АДИОЕЛЕКТРОНИ!
КНИЖКА 19
Црез 1971 г. от библиоте-
ка по радиоелектроника ще
мзлязат следните книжки:
15-	Автоматично регули-
рано на контраста и яр-
остта в телевнзионните
приемници— В. Николов
16.	Нзмерване на им-
пулсни на прежен ня — Б.
Барбанаков и др.
17.	Измерване на место-
тн — А. Петров
18.	Ламповн волтметрн —
А. Драготинов
19.	Тирнсторн— Ст. Та-
баков и др.
Др. читатели, извращайте
отзиви и препоръки за нз-
лезлите книжки от библиоте-
ката по радиоелектроника!
Давайте предложения за
вкдючваие на нови заглавия
в плана!
В книжките на библиоте-
ка по радиоелектроника са
застъпенн въпросн от след-
уйте области на слаботоко-
вата техника:
радноизмервателна техника
радиопрнемна и радиопре-
давателна техника
телевизионна техника
телефонна и телеграфия
техника
електроакустика и звуко-
запис
жичка радиофикация
електромеднцииа
елементи на радиоелек-
тронните апаратури
Книжките от библиотека
по радиоелектроника са иа
пнсанн от добри специалиста
с дългогодишна практика.
Предназначени са за работ-
ннците по ремонта и поддър-
жането на слаботоковите апа-
ратурм, радиолюбнтелнте,
учащите се в техцнкумите и
полнтехническите училища
и др.
ТИРИСТОРИ
Инж. СТЕФАН ЕВТИМОВ ТАБАКОВ
БИБЛИОТЕКА
ПО РАДИОЭЛЕКТРОНИКА
19
ТЕХНИКА » СОФИЯ » 1972
УДК 621.382
С тазн книга се прани опит да се
изяснят в достъпна форма физически-
те основи на тиристорите в вай-често
срещаннте схемн, в конто се използу-
ват те. Дадени са н редица справочни
давни. Обърнато е внимание на най-
главните нъпроси, свързаии с прило-
жението на тиристорите.
Книгата може да се използуна както
от специалиста, конто разработват или
експлоатират устройства с тиристори,
така и от учащи се.
621.3
СЪДЪРЖАНИЕ
Увод
1.	Принцип на действие на четирнслойиите полупро-
водниковой прибери. Волтамперна характеристика
1.1.	Някои ссновни сведения от теорнята на полупро-
водинковите прибери.............................. 10
1.2.	Волтамперна характеристика и действие на тирис-
торите . . . . •................................. 16
2.	Преходни процесн при отпушнане и запушване на
тирнсторите. Динамични характеристики
2.1.	Пронес на отпушване.......................... 34
2.2.	Преходен пронес на запушване................. 39
2.3.	Превктючване на тирнсторите в зазисимост от
скоростта иа нарастнане иа анодното напреженне 44
2.4.	"	« ефект................................. 46
3.	Режими на работа на тирнсторите. Методи за уп-
равление
3.1.	Типични параметри, характеризиращи тиристора
като схеиен елемент............................... 50
3.2.	Входни характеристики и схеми на управление иа
еднооперапионинте тиристори....................... 59
3.3.	Методи за запушване на тирнсторите........... 70
3.4.	Някои ссновни препоръки за употребата на ти-
ристорите......................................... 78
4.	Управляеми тиристорни изправнтели
4.1.	Еднопътен изправител с активен и индуктинен
товар............................................. 86
4.2.	Случай на индуктивен товар, шунтиран с обратно
евързан диод...................................... 91
4.3.	Варианта на двупътна мостова изправнтелна схема
с тиристори	........ 94
5
4	4. Тр' фазна мсстова изправителна схема......	9$
4.5	Система за управление на тиристор* ите напра-
вители .......................................... 102
б. Прекъсвачи на постоянен ток и ннвертори
5 1. Прекъстчн на пост ячен ток................... 109
5.2. Ос< бенссти на тиристсрните автономии инвертори 116
5.3. Па, а гелии и вертори......................... П8
54. 11ос.едонателни	и	неиори...................... 130
Прилэжеве. Етектрически параметра на тиристорите
от типа ВИДУ................................. 145
Литератур.»........................................ 145
6
УВОД
Теоретичната основа на четирислойните полупровтд-
ннкови прибори беше дадена през 1948 г. от амери-
канский учен Шокли, ио трябваше да измине ед но
десетилетие, докато се появят първите маломошни
при'ори от типа р-п р п. След 1960 г. тези грибори
започнаха да се разрабогват много интензивно. Най-
голямото им достоинство е, че те покриват почти
пялата гама о г мощности, необходима на практика.
Сега се произвежлат прибори със среден ток 50 mA
и 1*00 А и с напрежение 50 V и 1500 V. Това обяс-
нява големия интерес, проявяван кьм тиристорите
във вснчки страни на света. Те са почти и^еални
приб>ри за промишлената електроника и особено за
автоматизираните електрозадвижвания.
В нашата страна тиристорите също иамират про-
гресивно увеличаващо се приложение. За съжаление
обаче има много малко книги на български език, за-
сягащи физическите особености и схемните прило-
жения на тези прибори. С тази книга се прави опит
да се изя снят в широкодостъпна форма физически-
те основи на тиристо эиге, най често срещаните схе-
ма, в конто се упэтреэяват, както и редица справоч-
ни данни. Тя може да се използува както от спе-
циалистите, които разработват или експлоатират уст-
ройства с тиристори, така и от учащи се. Като се
има пред вид, че съществува обширна чуждестран-
на специална ли сера гура, до която нашите специалис-
ти имат достъп, авторът си е поставил за задача
да обърие вниманието на читателите само към най-
7
главните въпроси, с конто е свързано използуване-
то на тирнсторите. При това стремежът е бил да
не се използуват сложи и формули от физиката на
полупроводниковите прибори. Обърнато е внимание
само на основните свойства, конто са характерни и
за тирнсторите.
Известна трудност представлява това, че у нас
още ияма изработена терминология и класификация
на тези прибори. В книгата се използуват наимено-
ванията, конто все по-често намират място в съвре-
менната литература. Авторът се придържа към мне-
нието, че вснчки четирислойни прибори трябва да
се наричат тиристори. Тези, конто имат два външни
извода (анод и катод), т. е. управляват се с аиодно
напрежение, се наричат неуправляеми тиристори.
Такнва са приборите, конто често се срещат в лите-
ратурата под името динистори. Тирнсторите, конто
имат и трети извод и могат да се управляват през
този извод при включване, се наричат едноопера-
ционни тиристори. Третият извод се нарича управ-
ляващ електрод (УЁ). Освен това съществуват и
фототиристори и симетрични тиристори. Голямото
разнообразие от прибори не позволява да бъдат
разгледани подробно вснчки видове, затова са разгле-
дани най-често срещаните. В първа глава под тирис-
торн се разбира главно неуправляемият тиристор, а по-
нататък това име остава за еднооперационния тирис-
тор — най-разпространеният засега.
По-нататък са дадени основните приложения на
тирнсторите в схемите: като изправителни и инвер-
торни елементи. Разбира се, би могло да се спори
по такова разпределеиие на материала, но вснчки
други схеми, конто не се разглеждат в книгата, се
осиовават именно на изправнтелите и инверторите.
Затова тук са разгледани основните схеми. Стреме-
8
jgT,T e бил да се подчертаят характерните особености
йи тиристорните схеми. Дадени са и типични тирис-
торни схеми и Схеми, конто могат да се конструират и
с други ключови елементи: тиратрони, игнитрони и
др. О>аче тиристорните имтг някои спец гфгчни особе-
ности, коиго се Пидчгргатт Дейсгвието на почти
ЕСички осг.овни схеми е пог с инэ с графики, а някъде с
аналитични изрази. Не са разгледани типични висо-
кочестотни схеми и не са по-задълбочено изясвени
проблемите, възникващи при работа на високи чес-
тоти, защото това е отделен голям въпрос.
Накрая са дадени някои общи изнсквания към
тиристорните схеми и технически данни на тирис-
торите от типа ВКДУ-25, 50, 100, 150, 300. Показа-
ли са и характеристиките на тиристора ВКДУ-50.
Дадената накрая литература далеч не претенди-
ра за пълнота— книгите са на руски език (превод-
ии или от съветски автори) и в тях може да се
намери по-обстойна библиография.
Авторът изказва благодарност на к. т. н. инж
Светослав Мнлеиков, на ннж. Минчо Минчев и на
редактора инж. Здравко Николов за дадените реди-
ца пенни указания, конто значително помогнаха за
подобряването на книгата.
Авторът
9
1.	ПГИНЦИЙ НА ДЕЙСТВИЕ НА ЧЕТИРИСЛОЙНЙТЕ
ПОЛУПРОВОДНИКОВИ ПРИБОРИ.
ролIАЛ1ПЕР..А ХАРАКТЕРИСТИКА
Изтожените в тази глава гредварителни бележки
относно физическите пронеси в полупроводниците
са предназначени да запознаят читателите с ссновни
понятия, без да претендират за пьлнота и изчсрпа-
телносг Жетателна е читателите да са предвари-
телно запознати с действието на други полупровод-
никови прибори, което ще ги облекчи при четенста
на тази глава.
1.1.	НТКОИ ОСНОЗНИ СВЕДЕНИЯ ОТ ТЕСГИЯТА
НА ПОЛУПЮВОДНИКОВИТЕ ПРИБОРИ
1. Полупроводникэви свойства на силиция
Класификацията на химическите елементи според
тяхната проводимост ги разпределя в три гр>пи:
проводници, полупроводници и диелектрици. Специ-
фичною съпротивление на полупроводниците се
движи в границ и 101 * * * * * * * * 10-j-10~4Q cm.
Използ^ваният за направа на силови прибори и в
частност на тиристори силиций е елемент от IV гру-
ш на периодичната система. Атомите на силиция са
разположени в кристална решетка от т. нар. диа-
10
мантен тип. Сгруктурният елемент на кристална ре-
шетка от този тип е правилен теграедър. Всеки атом
е едновременно целтър на един тетраедър и връх
на четири съседни. По такъв начин всекн атом е
свързан с четири съседни атома благодарение на то-
на, че валенгните електрони на всгки два съседни
атома са обединени в двойка, чиято орбита обхваща
и двата атома. Такъв вид межд^атомна врьзка се
нарича ковалей।на.
При температура, равна на абсолютната нула,
кристал от този тип се проявява като идеален дие-
лектрик, понеже в неговия обем отсъствуват свобод-
нн електрони, т. е. такива, конто не участвуваг в
ковалентна връзка. При температури. различии от
абсолютната нула, а томите се йонизират вследствие
получаването на енергия. В обема на полупроводни-
ка се появяват свободни елек'рони, конто се откьс-
ват от ковалентните врьзки. Свободните елекгрони
са освободили места във връзките. Тези вакантна
м ста е при .то да се наричат дупки.
Ако върху потупроводников кристал се приложи
електрическо поле, свободнее електрони в неговия
обем започват насочено движение. 1ова движе >ие
не се извършва непрекъснато а скоктобразно. Сво-
бодните електрони прескачат от дупка в дунка в
посока, определена от поляритета на приложеното
поле. По същия начин протичането на юка може да
се разглежда като насрещчо придвижване на д/пки.
Проводимостта, създадена ст противоположного
движение на електро> и и дупки, се нарича собстве-
ва гроводимост на полупроводника. Тя се дължи на
съззаването на свободни «.лектрони под въздействие-
то на температур ага.
11
2.	Осиовни и неосновии носители на заряди
в полупроводника
Разгледаната в т. 1 собствена проводимост на
практика не намира приложение. Използуват се при-
месни полуп[ оводници, за конто е характерно вна-
сянето на атоми от други елеменги в кристалната
решетка. Примесите са елементи от III и V трупа на
периодичната система. Първите са предиазначени да
създадат свободна места (дупки) в ыеждуатомните
връзки, а вторите създават свободни електрони.
Така съществуват три типа проводимост: собстве-
на, електронна и дупчеста. В кристал с определен
тип проводимое! съществуват два вида носители на
заряди. Основни се наричат носителите на заря-
ди, получени от преобладаващия прямее. Неосиов-
ни са тези токоносители, конто не са определени
от преобладаващия прямее и не играят основна ро-
ля в проводимостта на дадения полупроводник.
Концентрацията на основни и неосновни носители
на заряди при условията на динамично равновесие в
полупроводника се нарича равновесна кон-
центрация, а токоносителите, отговарящи иа равно-
веенцта концентрация — равновесии носители
на заряди.
3.	Движение на носителите на заряди
в полупроводника
Протичането на ток през примесен монокристал
при прилагане на външно електрическо поле се обус-
лавя от преместването на свободни носители на за-
ряди. Посоката на придвижване се определи от по-
ляритета на приложеното поле. Съядаденият по този
12.
начин ток прея кристала се нарича дрейфов. При
неговото протачане концентрацията на носителите
на заряди в целия обем остава неизменна.
В случай че концентрацията на основни токоноси-
тели не е равномерна по една от осите в обёма на
кристала, съществува движение на токоносители,
без да е приложено външно електрическо поле. То-
на движение се обуславя от неравномерната концен-
трация нес посока от областта с по-висока кон-
центрация към областта с по-ниска концентрация.
Токът, създаден от движението на оснопни токоно-
сители вследствие разлика в концентрациите, се иа-
рича д и ф у з е н. От неговото протичане в областта
с по-висока концентрация се получава недостиг на
основни токоносители, а в областта с по-ниска кон-
центрация— излишък на основни токоносители или,
казано по-общо, в двете области се създава нерав-
новесна концентрация. Неравновесната концентрация
на токоносители обуславя наличието на обемнн за-
ряди в обема на полупроводника и съответно на
вътрешно електрическо поле. Под неговото въздей-
ствие съществува дрейфов ток с насоченост, проти-
воположна на дифузния ток. Динамическо равнове
сие на токоносителите се създава при определено
съотношение между двата тока.
