Характеристики управляющего электрода тиристора.
Чтобы перевести тиристор в открытое состояние, на его управляющий электрод необходимо подать сигнал. Причем этот сигнал должен иметь определенные амплитуду, длительность и полярность.
При плавном увеличении постоянного напряжения на управляющем электроде (при наличии постоянного напряжения на аноде +12 В), в некоторый момент времени происходит открывание тиристора. В этот момент при температуре +25 oС измеряется постоянное напряжение на управляющем электроде (UGT) и ток через него (IGT). Эти величины приводятся в справочниках и называются соответственно «отпирающее постоянное напряжение управления» и «отпирающий постоянный ток управления».
Отпирающее постоянное напряжение управления и отпирающий постоянный ток управления не остаются неизменными в диапазоне температур. При увеличении температуры значения этих величин уменьшаются.
Для определения зон гарантированного отпирания тиристора во всем диапазоне рабочих температур служат входные характеристики (зависимость тока через управляющий электрод от прямого напряжения управления). Входные характеристики определенного типа тиристора измеряются при максимальной и минимальной допустимой температуре (Tmax и Tmin) для тиристоров, имеющих, соответственно, максимальное и минимальное входное сопротивление RGT=UGT / IGT.
Зоны гарантированного отпирания тиристора приводятся в справочниках в виде диаграммы, примерный вид которой можно посмотреть на рисунке:
Как видно из диаграммы значения UGT и IGT находятся в середине зоны гарантированного отпирания.
На этой же диаграмме показан принцип определения неотпирающего напряжения UGD и неотпирающего тока IGD.
В большинстве случаев тиристоры управляются не постоянными, а импульсными сигналами. Чем короче длительность управляющего импульса (tG), тем большее значение должен иметь импульсный управляющий ток (IFGM). Примерная зависимость отношения импульсного управляющего тока к отпирающему постоянному току управления (IFGM / IGT) от длительности импульса приведена на рисунке:
Зависимость отпирающего импульсного тока управления IFGM
от длительности управляющего импульса tG
IGT – отпирающий постоянный ток управления;
Tjm > Tj > Tjmin
Процесс отпирания тиристора происходит тем быстрее, чем с большей скоростью нарастает ток управления. При малой скорости нарастания тока управления из-за ограничения скорости распространения включенной зоны при фиксированной скорости нарастания анодного тока возникают участки с большой плотностью выделяемой мощности, что может привести к пробою полупроводниковой структуры. (Здесь можно посмотреть, почему это происходит, а здесь — как ограничить скорость нарастания анодного тока.) Поэтому значения таких параметров, как критическая скорость нарастания тока в открытом состоянии и время включения, регламентированы при скорости нарастания тока управления не менее 1А/мкс.
Процесс включения ускоряется и при повышении амплитуды тока управляющего импульса. Однако это повышение должно быть ограничено до значения, при котором мощность, выделяемая в управляющем p-n переходе, не приводит к его пробою. Для оценки допустимых значений этой мощности в справочных данных приводятся диаграммы, общий вид которых показан на рисунке:
Предельные характеристики управляющего электрода.
При управлении постоянным током кривая допустимой мощности проходит через точку В, характеризующую верхний предел мощности. Каждая точка этой кривой соответствует значениям тока и напряжения управления, превышающим значения отпирающих напряжения и тока управления при минимально допустимой температуре и, таким образом, обеспечивающим уверенное включение тиристора. Выше этой кривой лежит кривая допустимой мощности потерь при управлении импульсами длительностью tG1. Допустимое значение импульсной мощности в цепи управления в этом случае больше, чем при постоянном токе. Аналогично располагаются кривые допустимых мощностей импульсов управления при tG4 < tG3 < tG2 < tG1. Мощность PFGMm соответствует минимальной возможной длительности управляющего импульса (10 – 50мкс) и исчисляется обычно сотнями Ватт.
Диаграмма импульсного управления используется также для определения параметров выходных каскадов схем формирования управляющих импульсов. К таким параметрам относятся напряжение холостого хода Uг и внутреннее сопротивление генератора Rг.
В качестве примера на этом же рисунке иллюстрируется принцип выбора параметров генератора управляющих импульсов длительностью tG3. Линия нагрузки генератора RGm не должна проходить ниже области гарантированной зоны включения тиристора (заштрихованная зона) и может лишь касаться этой области (точка В). С другой стороны, линия нагрузки RGmin не должна проходить выше линии допустимой мощности потерь в цепи управления для данной длительности импульса tG3 (точка С). Таким образом линией нагрузки может быть линия Rг, положение которой на диаграмме определяет напряжение холостого хода Uг и ток короткого замыкания Iк,з генератора, численно равные соответственно отрезкам 0 — Uг и 0 — Iк,з. Внутреннее сопротивление генератора управляющих импульсов Rг равно частному от деления этих величин. Необходимая длительность фронта импульсов может быть обеспечена снижением индуктивности выходного импульсного трансформатора и компоновкой узлов преобразователя, при которой обеспечивается минимальная длина проводников, соединяющих схему управления с управляющим электродом тиристора.
На диаграмме импульсного управления указываются также значения максимально допустимых импульсных тока и напряжения управления IFGMm и UFGMm, которые не должны превышаться даже при самых малых длительностях управляющего импульса. При этом нужно иметь в виду, что значения этих параметров могут быть и меньше, если их произведение для конкретного прибора превышает допустимое значение мощности управления PFGMm для заданной длительности импульса.
 (812) 331-96-57 |
наверх страницы |  kronek.ltd@gmail.com |