Ιατρικά Ηλεκτρονικά Δρ. Π. Ασβεστάς Τμήμα Μηχανικών Βιοϊατρικής Τεχνολογίας Τ.Ε Χρήσιμοι Σύνδεσμοι Σημειώσεις μαθήματος: http://medisp.bme.teiath.gr/eclass/courses/tio127/ E mail: pasv@teiath.gr 2 1
ΘΥΡΙΣΤΟΡ O όρος θυρίστορ (thyristor) χρησιμοποιείται για να περιγράψει μία μεγάλη κατηγορία ημιαγώγιμων διατάξεων που χρησιμοποιούνται ως ηλεκτρονικοί διακόπτες Ένα θυρίστορ έχει μόνο δύο καταστάσεις: On: το θυρίστορ άγει Off: το θυρίστορ δεν άγει Σε αντίθεση με τα τρανζίστορ, που χρησιμοποιούνται επίσης ως διακόπτες, τα θυρίστορ δεν έχουν μία ενδιάμεση γραμμική κατάσταση μεταξύ των δύο καταστάσεων on και off. 3 ΘΥΡΙΣΤΟΡ Τα θυρίστορ χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα που λειτουργούν υπό υψηλή τάση (> 1kV) ή υψηλό ρεύμα (>100A). Τύποι θυρίστορ: ελεγχόμενος ανορθωτής πυριτίου (Silicon Controlled Rectifier SCR) τρίοδος εναλλασσόμενου ρεύματος (Triode for Alternating Current TRIAC) απενεργοποιημένο από την πύλη (Gate Turn Off GTO) Ελεγχόμενο από MOS (MOS controlled thyristor MCT) Στατικής επαγωγής (Static Induction Thyristor SITh) 4 2
SCR ΓΕΝΙΚΑ Ένας ελεγχόμενος ανορθωτής πυριτίου (SCR) είναι ένα ημιαγώγιμο στοιχείο 4στρωμάτων πυριτίου(pnpn) Είναι παρόμοιος με μία δίοδο, με τη διαφορά ότι έχει έναν τρίτο ακροδέκτη που ελέγχει το SCR Οι 3 ακροδέκτες είναι: Άνοδος (Α) Κάθοδος (Κ) Πύλη (G) 5 SCR Τυπικές συσκευασίες Stud mounted Κάθοδος (Κ) Πύλη (G) Άνοδος (Α) 6 3
SCR Τυπικές συσκευασίες Hockey puck Άνοδος (Α) Πύλη (G) Κάθοδος (Κ) 7 SCR Τυπικές συσκευασίες Flexible lead Κάθοδος (Κ) Πύλη (G) Κάθοδος (Κ) Άνοδος (Α) 8 4
SCR ΓΕΝΙΚΑ Θυρίστορ SCR που χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές με υψηλά ρεύματα (μερικές χιλιάδες Α) συνοδεύονται από σύστημα απαγωγής της θερμότητας (heat sink). 9 SCR Ενεργοποίηση Ένα SCR άγει ρεύμα μόνο προς μία κατεύθυνση, από την άνοδο στην κάθοδο. Γιαναεπιτευχθείαυτόπρέπει: 1. η τάση στην άνοδο να είναι μεγαλύτερη από την τάση στην κάθοδο. 2. να εφαρμοστεί θετικό ρεύμα στην πύλη μεγαλύτερο από μία προκαθορισμένη τιμή ρεύματος που δίνεται από τον κατασκευαστή, το οποίο ονομάζεται ρεύμα πυροδότησης πύλης (Gate Trigger Current), Το ρεύμα στην πύλη πρέπει να εφαρμοστεί για τόσο χρονικό διάστημα ώστε το ρεύμα μεταξύ ανόδου και καθόδου να γίνει μεγαλύτερο από μία κρίσιμη τιμή που δίνεται από τον κατασκευαστή και ονομάζεται ρεύμα μανδάλωσης (Latch Current),. 11 5
