Circuitele de aplicare a tiristorului

301 1 Circuitul electric simplu #2 (Iunie 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Circuitele de aplicare a tiristorului

Dispozitive și circuite semiconductoare discrete


Intrebarea 1

Nu stați acolo! Construiți ceva!

Învățarea de a analiza matematic circuitele necesită mult studiu și practică. În mod obișnuit, elevii practică prin lucrul prin numeroase probleme de probă și verificând răspunsurile lor față de cele oferite de manual sau instructor. În timp ce acest lucru este bun, există o cale mult mai bună.

Veți învăța mult mai mult prin construirea și analizarea circuitelor reale, permițând echipamentul de testare să furnizeze "răspunsurile" în loc de o carte sau de o altă persoană. Pentru exerciții de construire a circuitelor de succes, urmați acești pași:

  1. Măsurați și înregistrați cu atenție toate valorile componentelor înainte de construcția circuitului, selectând valorile rezistorului suficient de mari pentru a face ca deteriorarea tuturor componentelor active să fie puțin probabilă.
  2. Desenați diagrama schematică pentru circuitul care urmează să fie analizat.
  3. Construiți cu atenție acest circuit pe un panou sau alt mediu convenabil.
  4. Verificați precizia construcției circuitului, urmărind fiecare cablu la fiecare punct de conectare și verificând elementele unu-câte unul pe diagramă.
  5. Analiza matematică a circuitului, rezolvarea tuturor valorilor tensiunii și curentului.
  6. Măsurați cu atenție toate tensiunile și curenții, pentru a verifica corectitudinea analizei.
  7. Dacă există erori substanțiale (mai mari de câteva procente), verificați cu atenție construcția circuitului în funcție de diagramă, apoi calculați cu atenție valorile și re-măsurați cu atenție.

Când elevii au început să învețe despre dispozitivele cu semiconductori și sunt cel mai probabil să le deterioreze prin conexiuni necorespunzătoare în circuitele lor, recomand să experimenteze componente mari de putere (diode rectificative 1N4001, tranzistoare de putere TO-220 sau TO-3, etc.) și utilizarea unor surse de alimentare cu baterii uscate, mai degrabă decât a unei surse de alimentare la bord. Acest lucru scade probabilitatea deteriorării componentelor.

Ca de obicei, evitați valorile rezistenței foarte mari și foarte scăzute, pentru a evita erorile de măsurare cauzate de încărcarea contorului (la capătul superior) și pentru a evita epuizarea tranzistorului (la capătul inferior). Vă recomandăm rezistențe între 1 kΩ și 100 kΩ.

O modalitate prin care puteți economisi timp și reduce posibilitatea de eroare este să începeți cu un circuit foarte simplu și să adăugați incremental componente pentru a crește complexitatea acestuia după fiecare analiză, mai degrabă decât să construiți un circuit complet nou pentru fiecare problemă de practică. O altă tehnică de economisire a timpului este de a reutiliza aceleași componente într-o varietate de configurații diferite de circuite. În acest fel, nu va trebui să măsurați valoarea unei componente mai mult decât o dată.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Lăsați electronii înșiși să vă dea răspunsul la propriile "probleme practice"!

Note:

Experiența mea a fost că studenții au nevoie de multă practică cu analiza circuitului pentru a deveni competenți. În acest scop, instructorii oferă de obicei studenților lor o mulțime de probleme de practică prin care să lucreze și oferă răspunsuri elevilor să-și controleze munca. În timp ce această abordare îi face pe studenți să se familiarizeze cu teoria circuitelor, nu reușește să le educe pe deplin.

Elevii nu au nevoie doar de practică matematică. Aceștia au nevoie, de asemenea, de circuite de construcție practice practice și de echipamente de testare. Deci, sugerez următoarea abordare alternativă: elevii ar trebui să- și construiască propriile "probleme de practică" cu componente reale și să încerce să prezică matematic diferitele valori de tensiune și curent. În acest fel, teoria matematică "vine în viață", iar studenții dobândesc o experiență practică pe care nu ar câștiga doar prin rezolvarea ecuațiilor.

