วงจรเรียงกระแสควบคุม - อุปกรณ์, แบบแผน, หลักการทำงาน

วงจรเรียงกระแสแบบควบคุมใช้เพื่อควบคุมแรงดันเอาต์พุตในวงจรกระแสสลับแบบเรียงกระแส ควบคู่ไปกับวิธีการอื่นๆ ในการควบคุมแรงดันเอาต์พุตหลังวงจรเรียงกระแส เช่น LATR หรือรีโอสแตต วงจรเรียงกระแสแบบควบคุมช่วยให้ได้รับประสิทธิภาพที่มากขึ้นด้วยความน่าเชื่อถือของวงจรสูง ซึ่งไม่สามารถพูดได้ว่าเป็นการควบคุมโดยใช้ LATR หรือการควบคุมรีโอสแตต

การใช้วาล์วควบคุมนั้นก้าวหน้ากว่าและยุ่งยากน้อยกว่ามาก ไทริสเตอร์เหมาะที่สุดสำหรับบทบาทของวาล์วควบคุม

ในสถานะเริ่มต้น ไทริสเตอร์ถูกล็อคและมีสถานะคงที่ที่เป็นไปได้สองสถานะ: ปิดและเปิด (กำลังนำไฟฟ้า)หากแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายสูงกว่าจุดปฏิบัติการด้านล่างของไทริสเตอร์ เมื่อพัลส์ปัจจุบันถูกนำไปใช้กับอิเล็กโทรดควบคุม ไทริสเตอร์จะเข้าสู่สถานะการนำไฟฟ้า และพัลส์ที่ตามมาที่นำไปใช้กับอิเล็กโทรดควบคุมจะไม่ส่งผลกระทบต่อกระแสแอโนดใน แต่อย่างใด นั่นคือวงจรควบคุมมีหน้าที่รับผิดชอบในการเปิดไทริสเตอร์เท่านั้น แต่ไม่ใช่สำหรับการปิด เป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่าไทริสเตอร์มีพลังเพิ่มขึ้นอย่างมาก

ในการปิดไทริสเตอร์ จำเป็นต้องลดกระแสแอโนดเพื่อให้น้อยกว่ากระแสโฮลดิ้ง ซึ่งทำได้โดยการลดแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายหรือเพิ่มความต้านทานโหลด

ไทริสเตอร์ในสถานะเปิดสามารถนำกระแสได้สูงถึงหลายร้อยแอมแปร์ แต่ในขณะเดียวกันไทริสเตอร์ก็ค่อนข้างเฉื่อย เวลาเปิดเครื่องของไทริสเตอร์อยู่ที่ 100 ns ถึง 10 μs และเวลาปิดเครื่องนานขึ้นสิบเท่า - จาก 1 μs ถึง 100 μs

เพื่อให้ไทริสเตอร์ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือ อัตราการเพิ่มขึ้นของแรงดันแอโนดไม่ควรเกิน 10 — 500 V / μs ขึ้นอยู่กับรุ่นของส่วนประกอบ มิฉะนั้นอาจเกิดการสลับที่ผิดพลาดเนื่องจากการกระทำของกระแสตัวเก็บประจุผ่านทางแยก pn .

เพื่อหลีกเลี่ยงการสลับที่ผิดพลาด อิเล็กโทรดควบคุมของไทริสเตอร์จะถูกแบ่งด้วยตัวต้านทานเสมอ ซึ่งความต้านทานมักจะอยู่ในช่วง 51 ถึง 1500 โอห์ม

นอกจากไทริสเตอร์แล้ว ไทริสเตอร์ยังใช้อย่างอื่นเพื่อควบคุมแรงดันเอาต์พุตในวงจรเรียงกระแส อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์: ไตรแอก ไดนิสเตอร์ และไทริสเตอร์ล็อคอิน ไดนิสเตอร์ถูกเปิดใช้งานโดยแรงดันไฟฟ้าที่ส่งไปยังแอโนด และพวกมันมีอิเล็กโทรดสองตัวเหมือนกับไดโอด