SCR Ενεργοποίηση Συνοπτικά, για να ενεργοποιηθεί ένα SCR και να άγει ρεύμα, πρέπει: Όταν ενεργοποιηθεί ένα SCR θα εξακολουθεί να άγει ρεύμα και αν αφαιρεθεί το ρεύμα από την πύλη, δηλ.. 12 SCR Ενεργοποίηση Τη στιγμή που ενεργοποιείται ένα SCR, η διαφορά τάσης μεταξύ πύλης και καθόδου, λαμβάνει μία προκαθορισμένη τιμή που καθορίζεται από τον κατασκευαστή και ονομάζεται τάση πυροδότησης πύλης (Gate trigger voltage),. Όταν ενεργοποιηθεί ένα SCR θα παρουσιάζει διαφορά τάσης μεταξύ ανόδου και καθόδου που είναι μεταξύ 0,8V και 1,5V, δηλ. 0,8V 1,5. 13 6
SCR Ενεργοποίηση Ένα SCR μπορεί να ενεργοποιηθεί με δύο ακόμα τρόπους, οι οποίοι πρέπει να αποφεύγονται, γιατί είναι μη ελεγχόμενοι και είναι πιθανό να προκαλέσουν βλάβη στο στοιχείο: 1. Η τάση μεταξύ ανόδου και καθόδου ξεπεράσει μία κρίσιμη τιμή που δίνεται από τον κατασκευαστή και ονομάζεται Peak Repetitive Off State Voltage,. 2. εάν η μεταβολή της τάσης μεταξύ ανόδου και καθόδου στη μονάδα του χρόνου ξεπεράσει μία κρίσιμη τιμή που δίνεται απότονκατασκευαστήκαιονομάζεται(critical Rate of Rise of Off State Voltage ) (π.χ. 35V/μs). 14 SCR Απενεργοποίηση Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, ένα SCR δεν απενεργοποιείται (δηλ. παύει να άγει ρεύμα) αφαιρώντας το ρεύμα από την πύλη. Ο μόνος τρόπος για να απενεργοποιηθεί είναι το ρεύμα μεταξύ ανόδου και καθόδου να γίνει μικρότερο από μία προκαθορισμένη τιμή που δίνεται από τον κατασκευαστή τιμή και ονομάζεται ρεύμα συγκράτησης (Holding Current ). Αυτό μπορεί να επιτευχθεί είτε διακόπτοντας το ρεύμα μεταξύ ανόδου και καθόδου ή προκαλώντας παράκαμψη του SCR. 15 7
SCR Απενεργοποίηση Τρόποι απενεργοποίησης SCR. Με τον διακόπτη ανοιχτό προκαλείται διακοπή του ρεύματος Με τον διακόπτη κλειστό προκαλείται παράκαμψη του στοιχείου 16 SCR ΓΕΝΙΚΑ Eλεγχόμενος ανορθωτής πυριτίου SCR 17 Χαρακτηριστική καμπύλη 8
SCR ΒΑΣΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ Παράμετρος Ερμηνεία Σύμβολο Ενδεικτική τιμή Gate Trigger Current Ελάχιστη τιμή ρεύματος στην πύλη 40μΑ για να ενεργοποιηθεί ένα SCR Gate Trigger Voltage Διαφορά τάσης μεταξύ πύλης και καθόδου όταν είναι ενεργοποιημένο ένα SCR 1V Holding Current Latch Current Τιμή ρεύματος μεταξύ ανόδου και καθόδου κάτω από την οποία το SCR απενεργοποιείται. Τιμή ρεύματος μεταξύ ανόδου και καθόδου πάνω από την οποία μπορεί να αφαιρεθεί το ρεύμα στην πύλη και το στοιχείο θα παραμείνει ενεργοποιημένο. 0,5mA 0,6mA 18 SCR ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ H λειτουργία ενός SCR μπορεί να κατανοηθεί με χρήση του 2 διπλανού κυκλώματος. Έστω αρχικά ότι ο διακόπτης 2 1 είναι κλειστός, όποτε η άνοδος είναι ορθά πολωμένη ως προς την κάθοδο. Καθώς, ο διακόπτης 1 είναι ανοιχτός δεν έχει περάσει ρεύμα στην πύλη. Επομένως, το SCR θα είναι απενεργοποιημένο και η λάμπα θα είναι σβηστή. 19 9
