Преимущества транзисторов перед тиристорами

Преимущества транзисторов перед тиристорами

Основные отличия выпрямителей, использующих высокочастотное преобразование (транзисторные), от традиционных тиристорных.

Принципиальных отличий немного:

-Высокая частота преобразования;

-Транзисторный ключ коммутирует сравнительно небольшой ток;

-Энергия может коммутироваться с использованием резонансных явлений.

Однако, эти три отличия коренным образом меняют технологию построения выпрямителя и кардинально отражаются на потребительских характеристиках выпрямителя.

Высокочастотное преобразование позволяет существенно уменьшить размеры трансформатора, а, значит, и всего выпрямителя.

Коммутируя ток в десятки раз меньше выходного, мы повышаем надежность, а значит, снижаем риск аварийного отказа.

Несколько слов о системе защиты, которая использует преимущества транзистора перед тиристором. Тиристор устроен так, что его невозможно выключить в момент перегрузки. А значит, какая бы ни была совершенная схема защиты – ток перегрузки будет продолжать течь через него до своего окончания, вызывая чрезмерный перегрев и ускоренное старение элемента, тем самым катастрофически приближает его выход из строя.

Транзистор же можно выключить в любой момент времени, т.е. защитный механизм работает без задержки.

В результате, система защиты в большинстве аварийных ситуаций «спасает» выпрямитель, и для нормального продолжения работы достаточно будет просто выключить его и включить снова, устранив причину аварии.

Используя резонансные явления при коммутации энергии, можно добиться минимальных потерь и снизить нагрузку на коммутирующий элемент. Так же существенно улучшается КПД и повышается надежность.

Еще очень важной особенностью является форма тока на выходе выпрямителя во всем диапазоне регулирования – здесь она имеет непрерывный гладкий вид. Пульсации тока могут быть уменьшены практически до нуля. А это означает, что можно более аккуратно и качественно осуществлять процессы зарядки АКБ.

Вот и получается, что современные технологии высокочастотного преобразования позволяют строить компактные, эффективные, надежные и удобные выпрямители.

Во всем диапазоне регулировок КПД выпрямителя остается высоким, более 85%. К сведению, для тиристорного выпрямителя на токе 50% от номинального, КПД составляет всего лишь около 50%. Это значит, что наш выпрямитель будет экономить вашу электроэнергию.

Форма выходного тока, как я упоминал ранее, является неразрывной и гладкой во всем диапазоне, пульсации на выходе не превышают 1%.

Благодаря модульности конструкции, мы имеем возможность на этапе составления спецификации согласовывать с заказчиком конкретную конфигурацию выпрямителя, необходимую для его техпроцесса и не заставляем платить за функциональность, которая заказчику не нужна.

Серия выпрямителей УЗ 220В/20А. УЗ 220В/160А построены с использованием новейших электронных компонентов (MOSFET и IGBT транзисторов и высокочастотных магнитных материалов) по современным технологиям на уровне ведущих мировых производителей по качеству, функциональным возможностям, дизайну и имеет более выгодную для потребителя стоимость, меньшие габариты и вес по сравнению с тиристорными выпрямителями, повышенную надежность, масштабируемость.

Имеет возможность разрабатывать и изготавливать выпрямители по Вашему ТЕХЗАДАНИЮ.

Источник

Тиристор. Вольтамперная хар-ка. Сравнение с транзистором(по степени управляемости).

Тиристором называется полупроводниковый прибор, имеющий три или более (p-n) перехода и обладающий свойством переходить из непроводящего состояния в проводящее под действием небольшого сигнала управления.

в непроводящем состоянии (закрытом) тиристор имеет высокое сопротивление;

Вам понравится:  Подключение датчиков астра с схемами

в проводящем состоянии (открытом) тиристор имеет низкой сопротивление.

В отличие от транзисторов тиристоры могут применяться в устройствах значительно большей мощности.

Тиристор имеет четырехслойную структуру

А -Анод — примыкающий к крайнему (р) слою вывод; К — Катод — примыкающий к крайнему (n) слою вывод. У — Управляющий электрод

По отношению к основному источнику

переходы П1 и П3 включены в прямом направлении;

переход П2 включен в обратном направлении.

ВОЛЬТАМПЕРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТИРИСТОРА

Если управляющий сигнал отсутствует, т.е. 1У =0; то ток в цепи нагрузки практически отсутствует, т.к. тиристор находится в непроводящем состоянии.

Однако, при подаче положительного электрического сигнала управления, сопротивление перехода П2 резко уменьшается и тиристор переходит в проводящее состояние.

Если теперь снять управляющий сигнал (сделать 1У =0), то тиристор не закроется.

Чтобы перевести тиристор в непроводящее состояние необходимо уменьшить ток в цепи нагрузки до определенной величины, называемой током удержания (выключения) (1УД).

После окончания кратковременных процессов в цепи управления тиристор может находиться только в двух состояниях — открытом и закрытом.

В открытом состоянии напряжение между анодом и катодом тиристора составляет около 1,5 В. Время отпирания составляет несколько микросекунд. Время запирания в несколько раз больше.

