Есть конспект?
Пришлите нам!

4.8. Последовательное соединение приборов

В ряде устройств, в которых напряжение источника питания превышает наибольшее постоянное прямое напряжение в закрытом состоянии одного прибора, используется последовательное соединение нескольких тиристоров. При последовательном соединении закрытое состояние всей цепочки сохраняется, если напряжение на каждом приборе не превосходит напряжения Uзс, т.е., если у нас m приборов, то должно выполняться условие:Uпит/mUзс.

Uзс – постоянное напряжение в закрытом состоянии. Это наибольшее прямое напряжение, которое длительное время может быть приложено к прибору, и при котором он находится в закрытом состоянии. Токи в закрытом состоянии и ёмкости p-n переходов приборов одного и того же типа могут существенно отличаться, поэтому при их последовательном соединении для выравнивания напряжения на отдельных приборах применяют выравнивающие цепи (см. рис.4.8).

Рис.4.8. Схемы последовательного соединения динисторов (а) и тринисторов (б, в).

а – отпирание цепочки динисторов импульсным сигналом;

б – отпирание цепочки тринисторов с помощью импульсного трансформатора;

в – отпирание с помощью конденсаторов связи.

В ждущем режиме напряжение питания в каждом из приборов будет распределяться пропорционально их токам в закрытом состоянии. Для выравнивания напряжений на приборах применяют резисторы Rш. Сопротивление шунтирующих резисторов рассчитывают по формуле:

где Uзс – наибольшее постоянное прямое напряжение прибора в закрытом состоянии;

Uпит – напряжение источника питания;

Iзс – ток в закрытом состоянии;

m – число последовательно соединённых приборов.

Шунтирующие резисторы вносят дополнительные потери, поэтому их нужно выбирать как можно большими. Мощность, рассеиваемая на каждом резисторе Rш определяется по формуле:

Резисторы Rш обеспечивают равномерное напряжение только в ждущем (установившемся) режиме. В моменты переключения из открытого в закрытое состояние к цепочке приборов прикладывается напряжение, имеющее крутой фронт нарастания, при этом напряжение на остальных приборах распределяется обратно пропорционально ёмкости перехода каждого из них.

На приборе, имеющем минимальную ёмкость, возникает перенапряжение, которое может перевести его в открытое состояние, а затем и вся цепочка может открыться. Для устранения различия в ёмкостях p-n переходов параллельно каждому прибору подключают конденсатор небольшой ёмкости (C1, C2 на рис.4.8,б). C1, C2 выбирают примерно равными 500 – 2000 пикофарад для приборов малой и средней мощности. Для ограничения разрядного тока через тиристор последовательно с конденсатором включают резистор. Рассмотрим работу схемы 4.8,а – последовательная цепочка динисторов. В исходном состоянии все динисторы закрыты. Подадим переключающий импульс на VS3. Амплитуда импульса должна удовлетворять условию:

(Uвкл+Uпит/m)Uот.и

Когда VS3 открывается, напряжение Uист перераспределяется между VS1 и VS2 и к каждому из них приложено напряжение Uпит/(m-1). Прибор из цепочки, имеющий напряжение переключения (Uпрк) меньшее, чем Uпит/(m-1) переключится в открытое состояние следующим. Далее переключится и третий динистор.

Существует два способа включения последовательно соединённых тринисторов:

1 способ. Одновременная подача отпирающих импульсов на управляющий электрод каждого прибора.

2 способ. Подача отпирающего импульса на управляющий электрод только одного прибора.

Рассмотрим первый способ включения (рис.4.8,б).

Здесь нужен импульсный трансформатор, у которого количество вторичных обмоток равно количеству тринисторов в цепочке. В цепь управления каждого тринистора включают резистор Rу для выравнивания входных сопротивлений приборов. Отпирающие импульсы должны иметь минимально возможную длительность фронта (десятые доли микросекунды) и такую амплитуду, чтобы ток управления каждого тринистора был примерно равен Iу.от.и (импульсный отпирающий ток управления).

Второй способ – рис.4.8,в.

Импульс подаётся на управляющий электрод только одного тринистора, а включение остальных приборов осуществляется сигналами, формирующимися в самой цепочке (4.8,в). В исходном состоянии конденсаторы C1, C2 заряжены до напряжений, имеющихся на VS2 и VS3 соответственно, в данном случае Uc1 = Uc2 = Uпит/3. Полярность напряжения на конденсаторах показана на рисунке. Тринистор VS3 отпирается внешним управляющим импульсом. Напряжение на аноде тринистора VS3 резко снижается, вследствие чего конденсатор C2 разряжается через резистор R2, цепь управляющего электрода VS2 и открытый тринистор VS3. Разрядный ток C2 открывает VS2. Разрядным током C1 аналогичным способом включается VS1. R1 и R2 ограничивают токи в цепи управляющих электродов VS1 и VS2. Конденсаторы C1 и C2 кроме основной функции выполняют также дополнительную: выравнивают напряжения на тринисторах VS2 и VS3 в моменты коммутации. Для VS1 эту роль выполняет C3. Резистор R5 ограничивает разрядный ток конденсатора C3 через прибор VS1 при открывании последнего.


Dr.BoT© Konspektiruem.ru