SCR ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ Έστω ότι κλείνει ο διακόπτης 1. Ρεύμα θα διέλθει στην πύλη. Tο SCR θα ενεργοποιηθεί και η λάμπα θα ανάψει. Αφού ενεργοποιηθεί το SCR θα παραμείνει ενεργοποιημένο ακόμα και όταν ανοίξει ο διακόπτης 1, δηλαδή μηδενιστεί το ρεύμα στην πύλη. 1 2 20 SCR ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ Ο μόνος τρόπος για να «σβήσει» το SCR είναι να μειωθεί το ρεύμα ανόδουκαθόδου κάτω από το ρεύμα συγκράτησης. Αυτό επιτυγχάνεται, ανοίγοντας τον διακόπτη 2, οπότε σταματάει η τροφοδοσία με ρεύμα του SCR. Για να ενεργοποιηθεί πάλι το SCR πρέπει να κλείσουν και οι δύο διακόπτες. 1 2 21 10
SCR ΒΑΣΙΚΟ DC ΚΥΚΛΩΜΑ Το βασικό κύκλωμα για DC λειτουργία φαίνεται στη διπλανή εικόνα. Εφαρμόζοντας τον νόμο του Ohm στις δύο αντιστάσεις έχουμε ότι: 22 SCR ΒΑΣΙΚΟ DC ΚΥΚΛΩΜΑ Για να ενεργοποιηθεί το SCR πρέπει να ισχύει ότι: >= Για να απενεργοποιηθεί το SCR πρέπει: 23 11
SCR ΒΑΣΙΚΟ DC ΚΥΚΛΩΜΑ Παράδειγμα Έστω ότι το SCR έχει: 0,75 7 7 6 1όταν είναι ενεργοποιημένο Έστω επίσης ότι 15. α) Ποια είναι η ελάχιστη τιμή της που ενεργοποιεί το SCR; β) Ποια είναι μέγιστη τιμή της τάσης που απενεργοποιεί το SCR; 1Ω 15 100Ω 24 SCR ΒΑΣΙΚΟ DC ΚΥΚΛΩΜΑ Λύση α) Για να ενεργοποιηθεί το SCR πρέπει: Είναι: Επομένως, από την πρώτη ανίσωση έχουμε ότι: 0,75 71Ω 7,75 1Ω 15 100Ω 25 12
SCR ΒΑΣΙΚΟ DC ΚΥΚΛΩΜΑ Λύση α) Η ελάχιστη τάση που δυνητικά ενεργοποιεί το SCR είναι 7,75V. Θα πρέπει όμως να εξεταστεί εάν πληρείται και η δεύτερη ανίσωση: Είναι: 15 1 100Ω 140 Επομένως, το ρεύμα μεταξύ ανόδου και καθόδου είναι μεγαλύτερο από το ρεύμα μανδάλωσης 7. Άρα, πράγματι για 7,75 το SCR θα ενεργοποιηθεί. 1Ω 15 100Ω 26 SCR ΒΑΣΙΚΟ DC ΚΥΚΛΩΜΑ Λύση β) Το SCR απενεργοποιείται όταν 100Ω Η μέγιστη τιμή της που απενεργοποιεί το SCR είναι: 1 6 100Ω 1,6 1Ω 27 13
SCR ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΑΠΟ ΥΠΕΡΤΑΣΗ Βασική εφαρμογή των SCR είναι η προστασία κυκλωμάτων από υπερτάση (overvoltage protection) που προέρχεται από κάποιο τροφοδοτικό ισχύος (power supply). Στην περίπτωση αυτή, η άνοδος και η κάθοδος του SCR συνδέονται ανάμεσα στην γραμμή τροφοδοσίας και στη γη. Όταν η τάση τροφοδοσίας έχει φυσιολογικές τιμές το SCR δεν δέχεται ρεύμα στην πύλη και είναι απενεργοποιημένο. Όταν συμβεί υπέρταση, κατάλληλο κύκλωμα τροφοδοτεί με ρεύμα την πύλη του SCR, οπότε το SCR ενεργοποιείται και κατεβάζει την τάση της γραμμής τροφοδοσίας στο, δηλαδή περίπου στο 1V. 28 SCR ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΑΠΟ ΥΠΕΡΤΑΣΗ Ένα βασικό κύκλωμα προστασίας από υπέρταση παρουσιάζεται στη διπλανή εικόνα. Υπό κανονικές συνθήκες η τάση τροφοδοσίας είναι μικρότερη από την τάση κατάρρευσης της διόδου zener,. Σε αυτή την περίπτωση, η δίοδος Zener είναι ανάστροφα πολωμένη και εμποδίζει τη ροή ρεύματος στην πύλη του SCR. Στην περίπτωση αυτή το SCR δεν άγει ρεύμα. Γραμμή τροφοδοσίας Φορτίο 29 14
SCR ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΑΠΟ ΥΠΕΡΤΑΣΗ Τώρα, ας υποτεθεί ότι για κάποιον λόγο η τάση τροφοδοσίας αυξηθεί απότομα. Εάν η γίνει μεγαλύτερη από την τάση διάσπασης της διόδου Zener και της τάσης του SCR (δηλ. ), τότε η δίοδος Zener θα αρχίζει να άγει ρεύμα. Ρεύμαθαπεράσειστηνπύλητου SCR, και θα το ενεργοποιήσει. Ητάσητότεθαγίνειίσημετην τάση του SCR, δηλ. περίπου ίση με 1V. Γραμμή τροφοδοσίας Φορτίο 30 SCR ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΑΠΟ ΥΠΕΡΤΑΣΗ Παράδειγμα Για το διπλανό κύκλωμα, έστω ότι η τάση διάσπασης της διόδου Zener Γραμμή τροφοδοσίας είναι 5,6με ανοχή 5%. Σύμφωνα με τον κατασκευαστή, το SCR έχει τυπική τιμή για το 0,75V, ενώ η τιμή του μπορεί να φτάσει στο 1,5V. α) Χρησιμοποιώντας τις Φορτίο ονομαστικές τιμές των στοιχείων, για ποια τάση τροφοδοσίας ενεργοποιείται η προστασία από υπέρταση; β) Ποια είναι η χειρότερη περίπτωση; 31 15
SCR ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΑΠΟ ΥΠΕΡΤΑΣΗ Λύση Η προστασία από υπέρταση ενεργοποιείται όταν α) Για τις ονομαστικές τιμές των στοιχείων, η τάση θα είναι: 5,6 0,75 6,35 β) Η χειρότερη περίπτωση λαμβάνει χώρα όταν η και η λάβουν τις μεγαλύτερες τιμές τους, δηλαδή όταν: 5,6 1 0,05 5,88 1,5 Στην περίπτωση αυτή, η προστασία ενεργοποιείται όταν 5,88 1,5 7,38 Γραμμή τροφοδοσίας Φορτίο 32 SCR ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΑΠΟ ΥΠΕΡΤΑΣΗ Το κύκλωμα αυτό έχει το μειονέκτημα ότι η τάση ενεργοποίησης του SCR δεν προσδιορίζεται με ακρίβεια για τους εξής λόγους: η τάση διάσπασης της διόδου Zener έχει ανοχή που μπορεί να φτάσει στο 20%. η καμπή στη χαρακτηριστική μίας διόδου Zener είναι ομαλή και όχι απότομη (soft knee) Γραμμή τροφοδοσίας Φορτίο 33 16
SCR ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΑΠΟ ΥΠΕΡΤΑΣΗ Ένα βελτιωμένο κύκλωμα χρησιμοποιεί ολοκληρωμένο Γραμμή τροφοδοσίας κύκλωμα που περιλαμβάνει συγκριτή και μία τάση αναφοράς Φορτίο. Έστω η τάση στο διαιρέτη τάσης. Εάν η έξοδος του συγκριτή είναι χαμηλή και δεν ρέει ρεύμα στην πύλη του SCR. Εάν η έξοδος του συγκριτή είναι υψηλή και ρέει ρεύμα στην πύλη του SCR, οπότε ενεργοποιείται το στοιχείο. 34 SCR ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΑΠΟ ΥΠΕΡΤΑΣΗ Παράδειγμα Έστω ότι η ονομαστική τιμής της τάσης τροφοδοσίας είναι 5V και 2,6.Εάνθέλουμεη προστασία από υπέρταση να ενεργοποιείται όταν η τάση γίνει 6V, ποιες τιμές αντιστάσεων πρέπει να χρησιμοποιηθούν; Γραμμή τροφοδοσίας Φορτίο 35 17