4.	Физически процеси в р-п прехода
Р-п преходът се създава на границата на два
полупроводникови слоя с различен тип проводимост.
В областта на прехода съществуват обемни заряди,
получени вследствие преместване на носителите на
заряди от силите на дифузия. На граиицата между
двата слоя се създават области с намалено съдър-
13
жание на оснонни тсконосители и с повишено съ-
дьржание на неосновни токоносители. Отемните за-
jH3H сьздават електрическо поле в областта на пре-
хода.
Рп преходът има из^равителни свойства, конто
се изразяват в различната му проводимост в зави-
симост от поля'итета на приложеното вьншно елек-
трическо поле. При вктючване на външен и уточник
на напрежение с насоченост на полето, сьвпадаща с
насоченосгтэ на вътрешното елек>рическо поле, съз-
давано от обемните заряди на прехода, през него не
тече ток. Такова включване се на,ича обратно.
П|И право включване обемаите заряди се намаля-
ват и започва протичане на неосновни носители на
заряди нрез деаха слоя.
5.	Инжекция на неосновни носители на заряди
Преминаването на носители на заряди през р п
прехода в слой, за конто са неосновни, се нарича
инжекция. Инжекцията се осъществява вследст-
вие прилагане на право напрежение втрху прехода.
Тя се j азвива в две пасоки едновременно — в /» слоя
се инжектират електрони, а в л-слоя — дупки. В ре-
зул>ат на инжекцията неоснсвните токонэсители
създават в съотнетния слой обемен заряд. Този за-
ряд се компенсира с оснонни носители от външния
источник на 1 апрежение. По так ьв вачин се запазва
електрическата неутралносг на слоя.
6.	Рекомбинация на носители на заряди
Реклмбинацията е процес, обратен на термогене-
радията на свободой носители на заряди, т. е. тя е
14
dpoiiec на намаляване на свободните носители на
заряди вследствие включването им в междуатомни
връэки.
Известии са три основни типа рекомбинации:
— Негосредствет а рекомбинация — рекомбш ация,
рри конто електронът непосредстнено минава от
сгобэдно състояние във валентна гртзка на мястото
над^пка. •
— Рекомбинация чрез рехомбинапионни центри.
рекомбинанионви центри се та|ичат п| имесги атоми
(злато, желязо и др.), чието щисгсттие преднзы ква
рекомбинация по следния начин: отначгло снсбод-
ният електрон се улаья от рскомбинаииснння вентз р.
След това се улаья дупка и рекомби на цията е за-
вършена.
— Повърхностна рекомбинация. По своята същност
тя съв ада с описания втори тип с тази разлика, че
рекомбинационннте центри са разположени по по-
върхността, а не в сбема на полупроводника.
На практика основна роля играе вторият тип
рекомбинация.
7.	Сбрате* ток на р-п прехода
При прилагане на обратно напрежение върху р-п
прехода прогичащият i рез него ток има три съоав-
ни: ток на генерация, ток на днфузия и ток на утеч-
ка. Обратният ток се определи предимт.о от тока на
утечка. При повишаване на тсмперазрраза влиянието
на другите два тока се засилва.
15
1.2. ВОЛТАМПЕРНА ХАРАКТЕРИСТИКА И ДЕЙСТВИЕ
НА ТИРИСТОРИТЕ
На фиг. 1.1а е показана волтамперната характе-
ристика на неуправляем тиристор или динистор.
Дадената на фиг. 1.1 б схема представлява схемата,
Фиг. 1.1. а — волтамперна характеристика на тиристора; б —
схема, при конто е снета характеристиката
при конто е снета волтамперната характеристика на
тиристора. Схемата съдържа генератор на промен-
ливо напрежение, товарен резистор /?т, измерван
тиристор Т и резистор /?ш. Генераторът на напреже-
ние Ua има никои особености, конто не са от зна-
чение при разглеждане на действието на тиристора.
Изводите х и у са включена към съответните вхо-
дове на електроннолъчев осцилоскоп, което позвс
лява наблюдаване на пълната волтамперна характе-
ристика на екрана.
При прилагане на положителната полувълна на
анодното напрежение върху тиристора токът
през него се измени незиачително — участък О А.
16
«ъм края на участъка се забелязва увеличаване на
скоростта на нарастване на тока спрямо скоростта
ва нарастване на прилаганото напрежение. При до-
стигане на напрежение t/np, отговарящо на т. А, на-
стъпва скокообразно изменение на проводимостта на
тиристора. До тази точка тя е била много малка
(токът в участъка ОА е от порядъка на стогни
милиампери, а напрежението — стотици волта). Изме-
нението на проводимостта е свързано с наличието
на участък, характеризиращ се с отрицателно съпро-
тивление — АВ. Благодарение на развиващите се в
тиристора процеси, обуславящи вътрешна положи-
телна обратна връзка, след достигането на напреже-
нието на превключване С/пр тиристорът преминава в
проводящо състояние — т. В. Основного предимство
на тирнсторите като ключови елементи се определи
от малкото остатъчно напрежение върху прибора в
състсяние на проводимост — Дк. Продължаващото
нарастване на напрежението и предизвиква увелича-
ване на тока през тиристора, съпроводено от незна-
чително увеличение на напрежението върху него —
участък ВС. Отделяната върху прибора мощност е
малка и това позволява да се създават прибори, ра-
ботещи при големи токове. Останалата част от на-
прежението и се прилага върху Rm. Очевидно то
варната мощност може да бъде много голяма, т. е-
тиристорът позволява да се управляват схеми с го-,
ляма мощност.
При намаляване на приложеното напрежение то-
кът намалява до т. В, след което се развива скоко-
образен процес на запушване на тиристора.
При изменение на поляритета на приложеното на-
прежение токът през тиристора е много малък
(стотни микроампери), а напрежението се прилага
изцяло върху него. Обратното съпротивление на ти-
2 Тиристори
17
ристора в участька OD е много голямо. В т. D
напрежението достига стойност Uo6p. При повишава-
не на напрежението над тази точка токът пред
тиристора нараства, а напрежението върху него
остава неизменно и равно на U06p. Този режим на
работа е недопустим при практическо използуване
на тиристорите, защото може да предизвика разру-
шаването им.
От казаното дотук следва, че тиристорът има
ключови свойства, като по своята характеристика се
доближава твърде много до характеристиката на
идеалния ключ.
Физическите процеси, конто се развиват в тирис-
тора при изменение на приложеното върху него на-
прежение, са сложни и поради малкия обем на кни
гата ще бъдат разгледани в опростев вид.
На фиг. 1.2 а е показана тиристорна структура в
разрез. От фигурата се вижда, че тиристорът е из-
работен на базата на четири полупроводникови слоя —
р1-л1-р2-л2. В книгата са възприети следните означе-
ния, отговарящи на аналогията на тиристора с тран
зистора. Слоевете рх и л2 се наричат съответно
р-емитер и л-емитер. Средните два слоя се означа-
ват като p-база и л-база. Двата крайни прехода
и /73 са емитерни, а средният преход /7а — колекто-
рен. Освен това от гледна точка на схемните при
ложения на тиристорите е прието р-емитерът да се
нарича анод (Л), л-емитерът — катод {К}, а р-базата -
управляващ електрод (УЕ).
Характерна за тиристорите е голямата разлика в
ширината на р- и л-базите и различната равновесна
концентрация на носителите на заряди в тях. В за-
висимост от типа на прибора и неговото предназна
чение ширината на р-базата е в граници lO-j-30 pm,
а ширината на л-базата — 50-ь350 pm. Разликата в
18
Фиг. 1.2 а — структура на тиристора; б — аналогия на че-
тирислойна структура с транзистора
концентрациите е около два порядъка, като л-базата
е с по-малка концентрация. Равновесната концентрация
на отделимте слоеве е следната:
рг-101в-е-1017 ст-3;
лх—10и4-101Я ст~3;
р?— 101R-j-l017 ст~3;
л2—1019	ст-3.
От посоченото разпределение на равновесните кон-
центрации на основните токоносители следва, че
средният р-п преход /72 има много добри изправи-
телни качества. Трябва да се отбележи, че обемният
заряд поради несиметрията на прехода е разполо-
жен почти изцяло във високоомния слой — л-базата
Оыците качества имат и другите два прехода /7,
и /73> което е важно за обратната волтамперна ха-
19
рактеристика на прибора. Освен това, понеже емите
рите са силно легирани (т. е. с голяма примеена
проводймост), в право включване те обуславят голям
коефяциент на инжекция на преходите Пг и /73.
Включването на четирислойната р-п-р-п структура,
при което ще бъдат разгледани процесите в нея,
е показано на фиг. 1.2 с. Ключът К е отворен. В
начално състояние върху структурата не е приложе
но напрежение — ия = 0. Този случай отговаря на
т. О от волтамперната характеристика на тиристора-
фиг. 1 1 а. През структурата не прогича ток. Когато
напрежението иа започне да се увеличава и е с
посочения поляритет, в състоянието иа преходите
настъпва изменение. Емитерните преходи Пг и П3 се
оказват в право включване, докато средният преход
П2— в обратно. Право включените емитерни прехо-
ди инжектират в базите потоци от неосновни токо
носители. Р-емитерът инжектира в л-базата поток
от дупки /р, като една част от него рекомбинира в
обема на л-базата, а друга част успява да достигне
до средняя преход /72. Собственото електрическо
поле на П2 е ускоряващо за достигналите до него
дупки и те преминават в р-базата, където създават
неравновесна концентрация на основни токоносители
По същия начин инжектираните от л-емитера елек-
трони 1П отчасти рекомбинират в р-базата, а отчас-
ти преминават в л-базата, където създават неравно-
весна концентрация на основни носители на заряда.
На фиг. 1.2 б е дадена аналогията на четирислой-
на р-п-р-п структура с транзистора. Като се има
пред вид тази аналогия, могат да се въведат коефи
циенти на усилваие по ток за двата съставящи тран
зистора. Коефициентът се изразява с отношение-
то между достигналия р-базата дупчест ток и пъл
ния ток, ннжектиран от р-емитара в л-базата. Кое-
20
фициентът а„ изразява същото отношение, но за
електроните, ннжектирани от п емитера в р-базата и
частта от тях, попаднала б n-базата. Като се има
пред вид това, инжектираните в п- и р-базите токо-
ве имат рекомбинационна съставни съответно (1 —ар )
[р и (1—а„ ) 1п . Тези части от инжектирани-е пото-
ци, конто преминават средний преход, са съответно
ар1р и а„/„ (фиг. 1.2 а). Като се има пред вид об-
ратният колекторен ток на средний преход /72 със
съставни 1тр и /кои, могат да се напишат следните
уравнения за рекомбинационните токове на базите:
1р (1 ^-р ) /кор = In &п +Ао п ,	0*0
In (1 Of л) IКО П = Ip ар Т"/кор«	(К2)
Като се имат пред вид равенствата
I~Ifl-—Ip и /ко р 4"/ко Л ~ /кО
и се решат уравн. (1.1) и (1.2) спрямо /, се получава
Полученият израз за стойността на тока през
структурата показва, че той зависи от обратния ток
на колекторния преход /72 и от стойностнте на ко-
ефициентите на усилване по ток ар п ап.
Токът До се определи от параметрите на прехода
/7j, конто е в обратно включване и се измени сла-
бо с повишаване иа прнложеното напрежение. Ко-
ефнциентите х р и хп са силно зависими от тока през
структурата. Тази зависимост е изобразена чрез гра-
фиките на фиг. 1.3. От тези графики и от получе-
ната формула за тока през структурата (1.3) може
да се направи изводът, че при определена стойност
на тока / се изпълнява равенството
(ар+«л)=1,	(1-4)
21
при което токът / нараства до безкрайност, т. е
условието за преминаване на структурата от непро-
водящо в проводящо състояние е изпълнение на
равенство™ (1.4).
Фиг. 1.3 Зависимост на коефипиентите ар и ап от
пр.отичащия ток
Физическите процеси, свързанн с изпълнението на
условието за превключване, са следните.
При прилагане на напрежение с малка стойност
коефипиентите ар и ап са много по-малки от еди-
ница и токът през структурата се определи като
/=/кв. Това показва, че рекомбинационните съставни
на токовете 1Р и 1„ са приблизително равни и през
средний преход преминават само токовете /ко р и /ко „
Волтамперната характеристика на тиристора в този
участък съвпада с обратните волтамперни характе-
ристики на средний преход /7а.'При по-нататъшно
увеличаване на приложено™ напрежение вследствие
нарастване на / се изменят и коефипиентите хр и ап
22
Това предизвиква намаляване на рекомбинационните
съставни на токовете 1Р и 1п, т. е. в бгзите започ-
ват да се прехвърлят през /72 основни токоносите-
ли. Сыцествуването на неравновесна концентрация
на носители в базите предполага допълнителна ин-
жекция на неосновни токоносители от емитерите. Ако
равенство (1.4) не се изпълнява, тези неосновни то-
коноснтели компенсират създадения в базите от не-
равновесната концентрация обемен заряд. Ако на-
прежението се повишава още, заедно с нарастване-
то на тока / нарастват и коефициентите ар и а„ и
при достигане на стойност, за конто се изпълнява
(1.4), в структурата се развива лавинообразен про-
цес на отпушване (т. А от волтамперната характе-
ристика на тиристора, фиг. 1.1 а).
Неравновесната концентрация на дупки в р базата
представлява насрещна инжекция на електрони от
/z-емитера, но понеже коефициентът ал е нараснал
значително, само малка част от тях рекомбиннрат.
