دارد. تریستورها در دو حالت پایدار روشن و خاموش مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرند.

این قطعه به عنوان کلید به کار میرود، کلیدی که حرکت مکانیکی ندارد درنتیجه عمر آن طولانی تر است. پایه های آند وکاتد در واقع دو سر یک کلید هستند و پایه ی گیت هم نقش شستی کلید را دارد که با زدن آن جریان الکتریکی قطع و وصل می شود. تریستور فقط از یک سو میتواند جریان الکتریکی را هدایت کند. یعنی آند همیشه باید به طرف مثبت و کاتد به طرف منفی باشد. باید به این نکته توجه کرد که اگر تریستور در ولتاژ AC به کار برده شود فقط نیم سیکل را عبور میدهد. اگر پایه ی گیت را با یک مقاومت یک لحظه به پایه ی آند وصل کنیم تریستور روشن می شود و بعد از جدا کردن پایه ی گیت از مقاومتی که طرف دیگر آن به آند وصل شده بود تریستور همچنان روشن خواهد ماند.

تریستور را می توان به صورت اتصال سری سه دیود در نظر گرفت که مانع هدایت جریان در هر دو جهت می شوند. مشخصه معکوس یعنی حالتی که کاتد، مثبت است، تا زمانی که ولتاژ اعمال شده از ولتاژ شکست بیشتر نشود، فقط جریان نشتی عبور خواهد کرد. ولتاژهای شکست مستقیم و معکوس از نظر اندازه مساوی هستند. چون در حالت انسداد معکوس تقریباً همه ولتاژ روی پیوند مستقیم شکست اتفاق می افتد،‌ جریان لایه مرکزی P توسط الکترون های کاتد خنثی می شود و قطعه مانند یک دیود در حال رسانایی عمل می کند که دارای دو پیوند با افت ولتاژ مستقیم دو برابر یک دیود است. برای این که تریستور به حالت روشن رفته و در آن حالت باقی بماند،‌ جریان آند باید به سطح جریان تثبیت کننده برسد و از جریان نگهدارنده کمتر نشود. ازتریستورها درمدارات یکسوسازی ها، شارژ، کنتــرل دور، کنترل نور و .........استفاده می شود.

در حالت بایاس مستقیم ( هنگامی آند مثبت است ) تریستور را می توان با تزریق جریان به گیت نسبت به کاتد منفی به حالت روشن برد.

نماد مداری یک تریستور

طرز کار تریستور

تریستورها مشابه رله عمل می‌کنند، همانگونه که در رله‌ها با اعمال ولتاژ به بوبین، کنتاکت باز رله بسته می‌شود، در تریستور نیز با اعمال ولتاژ به پایه‌های کاتد و گیت، جریان بین پایه‌های آند و کاتد برقرار می‌شود که به آن جریان آند می‌گویند. از تفاوت‌های تریستور و رله این است که رله یک کلید الکترومکانیکی است اما تریستور یک کلید الکترونیکی که صدا و جرقه تولید نمی‌کند. از طرف دیگر تریستور یک کلید یک جهته است و جریان در آن همیشه از آند به سمت کاتد برقرار می‌شود و اگر بخواهیم جریان دوطرفه داشته باشیم باید دو تریستور را به صورت برعکس با هم موازی کنیم. تفاوت دیگر تریستور و رله در این است که بر خلاف رله‌ها که با قطع ولتاژ بوبین رله خاموش می‌شود، تریستور با قطع ولتاژ گیتش خاموش نخواهد شد.

روشن‌شدن تریستور

نحوه روشن و خاموش کردن تریستور برای اینکه تریستور در وضعیت هدایت قرار بگیرد باید شرایط زیر برقرار باشد:

1. ولتاژ آند نسبت به کاتد مثبت باشد
2. گیت یک پالس مثبت دریافت کند (ولتاژ گیت بیشتر از ولتاژ کاتد شود)
3. برای روشن‌ماندن تریستور جریان آند باید به اندازهٔ کافی زیاد باشد

مداری که پالس جریان گیت را تولید می‌کند مدار آتش می‌نامند. پس از روشن‌شدن تریستور ولتاژ آند کاتد بسیار ناچیز خواهد شد به طوری که در مقاصد عملی VAK≈0 در نظر می‌گیرند و می‌توان گفت که تریستور در هنگام هدایت تقریباً مانند یک اتصال کوتاه عمل می‌کند. تریستور بسیار سریع روشن می‌شود، به مدت‌زمان لازم برای روشن‌سازی تریستور زمان روشن‌سازی می‌گویند که با ton نمایش داده می‌شود و حدود ۱ تا ۳ میکروثانیه است. پهنای پالس اعمالی به جریان گیت که برای روشن‌شدن تریستور استفاده می‌شود حدود ۱۰ تا ۵۰ میکروثانیه است و دامنه‌ای حدود ۲۰ تا ۲۰۰ میلی‌آمپر دارد.

