تریستور دیسکی چیست و چه کاربردی دارند؟

تریستور دیسکی فست در اینورترها جهت یکسوسازی ولتاژ AC  به DC  کاربرد دارد. عملکرد اصلی تریستور ، کنترل جریان الکتریکی با عملکردی شبیه سوئیچ می باشد. تریستور دیسکی یا تریستور فست سوئیچینگ جزء اصلی منبع تغذیه کوره القایی و مبدل فرکانس تریستور می باشد. از این تریستورها در سیستم های توزیع قدرت استفاده می گردد.

در تریستورها یک جریان کوچک گیت  یک جریان آند بزرگتر را کنترل می کند. برای حفظ رسانایی ، جریان آند باید بیشتر از جریان نگهدارنده باشد.

یک تریستور دیسکی از لایه های کلاهک مسی ، ویفر مولیبدن ، بدنه اصلی تریستور ، دیسک مولیبدن ، سرامیک هوزینگ تشکیل شده است.

اعداد روی تریستور معمولا مشخص کننده ولتاژ و جریان آن می باشند. بعنوان مثال برای یک تریستور با کد N1800ns160  یعنی ۱۸۰۰ آمپر و تحمل ۱۶۰۰ ولت می باشد.

اصلی ترین محل کاربرد تریستورهای دیسکی در منابع تغذیه ، دستگاه جوش و کوره های القایی می باشد .

مزایای استفاده از تریستور دیسکی:

دارای قابلیت استفاده در محیط های صنعتی می باشند

توانایی تحمل تابش ذرات و تداخل های ناشی از آنها

تحمل بالا در برابر میدان های مغناطیسی موجود در محیط های صنعتی

قابلیت استفاده در سیستم های توزیع قدرت

تریستورهای دیسکی دارای دو ورقه مسی در دو سمت خود برای خنک‌کنندگی بهتر می باشند

ساختار دیسکی این تریستورها در مقابل هر گونه نفوذ گرد و غبار مقاوم است

انواع تریستور قدرت

تریستورهای قدرت را معمولا به دو دسته تقسیم می کنند ، نوع دیسکی و کابلی. نوع کابلی سرعت قطع  و وصل پایین تری نسبت به تریستور دیسکی دارند.

تریستورهای دیسکی باید حتما با گرماگیری که گیت آن را تحت فشار قرار می دهد استفاده گردد ، در غیر اینصورت گیت تریستور تحریک پذیر نخواهد بود.

کاربردهای تریستور دیسکی فست

تریستورهای دیسکی در مدار قدرت کوره های القایی ، اینورتر، دستگاه های UPS، منبع تغذیه پالسی، کوره ARC، کوره خلاء، مبدل های فرکانسی کاربرد دارد.

انواع تریستور دیسکی عبارتند از:

تریستور دیسکی فاز کنترل

تریستور دیسکی فست دیود دیسکی

تریستور دیسکی معمولی ترا تریستور دارلینگتون

تریستورهای دیسکی چطور کار می کنند؟

تریستورها دقیقا مشابه رله ها عمل می کنند. همانگونه که در رله ها با اعمال ولتاژ به بوبین ،کنتاکت باز رله بسته می شود ،در تریستور نیز با اعمال ولتاژ به پایه های کاتد و گیت ، جریان بین پایه ای آند و کاتد برقرار می شود که به آن جریان آند می گویند. تریستور یک کلید یک جهته است و جریان در آن همیشه از سمت آند به کاتد برقرار می شود و اگر بخواهیم جریان دو طرفه داشته باشیم باید دو تریستور را به‌صورت برعکس باهم موازی کنیم.

بر خلاف رله ها  که با قطع ولتاژ بوبین رله خاموش می گردد ، در تریستورها با قطع ولتاژ گیت خاموش نخواهند شد.

در تریستورها چنانچه در صورت ناگهانی ولتاژ مستقیم زیادی به تریستور اعمال شود ، حتی بدون وجود جریان گیت ، تریستور ممکن است روشن شود. این پدیده را روشن سازی dv/dt می نامند که ممکن است در عملکرد مدارها مشکل ایجاد کند. برای جلوگیری از این اتفاق از یک مدار حفاظتی RC به همراه تریستور استفاده می شود.