Un alt motiv pentru a urma această metodă de practică este de a preda studenților metodă științifică : procesul de testare a unei ipoteze (în acest caz, predicții matematice) prin efectuarea unui experiment real. Elevii vor dezvolta, de asemenea, abilități reale de depanare, deoarece uneori fac erori de construcție a circuitelor.

Petreceți câteva momente de timp cu clasa dvs. pentru a revizui unele dintre "regulile" de construire a circuitelor înainte de a începe. Discutați aceste probleme cu elevii dvs. în aceeași manieră Socratică, în mod normal, ați discuta cu întrebările din foaia de lucru, în loc să le spuneți pur și simplu ce ar trebui și nu ar trebui să facă. Nu mă mai opresc niciodată să fiu uimită de modul în care elevii slab înțeleg instrucțiunile atunci când sunt prezentați într-un format tipic de prelegere (instructor monolog)!

O notă adresată acelor instructori care se pot plânge de timpul "irosit" trebuie să-i facă pe elevi să construiască circuite reale în loc să analizeze doar matematic circuitele teoretice:

Care este scopul studenților care vă ia cursul "panoul de lucru" panoul panoului de lucru implicit?

intrebarea 2

În acest circuit, o serie de rețele rezistor-condensator creează o tensiune schimbată în fază pentru terminalul "poarta" a unui dispozitiv de comandă a puterii cunoscut sub numele de TRIAC . Toate porțiunile circuitului, cu excepția rețelei RC, sunt "umbrite" pentru de-accent:

Calculați câte grade de schimbare de fază are tensiunea condensatorului, comparativ cu tensiunea totală din rețeaua RC serie, presupunând o frecvență de 60 Hz și o setare a potențiometrului de 50%.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

E C faza de schimbare = -76.7 o

Întrebare provocare: ce efect va avea o schimbare în setarea potențiometrului asupra acestui unghi de fază "note hidden"> Note:

În această întrebare, am omis în mod intenționat orice referire la nivelurile de tensiune, astfel încât studenții ar fi trebuit să înființeze o parte a problemei în sine. Scopul aici este de a construi abilități de rezolvare a problemelor.

Întrebarea 3

Următoarea schemă schematică arată un circuit simplu de agățat pentru a proteja o sarcină DC sensibilă de supratensiuni accidentale la puterea de alimentare (+ V):

Aici, UJT servește ca dispozitiv de detectare a supratensiunii, declanșând SCR atunci când este necesar. Explicați modul în care funcționează acest circuit și care este funcția fiecăruia dintre componentele sale.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

F 1 protejează sursa de tensiune împotriva deteriorării
R1 și R2 furnizează o probă divizată de + V
R 3 și D 1 furnizează o tensiune de referință ("prag")
Q 1 detectează condiția de supratensiune
R 4 de-sensibilizează poarta SCR
SCR 1 fixează tensiunea de ieșire

Note:

În această întrebare, elevii trebuie să-și împărtășească cunoștințele despre UJT-uri și SCR-uri pentru a analiza funcția circuitului. Poate că aspectul cel mai complex al acestuia este senzorul de tensiune împărțit, prin care UJT sesizează doar o fracțiune din tensiunea de alimentare pentru a determina dacă să declanșeze sau nu.

Întrebarea 4

Circuitul prezentat aici indică ce buton de comandă a fost activat mai întâi . După acționarea oricăruia dintre cele trei butoane de comandă (și energizarea lămpii sale respective), nici una dintre celelalte lămpi nu poate fi făcută să se aprindă:

Explicați modul în care funcționează acest circuit. De ce nu se poate aprinde niciuna dintre celelalte lămpi după ce oricare dintre ele a fost alimentată cu energia "# 4"> Răspuns dezvăluiți Ascunde răspunsul

Odată ce oricare dintre SCR-urile a fost blocată, tensiunea disponibilă la întrerupătoare pentru declanșarea celorlalte SCR-uri este substanțial redusă. Un comutator "reset" normal închis poate fi instalat în serie cu bateria pentru a reseta toate lămpile în starea "off".