• در مدار بالا ابتدا کلید SW1 باید در حالت بسته باشد سپس با فشردن دکمه S1 پایه ی گیت تریستور تحریک شده و لامپ L1 روشن شده و روشن باقی میماند، اگر کلید SW1 در حالت قطع قرار گیرد لامپ و تریستور هر دو خاموش خواهند شد.

• در مدار بالا ابتدا کلید SW1 باید در حالت بسته باشد سپس با فشردن دکمه S1 پایه ی گیت تریستور تحریک شده و لامپ L1 روشن شده و روشن باقی میماند، اگر کلید SW1 در حالت قطع قرار گیرد لامپ و تریستور هر دو خاموش خواهند شد.

• در مدار زیر نیز اگر دکمه on را بفشاریم پایه ی گیت تریستور توسط دو مقاومت R1 وR2 تحریک شده و لامپ L1 روشن می شود تریستور نیز در حالت وصل قرار می گیرد حال اگر دکمه off را بفشاریم تریستور خاموش خواهد شد درواقع ارتباطی که بین پیوند PN تریستور ایجاد شده بود شکسته شده و پیوند PN تریستور به حالت قطع می رود.

زاویه آتش

برای شکل موج‌های متناوب ورودی می‌توان محور افقی را برحسب درجه از صفر تا ۳۶۰ تقسیم‌بندی کرد (معادل صفر تا ۲ پی رادیان). اگر شرط مثبت‌بودن آند نسبت به کاتد برقرار باشد، می‌توان پالس اعمالی به گیت را به گونه‌ای تنظیم کرد که در لحظه‌ای بخصوص از شکل موج ورودی تریستور روشن شود که این لحظه معادل زاویه‌ای معین خواهد بود. به این زاویه، زاویهٔ آتش تریستور می‌گویند. با تعیین زاویهٔ آتش مناسب می‌توان مقدار مؤثر ولتاژ خروجی را تغییر داد که از آن در مدارهای کنترل دور موتورهای جریان مستقیم، یکسوکننده‌های کنترل‌شده و راه‌اندازهای نرم استفاده می‌شود.

روشن‌سازی با تغییر ناگهانی ولتاژ

اگر به صورت ناگهانی ولتاژ مستقیم زیادی به تریستور اعمال شود، حتی بدون وجود جریان گیت، تریستور ممکن است روشن شود، این پدیده را روشن‌سازی dv/dt می‌نامند که ممکن است در عملکرد مدارها مشکل ایجاد کند. برای جلوگیری از این اتفاق از یک مدار حفاظتی RC (اسنوبر مقاومتی-خازنی) به همراه تریستور استفاده می‌شود.

خاموش‌شدن تریستور

به روش‌های خاموش‌کردن تریستور کموتاسیون می‌گویند. در مدارهای جریان متناوب به علت تغییر خودکار پلاریتهٔ دو سر آند و کاتد تریستور به صورت خودکار خاموش می‌شود که به این حالت کموتاسیون طبیعی می‌گویند. در مقابل اگر جریان بالاجبار صفر شود کموتاسیون اجباری رخ داده است.

برای خاموش‌کردن تریستوری که روشن‌شده است باید یکی از شرایط زیر برقرار شود:

1. ولتاژ آند نسبت به کاتد منفی شود.
2. جریان عبوری از آند قطع شود (به کمتر از مقدار بحرانی برسد)

اگر تریستور روشن شده باشد، با صفرشدن جریان گیت تریستور خاموش نخواهد شد. در روش اول خاموش‌: کردن تریستور، دو پیوند از سه پیوند آن در گرایش معکوس قرار می‌گیرند و پیوند سوم گرایش مستقیم خواهد داشت، در این حالت تریستور جریان نشتی کمی از خود نشان می‌دهد. اگر ولتاژ معکوس بیش از حد زیاد شود و مقدار آن به ولتاژ فروپاشی معکوس برسد، پدیدهٔ بهمنی در تریستور رخ خواهد داد که در صورت محدودنشدن، بر اثر تلفات توان ممکن است به تریستور آسیب برسد. در روش دوم، به جریان بحرانی آند که اگر از آن عبور کنیم تریستور خاموش می‌شود جریان نگهدارنده می‌گویند و آن را با Ih نمایش می‌دهند؛ در این حالت تریستور به حالت سدکنندهٔ مستقیم بازمی‌گردد.

