Эрл Гейтс - Введение в электронику

КУВ используются, главным образом, для управления подачей мощности постоянного и переменного тока на различные типы нагрузок, а также в качестве переключателей для включения и выключения цепей. Они также могут быть использованы для плавной регулировки мощности, подаваемой на нагрузку. При использовании КУВ, малый ток управляющего электрода может управлять большим током нагрузки.

Когда КУВ используется в цепи постоянного тока, не существует простого метода его выключения без снятия напряжения с нагрузки. Эту проблему можно решить путем подсоединения выключателя параллельно КУВ (рис. 24-7).

Рис. 24-7. Выключение питания в цепи постоянного тока.

Когда переключатель S 2включен, он закорачивает КУВ. Это уменьшает напряжение между анодом и катодом до нуля, прямой ток падает, и КУВ выключается.

Когда КУВ используется в цепи переменного тока, он проводит ток только в течение половины каждого периода переменного тока, когда потенциал анода положителен по отношению к катоду. Когда управляющий ток приложен к электроду постоянно, КУВ проводит постоянно. Если управляющий ток электрода отсутствует в течение половины периода, КУВ выключается и остается выключенным до тех пор, пока на управляющий электрод ток не будет подан снова. Необходимо отметить, что при этом на нагрузку подается только половина мощности. КУВ можно использовать для управления током в течение обоих полупериодов каждого цикла, если выпрямить переменный управляющий ток перед подачей на КУВ.

На рис. 24-8 показана простая однополупериодная регулирующая цепь. Цепь обеспечивает фазовый сдвиг напряжения, подаваемого на анод, на угол от нуля до 90 градусов. Диод D 1блокирует подачу на управляющий электрод напряжения обратной полярности в течение отрицательного полупериода напряжения, приложенного к аноду.

Рис. 24-8. Однополупериодная цепь управления.

24-1. Вопросы

1. Почему для переключения лучше использовать КУВ, чем транзистор?

2. Опишите, как устроен КУВ.

3. Объясните, как работает КУВ.

4. Нарисуйте схематическое обозначение КУВ и обозначьте его электроды.

5. Для чего применяется КУВ?

Триак— это двунаправленный триодный тиристор [3] В отечественной литературе можно встретить и другое название — симметричный триодный тиристор ( прим. ред .) . Триаки имеют такие же переключательные характеристики как и КУВ, но проводят переменный ток в обоих направлениях. Триак эквивалентен двум КУВ, включенным встречно-параллельно (рис. 24-9).

Рис. 24-9. Эквивалентная схема триака.

Так как триак может управлять током, текущим в любом направлении, он широко используется для управления подачей переменного тока на различные типы нагрузок.

Триак включается подачей тока на управляющий электрод и выключается уменьшением рабочего тока до величины, меньшей уровня удержания его в проводящем состоянии, рассчитан на пропускание прямого и обратного тока.

На рис. 24–10 показана упрощенная схема триака.

Рис. 24–10. Упрощенная схема конструкции триака.

Триак является четырехслойным устройством типа n-р-n-р , соединенным параллельно с устройством типа р-n-р-n , и рассчитанным на управление током, текущим через управляющий электрод. Выводы входа и выхода обозначаются МТ1 и МТ2. Эти выводы соединены с р-n -переходами на противоположных концах устройства. Вывод МТ1 представляет собой опорную точку, относительно которой измеряется напряжение и ток на управляющем электроде. Управляющий электрод (У) соединен с р-n -переходом на том же конце устройства, что и МТ1. От вывода МТ1 до вывода МТ2 сигнал должен пройти через последовательность слоев n-р-n-р или р-n-р-n .

Схематическое обозначение триака показано на рис. 24–11. Устройство состоит из двух диодов, включенных встречно-параллельно, и управляющего электрода. Выводы имеют обозначения МТ1, МТ2 и У (управляющий электрод). Некоторые корпуса триаков показаны на рис. 24–12.

Рис. 24–11. Схематическое обозначение триака.

Рис. 24–12. Наиболее распространенные типы корпусов триаков.

Триак может быть использован в качестве переключателя переменного тока (рис. 24–13) или для управления величиной мощности переменного тока, подаваемой в нагрузку (рис. 24–14).

Рис. 24–13. Переключатель переменного тока на основе триака.

Рис. 24–14. Цепь управления переменным током на основе триака.

Триаки передают в нагрузку полную мощность. При использовании триака для регулировки величины мощности, подаваемой в нагрузку, необходимо специальное запускающее устройство для обеспечения его работы в течение заданного промежутка времени. Запускающее устройство необходимо потому, что триак имеет не одинаковую чувствительность к токам управляющего электрода, текущим в противоположных направлениях.

Триаки обладают недостатками по сравнению с КУВ: они способны управлять токами не более 25 ампер, тогда как КУВ могут управлять токами до 1400 ампер. Максимально допустимое напряжение для триаков — 500 вольт, а для КУВ — 2600 вольт. Триаки рассчитаны на работу при низких частотах (от 50 до 400 герц), тогда как КУВ могут работать на частотах до 30000 герц. Триаки также имеют трудности при переключении мощности на индуктивной нагрузке.

24-2. Вопросы

1. Чем отличается триак от КУВ?

2. Опишите конструкцию триака.

3. Нарисуйте схематическое обозначение триака и обозначьте его выводы.

4. Где применяется триак?

5. Сравните преимущества и недостатки триаков и КУВ.

Двунаправленные симметричные диодные тиристоры (или двунаправленные запускающие диоды) используются в цепях с триаками, так как триаки имеют несимметричные запускающие характеристики, то есть, они имеют не одинаковую чувствительность к токам управляющего электрода, текущим в противоположных направлениях. Диакнаиболее часто используется в качестве запускающего устройства.

Диак сконструирован так же, как и транзистор. Он имеет три слоя с чередующимися типами проводимости (рис. 24–15). Разница в конструкции состоит в том, что концентрация легирующих примесей у обоих переходов диака одинакова. Выводы подсоединены только к внешним слоям. Поскольку диаки имеют только два вывода, они выпускаются в таких же корпусах, что и диоды.

Рис. 24–15. Упрощенная схема диака.

Поскольку оба перехода легированы одинаково, диак влияет на ток, независимо от его направления. Один переход смещается в прямом направлении, а другой — в обратном. Обратно смещенный переход управляет током, текущим через диак. Работа диака аналогична работе двух диодов, включенных встречно-последовательно (рис. 24–16).