Тепловые потери могут вызвать значительный нагрев тиристора. Поэтому в тиристорных устройствах предусматривают систему охлаждения с помощью радиаторов, охлаждаемых естественной конвекции воздуха или принудительного обдува вентилятором.

В настоящее время выпускаются запираемые по управляющему входу тиристоры (GTO). Однако их ток запирания соизмерим с током нагрузки, что является существенным недостатком таких запираемых тиристоров.

По сравнению с транзисторами, время выключения тиристоров (десятки микросекунд) существенно больше времени запирания транзисторов.

Это существенно снижает быстродействие электронной аппаратуры, выполненной на тиристорах.

Максимальная мощность современных транзисторов приближается к мощности тиристоров.

в преобразователях частоты;

в инверторах напряжения;

в управляемых выпрямителях;

в широтно-импульсных преобразователях постоянного напряжения.

Полупроводниковые выпрямители

ПВ предназначены для преобразования переменного тока в постоянный (обеспечивают протекание тока только в одном направлении).

ТИПИЧНАЯ БЛОК-СХЕМА ВЫПРЯМИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

(4 прямоугольника, каждый обозначает элемент установки, включая нагрузку)

Трансформатор предназначен для изменения напряжения питающей сети до величины, которая обеспечивает требуемое выпрямленное напряжение.

Выпрямленное напряжение имеет переменную составляющую, называемую пульсации.

Для уменьшения пульсаций между диодами и нагрузкой включается сглаживающий фильтр (СФ);

В зависимости от числа фаз питающей сети. характера нагрузки (Н), а также требований к выпрямленному току Диоды соединяются в различные системы.

Источник

В чем отличие тиристора от транзистора

Транзисторы и тиристоры — это электронные устройства, изготовленные на базе монокристаллического полупроводника (чаще всего кремния), в которых сформирован определённый набор pn-переходов. Транзисторы являются универсальными элементами современной электроники, позволяющими осуществлять генерацию, усиление, коммутацию и трансформацию электрических сигналов. Основная сфера применения тиристоров — использование в качестве ключевого (переключающего) элемента в схемах коммутации электросигналов. Отличие полупроводникового тиристора от транзистора обусловлено количеством и конфигурацией pn-переходов, из которых состоят данные устройства.

Структура и принцип действия транзистора

В полупроводниковой электронике различают два вида транзисторов — биполярные и полевые. В рамках данной статьи рассмотрим разницу биполярного транзистора и тиристора. На рисунке схематично показана структура pnp-транзистора, состоящего из двух pn-переходов, и его условное обозначение на электрических схемах. Устройство имеет три электрода: эмиттер (Э), коллектор (К) и базу (Б).

Вам понравится:  Микросхема для rs триггера

Аналогичную структуру имеет биполярный npn-транзистор, в котором электрод базы соединён с p-слоем полупроводника, обладающего дырочной проводимостью, а коллектор и эмиттер — с n-слоями, имеющими электронную проводимость. Два встречных pn-перехода способны работать как в ключевом режиме, так и в режиме усилителя, когда электроток малой величины, поданный на базу, возрастает в 10 2 -10 3 раз. База играет роль управляющего электрода.

Структура и принцип действия тиристора

На рисунке ниже схематично показана структура полупроводникового pnpn-тиристора, состоящего из трёх pn-переходов, а также его условное обозначение (слева) на электрических схемах.

Как и транзистор, тиристор имеет три электрода: катод, анод и управляющий (затвор). Структура устройства состоит, как минимум, из четырёх слоёв легированного полупроводника с чередующимися типами проводимости p и n. Работа тиристора может быть реализована комбинацией двух транзисторов, но это более громоздкий с точки зрения схемотехники вариант.

Принцип работы тиристора такой же, как у диода. Протекание тока возможно только в одном направлении — от анода к катоду (состояние «открыто»). Возврат в состояние «закрыто» происходит в двух случаях:

  • Отключение нагрузки.
  • Уменьшение рабочего тока ниже уровня тока удержания Iуд (минимальная величина тока, возникающая при открытии).

Включение тиристора происходит при подаче на управляющий электрод (УЭ) небольшого кратковременного сигнала. То есть, открывание (включение) тиристора происходит при подаче напряжения на управляющий электрод, а закрывание (выключение) — с помощью снижения тока анод-катод. УЭ аналогичен базе транзистора, но отличие заключается в том, что открыть тиристор с помощью УЭ можно, а закрыть нельзя.

Таким образом, тиристор может быть или полностью в открытом состоянии, или полностью в закрытом. Отсюда следует основное предназначение тиристоров в качестве электронного ключа, выполняющего функцию включения (замыкания) и выключения (размыкания) электрических цепей.