مدار کموتاسیون

اگر بخواهیم به صورت ناگهانی جریان تریستور را در یک لحظهٔ مشخص قطع کنیم، باید آن را در گرایش معکوس قرار دهیم (VAK منفی شود). برای انجام این کار که به آن کموتاسیون اجباری می‌گویند، از مدار کموتاسیون استفاده می‌شود. در بیشتر مدار کموتاسیون خازنی از پیش شارژشده وجود دارد که ولتاژ آن به دو سر تریستور اعمال می‌شود تا در گرایش معکوس قرار بگیرد. پس از اعمال این ولتاژ جریان آند تریستور به سرعت کاهش یافته تا اینکه صفر می‌شود و برای لحظاتی جریان معکوس نیز برقرار می‌گردد. مدتی طول می‌کشد تا تریستور بتواند دوباره ولتاژ مستقیم را سد کند. مدت زمان بین صفرشدن جریان آند تا لحظهٔ آماده شدن تریستور برای سد ولتاژ مستقیم را زمان خاموش‌سازی تریستور می‌گویند.

زمان خاموش‌سازی

اگر بلافاصله پس از صفرشدن جریان آند تریستور، ولتاژ گرایش مستقیم به آن اعمال شود، حتی با وجود صفر بودن جریان گیت، تریستور ممکن است دوباره هدایت را آغاز کند. برای آنکه تریستور بتواند ولتاژ گرایش مستقیم را سد کند، باید برای مدت‌زمانی معین تریستور را در حالت گرایش معکوس قرار داد. این مدت‌زمان را که با toff نمایش می‌دهند، زمان خاموش‌سازی تریستور می‌گویند. به عبارت دیگر زمان خاموش‌سازی تریستور، حداقل زمانی است که از لحظهٔ صفرشدن جریان آند تا آمادگی تریستور برای سد ولتاژ مستقیم طول می‌کشد.

اگر 50us < Toff < 100us تریستور در دستهٔ کلیدهای بطئی قرار می‌گیرد و

اگر 10us < Toff < 50usتریستور در دستهٔ کلیدهای سریع قرار می‌گیرد.

زمان قطع مدار

به فاصلهٔ زمانی بین لحظهٔ صفرشدن جریان آند تا لحظهٔ اعمال دوبارهٔ ولتاژ مستقیم به دو آند و کاتد، زمان قطع مدار می‌گویند و با tq نمایش می‌دهند. در مدارهای عملی باید طراحی به گونه‌ای انجام شود که زمان قطع مدار از زمان خاموش‌سازی دیود بیشتر باشد یعنی tq>toff باشد، در غیر این صورت تریستور به صورت ناخواسته روشن خواهد شد که به این حالت کموتاسیون ناموفق می‌گویند.

منحنی مشخصه ولت-آمپر

منحنی‌مشخصه ولتاژ- جریان تریستور

اگر جریان گیت تریستور (ig) صفر و ولتاژ اعمال‌شده به پایهٔ آند بیشتر از کاتد باشد، دو پیوند از سه‌پیوند نیمه‌هادی‌های موجود در تریستور در گرایش مستقیم قرار می‌گیرند، اما یکی از پیوندها در گرایش معکوس است و تریستور در مقابل جریان مقاومت زیادی از خود نمایش می‌دهد. اگر افزایش ولتاژ آند نسبت به گیت ادامه پیدا کند، به ولتاژ بحرانی خواهد رسید و تریستور به مرحلهٔ هدایت قوی می‌رسد. این ولتاژ بحرانی را در تریستور ولتاژ شکست مستقیم یا ولتاژ فروپاشی می‌گویند. در شکل این ولتاژ با VBO نمایش داده شده است. با اعمال جریان به پایانهٔ گیت می‌توان ولتاژ فروپاشی مستقیم را کاهش داد و در صورتی که این افزایش به اندازهٔ کافی زیاد باشد ناحیهٔ سد مستقیم به کلی از بین خواهد رفت و تریستور مشابه یک دیود عمل خواهد کرد. اگر نرخ تغییرات جریان تریستور (di/dt) زیاد باشد، باعث سوختن آن خواهد شد. برای حفاظت تریستور در برابر تغییرات ناگهانی جریان از یک اندوکتانس (سلف) قبل از آن استفاده می‌کنند. میزان مجاز di/dt توسط کارخانه‌های سازندهٔ تریستور اعلام می‌شود.

انواع تریستورها

تریستورهای قدرت را معمولاً به دو صورت دیسکی و استود می‌سازند. تفاوت این دو نوع تریستور در این است که نوع استود سرعت قطع و وصل پایین‌تری نسبت به نوع دیکسی دارد و معمولاً در مدارهای یکسوکنندهٔ کنترل‌شده به کار می‌رود. نوع دیسکی در اینورترها کاربرد دارد و حتماً باید با گرماگیری که گیت آن را تحت فشار قرار می‌دهد استفاده شود در غیر این صورت گیت تریستور تحریک‌پذیر نخواهد بود.