Întrebare de întrebare: cum ar putea fi modificat acest circuit pentru a servi ca detector "de primă loc" pentru alergători care concurează pe trei piste diferite? Desenați o diagramă schematică prezentând senzori adecvați (în locul butoanelor cu butoane) pentru a detecta trecerea celor trei șenile.

Note:

Discutați despre funcționarea acestui circuit cu studenții în detaliu. Acesta servește ca un exemplu practic excelent al acțiunii SCR, precum și o revizuire bună a acțiunii generale a diodelor. Întrebați-i de ce un comutator NC conectat în serie cu bateria ar servi la resetarea SCR-urilor.

O întrebare bună pentru a contesta înțelegerea de către studenți a acestui circuit este să le întrebați cum să-l "extindeți" pentru a include patru, cinci sau șase lămpi în loc de doar trei.

Am găsit acest circuit design în ediția din octombrie 2003 a

revistă. Circuitul original, prezentat acestei periodice de către MJ Nicholas, apare pe pagina 35 a revistei într-o formă ușor diferită, cu patru circuite de lămpi în loc de trei și folosind diode rectificative regulate în loc de diode Schottky așa cum am arătat.

Întrebarea 5

Acest circuit de agățat are o problemă. Începea să funcționeze foarte bine, apoi într-o zi a explodat siguranța. La înlocuirea siguranței, noua siguranță a suflat imediat:

Măsurarea tensiunii de alimentare cu un voltmetru, totul se verifică bine. Nu pare să existe o condiție de supratensiune care să provoace un eveniment legitim "de rangă" în circuit. Deconectarea încărcăturii de la circuitul agățat și alimentarea acesteia cu o sursă de alimentare de laborator de laborator standard arată că sarcina este în stare perfectă. Astfel, atât sursa, cât și sarcina au fost eliminate ca posibilități care ar fi putut sufla siguranța (siguranțele).

Trecând la circuitul de rangă, identificați anumite defecte ale componentelor care ar putea (în mod independent) să răspundă problemei și să explice raționamentul dvs.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Defecțiuni posibile (nu o listă exhaustivă)

SCR nu a fost scurtat
Dioda Zener a eșuat
R 1 nu a fost scurtat
R 2 a eșuat
R 4 a eșuat (mai ales dacă SCR este un tip de poarta sensibilă)
UJT Q 1 a eșuat între bornele de bază

Note:

Discutați cu studenții dvs. pașii inițiale de depanare descrise în întrebare. Ce strategie sau strategii ia tehnicianul pentru a izola problema "panoul panoului de lucru al panoului panoului" default "itemcope>

Întrebarea 6

Ce scop utilizează TRIAC în acest circuit?

De ce să utilizați TRIAC deloc "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/02145x02.png">

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Diferența dintre aceste două circuite este o chestiune de curenți de comutare. Dacă înțelegeți cum funcționează un TRIAC, răspunsul la această întrebare nu ar trebui să fie prea greu să dai seama pe cont propriu.

Note:

Un avantaj al acestui circuit care este ușor de pierdut este capacitatea TRIAC de a furniza oprirea la zero a trecerii . Discutați de ce acest lucru ar putea fi important atunci când controlați puterea la sarcini inductive.

Întrebarea 7

TRIAC-urile izolate TRIAC sunt disponibile pentru a fi utilizate ca relee de stare solidă, potrivite pentru înlocuirea releelor ​​electromecanice în multe aplicații de comutare de curent alternativ:

Descrieți câteva dintre avantajele utilizării unui releu de stare solidă pentru comutarea puterii de curent alternativ în loc să utilizați un releu electromecanic așa cum se arată aici:

De asemenea, descrieți dezavantajele utilizării unui releu de stare solidă, dacă acestea există.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

avantaje
Mai puțin curent de antrenare DC necesar
Nu purtați piese în mișcare
Traseul de trecere de la zero este oferit în mod natural de către TRIAC
Orice altceva vă puteți gândi. . . "compact">
Dezavantaje
• Starea "Off" nu este la fel de mare impedanță ca un releu electromecanic
• Susceptibil la pornire indusă de (dv / dt)
• Orice alții vă puteți gândi. . . ?