SCR ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΑΠΟ ΥΠΕΡΤΑΣΗ Λύση Το SCR (και κατ επέκταση η προστασία από υπέρταση) ενεργοποιείται όταν η έξοδος του συγκριτή γίνει υψηλή. Αυτό συμβαίνει όταν Επομένως, η οριακή περίπτωση είναι να ισχύει η ισότητα, δηλαδή Γραμμή τροφοδοσίας Φορτίο 36 SCR ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΑΠΟ ΥΠΕΡΤΑΣΗ Λύση Είναι 6 2,6 0,76 Μία πιθανή επιλογή είναι 3,6Ω και 2,4Ω. Γραμμή τροφοδοσίας Φορτίο 37 18
ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΗ ΑΝΟΡΘΩΣΗ Η βασική εφαρμογή ενός SCR είναι η δημιουργία κυκλωμάτων ελεγχόμενης ημι ανόρθωσης ή πλήρους ανόρθωσης. Ως γνωστόν: Στην ημι ανόρθωση, διατηρούνται οι θετικοί ημί κυκλοι του σήματος εισόδου ενώ αποκόπτονται. Στην πλήρη ανόρθωση, οι αρνητικοί ημίκυκλοι γίνονται θετικοί Με τη χρήση ενός SCR, μπορεί να εισαχθεί μία χρονική καθυστέρηση στη διαδικασία της ανόρθωσης. Ένα τέτοιο κύκλωμα χρησιμοποιείται για να παρέχει μία μεταβλητή dc τάση σε ένα φορτίο, ελέγχοντας για παράδειγμα τις στροφές ενός συνεχούς κινητήρα. 38 ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΗ ΗΜΙ ΑΝΟΡΘΩΣΗ Έστω ότι η τάση εισόδου,, είναι ημιτονοειδής με πλάτος και περίοδο : sin 2 Στην κλασσική ημι ανόρθωση η τάση εξόδου,, θα ισούται με:, 0 0, 0 Με άλλα λόγια, όταν η τάση εισόδου είναι θετική, η τάση εξόδου ακολουθεί την τάση εξόδου. Ενώ όταν η τάση εισόδου είναι αρνητική, η τάση εξόδου είναι μηδέν. 39 19
ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΗ ΗΜΙ ΑΝΟΡΘΩΣΗ Στην ελεγχόμενη ημι ανόρθωση η τάση εξόδου είναι επίσης μηδενική όταν η τάση εισόδου είναι αρνητική. Όταν όμως η τάση εισόδου γίνει θετική, η τάση εξόδου ακολουθεί την τάση εισόδου ύστερα από χρόνο από την στιγμή που η τάση εισόδου έγινε θετική. Η χρονική καθυστέρηση συνήθως εκφράζεται σε σχέση με την περίοδο του σήματος εισόδου (π.χ. /4 ή /8). 40 ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΗ ΗΜΙ ΑΝΟΡΘΩΣΗ Ημιανόρθωση χωρίς καθυστέρηση ( 0) 41 20
ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΗ ΗΜΙ ΑΝΟΡΘΩΣΗ /// Ημιανόρθωση με καθυστέρηση /8 42 ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΗ ΗΜΙ ΑΝΟΡΘΩΣΗ /4 /4 /4 Ημιανόρθωση με καθυστέρηση /4 43 21
ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΗ ΗΜΙ ΑΝΟΡΘΩΣΗ / 3// Ημιανόρθωση με καθυστέρηση 3/8 44 ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΗ ΗΜΙ ΑΝΟΡΘΩΣΗ Αποδεικνύεται ότι για ένα κύκλωμα ελεγχόμενης ημιανόρθωσης η μέση τιμή της τάσης εξόδου θα είναι: 2 1 2 Ο παράγοντας συνήθως συμβολίζεται με α και ονομάζεται γωνία πυροδότησης (firing angle). 45 22
ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΗ ΗΜΙ ΑΝΟΡΘΩΣΗ Ένα τυπικό κύκλωμα ελεγχόμενης ημιανόρθωσης αποτελείται από ένα συνδυασμό αντίστασης, πυκνωτή και διόδου εναλλασσόμενου ρεύματος (DIAC). To DIAC είναι ένα στοιχείο δύο ακροδεκτών, το οποίο ισοδυναμεί με δύο διόδους συνδεδεμένες αντιπαράλληλα Η ροή του ρεύματος μπορεί να γίνει στο DIAC και προς τις δύο κατευθύνσεις, αρκεί η τάση στα άκρα του να φτάσει μία προκαθορισμένη τιμή (breakover voltage) 46 ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΗ ΗΜΙ ΑΝΟΡΘΩΣΗ Στον θετικό ημίκυκλο κάθε περίοδου της εναλλασσόμενης τάσης εισόδου, ο πυκνωτής φορτίζεται με ρυθμό που εξαρτάται από το γινόμενο. Μόλις,ητάσητουπυκνωτήγίνειίσημε την τάση διάσπασης (breakover voltage) του DIAC, το DIAC επιτρέπει τη ροή θετικού ρεύματος προς στην πύλη του SCR, ενεργοποιώντας το SCR. Πλέον η τάση εξόδου ισούται περίπου με την τάση εισόδου. Στον αρνητικό ημίκυκλο, η τάση εξόδου μηδενίζεται καθώς δημιουργείται ανάστορφη πόλωση μεταξύ ανόδου και καθόδου του SCR. 47 23
ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΗ ΗΜΙ ΑΝΟΡΘΩΣΗ Έστω ότι η τάση εισόδου είναι εναλλασσόμενη με πλάτος και συχνότητα f, 2 ωt Αποδεικνύεται ότι η τάση στον πυκνωτή,,θαισούταιμε: 1 όπου Συνεπώς, αν είναι η τάση διάσπασης του DIAC, το SCR θα ξεκινήσει να άγει σε κάθε ημίκυκλο τη χρονική στιγμή για την οποία ισχύει: 48 ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΗ ΗΜΙ ΑΝΟΡΘΩΣΗ Παράδειγμα Έστω ότι η τάση εισόδου είναι εναλλασσόμενη με RMS τιμή 230V και συχνότητα 50Hz. Να βρεθεί ποια θα είναι η γωνία πυροδότησης α, εάν 10Ω, C 100nF και 63V. Λύση Η τάση εισόδου είναι: 230 2 250 325,3 314t Αποδεικνύεται ότι η τάση στον πυκνωτή θα ισούται με: 325,3 314 1 314 10 10 όπου 314 10 10 0,304 ή 17,4. 49 24
ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΗ ΗΜΙ ΑΝΟΡΘΩΣΗ Παράδειγμα Επομένως, η τάση στον πυκνωτή θα είναι: 310,4 314 0,304 το SCR θα ξεκινήσει να άγει σε κάθε ημίκυκλο τη χρονική στιγμή για την οποία ισχύει: 310,4 314 0,304 = 63 από όπου προκύπτει ότι 314 0,508rad ή 29,1. 50 ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΗ ΠΛΗΡΗΣ ΑΝΟΡΘΩΣΗ Έστω ότι η τάση εισόδου,, είναι ημιτονοειδής με πλάτος και περίοδο : sin 2 Στηνκλασσικήπλήρηανόρθωσηητάσηεξόδου,,θα ισούται με: Όπως και πριν, στην ελεγχόμενη πλήρη ανόρθωση η διαδικασία της ανόρθωσης ξεκινά με καθυστέρηση. 51 25
ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΗ ΠΛΗΡΗΣ ΑΝΟΡΘΩΣΗ 1 Είσοδος 1 Χωρίς καθυστέρηση 0.5 0.5 Τάση (V) 0 Τάση (V) 0-0.5-0.5-1 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 Χρόνος (s) -1 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 Χρόνος (s) 1 Καθυστέρηση Τ/4 1 Καθυστέρηση Τ/2 0.5 0.5 Τάση (V) 0 Τάση (V) 0-0.5-0.5-1 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 Χρόνος (s) -1 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 Χρόνος (s) 52 ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΗ ΠΛΗΡΗΣ ΑΝΟΡΘΩΣΗ Ελεγχόμενη πλήρης ανόρθωση με μετασχηματιστή κεντρικής λήψης και 2 SCR 54 26
ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΗ ΠΛΗΡΗΣ ΑΝΟΡΘΩΣΗ Ελεγχόμενη πλήρης ανόρθωση με 4 SCR 55 ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΗ ΠΛΗΡΗΣ ΑΝΟΡΘΩΣΗ Ελεγχόμενη πλήρης ανόρθωση με 2 διόδους και 2 SCR. 56 27
TRIAC ΓΕΝΙΚΑ Είναι ένα στοιχείο 3 ακροδεκτών, το οποίο είναι ισοδύναμο με 2 SCR συνδεδεμένα αντιπαράλληλα και με τις πύλες τους ενωμένες Επιτρέπει τη ροή ρεύματος και προς τις δύο κατευθύνσεις. Οι 3 ακροδέκτες του TRIAC ονομάζονται: Βασικόςακροδέκτης1(ΜΤ1) Βασικόςακροδέκτης2(ΜΤ2) Πύλη (G) Λόγω της δυνατότητας αμφίδρομης ροής ρεύματος, στην ουσία δεν υπάρχει ακροδέκτης που να παίζει το ρόλο της ανόδου ή της καθόδου. 63 TRIAC ΓΕΝΙΚΑ Για την ενεργοποίηση ενός TRIAC απαιτείται: η εφαρμογή θετικού ή αρνητικού ρεύματος στην πύλη μεγαλύτερο (κατ απόλυτη τιμή) από μία οριακή τιμή που ονομάζεται ρεύμα πυροδότησης πύλης (gate trigger current) η τάση μεταξύ των ακροδεκτών ΜΤ1 και ΜΤ2 να είναι τέτοια ώστε να προκαλεί ρεύμα μεγαλύτερο από μία οριακή τιμή που ονομάζεται ρεύμα μανδάλωσης (latch current) Αφού ενεργοποιηθεί, εξακολουθεί να άγει μέχρις ότου το ρεύμα ανάμεσα στους ακροδέκτες ΜΤ1 και ΜΤ2 πέσει κάτω από μία οριακή τιμή, που ονομάζεται ρεύμα συγκράτησης (holding current). 64 28
TRIAC ΓΕΝΙΚΑ Η ενεργοποίηση ανάλογα με το εάν η διαφορά τάσης μεταξύ πύλης και ΜΤ1 και μεταξύ ΜΤ2 και ΜΤ1 είναι θετική ή αρνητική κατηγοριοποιείται ως εξής: Ενεργοποίηση στο 1 ο τεταρτημόριο:, Ενεργοποίηση στο 2 ο τεταρτημόριο:, Ενεργοποίηση στο 3 ο τεταρτημόριο:, Ενεργοποίηση στο 4 ο τεταρτημόριο:, Από τις 4 κατηγορίες ενεργοποίησης: η ενεργοποίηση στο 1 ο τεταρτημόριο είναι η πιο ευαίσθητη, δηλαδή απαιτεί μικρό ρεύμα στην πύλη. η ενεργοποίηση στο 4 ο τεταρτημόριο είναι η λιγότερη ευαίσθητη, δηλαδή απαιτεί μεγάλο ρεύμα στην πύλη. 65 29