تریستور خاموش‌شونده با گیت

تریستور خاموش‌شونده با گیت یا جی‌تی‌ئو GTO یک گونهٔ خاص از تریستور است که همانند تریستورهای معمولی با اعمال پالس جریان مثبت به گیت روشن می‌شود ولی تفاوتش در این است که می‌توان با اعمال پالس جریان منفی به گیت آن را خاموش کرد.

تریستور کنترل‌شده با نیمه‌رسانای اکسید فلز

تریستور کنترل‌شده با نیمه‌رسانای اکسید فلز یا اِم‌سی‌تی، MST نوعی تریستور است که ویژگی‌های ترانزیستورهای اثر میدان و تریستور را همزمان در خود دارد. این تریستورها را می‌توان با دروازه‌ای مشابه دروازهٔ مسفت‌ها خاموش و روشن نمود.

هشدار:

1. هیچگاه نباید ولتاژی که تریستور در آن کار میکند بیش از ولتاژ تعریف شده ی( آند- کاتد) باشد.
2. نباید بیش از جریان تعریف شده ی تریستور از آن جریان عبور داد.
3. جریان گیت نباید از حد مجاز بیشتر شود.

تشخیص پایه های تریستور:

گیت به کاتد در گرایش مستقیم راه می دهد. ودر گرایش معکوس راه نمی دهد و در حالت معمولی آند به کاتد راه نمی دهد.از همین روش برای تشخیص پایه های آن و عیب یابی تراشه می توان استفاده نمود. یعنی دنبال پایه ای می گردیم که مانند یک دیود در حالت گرایش مستقیم عمل کند. در این حالت ترمینال قرمز مولتی متر کاتد و ترمینال مشکی G را نشان می دهد. و پایه باقیمانده آند است.

انواع تریستورها در الکترونیک صنعتی:

هنوز هم در الکترونیک صنعتی در کاربردهای ولتاژ بالا و جریان بالا از تریستورها استفاده میکنیم. انواع جدیدی از تریستورها ساخته شده که عبارتند از:

1. Phase Control Thyristors _ SCR
2. Fast Switching Thyristors _ SCR
3. Gate Turn-off Thyristors _ GTO
4. Bidirectional Triode Thyristors _ TRIAC
5. Reverse Conducting Thyristors _ RCT
6. Static Induction Thyristors _ SITH
7. Light Activated Silicon Controlled Rectifiers _ LASCR
8. FET Controlled Thyristors _ FET-CTH
9. MOS Controlled Thyristors _ MCT