Останалата част достига през /72 в /z-базата, къде-
то се създава неравновесна концентрация на елек-
трони. Това изисква съответната инжекция на дупки
от р-емитера. ар също е нараснал и голяма част от
инжектираните дупки не рекомбйнират, а преминават
през /72 в р-базата. Създаването на некомпенсиранн
обемни заряди в базите увеличава ток през струк-
турата и процесът на отпушване се развива лавино-
образно. Положителната обратна връзка се изразява
в това, че увеличаването на ток през структурата
предизвиква увеличаване на коефициентите на усил-
ване, което от своя страна довежда до увеличаване
на тока.
Обемните заряди от некомпенсиранн основни токо-
носители създават поле с посока, обратна на по-
соката на собственото поле на р-п прехода /72 и по
23
такъв начин намаляват създаденото върху него на
прежение. На режителният пад върху р-п преходи
те /7j и /73 не може да се увеличи, гоьеже те са в
право включване. От това еле два, че цялото прило
жено върху структчрата нап ежечие се намалям
при развиьане на лавинообразния прочее в а отпушва-
не, т. е. волтамперната характеристика има облает с
отрицателно съпротивление (участък АВ, фиг. 1.1 а).
Некомпенсираните обемни заряди създават поле, кое
то превъзхожда собственото поле на колекторни
преход /72 н съвпада с приложеното външно поле,
т. е. преходът /72 се оказва в право включване. Т >-
ва „реверсиране“ на средняя преход завършва лави
нообразния прочее на отпушване. Токът през струк-
турата се определи от товарного съпротивление RT
т. е. количеството на некомпенсирани заряди не ра-
сте неограничено. След отпушзането /72 е в прово-
димо състояние и излишните електрони от л-базата
се връщат в р-базата, а дупки от р-базата се връ-
щат в л-базата, с което се достига динамично ра
новесие на носителите, отговарящо на стойността на
протичащия ток.
Напрежението върху тиристора в състояние на
проводимост се разпределя между съпротивленията
на право включените преходи /7Г и П3 на високоом
ната л-база и на контактите.
Преходът П2 е също включен в право направле-
ние, но неговото напрежение е обратно на общот
напрежение. Прн големи токове л-базата се насищ
с токоносители и нейното съпротивление може да
не се взема пред вид.
За поддържане на състоянието на проводимост’ е
необходимо токът през структурата да е по-голя
от някаква стойност, конто се нарича ток на задъ'р
жане /зад и се определи като минимален ток, при
24
който тиристорът е все още в проводящо състояние.
При токове с по-малка стойност услозне (1.4) пре-
става да се изпълнява и тиристорът минава в непро-
водящо състояние.
При разглеждането на пронесите на отпущнане на
тиристора при определена стойност на анодюго на-
прежение трябва да се има пред вид лавинното ум-
ножение на носители, което настъпва при обратно
напрежение на средняя преход /72 близко до стой-
ността иа напрежението на лавинен пробив UQ. Ла-
винното умножение настъпва вследствие на ударна
ионизация в участъка на прехода, от което в базите
влиаат неравновесии осиовнн носители.
Количеството на създадените вследствие ударна
ионизация токоносители се характеризирз с кое фи
циента на лавинно умножение М:
0-5)
където
U е приложеното на прехода напрежение;
Uo — напрежението на лавинния пробив;
п=(3—5)—физическа константа.
Като се вземе пред вид Л/, (1.3) добива вида
/= 4о	(1.6)
1—Л1 (ар +ап )
Условието за възникване на лавинообразен процес
на отпушване ще бъде
М {ар +а„) = 1.	(1.7)
ОЗратната волтамперна характеристика на тирис-
тора не се различава от тази на силовите диоди.
25
При прилагане на напрежение с обратен поляритет
преходите /7, и /78 са в обратно включване, а П2 в
право. Характеристиката се определи пре дим но от
характеристиката на прехода Пг. През тиристора те-
че ток, равен на обратния ток на прехода. Аноднотс
напрежение се прилага върху /71. При достигане на
напрежение, равно на напрежението на лавинния пробив
за прехода Пг (т. D, фиг. 1.1 а) той пропуска ток
вследствие на лавчнното умножение на носители в
областта му. Напрежението върху него остава неиз
менно и със стойността на напрежението на проби
ва — Uo. Тази част от характеристиката на тиристора
има стабилитронен характер, но за нея са характер
ни никои особености. Лавинният пробив нормално
настъпва в известии участъци от повърхността на
прехода, а не в негсвия обем. Тези участъци се по
лучават благодарение на повреди на кристалната ре
шетка при механнчната обработка, както и от замър
сяване на повърхността с примеси. В крайна сметка
в тези участъци е налице по-висока концентраци
на основни токоносители в сравнение с останалит
области на р-п прехода, което от своя страна опре
деля по-ниско напрежение на лавинния пробив. По
такъв начин при прилагане на определено обратно
напрежение пробив настъпва само в разгледаните
участъци и през тях протича целият обратен ток, коп-
то може да достигне плътност до 10° А/m2. Отде-
лената при това мощност е значителна, като се има
пред вид и голямата стойност на напрежението на
пробива (до 2000 V). Достигаието на тозн участъ
от характеристиката почти винаги е свързано с раз-
рушаване на прибора, понеже участъцнте от р-п пре-
хода, в конто е отделена голяма мощност, не се
възстановяват.
За да се избегне описаното явление, са конструи
26
рани специални тиристори, наречени лавинни. Съще-
ствена особеност на лавинните тиристори е това, че
при тях пробивът настьпва равномерно в целия обем
иа прехода, а не само по повърхността. Това се по-
стига благодарение на специално взаимно разполо-
жение на слоевете по повърхността на прехода (съз-
дава се т. нар. защитен пръстен), скосяване под оп-
ределен ъгъл на повърхността на прехода и намаля-
ване разликата в концентрациите на токоноситеда по
повърхността, с което се намалява дебелината на
обемния заряд и се увеличава напрежението на ла-
винния пробив за повърхностния слой. Освен това
по повърхността на структурата се нанася допълни-
телен инертен изолиращ материал с днелектрична
константа и пробивно напрежение, по-голе ми от те-
зн hp силиция. Това предотвратява диелектричния
пробив на газовете, конто обкръжават обемния заряд
на прехода.
Създаването на лавннни тиристори е свързано
с получаването на пренапрежения в реалните схеми,
което в много случаи довежда до възнакване на
аварийни ситуации. При нзползуването на лавинни
тиристори не съществува опасност от дефектиране
на прибора при пренапреженне в схемата. В този
случай мощността се разпределя върху тиристора и
всички съпротивления във веригата, а напрежението
на прибора осгава равно на напрежението на пробива.
Разгледаната дотук пълна волтамперна характерис-
тика на тиристора и процесите, определящи нейния
характер, се отнасят за случаи на неуправляем ти-
ристор. Беше показано, че той може да премине от
непроводещо в проводещо състояние при повишава-
не на аиодното напрежение до стойност Unf, за кон-
то се изпълнява равенство (1.7). Същото условие
може да се изпълни и при напрежения, по-ниски от
27
Uup. За целта е необходимо да се изменят по няка-
къв начин или общият ток през структурата, или
направо коефициентите ар и а„. Съществуват раз-
личии начини за пост игане на това, но на практика
се.е наложил един от тях—vnpaBaeHne на тиристора
през подаване н* положителе < потенциал на р-базата
спрямо катода (ключ Д’затворен,фиг. 1.2 а\ Притага-
нето на това напрежение предизвиква допълнителна
инжекция на електрони през прехода Г73 от л-еми-
тера, с което се увеличава токът /„ . Това предиз-
виква както увеличение на ап, така и j величение
на общия ток през структурата, с което се създават
условия за възникване на положителна обратна връз-
ка и отпушване на структурата.
Очевидно е, че в зависимост от стойността на
приложеното напрежение между УЕ и К може да
се предизвика отпушване на тиристора за стойности
на приложеното напрежение, по-малки от напреже-
нието на превключване. При начертаване на волтам-
перната характеристика на тиристора при наличие на
управление за параметър е взет управляващият ток
[у —фиг. 1.4.
Токът през структурата при наличие на управля-
ващ ток се определи по формулата
/ 4-сс I
ко ’ n Уу
/ = !— (“₽+««)’
(1-8)
Управляващият ток пряко изменя тока през струк-
турата и косвено влияе върху коефициентите на
усилване по ток. Ако върху тиристора е приложено
напрежение, по-ниско от напрежението на превключ-
ване, и се затвори ключът К, п-емитерът ще инжек-
тира електрони в р-базата. Една част от тях
/у (1—а„ ) ще рекомбинират, а друга част /у а„ ще
преминат в п-базата, увеличавайки нейння обемен за-
ряд. Това ще предизвика нарастване на тока 1Р и
28
по този начин ще се развие положителната обратна
връзка в структурата.
Фиг. 1.4. Характеристики на тиристора при управление
на £/обр, но измени обратния ток на тиристора, кое-
то може да доведе до прегряване и нарушаване на
проектния режим (фиг. 1.4).
От пълната волтамперна характеристика на тирис-
тора могат да‘се определят неговите статични параметри.
1. Напрежение на превключаане—ипг. Напреже-
нието на превключване представлява максималното
право напрежение, при което тиристорът не се от-
пушва. При използуване на тиристорите в схеми е
необходимо да се спазва условието Ua <Нпр.
3. Ток на задържане—/зад — варира в граници
20—140 mA.
29
3. Остътъчно напрежение—Д иа — напрежнтелни-
ят пад върху тиристор в проводещо състояние.
4 Напрежение на обратная пробив——нап-
режението, при което настъпва лавинен пробив при
обратно включване на тиристора.
В каталозите се посочва напрежение Ua доп» което
отговаря на по-малката стойност между Unp и f7o6p,
преизчислено със съответен коефициент на запас
^Лгдоп — ^з ^Л1р	ИЛИ	Uaдоп — ^з^ЛлР •
Обикновено /г3 = 0,5-: 0,8.
В тирнсторите съществува силна зависимост на
статичните параметри от температурата, което тряб-
ва да се има пред вид при избиране на режима на
работа на приборите в съответната схема. Температур-
ного влияние се определи главно от два фактора: изме-
нение™ на обратния ток на. преходите и зависимостта
на коефициентите на усилване ар и а„ от температура-
та и тока.
Обратните токове в силициевите р-п преходи на-
растват с увеличаване на температурата, като за из-
менение в интервала 20°-:-120°С могат да се увели-
чат над 100 пъти.
Коефициентите а,р и а„ се увеличават с повиша-
ване на температурата.
Напрежението на превключване е много чувстител-
но към изменение на температурата, тъй като зави-
ся силно от <х, /ко, Uo. Напрежението на лавинния
пробив Uo нараства с увеличение на температурата.
Поради увеличението на и и /ко при увеличаване на
температурата /7,р се намалява. Това може да дове-
де до нежелателни включвання при напрежения, зна-
чително по-ниски от Unp, ако тиристорът работа в
тежки температурни условия. За намаляване на тази
зависимост в съвременните тиристори емитерните
30
преходи се осигуряват със съпротивление — пълни
мегални слоеве. Част от топлинния ток се отклоня-
ва от тях и по този начин се намалява температур-
ната зависимост на 1/пр.
Токът на задържане се намалява при повишаване
на температурата.
Допустимото обратно напрежение се намалява с
увеличаване на температурата поради увеличаване
на обратния ток през прехода ГЦ.
Остатъчното напрежение на отпушения тиристор
също се измени с изменението на температурата. По-
неже то зависи от няколко фактора, конто също са
температурно зависима, посоката на изменението не
може да се установи теоретично. За да се установи
зависимостта, често се прибягва до експериментални
измервания.
В рамките на книгата ще дадем никои сведения
за други видове тиристори, конто са перспективни,
въпреки че засега са намерили приложение само в
схеми с малки мощности.
1.	Обърнат тиристор
Обикновено тиристорите се изработват с овален
корпус. Има случаи, в конто е необходимо да се из-
ползуват обърнати тиристори. Това се налага, кога-
то тиристорите трябва да се монтират на общ ра-
диатор и за намаляване обема на конструкцията.
Обърнатите тиристори се строят на базата на пет-
слойна n-p-ti-p-n структура. В обема на р-емитера се
въвежда zz-слой, към конто е свързан управляващият
електрод. При подаване на отрицателно напрежение
на управляващия електрод спрямо анода на тирис-
тора се предизвиква увеличена инжекция през пре-
31
хода /71} с което тиристорът се отпушва. Същест-
вуват и обърнати тиристори, конто се управляват с
положително напрежение на УЕ спрямо К-
2.	Тиристор с инжектиращуправляващ електрод
Този тиристор се различава от обикновения по то-
ва, че за неговото управление е необходимо да се
подаде отрицателно напрежение на УЕ спрямо К»
3.	Симетричен тиристор
Симитричните тиристори се получават при комби-
ниране на различните четирислойни и петслойни струк-
тури. Съществуват няколко разновидности на симет-
ричния тиристор, конто се отличават по поляритета
на управляващото напрежение, при което се от-
пушват:
а) тиристор, конто може да се отпуши в двете
посоки при прилагане на положително напрежение
на управляващия електрод спрямо анода; този тири-
стор се получава при комбиниране на обикновен и
обърнат тиристор;
а) тиристор, който се отпушва във всяка посока
при подаване на напрежение с произволен поляритет
на управляващия електрод. Това са тиристорите от
типа ВКДУС-2.
4.	Тиристор, включен в обратна посока
Правата волтамперна характеристика на този тип
тиристори съвпада с тази на структурата от типа
32
р-п-р-п. При обратно включване обаче тиристорът
има характеристиката на р-п преход в право включ-
ване.