Triacs มีความโดดเด่นด้วยความสามารถในการรวมพัลส์ควบคุมอย่างน้อยเมื่อเทียบกับขั้วบวก อย่างน้อยที่สุดก็สัมพันธ์กับแคโทด แต่อุปกรณ์เหล่านี้ทั้งหมด เช่น ไทริสเตอร์ ถูกปิดโดยการลดกระแสแอโนดเป็นค่าที่ต่ำกว่ากระแสโฮลดิ้ง สำหรับไทริสเตอร์แบบล็อคได้นั้นสามารถล็อคได้โดยใช้กระแสกลับขั้วกับอิเล็กโทรดควบคุม แต่อัตราขยายเมื่อปิดเครื่องนั้นต่ำกว่าเมื่อเปิดเครื่องถึงสิบเท่า

ไทริสเตอร์ ไตรแอก ไดนิสเตอร์ ไทริสเตอร์ที่ควบคุมได้ — อุปกรณ์ทั้งหมดนี้ใช้ในแหล่งจ่ายไฟและในวงจรอัตโนมัติเพื่อควบคุมและทำให้แรงดันและพลังงานคงที่ ตลอดจนเพื่อวัตถุประสงค์ในการป้องกัน

ตามกฎแล้วจะใช้ไทริสเตอร์แทนไดโอดในวงจรแก้ไขแบบควบคุม ในสะพานเฟสเดียว จุดเปลี่ยนของไดโอดและจุดเปลี่ยนของไทริสเตอร์จะแตกต่างกัน มีความแตกต่างของเฟสระหว่างจุดสลับซึ่งสามารถสะท้อนได้โดยพิจารณาจากมุม

ส่วนประกอบ DC ของแรงดันโหลดไม่เกี่ยวข้องกับมุมนี้เนื่องจากแรงดันแหล่งจ่ายเป็นแบบไซน์โดยเนื้อแท้ ส่วนประกอบ DC ของแรงดันโหลดที่เชื่อมต่อหลังจากวงจรเรียงกระแสควบคุมสามารถพบได้ในสูตร:

ลักษณะการควบคุมของวงจรเรียงกระแสที่ควบคุมโดยไทริสเตอร์แสดงการพึ่งพาของแรงดันขาออกที่โหลดจากเฟส (ในมุมของการเปิดสวิตช์) ของสะพาน:

ด้วยโหลดแบบเหนี่ยวนำ กระแสผ่านไทริสเตอร์จะมีรูปร่างเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า และที่มุมที่มากกว่าศูนย์ กระแสจะถูกดึงออกมาเนื่องจากการกระทำของ EMF ที่เหนี่ยวนำตัวเองจากการเหนี่ยวนำของโหลด

ในกรณีนี้ ฮาร์มอนิกพื้นฐานของกระแสกริดจะเปลี่ยนไปเมื่อเทียบกับแรงดันในมุมหนึ่ง ในการถอดแคลมป์จะใช้ไดโอดเป็นศูนย์ซึ่งสามารถปิดกระแสได้และให้ค่าชดเชยมุมน้อยกว่าครึ่งหนึ่งของสะพาน

เพื่อลดจำนวนเซมิคอนดักเตอร์ พวกเขาหันไปใช้วงจรเรียงกระแสที่ควบคุมได้แบบอสมมาตร โดยที่ไดโอดคู่หนึ่งแทนที่ไดโอดที่เป็นกลาง และผลลัพธ์ก็เหมือนเดิม

วงจรแอมพลิฟายเออร์ยังอนุญาตให้ใช้ไทริสเตอร์ รูปแบบดังกล่าวช่วยให้คุณได้รับประสิทธิภาพมากขึ้น ไดโอดจะได้รับแรงดันไฟฟ้าต่ำสุดและแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นจะถูกส่งผ่านไทริสเตอร์ ในกรณีที่มีการบริโภคมากที่สุดไดโอดจะปิดตลอดเวลาและมุมการสลับของไทริสเตอร์จะเป็น 0 เสมอ ข้อเสียของวงจรคือความต้องการขดลวดหม้อแปลงเพิ่มเติม