یک SCR با توان بالا

1. تریستورهای کنترل فاز(SCR) این نوع تریستورها عموما درفرکانس خط کار میکنند و به وسیله کموتاسیون طبیعی خاموش می شوند. زمان خاموش شدن، درمحدوده 50تا100 میکرو ثانیه می باشد. این تریستور بیشتر برای کلید زنی در سرعت های کم مناسب است. نام دیگر این تریستورها تریستور مبدل میباشد. از انجا که تریستور اصولا یک وسیله کنترل شده از جنس سیلیکون است، این دسته از تریستورها با نام یکسو کننده های کنترل شده سیلیکونی نیز شناخته میشوند.
2. تریستورهای کلید زنی سریع(SCR) در این نوع از تریستورها سرعت سوئیچ از 5 تا 50 میکرو ثانیه است و کموتاسیون اجباری دارند. هرجایی که نیاز به سرعت بالا در قطع و وصل باشد مثل اینورترها و یکسوکننده های دو جهته میتوان از آنها استفاده کرد. افت ولتاژ مستقیم تریستور در حالت روشن، تقریبا تابع معکوسی از زمان خاموش شدن می باشد. این تریستور را تحت عنوان تریستور اینورتر نیز میشناسند.
3. تریستور خاموش شونده با گیت (Gate-turn-off tryristor) تریستور معمولی که بررسی شد، در سال های اخیر تکامل یافته و امروزه دو قطعه جدید از خانواده تریستورها یعنی تریستور نا متقارن و تریستور خاموش شونده با گیت در دسترس می باشد. تریستور معمولی دارای دو پیوند P-N است که می تواند ولتاژ زیاد را در یک جهت یا جهت مقابل، سد نماید. این نکته لازمه اساسی برای کاربرد در مدارهای یکسو ساز است. البته در مدارهای متناوب ساز به قابلیت سد کردن معکوس نیازی نیست، نیز استفاده می شوند. برای کاهش زمان بازیابی حالت سد کردن تریستور پس از خاموش شدن، سیلیکون می تواند نازکتر ساخته شود، اما در این صورت قابلیت سد کردن ولتاژ معکوس آن از بین می رود. این قطعه را با نام تریستور نا متقارن می شناسد. در مدارهای متناوب ساز یک دیود بصورت موازی با تریستور متصل می شود بنابراین از دست رفتن توانایی سد کردن ولتاژ معکوس اهمیتی ندارد، اما زمان کلیدزنی در قیاس با چند ده میکرو ثانیه در مورد تریستور معمولی به چند میکرو ثانیه کاهش می یابد. تریستور معمولی را فقط می توان با صفر کردن جریان آند خاموش کرد اما تریستور خاموش شونده با گیت همان طور که نامش پیداست، با حذف جریان گیت خاموش می شود و مانند تریستور معمولی با تزریق جریان به گیت روشن می شود نماد مداری تریستور خاموش شونده با گیت ، گسترشی از نماد تریستور معمولی است که نقش دو گانه پایه گیت در آن به نمایش در آمده است . در تریستور خاموش شونده با گیت، هنگامی که جریان گیت وجود ندارد، مانند تریستور معمولی پیوند p - N مرکزی در مقابل ولتاژ مثبت آند نسبت به کاتد مقاومت می کند اما مثل تریستور نامتقارن با ولتاژ معکوس کم با کاتد مثبت دچار شکست می شود . GTO های سد کننده ولتاژ معکوس نیز در دسترس هستند اما این ویژگی به قیمت از دست دادن مقادیر نامی دیگر تمام می شود. مثالی از کاربرد آن ها، بار تشدیدی است. در یک بار تشدیدی، GTO مانند تریستور معمولی اما با سرعت خاموشی بسیار زیاد مورد استفاده قرار می گیرد. شرایط روشن شدن تریستور خاموش شونده با گیت مانند تریستور معمولی است اما بعلت تفاوت ساختمان، جریان تثبت کننده آن بیشتر است. حالت یک در میان گیت منجر به رسانایی سریع در سیلیکون می شود، اما لازم است که جریان گیت مدت طولانی تری در سطح بالا نگه داشته شود تا عمل تثبت بطور اطمینان بخش انجام شود. برای پایین نگه داشتن افت ولتاژ آند کاتد هنگام رسانایی، کمینه کردن جریان گیت مفید است. در غیر ایصورت ولتاژ حالت روشن و در نتیجه تلفات رسانایی کمی بیشتر از حد معمول است. بعلت سازوکار داخلی تکثیر حامل ها که خود نگهدار است و جریان آند را در سطحی بالاتر از جریان تثبت کننده نگه می دارد، تریستور پس از قطع جریان گیت در حالت روشن باقی می ماند. در تریستور خاموش شونده با گیت امکان متوقف کردن تکثیر حامل ها با برداشتن حفره ها از ناحیه P وجود دارد. این کار باعث می شود که ناحیه رسانایی به طرف آند N در زیر ناحیه ای که الکترود کاتد در دورترین فاصله از الکترود گیت قرار دارد فشرده شود، تا این که تمام مسیرهای رسانایی قطع شوند. هنگامی که جریان کاتد قطع شد، جریان گیت – آند برای مدت کوتاهی برقرار می شود تا قطعه حالت انسداد خود را به دست آورد. میزان جریان لازم گیت برای خاموش شدن در حدود یک پنجم تا یک سوم جریان آند است که به مقدار چشمگیری بیشتر از جریان روشن شدن است. زمان قطع در مقایسه با سایر تریستور ها کوتاه تر است. هنگام روشن شدن، جریانی به گیت تزریق می شود و هنگام خاموش شدن، یک ولتاژ منفی در حدود 10V – روی گیت – کاتد می افتد که باعث حذف جریان گیت می شود. این ولتاژ باید کمتر از ولتاژ شکست معکوس گیت – کاتد باشد و در ضمن به اندازه ای باشد که بار لازم برای خاموش شدن را بیرون بکشد. خاموش شدن قطعه از نظر فیزیکی پیچیده است، اما اساس کار بر خارج کردن سریع بارها به وسیله یک جریان گیت بالا، نزدیک به جریان آند، استوار است. این جریان در زمانی کمتر از یک میکرو ثانیه برقرار می شود. برای محدود کردن آهنگ افزایش ولتاژ آند هنگام خاموش شدن یک خازن اسنابر با تریستور موازی می شود.