5.	Тиристор с пълно управление в право
включване
Тиристорите от този тип по характеристики не се
различават от обикновените р-п-р-п структура. Раз-
ликата е в това, че при тях е възможно запушване
на проводещия тиристор чрез прилагане на управ-
ляващо напрежение с обратна полярност. За тази
цел управляващият електрод е изпълнен така, че да
може да се регулира инжекцията през цялото сече-
чение на прехода ГЦ. Освен това са изменени стой-
ностите на ар и ап (а.р «0,1; а„ «0,9). По този на-
чин при подаване на отрицателни управляващи им-
пулси токът през структурата може да се намали
под стойността на тока на задържане, при което се
установява непроводещо състояние.
3 Тиристори
33
2 ПРЕХОДНИ ПРОНЕСИ ПРИ ОТПУШВАНЕ
И ЗАПУШВАНЕ НА ТИРНСТОРИТЕ.
ДИНАМИЧНИ ХАРАКТЕРИСТИКИ
За да се разбере по-ясно принципът на действие
на тиристора и за да се обяснят някои допълнител-
ни параметри, конто характеризират неговата работа
в определен вид схеми, трябва да се знаят преход-
ните процеси при отпушване и запушване.
2.1. ПРОЦЕС НА ОТПУШВАНЕ
Преходът на тиристора от състояние на непрово-
димост при приложено право напрежение в състоя-
ние на проводимост, както видяхме, е свързано с
Фиг. 2.1. Схема за наблюда-
ване на преходния пронес на
отпушване на тирнсторите
натрупването на неосновни
носители в базите. Този
процес е инерционен, т. е.
за установяване на стацио-
нарна концентрация иа но
сителите на заряди в ба
зите е необходим някакъв
временен интервал. Експе
риментална проста схема за
наблюдаване процеса на от
пушване е показана на
фиг. 2.1 Съществуват три
етапа, конто характеризи
рат отпушването на ти-
34
ристора. На фиг. 2.2 са показани осцилограмите на
напреженнята на различиите елементи на схемата.
g момент 1 = 0 на УЕ се подана управляващ импулс
£ възможно по-малка продължителност на предния
Фиг. 2.2. Напреження на тиристора
при неговото отпушване:
а — напрежение анод-катод; б — захраиващ
импулс; в — импулс ид управление
фронт. Продължителността на импулса през товара
се избира така, че процесът да може ясно да се
наблюдава на екрана на осцилографа. Анодното на-
прежение има сыцо импулсен характер и спада до
нула заедно с управляващия импулс. По такъв на-
35
чин тиристорът се подготвя за следващото отпуш
ване. На фиг. 2.2 а е изобразена формата на напре
жението върху тиристора по вреые на отпушването
В нея могат да се отделят три участъка: почти хо-
ризонтален, където няма спадане на напрежението
{МН), участък с бързо спадащо напрежение {HP
участък с относително бавно спадащо напрежение {РК)
Интервалът между М и Н се нарича време на
задръжка. То зависи силно от величината на уп
равляващия импулс. Задържането е обратно пропор-
ционално на управляващия ток. Времето на задръж
ка се обяснява с дифузния механизъм на преноса на
заряда на неосновните носители през базите. Когато
подадем упраьляващия импулс, преходът /72 минава
в състояние на проводимост, но за достигане на за
рядите от емитера до прехода е необходимо време
Както виждаме, токът през тиристора в това време
е минимален. Силната зависимост на задръжката от
амплитудата на импулса на управление е свързана
със силната зависимост на коефициентите на усил
ване хр и а„ от токовете през преходите Пг и П.А.
Колкого е по-голям /у , толкова е по-голяма сумата
«р +<хп, толкова е по-силна положителната обратна
връзка, а това означава, че по-бързо протича преход-
ният процес.
От т. Н в интервала t2—Л (време за нараст
ване) за почва лавинообразно да расте токът през
тиристора, а напрежението — да спада. Скоростта на
нарастване на тока е свързана с физическите свой
ства на полупроводниковите слоеве и с геометрията
на приборите. Лавинните процеси ще продължава '
до насищането на прехода П2. На фиг. 2.2 а това
е т. Р.
Токът през прибора, при конто се достига режим
на насищане на П2, се определи от напрежението на
36
източника и сумарното съпротивление на веригата.
При малки Rr, т. е. при големи токове, немалка
роля играе съпротивлението на слаболегираната п-
база. С това се обяснява фактът, че насищането
става при относително високо напрежение на прибо-
ра. За рр мего, което е чеобхотимо на прехода П2
№ се насити, основната маса от дупки, инжектира-
ни от прехода nv не успява да проникне дълбоко в ши-
роката база, а това означава, че нейното съпротив-
ление е голямо. Следователно в края на лавинния
прочее върху я-базата пада голяма част от напре-
жението. За маломощни тиристори съпротивлението
на базата в тази точка е равно на около 2 Q.
По-нататъшното относително бавно намаляване на
напрежението на прибора в интервала t3—t2 (вре-
ме за установяване) се обяснява главно с на-
маляването на съпротивлението на я-базата за смет-
ка на нарастването на токоносителите. Този заряд
продължава да се увеличава и след прекратяването
на действието на положителната обратна връзка. То-
ва е необходимо, за да се осигури сумарен реком-
бинационен ток на носителите в базите, равни на
дупчестия и електронния ток, конто се инжектират
от и П3 или, с други думи казано, за да се оси-
гури непрекъснатостта на тока през прибора. В края
на този прочее се установява определено разпреде-
ление на концентрацията на неосновните токоноси-
тели в базите, характерът на което е показан на
фиг. 2.3. Би било уместно да се забележи, че такова
разпределение е специфично за всеки режим на ра-
ботата на прибора. Скоростта на процеса на устано-
вяване на напрежението се определи главно от вре-
мето на живота на неосновните носители в я-база-
та, тъй като с този параметър е евързано зарежда-
нето на базата.
37
От направеното разглеждане на пронесите при от-
пушване на тиристорите се вижда, че пълното вре-
ме на отпушване може да се раздели на три интер-
вала — време на задържане, време на нарастване и
време на установяване.
Както беше посочено, времето на задържане зави-
си силно от амплитудата на управляващия импулс и
се движи в граници от десетки микросекунди до
части от микросекундата.
Времето за нарастване се движи в границите
0,8-ь10 ps и завися силно от товара, т. е. от стой-
ността на тока на насищане.
Времето за установяване обикновено е с порядък
по голямо от времето за нарастване.
Количествените стойиости на трите съставки на
пълното време за отпушване показват, че само /Н1р
н /уст оказват съществено влияние върху отделянаи
в тиристора мощност при отпушване. Очевидно през
време на протичането на преходните процеси токът
през тиристора вече е нараснал, а напрежението още
не е спаднало до стационарната си стойност. Това
определи и голямата мощност, отделяна върху тири-
стора в процеса на отпушване. От друга страна, в
интервала t3—12 напрежението е много близко до
установеиата си стойност и това дава основание в
практическите изчисления да се пренебрегне част от
този интервал. От тази гледна точка времето за пре-
включване се дефинира като временен интервал между
момента на достигане на управляващия импулс до
10 % от амплитудата му и момента на достигане
на анодното напрежение до 10 % от началната му
стойност.
В никои каталози времето на отпушване се дефи
нира като временен интервал между момента на спа-
дане на анодното напрежение до 90 % от началната
38
му стойност и момента на спадане до 10 %. Как-
то се вижда, вьв второто определение се фик-
сира временният интервал, в който отделяната върху
тиристора мощност е най-голяма, апървото отчита и
времето на задържане.
2.2. ПРЕХОДЕН ПРОЦЕС НА ЗАПУШВАНЕ
Докато тиристорът е в състояние на проводимост,
неговите бази са наситени с токоносители. Тъй като
приборът се управлява със заряди, ако в права по-
сока след прекъсването на тока през него подадем
веднага аиодно напрежение, той може да се отпуши
отново и без управляващ импулс. Затова обикновено
се изчаква определено време, преди да се подаде пра-
во напрежение или напрежението се поддържа отрица-
телно.Това време трябва да е достатъчно, за да може
тиристорът да възстанови ключовите си свойства.
По три начина можем да запушим отпущения тири-
стор: подаване на обратно напрежение, прекъсване
на анодния ток и изчакване, запушване по УЕ. Двата
последни начина са възможни при малки анодни
токове.
Физически при запушването има процес на нама-
ляване на натрупаните токоносители. Когато те из-
чезнат съвсем, приборът може да се смята за запу-
шен. Критерий за това е повторното подаване на
право анодно напрежение. Ако процесът на разсей-
ване на зарядите не е завършен, тиристорът се от-
пушва. Зарядът в базите, при който можем да счита-
ме тиристора за сигурно запушен, е еднозначно свързан
с тока на задържане на тиристора /,ад. Зарядът тряб-
ва да е станал по-малък от сьответния на тока /,ад.
Прекъсването на захранването е най-прост начни
39
за запушване, но той почти не може да се използу
ва на практика. Ние ще го разгледаме за по-лесното
обясняване на ’процесите.
Обикновено почти целият натрупан заряд се нами-
П, п? п?
4>и1. 2.3. Разпределение на
концентрацията на неоснсв-
ните носители в базите на
тиристора
ра в широката я-база. То-
ра се обяснява с по-го.’ я-
мото време на живот иа
дупките в нея в сравнение
с времето на живот на елек-
троните в р-базата и със
значително по-голямата ши-
сителите в тънката /2-база много
рина на л-базата. Разпре-
делението на зарядите е
показано на фиг. 2.3. Ко-
гато се прекъсне захранва-
щото нанрежение, токоно-
бързо се разсейва
и целият процес на запушване се определи от пов;
дението на дупките в л-базата. Тъй като ширината
на л-базата е значително по-голяма от дифузната
дължина на дупките в нея, приблизително може да
се приеме, че в установен режим в проводящо съ-
стояние концентрацията на дупките намалява експо-
ненциално от Л1 към П2. От фиг. 2.3 се вижда, че
приемането на такъв закон не е съвсем точно, обаче
за качествено определение, той е достатъчно верен.
Грешката е главно за областта, близка към /7,. Но
тъй като там концентрацията на дупките е много
по-малка в сравнение с тази около прехода Пъ за-
рядът около 13% е незначителен. Като приемем това
положение и използуваме известните от теорията на
полупроводниците съотношения, получаваме следната
връзка между заряда Q, тока през прибора и време-
то на живота на дупките :
Q = I.zp.
(2.1)
40
Дко до запушването си тиристорът е пропускал
ток /о, то в базата се е натрупал заряд Qo =1отр.
Нека приборът се запуши при ток 1а,п, на който съ-
ответствува Q3tn=/»a«^p • Зарядът в базага при това
положение се намалява експоненциално- Q = Qo е р ’
рогава времето на запушване може да се определи
от израза
(зап 1
хр ) , (2-2)
, __ . Go _ .	__
*мп —Tpln	— Тр in .	•	(2.3)
Чзап	зап	'	'
Стойността на ~р е отпорядъка на 1—2 ps.
Процесът на запушване чрез подаване на обратно
напрежение е несъмнено по-сложен и не подлежи
на такава лесна математическа интерпретация. Раз-
пределението на зарядните токоносители и токът през
прибора за различните етапи от запушването са по-
казани на фиг. 2.4. Тиристорът се намира в състоя-
ние на проводимост в момент t<Zto. При подаване
на обратно напрежение в момент Д, полярността на
Пг и П3 се измени, а на П2 остава същата. Следо-
вателно П1 и /73 по отношение на външното напре-
жение стават колекторни преходи, а П2— емитерен.
Това означава още че в tn^ концентрацията на дуп-
ките в л-базата близо до Пх ще започне да намалява.
Същото се отнася с още по-голяма сила за електро-
ните в д-базата близо до П3. Съответно около П2
тяхната концентрация в първия момент поради ин-
жекцията от включения в права посока преход ще
се увеличи. Тук се получава ново явление— изтичане
на заряди през и /73, което помага зарядът да се
разсее по-бързо.
41
Фиг. 2.4. Изменение на тока н разпределение
на зарядите в процеса на запушване на ти-
ристора (/о(+)<^<^з<4<^)
42
В интервала от време tx—to поради голямата кон-
центрация на носители около преходите те все още
Се оказват включени в права посока. Токът в този
интервал е все още много голям и се определи само
от външното съпротивление.
Тъй като изходната концентрация на електроните
(to ) е по-малка от тази на дупките, равновесната
стойн )ст на концентрацията около /7Я се достига по-
ра но, отколкото около прехода /7Р В момент t, кога-
то равновесната концентрация на електрони около
Г73 е достигната (фиг. 2.4), напрежението на него
променя знака си и преходът се оказва обратно
Включен. Другите два прехода не изменят състоя-
нието си. С по-нататъшното разсейване на електро-
ните в /7-базата съпротивлението на прехода /73 расте,
нараства и напрежението върху него. Този процес
иродължава, докато върху прехода не се достигне
напрежението на лавинен пробив (Х2). По-нататък то-
зи преход работи в областта на пробнва, където
риференциалното му съпротивление е малко, а на-
прежението му слабо зависи от протичащия ток Пре-
ходът /73 работи със стабилитронна характеристика.
I След г2 в кривата на обратния ток се наблюдава
> про дъл жите лен хоризонтален участък t3—12 (фиг.2.4в).
Той се обяснява с намаляването на концентрацията
на дупките в л-базата. Разпределението на концен-
играцията в момент t3 е показано на фиг. 2.4 г. Спед
ц преходът Z7j се оказва изместен в обратна посока.
По-нататъшното намаляване на тока се обяснява с
увеличаването на съпротивлението на прехода Пх.
Времето от 0 до /4 се нарича време на възста-
новяване на ключовите свойства на тиристора в
-обратна посока.
Времето за въэстановяване на тиристора в обратна
июсока не е достатъчно за пълн<_то му запушване.