به روش های خاموش کردن تریستور کموتاسیون می گویند.

برای خاموش کردن تریستور روشن باید یکی از شرایط زیر برقرار گردد :

• ولتاژ آند نسبت به کاتد منفی شود
• جریان عبوری از آند قطع شود (جریان نگهدارنده I_h)

اگر بلافاصله پس از صفر شدن جریان آند، ولتاژ گرایش مستقیم به آن اعمال شود، حتی با وجود صفر بودن جریان گیت، تریستور ممکن است دوباره هدایت کند. برای آنکه تریستور بتواند ولتاژ گرایش مستقیم را سد کند ، باید برای مدتی مشخص تریستور در حالت گرایش معکوس قرار داد.این مدت را که با t_off نمایش می دهند زمان خاموش شدن تریستور می گویند. به فاصله زمانی بین لحظه صفر شدن جریان آند تا لحظه اعمال دوباره ولتاژ مستقیم به آند و کاتد ، زمان قطع مدار می گویند و با tq  نمایش می دهند. همواره باید t_off  <  tq  باشد. در غیر اینصورت تریستور ناخواسته روشن خواهد شد که به این حالت کموتاسیون ناموفق می گویند.

مشخصه ولتاژ – جریان

اگر نرخ تغییرات جریان تریستور (di /dt) زیاد باشد ، تریستور می سوزد.

تریستور خاموش شونده

یک نوع تریستور (GTO : Gate turn Off) است که همانند تریستورهای معمولی با اعمال پالس جریان مثبت به گیت روشن می شود و می توان با اعمال پالس جریان منفی به گیت آن را خاموش کرد.

انواع تریستور دیسکی

تریستور دیسکی متقارن : در صورتی که تریستور دیسکی قابلیت مسدود کردن جریان الکتریکی به صورت معکوس را داشته باشد به آن تریستور دیسکی متقارن گفته می شود در غیر اینصورت نامتقارن خواهد بود.

مداری که پالس جریان گیت را تولید می کند مدار آتش می نامند. پس از روشن شدن تریستور ولتاژ آند- کاتد بسیار ناچیز خواهد شد و می توان گفت که تریستور در هنگام هدایت تقریبا مانند اتصال کوتاه عمل می کند. تریستورها بسیار سریع روشن می شوند و به مدت زمان لازم برای روشن کردن تریستور زمان روشن سازی می گویند که با t_on  نمایش داده می شود و در حدود یک تا سه میکرو ثانیه است. پهنای پالس جریان اعمالی به گیت برای روشن شدن تریستور حدود ۱۰ تا ۵۰ میکرو ثانیه است و دامنه ای حدود ۲۰ تا ۲۰۰ میلی آمپر دارد.

زاویه آتش

برای موج های متناوب می توان محور افقی که بیانگر زاویه فاز موج است را بر حسب درجه از صفر تا ۳۶۰ تقسیم بندی نمود. اگر شرط مثبت بودن آند نسبت به کاتد برقرارباشد ، می توان پالس اعمالی به گیت را طوری تنظیم نمود که در لحظه بخصوصی از شکل موج ورودی تریستور روشن شود که این لحظه معادل زاویه ای معین خواهد بود که به این زاویه آتش تریستور می گویند.

معروف ترین برندهای جهانی سازنده تریستور دیسکی

برندهای معروف سازنده تریستور دیسکی عبارتند از :

Westcode

IXYS

Techsem

Semikron

متداول ترین کدهای تریستور دیسکی برای کوره های القایی

N0782YS160   /  R2619ZC25J  /  R1275NS21L

N3012ZC260 /  N1802NS160  /  N1467NS160

N1725MC360   /   N1725MC320    /    N1718NC200

R1700MC21E    /    R0633YC12 D    /   R0577YC12E

انواع تریستور

• تریستور های روشن شونده ۲- خاموش شونده  ۳- هدایت شونده

تریستور های روشن شونده

تریستور روشن شونده (SCR) حتی پس از قطع جریان گیت ، روشن می مانند و برای خاموش و برای خاموش کردن آنها ، باید جریان آنود به کاتود قطع شود یا با ولتاژ منفی گیت را ریست کرد که این ویژگی برای کنترل فاز بسیار مناسب است. کاربردهای SCR   شامل مدارهای سوئیچ کننده ، موتور درایوهای DC   و سوئیچ های استاتیک AC/DC  می شود.

