Laboratorium Elektroniki cz II 4

46

Tyrystorem wyłączalnym GTO nazywamy taką strukturę tyrystorową, która może być przełączana pomiędzy stabilnymi stanami przewodzenia i blokowania za pomocą prądowych sygnałów sterujących, o dodatniej polaryzacji względem katody w przypadku załączania i ujemnej w przypadku wyłączania bez zmiany biegunowości napięcia zasilającego. Tyrystory te są tyrystorami jednokierunkowymi. Produkowane są w wersjach symetrycznej (gdy napięcie wsteczne Ur jest równe napięciu blokowania U_D ) oraz asymetrycznej (gdy Ur « Ud ). Tyrystory te wykonywane są w technologii bipolarnej.

Tyrystorem elektrostatycznym SITH (w literaturze można tez spotkać nazwę FCT -. tyrystor sterowany polem) nazywamy przyrząd, który normalnie (tj. przy braku sygnału sterującego) znajduje się w stanie przewodzenia. Może on przewodzić prąd tylko w jednym kierunku, przy dodatniej polaryzacji anody względem katody. Wprowadzenie w stan wyłączenia następuje po doprowadzeniu do bramki ujemnego względem katody sygnału napięciowego, którego zanik ponownie załącza tyrystor. Tyrystory te wykonywane są w technologii BIMOS.

Tyrystorem sterowanym napięciowo MCT (MOS-GTO) nazywamy przyrząd półprzewodnikowy, w którym połączono strukturę tranzystora MOS z czterowarstwo-wą strukturą tyrystora. W efekcie możliwe są dwie wersje tego przyrządu. P-MCT - to wersja, w której bramka wykonana jest od strony anody, a kanał tranzystora MOS jest typu p. Dla wprowadzenia tego tyrystora w stan załączenia należy na bramkę podać napięciowy sygnał sterujący o polaryzacji ujemnej względem katody. Natomiast dla wyłączenia należy na bramkę podać sygnał napięciowy o polaryzacji dodatniej. W przypadku struktury N-MCT bramka znajduje się od strony katody, kanał jest typu n, a polaryzacje sygnału sterującego są odwrotne. Również ten tyrystor jest tyrystorem jednokierunkowym. Wielką zaletą tych przyrządów jest możliwość bezpośredniego sterowania ich bramek z klasycznych układów CMOS.

2.2.1. Tyrystorowy prostownik sterowany

Prostownikiem sterowanym nazywamy układ przetwarzający prąd przemienny na prąd stały lub pulsujący za pomocą sterowanych kluczy elektronicznych. Układy takie pozwalają na regulację wartości napięcia wyprostowanego. W roli sterowanych kluczy elektronicznych można wykorzystać tyrystory triodowe symetryczne, dla których moment przełączenia ze stanu blokowania do stanu przewodzenia można dokładnie

powered by

Mi siol

określić poprzez odpowiednie sterowanie sygnałem prądowym dostarczonym do elektrody bramki. Bramka pozwala na opóźnienie momentu, w którym tyrystor zaczyna przewodzić prąd względem początku dodatniego półokresu napięcia sinusoidalnego zasilającego główny obwód tyrystora. Wartość tego opóźnienia można regulować w zakresie od 0 do n radianów, a tym samym można wpływać na wartość napięcia i natężenia prądu wyjściowego. W celu uzyskania pełnookresowego prostownika sterowanego można wykorzystać znany układ prostownika Graetza, w którym miejsce diod zajmują tyrystory. Schemat ideowy mostkowego prostownika sterowanego przedstawiono na rys.2.1. Istotnym elementem tego prostownika jest układ sterujący, którego zadaniem jest wytworzenie odpowiednich impulsów prądowych sterujących bramkami tyrystorów Tyi - Ty₄. W dalszej części przedstawiono zasadę działania układu w przypadku obciążeń rezystancyjnego i rezystancyjno-indukcyjnościowego.

Rys. 2.1. Mostkowy prostownik sterowany (U2 - napięcie wejściowe, u_T - napięcie na tyrystorze, u₀ - napięcie na obciążeniu, u₀ - prąd płynący przez obciążenie, Zo - obciążenie)

2.2.1,1. Zasada działania układu przy obciążeniu rezystancyjnym

Zasadę działania układu omówiono na podstawie schematu ideowego przedstawionego na rys.2.1. oraz przebiegów: prądów io i napięć Uo na czysto rezystancyjnym obciążeniu Z₀ = R₀ prostownika (rys.2.2), oraz napięcia u_T na tyrystorze i prądu i_G sterującego bramkę tyrystora. Dla kąta przepływu a = o t zawartego w przedziale [0, ⁿl dodatnia połówka sinusoidy napięcia wejściowego u₂ polaryzuje w kierunku prze-