43
Ако след момента /4 отново се подаце напрежение
в права посока, тиристорът ще се отпуши. Това се
дължи на обстоятелството, че след вьзстановяването
на прехочите П1 и /73 в обчастта на прехода /7а се
запазва все още значителна концентрация на токо-
носитечи, коего може да претизвика отпушване да-
же и при прилагане на право напрежение с малка
стойност. Пълното време за запушване се състои от
два временни интервала: tB, който се отнася за въз
становяване на преходите ГЦ и /73, и /рек, необходим
за рекомбинация на носителите на заряди в областта
на прехода ГЦ.
Времето за запушване на тиристорите е важен па-
раметър при проектирането на схеми. То зависи от
схемните особености, температурата, режима на ра-
бота и др
2 3. ПРЕВКЛЮЧВАНЕ НА ТИРИСТОРИТЕ В ЗАВИСИМОСТ
ОТ СКСРОСТТА НА НАРАСТВАНЕ НА АИОДНОТО
НАПРЕЖЕНИЕ
Ако на анода се подаде положително напрежение
6и„
с голяма скорост на нарастване ° тиристорът мо
di ,
же да се отпуши. Това явление лесно може да бъде
обяснено, като се използува аналогията с транзисто
ра. По-горе не разгледахме явленията, обусловени от
съществуването на капацитети на р-п преходите
Ако ги вземем пред вид, аналогията с транзисторите
може да се илюстрира с фиг. 2.5. При бързо нараст
ване на анодното напрежение възниква ток през
прехода база-емитер на всеки от транзисторите и през
капацитета на колекторния преход Сц... Тъй като с
увеличаването на емитерння ток коефициентите ар и
44
Фиг. 2.5. Транзисторен ана-
лог на тиристора с капзди-
тетите на преходите
ап също растат, ако производната dw“ е достатъч-
dt
но голяма, приборът може да се отпуши.
За да изясним по подробно физическите процеси,
да предположим, че
тиристорът се намира в
равновесно състояние и
на електродите му не е
подадено напрежение.
Тогава съществуват три
прехода със съответните
обемни заряди. Когато
приложим положително
напрежение с голяма
скорост на нарастване
към аиода на прибора,
за преходите Пг и /73
то действува като право
напрежение, а за /72 като
(обратно напрежение. Следователно, за да може да прие-
ма външното напрежение, преходът /72 трябва да има
голямо съпротивление, а това е свързано с увелича-
ване на ширината на прехода, т. е. на обемния заряд,
По такъв начин в зависимост от величината на “
at
определена част електрони ще се отделят от донорите
епосредствено близки до прехода /72, и ще се пре-
местят от 772 към ^з- Обаче тези електрони и съ-
ответните дупки нарушават веднага закона за обем-
ната неутралност на слоевете, поради което пре-
ходите П1 и П3 се отпушват още повече. При
това те ще инжектират неосновни носители в ба-
зовите области, за да възстановят нарушената не-
утралност. По дифузионен път тези носители про-
никват към прехода /72. Някои от тях рекомбинират
45
по-пътя, а другите се събират от прехода. Ако об-
щият ток, който тече през прибора, е достатъчен да
се изпълни равенството а.р +ап =1, тиристорът се
отпушва. Стойността, конто се дава в справочниците
за °. е максималната скорост на нарастване
d/* макс 1
на анодното напрежение, при конто приборът все
още не се отпушва. Тя варира в граничите от 20 до
1000 V/ps.
При проектиране на устройствата трябва да се
има пред вид и следното обстоятелство. Да пред-
положим, че в схемата действува
dua
dt
^иа
dt
1
макс
а статического напрежение, което трябва да издър-
жа приборът по справочника, е Ua лоп. ст. Тогава
общият ток през запушения прибор в права посока
ще бъде
Аир —* /ст “1“ ^*77,
dua
dt
(2.7)
където /„ се определи от Ua доп ст •
Виждаме, че токът /тир при това положение е по-
голям от /ст. Това значи, че сега при по-малка стой-
ност на анодното напрежение токът /1ир е достатъ-
чен за отпушване на тиристора. Следователно при
избора на статическата стойност на допустимого
анодно напрежение трябва да се има пред вид опи-
саният ефект.
dt “
2-4. „ ЕФЕКТ
Големите токове, конто трябва да превключват ти-
ристорите, изискват голямо сечение на силициевия
кристал. Сечението на таблетата може да има диа-
метьр до 20—30 mm. С този размер и с ограничената
46
скорост на разпространение на проводимостта на ти-
ристора е свързан ефект, който
В dZ “
ефект. Същността му е
управляващият електрод е из-
веден на един край на /7-база-
та, когато се подаде управля-
ващ импулс, първоначално се
включва само една малка об-
лает от сечението на структу-
рата, най-близката до УЕ. По-на-
татък проводещата облает се
разширява с определена ско-
рост (фиг. 2 6). Ако скоростта
на нарастване на анодния ток
е много голяма, за времето, ко-
гато той ще е нараснал вече
значително, проводещата облает
все още ще бъде съсредоточена
около УЕ. Това довежда до го-
ляма плотноет на тока през се-
чението и съответно до съсре-
иоточаване на мощност, по-го-
ляма от допустимата. Темпера-
турата на проводещия слой се
совишава много. Доказано е, че
разрушаването на прибора ста-
ва, когато температурата на най-
горещата точка стане приблизи-
келно равна на температурата
на топене на силиция. Скоростта
носи наименованието
следната. Тъй като
Г—Д1______
Фиг. 2 6. Схематично
изобразяване на раз-
ширяването на прово-
дещата облает по сече-
нието на прехода
на разширяване на проводещата
|област е определена опитно —
тя има стойности в граничите 0,054-0,3 mm/p.s и
зависи от тока през тиристора, от управляващия
импулс и от разположението на УЕ.
47
di
Стойността на (li
, конто се дава в справоч.
макс
ници, е допустимого максимално нарастване на анод-
ния ток, без да има опасност за тиристора. За съжа-
ление обаче този параметър често отсъствува в сира-
вочните данни, понеже е трудно да се измери или
изчисли, още повече че е силно честотно зависим
Никои фирми дават във вид на графики допустимого
нарастване на тока през прибора, други определят
тази величина в зависимост от скоростта на нараст-
ване на управляващия импулс. За да се увеличи до-
пустимого максимално нарастване, се предлагат кон
струкции с два или повече УЕ, с пръстеновидни
електроди, предлага се импулсите за управление да
бъдат иеколкократно по-големи по мощност, но по-
къси по времетраене. За да се намалят загубите и
да се предотвратят разрушеннята, последователно на
Фиг. 2.7. Типична
помощна верига,
предназначена за
обратно пренамаг-
нитване на дросела
с насищане
ратна посока, е
тиристора се включват дросели с
насищане. По такъв начин в нача
лото на включването през прибора
протича малък ток, тъй като той
е ограничен от голямото съпро-
тивление на още ненаситения дро
сел. Когато магнитопроводът на
дросела се иасити, токьт се уве-
личава, ко за това време се е уве
личила и проводящата облает и
опасността е станала по-малка
По такъв начин се повишава и
к. п. д. на схемата. Включването
на такива дросели е показано на
фиг. 2.7. За да може да се прена
магнити магнитопроводът в об
необходимо да се включи помощ-
на верига. Едка такава верига е показана на фиг. 2.7
48
Дроселът
но действие,
стора, конто
чителеи.
с насищане има и това положител-
че намалява обратиия ток през тири-
при големи честоти може да бъде зна-

4 Тиристор»
49
3. РЕЖИМИ НА РАБОТА НА ТИРИСТОРИТЕ.
МЕТОДИ ЗА УПРАВЛЕНИЕ
3 1 ТИПИЧНИ ПАРАМЕТРА ХАРАКТЕРИЗИРАШИ
ТИРИСТОРА КАТО СХЕМЕН ЕЛЕМЕНТ
Ще характеризираме накратко всички данни, коитс
най-често се срещат в каталозите за тиристори, и
начините за тяхното измерване. При това ще се
ориентираме главно към приложение™ на тиристо
рите от типа ВКДУ, понеже те ще се произвеждат
у нас, а и засега са най-често срещани.
1.	Средна стойност на тока през тиристора
/ср — основен параметър, който показва какъв среден
или постоянен ток може да пропуска тиристорът.
Той се определи главно от големината на силицие
вата таблета. От тиристорите тип ВКДУ еднакви по
големина кристали имат ВКДУ-25,50 и ВКДУ-100,150
200. Допълнителна класификация на тиристорите се
извършва според правото падение на напрежението
в отпушено състояние (Д{7Я )•
2.	Номинално обратно напрежение—напреже-
ние на класа t/o6p — по това напрежение трябва да се
ориентират конструкторите на схеми. Стойносттаму
е съобразена с определен коефиииент на сигурност, за
който се споменава по горе.
3.	Максимално обратно напрежение (7обр макс —
това напрежение се посочва за краткотрайни прето-
варвания без опасност за тиристора. По стойност то
е по малко ст пробивното напрежение, но е по-голямо
50
от t/oep- При проектиране на схемите не трябва да
се ориентираме по това напрежение, тъй като мал-
। ки дэпълнителни пренапрежения могат да повредят
тиристора.
I 4. Ток на утечка /ут— измерва се при подадено
напрежение според класа на тиристора, усреднява се
за дадена серия прибори и обикновено се отнася към
максиматния ток на утечка, който се е получил в
никой или няколко тристора.
[ 5. Право падение на напрежението в отпущено
състояние &CJa — обикновено то се измерва при чес-
тота 60 Tlz, като падението на напрежението върху
тиристора при пропускане на полупериод се усред-
нява за пял период.
6.	Параметра \на волтамперната характери-
стика Волтамперната характеристика в отпущено
състояние на тиристора може да бъде апроксимира-
на според израза U=U„ -\-iRa. В каталозите се да-
ват усреднените за дадена партида тиристори стой-
кости на Uo и при стайна температура.
7.	Номинални средни стоиности на тока за раз-
лична режима — обикновено се дават стойностите
на дощстимия среден ток за работа в еднофазни
и трифазни изправители, инвертори за различии чес-
тоти, превключватели на правоъгълни импулси и т. н.
8.	Защитна стоиности на тока при претовар-
ване—обикновено се дават една или две стоиности
на тока в зависимост от продължителността на про-
тичането му. Тиристорът може да издържа 100-4-
500 такива претоварвания за целия срок на служба.
Обикновено тези стойности *се дават за номинална
температура на прехода и за работа в еднопьтна
изправителна схема. Като мярка за претоварване и
защита служи величйната /-7, според стойността на
която се пресмятат предпазителите или другите то-
кови защитни елементи
51
9.	Топлинно съпротивление RT — важна величина
свързваща превишаването на температурата на силн
циевия кристал над стайната с мощиостта, конто се
отдели в тиристора. Обикновено се дефинират дв
величини (и съответно се дават две стойкости)
/?т. ст» което характеризира топлинните качества на
кристала, и /?т , което характеризира охлаждането
на тиристора заедно с радиатора.
10.	Параметра на управляващия импулс — като
правило се дават токът, напрежението и мощността,
при конто се отпушват всички тиристори от дадена
Партида. Освен това се дават и съответните макси
мално допустими стойности: 1У ,Uy , Ру . Често се
дава зависимостта /у = f(t„), а също и някои допъл-
нителни изисквания към импулса, когато тиристорът
ще работи в неспецифични за него условия.
11.	Ср еден ток на задържане /31Д— средна стой-
ноет на тока, при конто тиристорът се отпушва. Тя
зависи от температурата и затова се дава за различ-
ии температури
12.	Допустима скорост на нарастване на правая
I Aia \
ток I—г.	—максималната стоиност на величи
\ ас / д°п
dia
ната , при конто тирнсторът не се разрушава
Трябва да се отбележи, че в стветските каталози
тази стойност е силно понижена (понякога до 10—20
пъти).
dw-
13.	Параметър — характеризира максимална
та скорост на нарастване на правото напрежение
при конто тиристорът все още не се отпушва.
14.	Време на отпушване А,™ — времето, за което
токът през тиристора нараства от 10 до 90% от
номииалната си стойност, когато тиристорът работи
52
с|активен товар. Обикновено се дават средните и
максималните стойкости, получени за дадена партида.
I 15. Време на запушване /зап— времето, което е
(необходимо, за да възстановн тиристорът управля-
лащите си свойства в двете посоки. Често се дават
 графики — зависимости на /3,п от големината и фор-
мата на обратното напрежение.
	Обикновено, ако ияма специална уговорка, пара*
м грите се дават за стайна температура.
	Тиристорите се използуват в най-разнообразни
схеми, конто могат да се разделят на три класа спо-
ред режима на работа: 1) изправителен режим; 2) ин-
верторен режим; 3) работа в схеми на прекъсвачи.
 Тези три класа схеми ще бъдат разгледани по-
лено. Тиристорите, използувани в тях, се намират в
строго специфични условия, в зависимост от конто
се определят и параметрите им. Допустимите режи-
ми на работа определят граничите, в конто може
да се използува приборът, без да има опасност да
се повреди той, или схемата, в която функционира.
Необходимо е да се знаят условията на работа и ха-
рактеристиките на приборите, за да се изчисли режи*
мът така, че в процеса на работа да не се надви-
шават граничните параметри. Конструкторът трябва
да има пред вид следното, преди да започне да проек-
тира схемата:
-	1. Характеристиката и допустимите изменения на
параметрите, дадени от завода-производител. Ако
проектираният режим се отличава от дадения в тех-
ническите условия, предварително трябва да се на-
правят необходимите измервания на приборите.
i 2. Възможните причини за отказ през време на
работата.
| 3. Параметрите на схемата, конто ще обезпечат
сигурната й работа.
53
4. Необходимее изпитания на продукцията.