Următoarea întrebare: ce înseamnă oprirea la zero și ce tip de încărcare ar putea beneficia cel mai mult de această caracteristică?

Note:

Trebuie remarcat faptul că eticheta releu de stat "nu este rezervată exclusiv pentru dispozitivele opto-TRIAC. Există multe tipuri diferite de relee de stare solidă, inclusiv opto-BJT, opto-FET și opto-SCR. Asigurați-vă că ați menționat acest lucru elevilor dumneavoastră.

Întrebarea 8

Prezervați cum va fi afectată funcționarea acestui circuit de comandă a curentului de curent alternativ ca urmare a următoarelor defecțiuni. Luați în considerare fiecare defecțiune independent (adică unul câte unul, fără multiple defecte):

Comutatorul de contacte nu funcționează deschis:
Întreruperea contactelor nu este scurtată:
Rezistorul R 1 nu este deschis:
Conductor de legătură (scurt) trecut rezistor R 1 :
Bateria (V 1 ) moare:

Pentru fiecare dintre aceste condiții, explicați de ce se vor produce efectele rezultate.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Întreruperea contactelor nu se deschide: încărcarea nu primește niciodată energie.
Întreruperea contactelor nu este scurtată: încărcarea primește întotdeauna energie.
Rezistorul R 1 nu este deschis: Încărcarea nu primește niciodată energie.
Fereastra de lipire (scurtă) a rezistenței anterioare R 1 : Încărcarea acționează pentru prima dată când comutatorul este acționat, apoi refuză să se aprindă după ce LED-ul din interiorul releului de stare solidă (SSR 1 ) se deteriorează.
Bateria (V 1 ) moare: Încărcarea nu primește niciodată energie.

Note:

Scopul acestei întrebări este abordarea domeniului de depanare a circuitelor dintr-o perspectivă de a ști ce este vina, mai degrabă decât să știm doar ce sunt simptomele. Deși aceasta nu este neapărat o perspectivă realistă, aceasta îi ajută pe elevi să construiască cunoștințele fundamentale necesare pentru a diagnostica un circuit defect din datele empirice. Întrebări precum acest lucru ar trebui să fie urmate (în cele din urmă) de alte întrebări care îi cer elevilor să identifice greșelile posibile pe baza măsurătorilor.

Întrebarea 9

Acest circuit TRIAC are o problemă serioasă. De fiecare dată când comutatorul cu buton este acționat, TRIAC explodează!

Explicați de ce se întâmplă acest lucru și ce trebuie făcut pentru a rezolva problema.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Prea multă tensiune de declanșare se aplică la TRIAC în această configurație. Vă voi lăsa să determinați cum să reasamblați circuitul pentru a evita această problemă!

Note:

Am vazut ca studentii fac asta de cateva ori, cu rezultate surprinzatoare!

Întrebarea 10

Să presupunem că un student construiește următorul circuit TRIAC și constată că nu funcționează:

Când butonul de comandă este acționat, nu se întâmplă nimic. Ce este în neregulă cu acest circuit "# 10"> Răspuns dezvălui Ascunde răspunsul

Terminalele MT1 și MT2 de pe TRIAC trebuie să fie inversate, după cum urmează:

Note:

Acest aspect al TRIAC este adesea omis de la textele pe dispozitivele tiristorice, dar este important ca studenții să înțeleagă. Chiar dacă TRIAC-urile sunt dispozitive bilaterale, tot mai contează unde este aplicată tensiunea de declanșare (între Gate și MT1, versus Gate și MT2).

Întrebarea 11

Un student construiește acest circuit simplu de control al puterii TRIAC pentru a diminua un bec:

Singura problemă cu aceasta este lipsa controlului deplin asupra luminozității becului. La o extremitate a domeniului potențiometrului, becul este la lumină completă. Pe măsură ce potențiometrul este deplasat în direcția diminuării, becul se apropie de un nivel mediu de intensitate, apoi se dezactivează brusc complet. Cu alte cuvinte, acest circuit este incapabil să ofere un control fin al puterii de la "off" la "full" light. Gama de control pare a fi de la luminozitate deplină la jumătate de luminozitate, și nimic sub aceasta.

