Характеристики цепей управления тиристорами

Для включения тиристора требуется достаточный ток и напряжение источника управления, соответствующие входным статическим и динамическим характеристикам тиристора.

Входные вольтамперные характеристики управляющего перехода тиристора зависят от типа тиристора, температуры полупроводниковой структуры. В пределах одного и того же типа тиристора характеристики существенно отличаются друг от друга из-за особенностей технологии изготовления (рис.4.1).

а)

Рис. 4.1. Характеристика цепей управления тиристорами

а – вольтамперные характеристики; б – эквивалентная схема

Заводы-изготовители тиристоров в своих справочных материалах обычно приводят статистические данные, ограничивая поле разброса параметров входными вольтамперными характеристиками с максимальным и минимальным входными сопротивлениями. В области I гарантированного включения не происходит, так как ток управления меньше тока спрямления для некоторых тиристоров рассматриваемой серии. Область II ограничена снизу линиями и , определяемыми напряжением и током спрямления при минимальной рабочей температуре окружающей среды. С увеличением температуры эти линии смещаются вниз. Сверху область II ограничена гиперболой – геометрическим местом точек максимальной мощности управления , максимально допустимым током и напряжением управления. При расчете устройств запуска тиристоров необходимо, чтобы

,

где - выходные ток и напряжение устройства запуска, т.е. линия нагрузки цепи управления с максимальными значениями напряжения холостого хода и тока короткого замыкания должна лежать внутри области II . Тиристор является полупроводниковым прибором, управляемый зарядом, поэтому с уменьшением длительности управляющего импульса его амплитуда должна быть увеличена. Предельные значения импульсной мощности смещаются вниз при увеличении длительности протекания тока управления. В справочных материалах о тиристорах приводится семейство кривых максимально допустимой мощности управляющего импульса. Заводы – изготовители тиристоров в справочных материалах указывают также минимальные значения параметров сигнала управления, не приводящие к включению тиристора (так называемый неотпирающий ток и неотпирающее напряжение). Эти параметры характеризуют степень устойчивости тиристорной схемы к помехам, всегда имеющим место в реальных устройствах.

Влияние длительности переднего фронта импульса управления сказывается в той степени, в какой она соизмерима с длительностью нарастания анодного тока. При недостаточной крутизне фронта импульса и большой крутизне нарастания анодного тока площадь области начального включения тиристора будет мала и тиристор может выйти из строя .

Требования стабильности, взаимозаменяемости тиристорных схем приводят к необходимости использования режима источника тока формирователя импульсов управления по отношению к выходу тиристора. В этом случае форма и ток управления практически не зависят от величины и характера входного сопротивления тиристора.

В отличии от режима источника тока режим источника напряжения на входе тиристора не может обеспечить высокой повторяемости параметров эксплуатации и надежности тиристорной схемы. При этом режиме параметры импульса управления определяются входным сопротивлением тиристора, которое имеет значительный разброс и нестабильность. Формирователи импульсов управления, работающие в режиме источников напряжения, требуют индивидуальной наладки при смене тиристора .

На практике оказывается, что для создания режима, близкого к режиму генератора тока на выходе, достаточно последовательно с управляющим электродом тиристора включить резистор , сопротивление которого в 3-5 раз превышает максимальное входное сопротивление тиристора.

В тиристорных схемах потенциал силовых цепей относительно земли значительно выше потенциала цепей управления. Для упрощения конструкции и обеспечения безопасности обслуживания сигнал управления на управляющий электрод тиристора подается через импульсный трансформатор или применяются оптронные тиристоры.