Пре ди всичко е необходимо да се определят гра-
ничите на изменение на токовете, напреженията и
Фиг. 3.1. Влияние на
температурата върху
падението на напре-
жение в отп'у тения
тиристор
температурата, при конто се
предполага, че ще се използува
тиристорът. След това е необ-
ходимо да се определят пара
метрите му в този интервал. От
изложеното в глава първа е
ясно, че приборът се отпупн. i
само ако положителният импул:
на УЕ осигурява аноден ток,
по-голям от тока на задържане
Това изискване възниква поради
факта, че коефициентите ар и
ап не са еднакви по цялото се
чение на тиристора и освен това
той не успява напълно да се от
пуши, ако управляващият им
пуле е много кратък. На фиг. 3.1
Фиг. 3.2. Влияние на температурата върху анедно-ка-
тодната характеристика на тиристора
54
|са показана волтамперни характеристики в отпу-
зависимост от температурата.
се увеличава значително при го-
намалява к. п. д. на устрой-
щено състояние в
Виждаме, че С4т
леми токове, а това
ктвото. На фиг. 3.2 са
[дадени характеристики
на тиристора в запуше-
но състояние в зависи-
(Мост от температурата.
На фиг. 3.3 е показано
в логаритмичен мащаб
изменението на тока в
право и обратно запу-
шено състояние в зави-
симост от температурата
и напрежението, прило-
жено към тиристора.
| По тези характеристи-
ки можем да определим
статическите параметри
за температурния диа-
пазон, при който ще
се работи. Коикретните
стойности за различни-
те прибори се дават
Фиг. 3.3. Зависимост на тока
през запушения тиристор от
температурата
в съответните каталози.
За обяснението на динамичните параметри на ти-
ристора като схемен елемент ще използуваме гра-
фиките на тока и напрежението, дадени на фиг. 3.4.
На същата фигура са дадени и експерименталната
схема и формата на анодното напрежение. При /<0
приборът се намира в запушено състояние. В мо-
мента /=0 подаваме управляващ импулс. Времето,
необходимо, за да достигне анодният ток 10% от
установената стойност, се нарича „време на задръж-
ка“ /3,дР. Интервалът	характеризира времето
55
на нарастване (t„), и сумата />адр -|-7н се иарича „вре-
ме на отпушване" (/Отп)- Тока през интервала
можем да израэим приблизително по следния начин
[a (t-t )]
,	задр
i=A е
(3.1)
Ua
и3а*р
Напряжение на зихринване
Аноден ток
Фгг. 3 4 Форми на тока и напрежението по време на от-
пугивай е и запушване на тиристора
и' В този израз Л и а са константи, зависещи от па-
раметрите на тиристора и от режима на работа. Ка-
то диференцираме този израз, можем да намерим и
di
скоростта на нарастването на тока d .
От момента t2 до момента t3 тиристорът се н*
мира в състояние на установена проводимост. След
това токът през него започва да намалява заедно с
напрежението на захранване. В момента токът и
56
напрежението на захранване са равни на нула. Бла-
годарение на наситените с токоносители бази прибо-
рът има много малко обратно съпротивление и до
момента t- Ua все още е приблизително равно на
пула. Обратният ток расте След разсейването на но-
снтелите около прехода /7( тиристорът започва да
еличава сьпротивлението си и обратният ток на-
алява (до момент /6). Ако в този момент на тири-
стора подадем право напрежение, той ще се отпуши
за сметка на останалите в базите токоносители. За-
гова е необходимо за известно време (до момента 4)
да се запази отрицателното напрежение.
1 Ако временният интервал ts—Ц (схемно време на
запушване „) е правилно избран, върху тири-
стора ще се приложи цялото положително напреже-
ние, без той да се отпуши отново. При 4ап. « </3an
тиристорът ще стане отново проводим след момен-
та tg.
Схемните фактори, конто влияят на ^зап, са:
1) стойността на тока през тиристора до момента
/а; с намаляване на /, до 25% от номиналния на-
малява и /мп до 70 % от номиналната стойност;
I 2) стойността на приложеното обратно напреже-
ние; увеличаването на до 100 V предизвиква на-
маляване на необходимото £зап. сх с 30 % спрямо но-
миналното;
|3) стръмността на нарастване на повторно прило-
	AUa
женото право напрежение; с увеличаване на -
се ув личава и /за11 (до стръмност 90 V/ps):
4)	стръмността на намаляване на анодния ток; с
реличаване на (___до 10 A/ps, £зап намалява
с 400/о;
5)	амплитудата на обратния ток през тиристора^
57
малко понижение на £,ап се постига с увеличаване
на /обр *
6)	стойността на повторно прилаганото право на
прежение Ua; с увеличаване на Ua t3in линейно
нараства.
Всички приведени данни се отнасят за тирнс ор
ВКУ-100, като номиналният режим на изследв е
е следният:
1а = 100 А; г/Обр= 150 V; ^=20 V ps; - '“=
= 1 A'ps; Uа =200V.
За да се осигури надеждна работа на дадено ус-
тройство, трябва да се знаят причините, конто могат
да доведат до повреждане или изменение на пара-
метрите на елементите, конто го съсгавят.
Факторите, конто изменят параметрите на тири-
стора в зависимост от режима, са следните:
1.	Напрежение — приборът може да се разруши
под действието на високи напрежения, тъй като вът-
ре в преходите или на повърхността се получа ;ат
силно нагрета точки, в конто електрическото поле
създава лавинен пробив. Освен това повърхностн. те
примеси стават подвижни и могат лесно да се йони-
зират. Този вид пробиви са характерни за тирист а
в запушено състояние.
2.	Ток — обикновено повредите, дължащи се на
тока, са свързани с прегряването на полупровод ш-
ковия диск. Тъй като нееднородността в разпрехе-
лението на плътиостта на тока по сечението на при-
бора, особено при отпушване, е много голяма и не
може до се измери точно; не може да се изм ри
точно и температурата на най горещите точки. Труд-
но е да се изчисли и измери температурата и при
кратковременните претоварвания по ток. По тази при
58
чина пробивите обикновено ставят локално и посте-
пенно се разширяват.
Г Друг вид повреди могат да се получат след про-
дължнтелна рабча на прибора при право напреже-
ние. Често се получават изменения на повърхностни-
те свойства и се увеличава повърхностният утечен
ток, което увеличава възможността за повърхностен
пробив при прилагане на обратно напрежение.
3.	Температура — тя има вай-силно влияние върху
правия и обратния ток, когато тиристорът е запу-
шен. Тези токове растат експоненциално при увели-
чение на температурата. Това може да доведе до
увеличаване на мощността в право и обратно sany-
шено състояние, което е иежелателно, тъй като се
получава топлинна неустойчивост. Освен това се на-
малява и напрежението на пробива и се увеличава
времето на запушване. Увеличаването на температу-
рата увеличава химическата активност на повърхност-
ните примеси. Затова е необходимо тиристорите
да се проверяват на издръжливост при различна тем-
пература.
Трябва да се има пред вид, че често се получават
повреди и от неумела работа с тиристорите. Всякак-
ви удари, механически повреди на корпуса, действие
на радиационни излъчвания, продължителна работа
в претоварея режим могат да доведат до разруша-
ването на прибора.
3.2. ВХОДНИ ХАРАКТЕРИСТИКИ И СХЕМИ
НА УПРАВЛЕНИЕ НА ЕДНООПЕРАЦИОННИТЕ
ТИРИСТОРИ
При управление на четирислойния прибор с по-
'мощта на управляващ електрод токът протича меж-
59
ду този електрод и катода. Затова входните харак
теристики на тиристора са в същност електрически
те характеристики на прехода П3 при определена
температура в права посока и зададено анодно на
прежение. Заводите-производители дават стойности-
те на управтяващия ток /у и напрежението Uv , не-
обходими за надеждното отпушване на тиристора
Освен това се задават и тези стойности на управля
ващия ток, при който приборът не се отпушва, а съ-
що и допустимите режими на управление. Те се за
дават във вид на максимална мощност. Обикновено
токът на управление варира за един или друг тип
тиристори от единици до стотици милиампера. На-
прежението на управление е от порядъка на единици
волта. Тъй като с такава малка мощност могат да
се превключват много големи токове и напрежения
тирнсторите имат много голям коефициент на усил
ване по мощност.
Входна характеристика на тиристора е дадена на
фиг. 3.5. Управляващият ток и управляващото на-
преженне са параметри, определящи една точка от
тази характеристика. Положението на тази точка за
виси от анодното напрежение и температурата на
прибора. В зависимост от технологията на изработка
между характеристиките на отделните тиристори от
един и същ тип може да съществува разлика. Зато-
ва производителите задават нетвърди параметри, а
облает от входни параметри, в пределите на конто
всички тиристори работят при дадения температурен
диапазон. На фиг. 3.6 са показани типични статични
входни характеристики на тиристори, както обикно-
вено се дават в справочната литература.
Ако големината на управляващия импулс е недо
статъчна, може да се получи напълно отпушване.
Това е нежелателно, тъй като на тиристора е при-
60
Ьюжено голямо напрежение и сравнително немалък
ток, което довежда до голяма разсейвана мощност.
ВКелателно е схемата на управление да дава управ,
ляващ ток с голяма скорост на нарастване. Напри-
Фиг. 3.5. Влияние иа темпера-
турата върху входната характе-
ристика на тиристора
Ф; г. 3 6 Типична статическа
входна характеристика на ти-
ристор (облает на опреде-
лението)
мер при ^=1,0-5-3,0 A/ps може Да се намали вре-
мето на задръжка до минимум.
' Задаването на управляващия импулс само по ток
и напрежение е недостатъчно. Необходимо е да се
задава също и минималната продължителност на то-
зи импулс. Ако дължината на импулса е по-малка от
минималната, е необходимо да се увеличи управля-
ващият ток. Варирането между амплитудата и про-
61
дължителността на управляващия импулс зависи от
схемного приложение на тиристора. Например при
сравнително високи честоти, когато е необходимо да
се намалят преходните загуби, често приложените
импулси са с малка продължитеЛност, но за сметка
на това с неколкократно по-голяма амплитуда. В мно-
го схеми е необходимо управляващият ток да проти-
ча по-дълго време, отколкото при обикновено включ-
ване. Тези схеми могат да се разделят на два типа:
1) с много голяма товарна индуктивност, при кон-
то анодният ток расте бавно и импулсът трябва да
бъде достатъчно продьлжителен, за да се отпуши
тиристорът сигурно;
2) антипаралелни схеми, при конто често се полу-
чава разлика между фазата на стационарного линей-
но напрежение, подавано на анода и фазата на тока
през тиристора; поради индуктивния товар токът изо-
става по фаза от напрежението и управляващият им-
щлс трябва да е достатъчно продължителен или да
се подаде допълнителен импулс.
За да се избягнат смущенията и нежелателните
отпушвания от случайни импулси и шумове, конто
често стават в схемите с тиристори, понякога е не-
обходимо да се създава отрицателно преднапреже-
ние между УЕ и катода. За тази цел често се из-
ползува капацитет, който защищава до известна сте-
пей прибора от лъжливи сигнали, но той намалява
и скоростта на нарастване на полезния управляващ
импулс. Същото се получава и при включване на ви-
сокочестотен дросел последователно с УЕ. Резистор,
включен между УЕ и катода, може да осигури из-
известна стабилизация, защото в същност
представлява обходен път за колекторния ток
на р-п-р транзистора. По такъв начин този резистор
и технологическото вътрешно съпротивление на при_
62
бора намаляват правоте напрежение на емитерния
цреход на п-р п транзистора и предотвратяват до из-
вестна степей нежелателните отпугивания на тирис-
тор i Външното съпротивление понякога се дава в
^ехническите условия за прибора — то е от порядъ-
ка на 1000S.
I Последователно с УЕ понякога се включва резис-
тор. който до известна степей защищава управлява
щия преход и изравнява входните съпротивления на
тирнсторите. Този начин се практикува особено, ко-
гато се проектират многотиристорни схеми с еднакви
формиращи устройства. Тогава схемата за управле-
ние се изчислява така, че да дава еднакви имвулси
за управление, а съгласуването иа входните харак
теристики става с тези резистори. Съпротивлението
им се определи според типа на тирнсторите и е око-
ло 15-т-ЗО Q
, Най-често съгласуването между входного съпро-
тивпение на прибора и изходното съпротивление на
схемата за управление (СУ) става чрез трансформатор.
Това изисква допълнителен диод, който да защищава
УЕ от отрипателните върхове на напрежението. Диодът
може да се евързва последователно или паралелно
на УЕ. Паралелното евързване е за предпочитане,
защото то не позволява отрицателното напрежение,
между УЕ и катода да бъде по-голямо от правото
напре :ние на диода На фиг. 3.7 е показана типич-
на входна верига на тиристор.
Тези общи съображения ни дават възможност да
изберем управляващия импулс и като знаем силовата
част на схемата и изискванията, да проектираме ця-
лата система за управление. Стремежът е тя да бъ-
де достатъчно сигурна, проста и икономична.
Всички схеми за управление бихме могли да кла
сифицираме по следния начин:
63
1)	схеми за управление, конструирани с пасиввд
•елементи;
2)	схеми за управление с транзистори;
3)	схеми за управление, използуващи тиристори и
други полупроводникови прибори.
•Фиг. 3.7. Типична входна ве-
рига на тиристор
Фиг. 3.8. Проста съчрстиви-
телна схема за управлениз
на тиристор в еднопътен
изправител
Най-простият начин за отпушване на тиристора е
да се използува част от товарния ток, който чр з
резистор с подходяще съпротивление се подава на
УЕ. На фиг. 3.8 е показана схема за управление
на еднопътен изправител с ограничено управление
Работата на силовата част ще бъде обяснена по-къс-
но, а съпротивлението на Rit и Rs се избират от
следните съображения. За да не се надхвърли до-
пустимият ток на управление при максимално захран-
ващо напрежение Еких, е необходимо
у мзке
(3.2)
/?2 служи за управление по фаза. Тиристорът ще се
64
•тпушва при сЛедната стойност на анодното напре-
жение :
= A (Ai4-A?2)+£/y
В този израз /у е токът на отпушване на тиристора,
ИТ, — напрежението на отпушване, а ил — падението
на напрежение върху дио-
1да. Когато /?а=0, £7Т има
|максимална стойност. С
[увеличаването на /?2 тирис-
кгорът се отпушва при по-
[големи стоиности на ъгъла
на закъснение а. /?> се из-
бира по дадените по-горе
шрепоръки. Такава схема
Фиг. 3.9. 7?С-схема за управ-
ление на еднопътен изпра-
вител
дава въаможност да се
регулира ъгълът а от О
до 90 ел. град.