Conectarea unui osciloscop peste bornele becului (folosind ambele canale ale osciloscopului pentru a măsura scăderea tensiunii în modul "diferențial"), forma de undă arată astfel la putere maximă:

Când potențiometrul este reglat în poziția de luminozitate minimă a becului (chiar înainte ca becul să se stingă complet), forma de undă arată astfel:

Explicați de ce acest circuit nu poate oferi o ajustare continuă a luminozității becului sub acest nivel.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Declanșarea TRIAC se bazează numai pe amplitudinea sursei de undă sinusoidală. La puterea minimă (reglabilă), TRIAC declanșează exact la punctul de vârf sinusoidal, apoi se blochează până când curentul de sarcină depășește zero. Un ciclu mai scurt de funcționare a formei de undă nu este pur și simplu posibil cu această schemă deoarece nu există nicio modalitate de a declanșa TRIAC la un punct care trece de vârfurile sinusoidale.

Următoarea întrebare nr. 1: în ce direcție studentul trebuie să rotească arborele potențiometru (CW sau CCW) pentru a diminua lampa, pe baza diagramei ilustrate în întrebarea "note hidden"> Note:

Unii studenți consideră că acest concept este dificil de înțeles, așadar ar putea fi necesar să se discute despre cum arată formele de forță de sarcină la diferite setări de putere.

Întrebarea 12

Prezintă modul în care funcționarea acestui circuit de dimmer al lămpilor de curent alternativ va fi afectată ca urmare a următoarelor defecțiuni. Luați în considerare fiecare defecțiune independent (adică unul câte unul, fără multiple defecte):

Potențiometrul R nu se deschide:
Capacitorul C 1 nu este scurtat:
Capacitorul C 1 nu funcționează deschis:
DIAC nu se deschide:
TRIAC eșuează:

Pentru fiecare dintre aceste condiții, explicați de ce se vor produce efectele rezultate.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Potențiometrul R nu se deschide: Lampa rămâne oprită.
Capacul C 1 nu este scurtat: Lampa rămâne oprită.
Capacul C 1 nu se deschide: Intervalul de control al luminozității lămpii se extinde de la 100% la 50%, iar orice încercare de diminuare a acesteia determină ca lampa să se răstoarne.
DIAC nu se deschide: Lampa rămâne oprită.
TRIAC eșuat: Lampa rămâne aprinsă la 100% luminozitate.

Note:

Scopul acestei întrebări este abordarea domeniului de depanare a circuitelor dintr-o perspectivă de a ști ce este vina, mai degrabă decât să știm doar ce sunt simptomele. Deși aceasta nu este neapărat o perspectivă realistă, aceasta îi ajută pe elevi să construiască cunoștințele fundamentale necesare pentru a diagnostica un circuit defect din datele empirice. Întrebări precum acest lucru ar trebui să fie urmate (în cele din urmă) de alte întrebări care îi cer elevilor să identifice greșelile posibile pe baza măsurătorilor.

Întrebarea 13

Explicați modul în care acest circuit de încărcare a bateriei utilizează un TRIAC pentru a controla alimentarea DC cu bateria:

De asemenea, identificați unele defecțiuni ale componentelor din acest circuit care ar putea împiedica alimentarea cu curent continuu a bateriei.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

TRIAC controlează puterea la înfășurarea primară a transformatorului pas cu pas. Ulterior, acel curent AC este rectificat la DC pentru scopuri de încărcare.

Note:

Punctul interesant al acestui circuit este acela că, prin controlul puterii AC cu TRIAC, alimentarea DC cu bateria este controlată ulterior.

Cereți studenților dvs. să explice scopul fiecărei componente din circuit și să pună câteva întrebări de depanare pentru a le analiza. Există multe posibilități pentru eșecurile componentelor care împiedică alimentarea cu curent continuu a bateriei. Discutați exemplele despre care vă gândesc studenții și stabiliți probabilitatea relativă a fiecăruia.

