.gif){kind=small}
|
هدف از راه اندازی این وب سایت آموزشی، کمک کردن به علاقه مندان به یادگیری علم الکترونیک و میکروکنترلر بوده بخصوص دانش آموزان و دانشجویان که برای پیدا کردن مطلب مورد نظر خود سایتهای گوناگونی را جستجو میکنند که در نهایت به هدف خود نمی رسند، در این وب سایت سعی براین است که آموزش از پایه شروع شود. در ادامه با مثالهای نحوه استفاده از قطعات الکترونیک و عیب یابی آنها آموزش داده خواهد شد. همچنین پروژه های برای آموزش قرار داده شده است.
اسماعیل بخش زاد محمودی
09118315058
09336485452
09373054607
09390617786
telegram.me/Electronic_iran کانال
Esmail_bakhshzad@yahoo.com esmail2bakhshzad@gmail.com
محافظ تمام دیجیتال هوشمند وسایل برقی ( یخچال و فریزر- صوتی تصویری-کامپیوتر )
منبع تغذیه 0-32 ولت 0-5 آمپر قابل افزایش تا 0-20 آمپر (Power supply 0-5A 0-20A)
مدار کنترل کننده هوشمند تپ چنجر ترانس قدرت 63 کیلو ولت سه فاز
هشدار دهنده نشت گاز شهری و دود همراه با قطع خودکار گاز و برق
محافظت از سطح ولتاژ شارژ- جریان شارژ و دمای باطری های UPS تا 200 آمپر
محافظت و کنترل حد جریان سه فاز 0-200 آمپر در سه رنج کاری
کنترل و راه اندازی سروموتورهای الکتریکی و موتور DC و موتور ﭘله ای
قفل الکترونیکی هوشمند توسط تاچ لمسی (Touch Screen)
تابلوی روان با ماتریس 32*8 ارسال پیام متنی از طریق کامپیوتر
طراحی و ساخت فانکشن ژنراتور با کنترل لمسی توسط (Touch Screen)
محافظت و کنترل ولتاژ و جریان خروجی از مدار AC / DC
کنترل دور موتورهای الکتریکی و اعمال موج PWM و از طرق رابط تاچ ﭘد و LCDگرافیکی (Touch Screen)
پروژه مدار آشکارساز نشت گازمتان و گاز بوتان و LPG سنسور MQ
پروژه کنترل و محافظت دیجیتال ولتاژ
پروژه منبع تغذیهDigital 0-42V 5A
ولتمتر و آمپرمتر دیجیتال با AVR
برنامه نویسی میکروکنترلر 52 & 8051
مدار مبدل آنالوگ به دیجیتال ADC
کاربرد تراشه TTL 74HC573 در تابلو روان LED
مبدل آنالوگ به دیجیتال ADC میکرو کنترل AVR
کاربرد تراشه TTL74541 در ولتمتر دیجیتال با AVR
کاربرد تراشه رگلاتور ولتاژ LM723
تقویت کننده تفاضلی Single Operational Amplifier
استفاده از ترانزیستور برای سویچ کردن Switching Transistor
برنامه راه اندازی موتور پله ای Stop Motor
گذرگاه ارتباط دو سیمه میکرو کنترلر AVR – SPI
www.powerengineering.blogfa.com
الکترونیک مقدماتی
الکترونیک صنعتی
میکرو الکترونیک AVR
برنامه نویسی Assembl
1.پروژه آزمایشگر میکروکنترلر 8051-52
2.پروژه آزمایشگر میکروکنترلر PIC
3.پروژه ساعت RTC با میکرو 8051
4.محافظ تمام دیجیتال هوشمند AVR
5.پروژه LED-Stopper 7x20میکرو AVR
6.پروژه Digital Clock LED 32x8 AVR
7.پروژه Digital Voltmeter-Ammeter
8.پروژه منبع تغذیه Digital Power Supply 0-42V 5A
9.پروژه کنترل و محافظت دیجیتال ولتاژ خروجی AC/DC