4. تریستورهای دوجهته یا تریاک (TRIAC) تریاک وسیله ای است که میتواند در هر دوجهت هدایت کند وغالبا در کنترل فاز AC استفاده می شود. هر تریاک را میتوان به صورت اتصال موازی – معکوس دو SCRکه دارای گیت مشترک هستند، در نظر گرفت. از انجایی که تریاک یک وسیله دوجهته است، پایه های آن نامی تحت عنوان کاتد یا آند ندارند اگر ترمینال MT2 نسبت به ترمینال MT1 مثبت باشد، می توان با اعمال سیگنال مثبت به گیت بین پایه های گیت G وتر مینال MT1 تریاک را روشن نمود. برای رو شن کردن تریاک نیاز نیست که دوسیگنال مثبت و منفی برای گیت داشته باشیم و وجود یک سیگنال مثبت یا منفی کفایت میکند.
5. تریستورها هدایت معکوس (RCT) در بسیاری از مدارهای چاپر و اینورتر یک دیود بصورت موازی ومعکوس به یک تریستور متصل می شود تا نیاز خاموشی مدار کموتاسیون را بهبود بخشیده و امکان برقراری جریان معکوس ناشی از بار سلفی را فراهم کند. دیود، سطح ولتاژ ممانعت کننده معکوس تریستور را به یک تا دو ولت زیر مقدار حالت پایدار می آورد. گرچه در شرایط گذرا ممکن است ولتاژ معکوس به خاطر ولتاژ القا شده در اندوکتانس پراکندگی مدار در قطعه به 30 ولت برسد. RCT قطعه ای است که مشخصه های عنصر را با نیاز مدار تطبق می دهد ومیتوان آنرا مشابه یک تریستور با یک دیود موازی معکوس در داخل آن در نظر گرفت. RCT تریستور نا متقارن نیز نامیده میشود. ولتاژ ممانعت کننده مستقیم بین 400 تا 2000 ولت تغییر کرده و جریان میتواند تا 500 آمپر افزایش یابد. مقدار ولتاژ ممانعت کننده معکوس معمولا بین 30 تا 40 ولت است. از آنجایی که نسبت جریان مستقیم گذرنده از تریستور به جریان معکوس دیود برای یک قطعه مقدار ثابتی است، کاربردهای آنها به طراحی مدار های خاص محدود میشود.
6. تریستورهای القاء استاتیک این المان جدید که SITH نام دارد با اعمال یک پالس مثبت به گیتش روشن شده و با اعمال یک پالس مثبت به گیتش خاموش میشود. سرعت این المان در حد 1 تا 5 میکرو ثانیه است که از بقیه انواع تریستورها سریعتر است. همچنین دارای dv/dt و di/dt قابل توجهی است.
7. یکسو کننده های کنترل شده سیلیکونی فعال شونده با نور این تریستور با تابش مستقیم نور به تراشه سیلیکونی روشن می شوند. زوجهای حفره الکترونی که در اثر تابش نور ایجاد شده اند، تحت تاثیر میدان الکتریکی جریان تریگر را تولید می کنند. ساختمان گیت طوری طراحی شده که به حد کافی گیت حساس باشد تا توسط منابع نور عملی تریگر شود. LASCR ها در کاربردهای جریان و ولتاژ بالا مورد استفاده قرار میگیرد. برخی از این کاربردها عبارتند از: خط انتقال ولتاژ بالا وتصحیح توان راکتیو استاتیک در LASCR میان منبع نوری محرک وقطعه کلید زنی مبدل توان، ایزولاسیون کامل الکتریکی وجود دارد. ولتاژ نامی این تریستورها میتواند تا 4 کیلو ولت در 1500 آمپر در شرایطی که توان منبع تریگر نوری کمتر از 100میلی وات باشد، بالا رود.
8. تریستورهای کنترل شوندهFET یک عنصر FET – CTH از ترکیب موازی یک MOSFET ویک تریستور همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، پدید می آید. اگر ولتاژ کافی به گیت MOSFET اعمال شود (معمولاً 3ولت) یک جریان تحریک بطور داخلی برای تریستور تولید می شود. این عنصر سرعت کلید زنی di/dtوdv/dt بالایی دارد. این عنصر می تواند مانند تریستورهای معمولی روشن گردد، اما نمی توان آن را با کنترل گیت خاموش کرد. کاربردهای این وسیله در مواردی است که باید از آتش کردن به وسیلع نور استفاده شود تا عایق سازی الکتریکی بین ورودی یا سیگنال کنترل و عنصر کلید زنی مبدل قدرت فراهم گردد.
9. تریستور کنترل شونده MOS تریستور کنترل شونده MOS-MCT خواص تریستور چهار لایه نوزا ویک ساختار گیت MOS راترکیب می کند. ساختار NPNP را می توان بایک ترانزیستور NPN، ویک ترانزیستورPNP،نمایش داد. ساختار گیت MOS را میتوان با یک MOSFET کانال P،M1 ویک MOSFET کانال n، M2 نمایش داد.