تریستور اتصال معکوس (RCT) به جریان معکوس اجازه عبور می دهند و جریان عادی را مسدود می کنند این تریستورها از ترکیب یک SCR و یک دیود معکوس تشکیل شده اند.

یک سوساز سیلیکونی کنترل شونده با نور (LASCR) با تابش نور به نقطه اتصال بایاس و افزایش حفره یا زوج الکترون ها ، تریستور را روشن می کند. کاربردهای LASCR  شامل تجهیزات انتقال ولتاژ زیاد DC و ژنراتورهای پاس پر قدرت است.

تریستور های خاموش شونده

تریستور گیت خاموش شونده (GTO) : این نوع از تریستورها می توانند با ولتاژ منفی به گیت خاموش شوند ، حتی در شرایطی که جریان بین آنود و کاتود قطع نیست.

GTO با قابلیت مسدود کردن معکوس از نوع متقارن و GTO بدون توانایی مسدود کردن ولتاژ معکوس ، از نوع نامتقارن هستند.

تریستورهای خاموش شونده (MTO ): ترکیبی از GTO  و Mosfet هستند و امکان خاموش شدن سریع تر و کنترل بهتر جریان را فراهم می کنند. با وارد شدن پالس ولتاژی به ماسفت ، MTO روشن شده که اتصال نزدیکی بین امیتر و پایه ترانزیستور NPN برقرار می سازد.

تریستور های خاموش شونده امیتر (ETO) با دو ترمینال ، یک ترکیب از Mosfet  و تریستور معمولی هستند که قابلیت خاموش شدن سریع را دارند. روشن شدن آن نیز به ورود ولتاژ مثبت به گیت معمولی و خاموش شدن به ولتاژ منفی به گیت ماسفت نیاز دارد تا جریان از کاتد خارج شود.

تریستورهای هدایت شونده

TRIAC پر استفاده ترین نوع تریستورها پس از SCR ها هستند. این تریستور می تواند هر دو نیمه امواج جریان متناوب را کنترل کند.تریاک ها معمولا برای کاربردهای توان پایین به دلیل ساختار نامتقارن آن استفاده می شوند.

در کاربری های با توان بالا ، تریاک ها هنگام سوئیچ کردن ولتاژ در هر نیم چرخه ، اختلال و تاثیر منفی ایجاد می کنند.

DIAC ها مناسب برای توان های پایین هستند و به طور کلی به همراه تریاک ها که با گیت ترمینال تریاک در حالت سری قرار می گیرند ، استفاده می شوند. برای رسیدن به ولتاژ مورد نظر در جهت دلخواه ، با استفاده از DIAC   ، می توان جلوی هر گونه گردش جریان از گیت را گرفت. با انجام فرآیند توسط تریاک ، دیاک ها قادر بوده تا در سوئیچ های AC  به صورت متعادل در هر دو جهت عمل کنند.

روش های تست تریستور

برای تست سلامت تریستورها از چهار روش زیر استفاده می گردد :

• تست با مولتی متر
• تست با اسیلوسکوپ
• تست با استفاده از منبع ولتاژ و جریان
• تست با رله

علائم خرابی تریستور

علائم خرابی تریستور معمولا متفاوت هستند برخی از علائم رایج عبارتند از :

• عدم کارکرد تریستور
• گرم شدن غیر طبیعی
• اتصال غیر منتظره
• جریان ناپایدار
• خروجی ضعیف
• اختلال در سیگنال
• بالا رفتن ولتاژ سوئیچ

روش تشخیص پایه های تریستور یا SCR

گیت به کاتد در گرایش مستقیم راه می دهد و در گرایش معکوس راه نمی دهد و در حالت معمولی ، آند به کاتد راه نمی دهد.

راهنمای کدینگ تریستورهای دیسکی روسی

T-263-1000-52-N

۱-phase control Thyristor

۲-Design   version

۳-on – state current

۴-Voltage   code

۵-Ambient condition : N – normal  T – tropical

شرکت نگار تامین مفتخر خواهد بود تا بتواند در امر تامین تریستورهای دیسکی در خدمت مشتریان عزیز باشد