10.پروژه ساعت دیجیتال RTC با AVR
11.پروژه مدار آشکارساز نشت گازمتان و گاز بوتان و LPG سنسور MQ
13.محافظت و کنترل ولتاژ و جریان خروجی از مدار AC / DC
14.طراحی و ساخت فانکشن ژنراتور با کنترل لمسی توسط (Touch Screen)
15.تابلوی روان با ماتریس 32*8 ارسال پیام متنی از طریق کامپیوتر
16.قفل الکترونیکی هوشمند توسط تاچ لمسی (Touch Screen)
17.کنترل و راه اندازی سروموتورهای الکتریکی و موتور DC و موتور ﭘله ای
18.محافظت و کنترل حد جریان سه فاز 0-200 آمپر در سه رنج کاری
19.محافظت از سطح ولتاژ شارژ- جریان شارژ و دمای باطری های UPS تا 200 آمپر
20. پروژه کنترل دور و زاویه چرخش موتور های گیربکس دار
21. محافظ ولتاژ برق شهر تایمر دار 30 آمپری
22.هشدار دهنده نشت گاز شهری و دود همراه با قطع خودکار گاز و برق
23. مدار کنترل کننده هوشمند تپ چنجر ترانس قدرت 63 کیلو ولت سه فاز
24. منبع تغذیه 0-32 ولت 0-5 آمپر قابل افزایش تا 0-20 آمپر (Power supply 0-5A 0-20A)
25. محافظ تمام دیجیتال هوشمند وسایل برقی ( یخچال و فریزر- صوتی تصویری-کامپیوتر )
1. مقالات در رابطه با سیستم های دیجتال و اطلاعاتی مفید در رابطه با Multimedia Card (MMC – SD)
2. مقالات در رابطه با آموزش میکروکنترلر AVR و PIC و8051-52 و...
دانلود نرم افزارهای کاربردی
1.نرم افزارهای برای میکروکنترلر 8051
2.نرم افزارهای برای میکروکنترلر PIC
3.نرم افزارهای برای میکروکنترلر AVR
ساعت
الکترونیک صنعتی (الکترونیک قدرت) Power Electronics
bathaee@eetd.kntu.ac.ir دکتر سید محمد تقی بطحائی
Esmail_bakhshzad@yahoo.com اسماعیل بخش زاد محمودی
مقدمه:
الکترونیک صنعتی ترکیبی از قدرت، الکترونیک و کنترل است براساس خاصیت کلید زنی عناصر نیمه هادی قدرت پایه گذاری شده است. پیشرفت در تکنولوژی میکرو پروسسورها تأثیر زیادی در کنترل و ایجاد روش های کنترلی در این بخش گذاشته است. امروزه الکترونیک صنعتی نقش مهمی در صنعتی شدن گشورها مدرن دارد. به عنوان مثال می توان از کنترل کننده های دما، کنترل کننده روشنائی، کنترل کننده موتورهای الکتریکی و سیستم های تراکشن ( کشنده ) در خودروها، کشتی ها، لوکوموتیوها، هواپیماها، همچنین در سیستم جریان مستقیم (انتقال قدرت به صورت HVDC ) را نام برد.
عناصر و ادوات نیمه هادی های قدرت:
مهمترین عناصر کلید زنی در مباحث الکترونیک صنعتی شامل موارد زیر می باشند که با هرکدام از این عناصر در بخش های جداگانه همین سایت می توانید آشنا شوید:
- دیودهای قدرت Diode
- تایرستور ها (تریستور) Thyristors
- ترایاک Triac
- دیاک Diac
- ترانزیستور های پیوندی دو قطبی BJT
- ماسفت Mosfet
- ترانزیستور های دوقطبی با گیت عایق شده IGBT
- ترانزیستورهای با القاء استاتیکی STI
/Power Electronic Thyristors (01).jpg)
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.