Основные отличия

Несмотря на структурную схожесть, транзистор и тиристор существенно отличаются друг от друга:

  • Транзисторы состоят из трёх полупроводниковых p и n слоёв, а тиристоры, как минимум, из четырёх.
  • У транзистора присутствует два pn-перехода, а у тиристора не менее трёх.
  • Имеется существенное различие вольт-амперных характеристик.
  • Транзистор может работать в линейном режиме, то есть, в режиме усиления поданного на него сигнала. Тиристор — это фактически переключатель, имеющий два состояния — «включен» или «выключен».
  • Тиристор относится к классу устройств с внутренней положительной обратной связью, которая является следствием его внутренней структуры. В транзисторе внутренняя связь отсутствует.
  • Транзистор используется чаще в цепях постоянного и переменного тока, а тиристор в основном в цепях переменного тока.

Заключение

Биполярный транзистор отличается от тиристора, прежде всего, структурными особенностями, связанными с разным количеством pn-переходов в составе устройств. Свойства тиристора используются в схемах коммутации и управления электрическими приборами в широком диапазоне мощностей. На базе физических характеристик транзисторов создаются дискретные устройства усиления, генерации, коммутации, а также интегральные схемы.

Видео по теме

В чем отличие работы тиристора и транзистора?

Источник

В чем отличие работы тиристора и транзистора?

Транзисторы – распространенные полупроводниковые радиоэлементы. На их основе делают большинство электронных схем, а также микросхем. Главное их свойство – способность усиливать электрические сигналы. Изменяя слабый сигнал на управляющем электроде транзистора, можно управлять усиленным выходным сигналом. Есть еще довольно распространенный вид полупроводниковых радиоэлементов — тиристоры. Они тоже имеют управляющий электрод, но управление выходным сигналом в принципе отличается от транзисторов. В этой небольшой статье путем сравнения рассмотрены эти различия.

Вам понравится:  Выключатель для фена филипс

За основу возьмем простую схему с лампочкой. Коммутируя малый ток в цепи управляющего электрода будем управлять в разы большим током лампочки.

Вот как выглядит эта схема на транзисторе и на тиристоре:

Рассмотрим, как можно управлять свечением лампочки в схеме на транзисторе. При наличии питания и замыкании выключателя S1 на управляющий электрод транзистора (базу) будет подано отпирающее напряжение и при условии достаточной величины тока (определяется величиной сопротивления в базе) транзистор откроется, лампочка загорится.

Изменяя величину тока в базе с помощью переменного сопротивления, мы можем открывать транзистор больше или меньше, меняя таким образом яркость свечения лампочки. Последовательно с переменным сопротивлением стоит постоянное для того, чтобы при нулевом сопротивлении переменного сопротивления ток базы не превысил допустимое значение и транзистор не вышел из строя. Выключить лампочку мы можем, разомкнув выключатель S1.

Теперь рассмотрим, как можно управлять свечением лампочки в схеме, выполненной на тиристоре.

При наличии питания и замыкании выключателя S2 на управляющий электрод тиристора будет подано отпирающее напряжение и при условии достаточной величины тока (определяется величиной сопротивления в цепи управляющего электрода) тиристор откроется, лампочка загорится. А вот теперь главное отличие. Мы не можем изменять яркость лампочки изменяя сопротивление в цепи управляющего электрода. Более того, мы можем вообще разомкнуть выключатель S2 и лампочка будет светиться, но только в том случае, если ток лампочки протекающий через открытый тиристор будет больше определенного значения, называемого током удержания. Он у каждого типа тиристора свой. Чем мощнее тиристор, тем большее значение тока удержания. Погасить лампочку мы можем, только уменьшив ток через анод-катод тиристора до значения меньше тока удержания или разомкнув выключатель S3 (что равносильно току удержания равном 0).

Это главная особенность применения тиристоров и главное их отличие от транзисторов.

Другими словами, тиристор может быть или полностью открыт, или полностью закрыт. Это и достоинство, и недостаток. Достоинство в том, что падение напряжения небольшое и потери ниже, чем, например, у наполовину открытого транзистора. Недостаток в том, что схема управления усложняется.

Тиристоры проще использовать в цепях переменного тока. Мы должны открывать тиристор каждую полуволну при ее нарастании. Когда полуволна спадает, тиристор сам закроется. Задерживая время открывания при приходе полуволны, мы меняем время открытого состояния тиристора и, следовательно, значение тока в нагрузке.

Как пример, рассмотрим питание схемы на тиристоре от источника переменного напряжения.

Теперь, при замыкании выключателя лампочка будет гореть, а при размыкании, гаснуть. Как видно из осциллограммы, каждую полуволну, в ее конце ток приближается к 0. Если выключатель S2 разомкнут, то с приходом новой полуволны тиристор не откроется.

Тиристоры целесообразно использовать в цепях переменного или импульсного напряжения (тока). При этом на управляющий электрод достаточно подать короткий отпирающий импульс. Закроется тиристор сам, после окончания импульса в нагрузке. При приходе следующего импульса в нагрузке на управляющий электрод снова нужно подавать отпирающий импульс и так далее.

Материал статьи продублирован на видео:

В чем отличие работы тиристора и транзистора?

Источник

Оцените статью
Частотные преобразователи
Adblock
detector