Întrebarea 14

Comutarea este o problemă importantă în orice tip de circuit tiristor, datorită naturii "latching" a acestor dispozitive. Explicați ce înseamnă "comutarea" și cum se poate obține pentru diferite tiristoare.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Comutarea nu este altceva decât un cuvânt fantezist pentru "comutare" (gândiți-vă la comutator într-un motor electric de curent continuu - scopul său fiind de a comuta polaritatea tensiunii aplicată la înfășurările armăturii). În contextul tiristorilor, "comutația" se referă la problema modului de a dezactiva dispozitivul (ele) după ce au fost declanșate.

Următoarele întrebări: în unele circuite, comutarea apare în mod natural. În alte circuite, trebuie făcute măsuri speciale pentru a forța tiristorul (ele) să se oprească. Identificați cel puțin un exemplu de circuit cu tiristor cu comutație naturală și cel puțin un exemplu de circuit cu tiristor folosind comutație forțată .

Note:

O caracteristică importantă a tuturor tiristoarelor este aceea că acestea se blochează în starea "on" după ce au fost declanșate. Acest punct trebuie accentuat de mai multe ori pentru unii studenți să-l înțeleagă, deoarece sunt obișnuiți să gândească în termeni de tranzistori care nu se blochează.

Întrebarea 15

Următorul circuit prezintă un comportament foarte interesant:

La prima pornire a alimentării, nici una din lămpi nu se va aprinde. Dacă oricare dintre comutatoarele cu buton este apoi acționat momentan, lampa comandată de acel SCR va energiza. Dacă, după ce una dintre lămpi a fost aprinsă, celălalt buton este apoi acționat, lampa se va aprinde, iar cealaltă lampă se va dezactiva .

Declarată pur și simplu, fiecare buton de comandă nu numai că servește la energizarea lămpii sale respective, ci serveste și pentru a dezinstala și cealaltă lampă. Explicați cum este posibil acest lucru. Nu ar trebui să vă fie mister pentru ce fiecare comutator pornește lampa respectivă, dar cum poate celălalt comutator să exercite controlul asupra celuilalt SCR, să-l oprească "# 15"> Dezvăluiți răspunsul Ascundeți răspunsul

Acest circuit este un exemplu de condensator paralel, circuit de comutare forțată . Atunci când se declanșează un SCR, condensatorul este conectat efectiv în paralel cu celălalt SCR, determinându-l să renunțe din cauza curentului scăzut.

Note:

Această metodă de comutare a curentului de sarcină între două tiristoare este o tehnică obișnuită în circuitele de control al puterii care utilizează SCR-urile ca dispozitive de comutare. Dacă elevii sunt confuzi în legătură cu funcționarea acestui circuit, acesta îi va ajuta foarte mult să analizeze căderea de tensiune a condensatorului atunci când SCR 1 conduce, față de când conduce SCR 2 .

Întrebarea 16

Următoarea diagramă schematică prezintă un circuit temporizat realizat dintr-un UJT și un SCR:

Împreună, combinația dintre R1, C1, R2, R3 și Q1 formează un oscilator de relaxare, care emite un semnal de undă pătrată. Explicați modul în care o oscilație de undă pătrată este capabilă să efectueze o întârziere simplă de timp pentru încărcătură, unde sarcina este alimentată un anumit timp după închiderea comutatorului de comutare. Explicați, de asemenea, scopul rețelei RC formată din C 2 și R 4 .

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Amintiți-vă că CR 1 are nevoie doar de un impuls la poarta sa pentru a întoarce (și blocați-l)! C 2 și R4 formează un diferențiator pasiv pentru a condiționa semnalul de unde pătrat de la oscilatorul UJT.

Următoarele întrebări: cum ați sugera modificarea acestui circuit pentru a face ca întârzierea să se ajusteze "notele ascunse"> Note:

Știind că UJT formează un oscilator, este tentant să credem că sarcina se va aprinde și se va stinge în mod repetat. Prima teză din răspuns explică de ce nu se va întâmpla acest lucru.

Am primit ideea de bază pentru acest circuit de la a doua ediție a

, de Stephen L. Herman.

  • ← Foaia de lucru anterioară

  • Fișa foilor de lucru

  • Foaia de lucru următoare →