 На фиг. 3.9 е показана схема, при конто а може
да се регулира в граничите на полупериода. Принци-
[път на действие е следният. При отрицателен полу-
период кондензаторът С се зарежда през Д2 до ам-
рлитудната стойиост на входного напрежение. Кога-
|то анодното напрежение стане положително, конден-
заторът се презарежда през /?. Времеконстантата RC
(определи времето, за което кондензаторът се зареж-
да до положително напрежение, което, след като до-
гтигне определена стойност, отпушва тиристора. Пре-
поръчва се времеконстантата да се избира така, че
да се изпълнява условието
/?С>1,3	,	(3.3)
където
-г 1
е периодът на променливото напре-
жение ;
ы—2nf—кръговата честота.
5 '(иристори	65
На фиг. 3.10 е показана /?С-схема за управление
на двупътен тиристорен изправител. При нея регули-
рането на а е от 0 до 180 ел. град.
В схемите за управле-
Фш. 3.10. /?С-схема за уп-
рав ение на двупътен изпра-
вител
ние често се използува
елементи с магнитопроводи
с правоъгълна крива на на-
магнитване. Те са много
сигурни и могат да заме-
нят понякога сложна тран
зисторна схема. На фиг. 3.11
е показана схема на пара-
лелен инвертор със само-
възбуждане Принципът на
действие на силовата част
ще бъде обяснен по-късно.
ботят поредно. Схемата
Тиристорите Tj и Т8 ра-
за управление трябва да по-
Фиг. 3.11. Магнитно-капапитивна схема за управление на пара-
лелен инвентор
66
време. Те определят изходната честота на схемата,
ik< ято е съставена от трансформатора Тр2, намотан
, на пермалоев или феритов магнитопровод с право-
|ъгълна крива иа намагнитване, от резисторите
и Ri, от кондензаторите Су и С2 и от маломощните
>диоди Ду и Д2. Магнитопроводът се пренамагнитва
от напрежението на първичната намотка на силовия
[инверторен трансформатор Тр,.
I Да предположим, че е отпушен тиристорът Ту. На-
прежението за пренамагнитване е равно на 2Д. Изво-
дите на вторичните намотки на Тр2, U^2 и U7g са
свързани така, че кондензаторът С2 се зарежда с по-
ложителен потенциал към УЕ на Т2, а Су — с от-
рицателен потенциал към УЕ на Ту. Когато се наси-
ти магнитопроводът на Тр2, С2 и Су се разреждат
[през /?2 и Ri- Положителният импулс през Да попа-
да на УЕ и отпушва тиристора Т2. Ту се запушва и
Ьапрежението на Тр2 променя своя знак. Магнитопро-
водът започва да се пренамагнитва в обратна посока.
При това положение Су се зарежда така, че при на-
гищането на магнитопровода се получава положите-
лен импулс, който отпушва Ту.
I Характерно за тази схема е това, че тя изисква
дървоначален импулс за започване на работа. За та-
зн цел се използува пу скова верига, конто след за-
иействуването на схемата се изключва. На фигурата
е показана /?С-верига, конто подава част от анодното
капрежение на УЕ.
I Най-често в схемите за управление се използуват
кранзистори. Структурно такъв вид схеми се състо-
ят от три части: задаващ генератор, разпределител и
[формиращо устройство. Понякога някои от тия части
се обединяват.
 Задаващият генератор може да бъде автогенера-
тор на правоъгълни или синусоидални импулси. Ако
67
е необходима много стабилна честота, могат да се
използуват кварцови генератори. Доста често за за-
даващ генератор се използува мултивибратор в ре-
жим на автотрептения. Такава схема е много проста
и сигурна при работа, честотата й се измени лесно
и дава достатъчно добри изходни импулси. Трябва
да се има пред вид обаче доста голямата нестабил-
ност на изходната й честота, конто зависи от външ
ната температура и изменението на захранващато на
прежеиие
За разпределителни устройства в зависимост от
изискванията могат да се използуват тригери, чакащи
мултивибратори, тригери на Шмидт, генератори на
трионообразно напрежение и т. н. За многотиристорни
схеми, при конто са необходими много импулси
добра симетрия между тях, могат да се използуват
делители на честота с тригери. При това обикновено
се използуват обратни връзки така, че на всеки им-
пулс съответствува един транзистор от тригера. Чес-
то е необходимо схемата да се задействува след оп-
ределено време или при определен сигнал. Тогава се
използуват сравняващи устройства, какъвто е триге-
рът на Шмидт, който се задействува при определена
стойност на входния сигнал. На входа може да се
подава трионообразно (линейно нарастващо) напреже-
ние. Може да се използува обикновен полупроводни-
ков диод, на чийто катод е подадено положително
напрежение, а на анода му — положително нараств а-
що напрежение. Диодът ще пропуске ток при израз-
няване на двете напрежения. Този ток се подава на
схема за формиране на управляващ импулс.
Често за формиращи устройства се използуват бло-
кинг-геиератори в чакащ режим. Благодарение на го-
лямата стръмност на предния фронт на изходния им
импулс, конто се дължи на трансформаторната об-
68
датна връзка на трансформаторния изход, създаващ
добро съгласуване между техните изходни съпротив-
Ьеяия и входните характеристики та тиристорите,
блокинг-генераторите най добре отговарчт на изиск-
мията към крайните управляващи стъпала.
°)	б)
Фиг. 3.12. Тиристорно формиращо устройство за импулси, из-
ползуващо последователен инвертор
	Съществуват схеми за формиране на управляващ
импулс, в конто се използуват тиристори. Основен
недостатък на такива схеми е необходимостта от до-
пълнителни вериги за запушване на управляващия
тиристор. Използуват се обикновено маломощни ти-
ристори, конто дават добро нарастване на анодния
ток, следователно и на управляващия импулс, а са
много по-мощни от транзисторите.
	За формиращи устройства с тиристори могат да се
използуват обикновени инвертори или прекъсвачи.
На фиг. 3.12 е показано такова устройство във вид
на последователен инвертор. При отпушването на 7\
69
през трансформатора за управление 7/>, се разрежда
кондензаторът Сг и се презарежда С2. Схемата се
изчислява така, че С2 да се зарежда по синусоида, а
Ci да се разрежда по експонента. Така се получава
сигнал (фиг. 3.12 6), който има голяма начална стой
ноет и достатъчна продължителност за управляване
на схеми с големи товарни индуктивности. При от
пушване на Т2 С> се разрежда, a С, се презарежда
Трудност представлява това, че и тези маломощни
тиристори трябва да се управляват.
I
3.3.	МЕТОДИ ЗА ЗАПУШВАНЕ НА ТИРНСТОРИТЕ
Както вече отбелязахме, за да се възстановят уп-
равляващите свойства на тирнсторите, е необходимо
за определен период от време да се прекъсне токът
през тях. Трябва да се изчака толкова време, че об-
щият коефициент на усилване а да стане по малък
от единица. Затова и методите за запушване на ти-
ристорите се свеждат до методи за намаляване на
еквивалентния коефициент (а<1) и поддържането му
в този предел Най-целесъобразно е да се използува
зависимостта на коефициента а от стойностите на
анодния ток. И затова във всички схеми с тиристо-
рн запушването се осъществява чрез намалаване на
анодния ток. За тази цел служат комутационните ве-
риги в схемите, конто или прекъеват тока, или из-
менят неговия знак, или подават обратно напрежение
на тиристора.
За да покажем особеностите на запушването да
тиристора като схемен елемент, ще използуваме с е-
мата на фиг. 3.13<2 и графиките на тока и напреже-
нието, конто се получават при запушване, показана
на фиг. 3.136. Елементите на схемата R, L, С се сре-
70
щат обикновено във всички устройства с тиристори
и затова обсъждането на поведението на тази схема
има обобщаващ характер. Когато тиристорът 1\ е
, Е
ртпушен, токът през него е /т а напрежение-
t=o
Фиг. 3.13. Интервали от време, характеризиращи пронесите на
запушване на тиристора:
а — обще схема, б — формп на тока и напрежението
то върху кондензатора Ск има посочения на схемата
иоляритет. Нека в момент t=0 се отпуши Т2. Тога-
ва започва процесът на запушване на Тг с помощ-
та на обратного напрежение Uc. В първня момент
71
Ut пада изцяло върху L. Това знача, че токът през Г
Е	dt
се намалява от до нула с начална скорост d t =
Uc .
= — £ . Анодният ток преминава през нулата и из
мегя своята посока. Периодът от време
(фиг. 3.13 d) характеризира възстановяЕането на клю-
човите свойства в обратна посока. Това време (/.
= /2—А) съответствува на интервала, от началото н<_
конто /тир 0 до момента, когато обратният ток пре
прибора се намали до 10 % от максималната стог-
ноет. На практика tB съставя малка част от пълното
време, необходимо за възстановяване на управляв i-
щите свойства в права посока (/31П)-
След преминаването на обратния ток през макси
мума обратното напрежение върху 7\ се определи
от индуктивността на схемата и скоростта, с коят
обратният ток намалява. В зависимост от параметр
те на прибора и схемата тиристорът може да се з
пуши много рязко, което довежда до индуктирав
на опасно големи пренапрежения.
Според вида на комутацията всички съществуващ
схеми бихме могли да разделим на две групи. В е
ната трупа приложеното анодно напрежение изменя
своя знак и запушва по такъв начин тиристора
т. нар. мрежова комутация. В другата трупа захра
ващото напрежение е постоянно, от което следва, че
трябва да се прибягва към спомагателни схемни среде -
ва за намаляването на анодния ток — т. нар. вън
на или принудителна комутация.
Към първата трупа се отнасят устройствата, кои
то работят главно в режим на изправяне. В тях ти-
ристорите се запушват, след като анодното напреж
ние измени своя знак и анодният ток намалее до ну-
ла. При промишлена честота схемното време за а
72
^пушване е много по-голямо от приборного време за
з. 1ушване. Това осигурява висока ефективност и
Вредно с малкото падение на напрежение върху ти-
уг/стора в отпущено
оори KrfTo най-лобри
елементи за управ-
ляемите направители.
I Вторият вид кому-
тация е несъмнено по-
сложен и дава въз-
можност за по-голямо
разнообразие. Съще-
Квуват много схеми,
конто работят с по-
стоянно захранване—
I прекъсвачи, инверто-
ии, превключватели и
т н. Независимо от
това според начина
Ни принудителна ко-
[мутация можем да ги
разделим на две гру-
п : с последователна
състояние определи тези при-
Фиг. 3.14. Паралелна (а) и после-
дователна (0 комутация
и с паралелна комутация в
зависимост от това, дали
зареденият до съответното
напрежение кондензатор се включва последователно
или паралелно със запушващия се тиристор (фиг.3.14).
I На фиг. 3.15 е показана разновидност на последо-
вателна комутация — ключът А" прекъсва за опреде-
лено време анодния ток. Такъв начин на запушване
чЬсто се използува в сигналните системи. Тъй като
Ьазсейването на токоносителите при този случай ста-
ва само за сметка на рекомбинацията, времето за
взъзстановяване е с порядък по-голямо от времето,
когато запушването става с помощта на обратно
напрежение.
73
Най-често срещаната последователна комутация е
капацитивио-последозателиата. На фиг. 3.16 са пок
заии два случая, при конто товарният резистор се
свързва последователно или паралелно на комутира-
Фиг. 3.16. Последоватетно-
капацитивни методи за за-
пушване на тиристора с
последователен (а) и пара-
лелен (б) товар
Фиг. 3.15. Възстановяване
назуправляващите свойства
на тиристора с помощта
на ключ (схематично
изобразяване)
щия кондензатор. Както вчждаме, тиристорът фак-
тически е включен във верига с променлив ток, ако
параметрите на АС-кръга са избрачи така, че се съ -
дават резонансни трептения. При тези условия кому-
тацията се извършва благодарение на изменение™
на посоката на тока в кръга. Необходимата енергия
за комутацията се определи от напрежението, до
което се е заредил кондензаторът в края на пол -
периода. Този вид комутация се използува в схеми-
те на последователни инвертори, конто по-подроб
се описват в гл. 5. За случая, даден на фиг. 3.16 а,
74
езонансната честота на схемата се определи по израза
(3.4)
Когато включим тиристора, възниква синусоидалев
ок. В началото на обратвия полупериод тиристорът
е запушва при условие, че отрицателнсто напреже-
ие, обусловево от резонансното действие на вернга-
а е приложено към тиристора достатъчно дълго
реме. В този случай товарният ток трябва да е го-
ям (/?1П — малко), за да се изпълнява необходимого
условие
(3-5)
За малък товарен ток е пригодна схемата, дадена
। фнг. 3.16 б. Резонансната й честота се определи
израза
1 I 1	1
LK	4R*m&
(3-6)
Условието за възвикване на незатнхващи треп-
тения е
Двете схеми иа фиг. 3.16 са равностойни. Обаче в
случая
б”
комутиращият капацитет
е свързан
пара-
лелно
варния
на товарния резистор и ще поддържа
ток в по-голяма част от работния цикъл.
то-
Почти във всички схеми на прекъсвачи, превключ-
ватели
паралелни
инвертори се използува пара-
лелната
комутация.