/Power Electronic Thyristors (02).GIF)
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
/Power Electronic Thyristors (03).png)
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:
- ولتاژ آند نسبت به کاتد مثبت باشد
- گیت یک پالس مثبت دریافت کند (ولتاژ گیت بیشتر از ولتاژ کاتد شود)
- 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.
/Power Electronic Thyristors (04).gif)
- 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.
/Power Electronic Thyristors (05).gif)
- 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.
/Power Electronic Thyristors (06).gif)
توجه: شما می توانید مدارهای طراحی شده بالا را در نرم افزار شبیه ساز Proteus v7 آزمایش کنید می توانید آنها را همراه با مثال های دیگر از لینک معرفی شده همین بخش دانلود نمائید.
لینک دانلود:
http://s4.picofile.com/file/7825090963/Power_Electronic_Thyristors.zip.html
رمز فایل: www.Project-esisis.com
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:
- ولتاژ آند نسبت به کاتد منفی شود.
- 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
/Power Electronic Thyristors (07).png)
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.
/Power Electronic Thyristors (08).jpg)
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:
- هیچگاه نباید ولتاژی که تریستور در آن کار میکند بیش از ولتاژ تعریف شده ی( آند- کاتد) باشد.
- نباید بیش از جریان تعریف شده ی تریستور از آن جریان عبور داد.
- جریان گیت نباید از حد مجاز بیشتر شود.
/Power Electronic Thyristors (09).gif)
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:
- Phase Control Thyristors _ SCR
- Fast Switching Thyristors _ SCR
- Gate Turn-off Thyristors _ GTO
- Bidirectional Triode Thyristors _ TRIAC
- Reverse Conducting Thyristors _ RCT
- Static Induction Thyristors _ SITH
- Light Activated Silicon Controlled Rectifiers _ LASCR
- FET Controlled Thyristors _ FET-CTH
- MOS Controlled Thyristors _ MCT
یک SCR با توان بالا
/Power Electronic Thyristors (10).JPG)
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
/Power Electronic Thyristors (11).jpg)
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 :
- ولتاژ لحظه ای مستقیم: در این ولتاژ یا كمتر از آن SCR فقط با یك پالس گیت مناسب روشن می شود.
- ولتاژ لحظه ای معكوس: این ولتاژ شبیه به ولتاژ معكوس دیود است و باید ولتاژ را كمتر از این مقدار نگه داشت.
- ماكزیمم جریان rms: كه تریستور در حالت وصل از خود عبور می دهد.
- جریان ناگهانی: ماكزیمم جریانی كه تریستور می تواند به طور متناوب از خود عبور دهد.
- جریان نگهدارنده: حداقل جریان مستقیم تریستور می باشد كه باید از تریستور در حالت روشن عبور كند تا تریستور خاموش نشود.
- 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.
- ولتاژ تریگر گیت: ولتاژ گیت و كاتد باید بیشتر از این مقدار باشد تا جریان گیت كافی برای روشن كردن تریستور فراهم شود.
- ماكزیمم ولتاژ معكوس گیت: حداكثر ولتاژ منفی كه می توان بین گیت و كاتد ایجاد كرد بدون اینكه تریستور خراب شود.
- جریان تریگر گیت: حداقل جریان گیتی كه برای روشن كردن تریستور لازم می باشد.
- 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.
لینک دانلود دیتاشت یک نمونه تریستور BT151 :
http://s2.picofile.com/file/7825086127/DataSheet_BT151_SERIES_C_.zip.html
رمز فایل: www.Project-esisis.com
/Power Electronic Thyristors (12).gif)
/Power Electronic Thyristors (13).gif)
نسخه ی pdf قابل دانلود این صفحه:
لینک دانلود:
http://s4.picofile.com/file/7825097632/Power_Electronic_001_.zip.html
رمز فایل: www.Project-esisis.com
راھنمای دانلودگزارش خرابی لینک
.gif){kind=small}