مشخصات خوب این المان عبارتند از: سرعت سوئیچ بالا، تلفات توان کم، مقدار افت ولتاژ کم در حین هدایت و امپدانس ورودی بالااست.

تصویر بالا یک یکسوساز کنترل شده با سیلیکون با جریان نامی‌ای حدود ۱۰۰ آمپر و ۱۲۰۰ ولت، سوارشده روی یک گرماگیر. دو سیم کوچک متصل به این وسیله سرهای تریگر گیت هستند.

مشخصات تریستور :

1. ولتاژ لحظه ای مستقیم: در این ولتاژ یا كمتر از آن SCR فقط با یك پالس گیت مناسب روشن می شود.
2. ولتاژ لحظه ای معكوس: این ولتاژ شبیه به ولتاژ معكوس دیود است و باید ولتاژ را كمتر از این مقدار نگه داشت.
3. ماكزیمم جریان rms: كه تریستور در حالت وصل از خود عبور می دهد.
4. جریان ناگهانی: ماكزیمم جریانی كه تریستور می تواند به طور متناوب از خود عبور دهد.
5. جریان نگهدارنده: حداقل جریان مستقیم تریستور می باشد كه باید از تریستور در حالت روشن عبور كند تا تریستور خاموش نشود.
6. جریان قفلی (تثبیت كننده): حداقل جریانی است كه باید بین آند و كاتد تریستور برقرار شود تا تریستور در صورت اعمال پالس گیت مناسب روشن گردد.
7. ولتاژ تریگر گیت: ولتاژ گیت و كاتد باید بیشتر از این مقدار باشد تا جریان گیت كافی برای روشن كردن تریستور فراهم شود.
8. ماكزیمم ولتاژ معكوس گیت: حداكثر ولتاژ منفی كه می توان بین گیت و كاتد ایجاد كرد بدون اینكه تریستور خراب شود.
9. جریان تریگر گیت: حداقل جریان گیتی كه برای روشن كردن تریستور لازم می باشد.
10. سرعت تغییرات جریان: تغییر ناگهانی جریان باعث گرم شدن سریع نقطه عبور جریان در سطح اتصال و كاهش مقاومت آن نقطه و افزایش بیشتر جریان در آن نقطه و بالاخره سوختن آن نقطه و در نتیجه سوختن تریستور خواهد شد.

تقویت‌کننده عملیاتی:

ایدهٔ بکارگیری تقویت‌کننده‌های عملیاتی یا اپ‌اَمپ ( op-amp یا Operational amplifier) نخستین‌ بار در دههٔ ۱۹۴۰م و در مدار رایانه‌های آنالوگ مطرح شد. در این کاربرد با قرار دادن عنصرهای گوناگون میان سرهای ورودی و خروجی تقویت‌کننده عملیاتی مدارهای گوناگون با کارایی‌های متفاوت طراحی می‌شد؛ و به وسیله آن‌ها عملگرهای ریاضی مانند جمع، تفریق، ضرب، تقسیم، مشتق‌گیری و انتگرال‌گیری پیاده می‌شد. بدین ترتیب امکان پیاده‌سازی رایانه‌های آنالوگ (رایانه‌های امروزی دیجیتال هستند) برای حل معادلات دیفرانسیل فراهم گردید. با گسترش دامنهٔ کاربرد الکترونیک، استفاده از تقویت‌کننده عملیاتی نیز گسترش فراوان یافت. در سال ۱۹۶۰م نخستین‌بار تقویت‌کننده عملیاتی به صورت مدار مجتمع طراحی و ساخته شد و با حجم، وزن و قیمت بمراتب کمتر به بازار مصرف ارائه گردید. پیشرفت فناوری و مطرح شدن نیازهای متنوع‌تر و تخصصی‌تر، زمینه را برای عرضهٔ تقویت‌کننده‌های عملیاتی خاص فراهم کرد. تقویت‌کننده عملیاتی در واقع یک تقویت‌کننده ولتاژ با بهرهٔ ولتاژ بسیار بالاست و معمولاً دارای یک سر خروجی و دو سر ورودی است که سرهای ورودی به صورت تفاضلی عمل می‌کنند. به عبارت دیگر، این تقویت‌کننده، اختلاف ولتاژ میان ورودی را تقویت می‌کند. یکی از دو سر، ورودی منفی (-) یا وارونگر نام دارد، زیرا تقویت‌کننده برای ورودی‌های اعمالی به این سر دارای بهرهٔ منفی خواهد بود. سر دیگر، ورودی مثبت (+) یا ناوارونگر است و نشانک‌های ورودی به این سر، در خروجی با بهرهٔ مثبت ظاهر می‌شوند. این تقویت‌کننده، دارای مقاومت خروجی بسیار کوچک (حدود چند اهم) بوده و از مقاومت ورودی بسیار بزرگی (بیش از چند صد کیلو اهم) برخوردار است. چون تقویت‌کننده عملیاتی، یک افزارهٔ فعال است، برای تأمین کارمایهٔ مصرفی و پیشقدر ترانزیستورهای داخلی خود به تغذیهٔ DC نیاز دارد.

۷۴۱ در داخل خود یک تقویت کننده عملیاتی یا op-amp را جای داده و چیدمان پایه های آن در تصویر فوق مشخص شده که این پایه ها بصورت ذیل می باشند:

1. پایه‌های ۴ و ۷، پایه‌های تغذیه منفی و مثبت آی سی هستند.
2. پایه‌های ۲ و ۳، پایه‌های ورودی معکوس کننده و معکوس نکننده آی سی هستند.
3. پایه ۶، پایه خروجی است.
4. پایه‌های ۱ و ۵، پایه‌های تغییر دهنده سطح DC خروجی آی سی هستند که توسط آن‌ها می‌توان سطح DC خروجی را تغییر داد. این کار را می‌توان با قرار دادن یک پتانسیومتر بین این دو پایه انجام داد.
5. پایه ۸ به جایی وصل نیست و برای اتصال دو عنصر به عنوان گره به کار می رود.

مدار داخلی آیسی ۷۴۱ :

آی سی‌های تقویت کننده عملیاتی بنا به کاربردشان دارای مدارهای داخلی متفاوتی هستند. آی سی ۷۴۱ جزو ساده‌ترین و ابتدایی‌ترین آپ امپ‌ها می‌باشد. مدار داخلی آن قابل مشاهده می‌باشد.

قسمت آبی رنگ: این قسمت، طبقه تفاضلی است.ترانزیستورهای Q1 تا Q4 زوج تفاضلی ورودی را تشکیل می‌دهد.Q5 و Q6 و Q7 به همراه سه مقاومت، تشکیل بار فعال می‌دهند.

قسمت‌های قرمز رنگ: ترانزیستورها در طبقات قرمز، تشکیل منابع جریان می‌دهند و تقویت کننده‌های ترانزیستوری را بایاس می‌کنند. هر سه منبع جریان، از نوع آینه‌ای هستند.

قسمت صورتی رنگ: این طبقه، طبقه تقویت کننده میانی است. Q۱۵ به عنوان بافر و Q۱۹ با مقاومت ۵۰ اهم در امیتر، یک طبقه امیتر مشترک تشکیل می‌دهد.

قسمت آبی آسمانی رنگ: طبقه خروجی تقویت کننده یا همان تقویت کننده توان از کلاس AB (یا پوش پول) می‌باشد. علت استفاده از تقویت کننده کلاس AB در خروجی، تأمین جریان بارهای متنوع در خروجی است.

قسمت سبز رنگ: این طبقه، چند برابر کننده ولتاژ بیس-امیتر نامیده می‌شود و برای جلوگیری از اعوجاج همگذری استفاده می‌شود. این طبقه، ترانزیستورهای تقویت توان را در آستانه روشن شدن، نگاه می‌دارد. برای رسیدن به پایداری حرارتی مطلوب به جای مقاومت ۴٫۵k می‌توان از یک NTC استفاده کرد.

مقاومت‌های ۲۵ و ۵۰ اهم در خروجی تقویت کننده جهت جلوگیری از رانش حرارتی ترانزیستورهای Q۱۴ و Q۲۰ به کار گرفته شده‌اند.

خازن ۳۰Pf، جبران ساز میلر است و در مدار قطب به وجود می‌آورد که به منظور جلوگیری از ناپایداری و نوسان تقویت کننده در فرکانسهای بالا مورد استفاده قرار گرفته‌است.(فضایی که یک خازن در مدار مجتمع اشغال می‌کند، چندین برابر فضای اشغال شده توسط یک ترانزیستور است. پس در طراحی مدار مجتمع، باید از حداقل خازن و مقاومت استفاده کرد.)

حالت افزایش نور محیط و خاموشی لامپ

راهنمای کامل و گزارشکار آماده و تایپ شده در Microsoft Office Word

آموزش: نحوه طراحی مدار و توضیح به همراه پروژه برای شما ارسال خواهد شد نمونه ای از بخش های این فایل راهنما در شکل ها آورده شده است:

 

---

(( سفارش پروژه ))

برای سفارش این پروژه با همین شکل و اجزاء و یا تغییر برنامه مورد نظر به دلخواه خود می توانید از روش های زیر اقدام نمائید، کد سفارش پروژه را ارسال کنید:

هزینه طراحی: SMS-> 0911 831 50 58

کد سفارش پروژه: 105p4

سفارش پروژه >>> Project-esisis.com/Content

---

برای ارتباط با مدیر سایت از لینکهای زیر استفاده کنید

آدرس کانال سایت در تلگرام : www.telegram.me/Electronic_iran

آیدی جهت ارتباط در تلگرام: @Electronic_iran

 

---