и
75
Натрупаният в кондензатора, свързан паралелно на
товара заряд създава необходимее условия за за-
пуш»ане на тиристора благодарение на разреждане-
то през товара или на затихващия резонансен ра
ряд (RLC). Този разряд и сьогветчото му обратно
напрежение на тиристора са преходни явления по
отношение на рабогната честота на схемата с пра-
воъгълна форма на изходното напрежение. Обаче
иа изхода на схемата може да се създаде и синусо-
идално напрежение, ако работната й честота се оп
ределя от времекоистаитите при зареждането и раз-
реждането на Ск. На фиг. 3.17 са показани няколко
конкретни решения на паралелна комутация.
Когато в схемата, дадена на фиг. 3.17 а, е отпу-
щен Ти Ск се зарежда до напрежение Е с поляри
тет, показан на фигурата. Когато отпушим други!
тиристор (T'j), кондензаторът се оказва включен па
ралелно към 7\ и по такъв начин в началния мо-
мент 7\ получава отрицателно напрежение, равно hi
Е, По-нататък Ск се презарежда с времеконстанта
тс —ЕцС, конто трябва да е достатъчно голяма, за да
може 1\ да възстанови управляващите си свойства
В края на презареждането напрежението иа Ск ста
ва равно на Е, но е с обратен поляритет. Това зна
чи, че отново може да се отпуши Т,. След това про-
несите се повтарят. Тази схема илюстрира класичес
ката паралелна комутация и лежи в основата на па-
ралелния инвертор.
Схемата, дадена на фиг. 3.17 б, е на един от често
описваните в литературата тиристорна прекъсвачи
Комутиращият кондензатор се зарежда резонансно
през LK и Д. За работата на схемата е необходимо
първоначално кондензаторът да бъде зареден с по
ляртет, показан на фигурата. Когато се отпуши ос-
новният тиристор 7\, Ск се презарежда в кръга Ск,
76
Tp LK, Д с обратен поляритет до напрежение, поч-
ти равно на Е. Диодът Д задържа това вапрежеиие,
кокато поделаем да запушим Т\ посредством от-
кушването на Д.
•иг. 3.17. Пзралелно-кзпацитивни начини за запушване иа ти-
ристори:
— класически начин; б — катодно-импулсен начин с помощта на заряжав
>ндензатор; в — котодио-нмпулсен начин с автотрансформаторно за ре жда ие
i кондеизатор; г — схема на прекъсвач с дросел с насищаие; д — запуш-
1Не с помоIцта на резонансен кръг; е — запушване с помощта на външеи
източник
Схемите, дадени на фиг. 3.17 в и г, имат еднакви
—кондензаторът Ск се зарежда до по-го-
напрежение благодарение на автотранс-
77
форматорното действие иа индуктивността LK . В пър.
вата схема комутацията започва с отпушването на
Т2, а във втората — при насищааето на магнитопро-
вода с правоъгълна крива на намагнитване, изпо
зуван за намотването на LK. Конкретно действието
на тези схеми ще бъде описано в следващата глава
Схемата, показана на фиг. 3.17 д, лежи в основать
на паралелния инвертор с обща катодна индуктив-
ност. Комутацията се извършва подобно на комута-
цията в схемата от фиг. 3.17 а, но кондензаторъ
се разрежда в трептящ кръг.
Комутацията може да се извърши и посредством
специални импулси, подадени отвън (фиг. 3.17 а). За-
това е необходим допълнителен източник. Поняко а
такава комутация е желатедна например когато е
необходимо в паралелния инвертор да получим пра-
воъгълни импулси с добри фронтове.
3.4.	НИКОИ ОСНОВНН ПРЕПОРЪКИ ЗА УПОТРЕБАТА
НА ТРИСТОРИТЕ
Конструкторите на схеми трябва да избират меж-
ду различии типове тиристори с големи разлики в
параметрите. Основните данни, конто обязателно
трябва да се имат пред вид при избора на тирист р
за конкретно приложение, могат да се сведат към
следните:
1)	необходимата сигурност на проектираното ус-
тройство, съобразена с икономическите фактори;
2)	токът през тиристора (претоварвания, евентуал-
ни причини за увеличаване над допустимата стойност,
скорост на нарастване);
3)	напрежението, което тиристорът трябва да из*
държа (преходни върхове на напрежението в двете
78
осоки, честота на повторение на тези върхове);
 4) температурата и начините за охлаждане;
I 5) изискванията към схемата за управление;
I 6) времето за запушване;
I 7) възможността за замяна с други тиристори или
прибори.
I Ако напрежението /
на веригата превиша-
ва номиналното на-
прежение на един ти-
ристор, необходимо е
Ьоследователно да се
включат два или ня-
колко тиристора. По-
следователното включ
ване на тиристорите
има редица особено-
^ти, по-главните от
конто са следните.
I Когато тиристорите
са включени последо-
вателно, през тях про-
Фиг. 3.18. Волтамперни характери
стики на два тиристора в право за-
пушено състояние:
— напрежение на «линия тиристор,
£72 — напрежение на другия тиристор при
протичане нн еднакъв ток на утечка I
тича едий и същи
ток. Тъй като харак-
теристиките на приборите даже от един и същи тип
са различии, външното напрежение се разтределя не-
равномерно между тях. На фиг. 3.18 са показаии ти-
пични волтамперни характеристики в право състоя-
ние на два тиристора. При еднакъв ток напрежение-
то на Т\ е много по-голямо от това на Т^. Това се
обяснява с по-малката стойност на тока на отпушва-
не на Тх. При увеличаване на външното напрежение
общият ток достига до стойиостта /ип и 'А се от-
пушва. При това цялото напрежение пада върху
и той също се отпушва. За да могат да се изпол-
79
зуват напълно блокиращите свойства на тирнсторите,
са необходимы специални изравняващи вериги, конто
максималн о приближават волтамперните характерис-
тики на тирнсторите. Тъй като в права посока има
Фиг. 3.19.- Последователно свързваванс
иа тиристори с изравнителни елементи:
а — с ризистори; б — с резисторы с коиден-
ватори
по-голяма разлика между характеристиките, тези ве-
риги ще изравняват и обратного напрежение на ти-
ристорите.
Най-често за изравнителни елементи се използуват
резистори, свързани Паралелно на тирнсторите. 06-
щият ток през такава верига се определи от тока
през тирнсторите и съпротивленията. Той е постоя-
нен, а във всяко звено се раздели в зависимост от
шунтиращото съпротивление и съпротивлението на
тиристора в право запушено състояние (фиг. 3.19 а).
Ако предположим, че един от тирнсторите има н -
лева стойност на тока на отпушване, което съответ-
ствува на безкрайно голимо съпротивление в пр^ва
посока и е най-лошият случай на разсъгласуване, до-
пълнителното паралелно съпротивление трябва да
80
(л де избрано така, че общият ток да създава върху
иего напрежение, по-малко от правото допустимо на-
прежение на тиристора—/?=	- Общото напре-
m
1кеаие, което може да издържа верига, състояща се
от я-елемента, е
(Аиакс — An Z? -f” (л	1) (Ап Атп. макс ) Ал
където /отп. макс е максималният ток на отпушване
на един от тиристорите.
 О г горния израз за /? се получава
I	п_(П^пр. макс ^макс)
* •
I В момента на отнушване на тиристора токът през
мего се определи и от капацитета на средний преход.
За правилното разпределение на напрежението през
време на преходните пронеси се използуват шунти-
ращи кондензатори. Техните капацитети компенсират
разли между собствените капацитети на после-
дователно свърэаните тиристори. Обикновено се по-
ставя кондензатори с капацитети от порядъка на
0,001-i-0,l pF. Тъй като шунтиращият кондензатор
се разрежда през тиристора, когато той се отпушва,
за да не се получи голям връх (голямо нарастване)
на разрядния ток, обикновено последователно с кон-
дензатора се свързва и ограничаващ резистор (фиг.
3.19 б). Той изпълнява освен това и ролята на демп-
фиращ елемент, потискащ паразитните трептения,
конто могат на възникнат при отпушването на тири-
стора. {£*
Последователното свързване на тиристорите опре-
дели и никои особености на тяхното управление Тъй
като катодите им имат различии потенциали, управ-
е
иристори
81
ляващите им електроди трябва да бъдат изолирани
един от друг. Затова обикновено се използува ин-
дуктивна и капацитивна изолация. При магнитна
връзка изолацията се осъществява посредством един
трансформатор с много изолирани намотки, свързанн
към всеки УЕ, или с различии трансформатори с па-
ралелно свързани първични намотки и отделяй вто-
рични намотки. Изолацията между намотките трябва
да може да издържа цялого напрежение на верига-
та, а нарастването на управляващия импулс трябва
да бъде със скорост няколко ампера за микросекун-
да, за да се отпушат едновременно всички тиристо-
ри. Необходимо е последователно с УЕ да се свър.
жат резистори, конто да изравият входните съпро-
тивления на тиристорите.
Когато проектирваното устройство изисква ток,
по-голям от допустимия за един тиристор, възниква
необходимост от паралелно свързване на няколко ти-
ристора. Такова свързване довежда до проблема за
изравняване на токовете през тях. Необходимо е
предварително да се подбират прибери с еднакви
статични волтамперни характеристики в права посо-
ка. Независимо от това винаги се използуват и схем-
ки методи за изравняването на токовете им. За да
са еднакви токовете, трябва да се равни паденията
иа напреженията върху самите прибори (фиг. 3.20).
За да се достигне това, последователно с всеки ти-
ристор се евързвв активно съпротивление (фиг. 3.21а).
При такова свързване обаче може да се загуби много
енергия и затова по-ефективно е използуването на маг-
нитен реактор (фиг. 3.21 б). Намотките му са навити
така, че при всяко увеличаване на тока през съот-
ветния тиристор се получава индуктиране на напре-
жение, което призапушва тиристора. В същото вре-
ме напрежението Ut на другия прибор се увеличава.
I
82
В нормално състояние магнитопроводът ва магнит-
ен реактор е намагнитен и затова няма особеии за-
губи в него.
I При паралелно свързване на тирнсторите техните
1фиг. 3.20. Волтамперни ха-
аКтеристики на два ти-
ристора в отпущено съ-
стояние —е токът през
първия тиристор, а /; —
.през втория при еднакво
&иа
Фиг. 3.21. Паралел! о
свързване на тиристо-
ри: с изравнителни ре
зистори (о) и с магни-
тен реактор (б)
катодн са свързани заедно и затова могат да се
(управляват от един импулс. Той трябва да е доста-
тъчно продължителен, за да мсгат да се отпушат
всички тиристори.
I Сил ните токове и високите напрежения, конто чес-
то се превключват от тирнсторите, могат да доведат
до нежелателни явления при работата на тиристор-
®ите устройства. Могат да възникнат преиапрежения,
83
временни претоварвания по ток, случайни отпушва-
ния. Затова винаги се вземат мерки за защита на
тиристорите и на другите елементи на устройством
Пренапреженията са едва от най-главните причи-
ни за повреждането на полупровод аиковите мощни
прибори. Ако не се вземат специални мерки, тези
пренапрежения в обнкновените схеми могат да бъдат
5 —10 пъти по-големи от номиналната амплитудна
стойност на напрежението върху тиристора. Тези
пренапрежения създават голяма моментна мощност,
конто може да повреди тиристора. Най-често източ-
ник на пренапрежения е магнитната енергия, натру-
паиа в магнитните елементи на схемата. Например
прекъсването на намагнитващия ток в първичната на-
мотка на трансформатора довежда до много голям
връх на напрежение във вторичната намотка, тъй
като в магнигопровода изчезва бързо магннтният по-
ток. Особено внимание трябва да се обръща, когато
товарът на тиристорните устройства е индуктивен.
Продължителността на импулсите на пренапреже-
ние се колебае от няколко милисекунди до части
от микросекундата. За да се открият пренапрежения-
та, се използуват скоростни осцилографи и индика-
тора на преходни напрежения.
Защитата от тези нежелателни явления се осигу-
рява или чрез избора на прибори, конто биха мо ли
да издържат пренапреженията, или чрез свързване
на обикновеии диоди последователно на тиристори-
те, или чрез използуване на лавиини тиристори.
Претоварванията по ток могат да се дължат иа
следните причини: 1) къси съединения в товара; 2) по-
вреди на някои от тиристорите.
За особено отговорни схеми се използуват бързо-
действуващи полупроводникови прекъсвачи, конто
изключват цялото устройство при увеличаване на то-
84
La. Ако тиристорите работят в режим на малък то-
В’ Р, могат да се използуват и обикновени механичес-
ки максимално токови релета. Такава защита обаче
усложнява схемата, увеличава нейиите габарити и на-
‘малява сигурността й. Затова в последно време го-
дгмо разпространение получават бързодействуващите
стопяеми предпазители.
г Във военната промишленост освен сьответните эа-
щити се използува и дублиране на тиристорите и на
целите устройства. При повреда автоматично се
включват запасните елементи или устройства. По та-
къв начин се осъществява непрекъснатост на рабо-
тата и голяма сигурност.
В5
4. УПРАВЛЯЕМИ ТИРИСТОРНИ ИЗПРАВИТЕЛИ
Във веригите за променлив ток тирнсторите из-
пълняват роля на почти идеални статични превключ-
ватели. Когато на анода на тиристора е подаден по-
ложителният полупериод на напрежението (по отно-
шение на катода), приборът може да се отпуши в
момент, в който ние желаем. Това негово свойство
се използува за фазово регулиране на мощността в
товара. Регулирането на изправеното напрежение мо-
же да се извършва плавно и в широки граници. Ос-
новните принципи на това регулиране с тиристори
ще бъдат пояснени чрез разглеждане на примерни
основни изправителни схеми.
4.1. ЕДНОПЪТЕН ИЗПРАВИТЕЛ С АКТИВЕН
И ИНДУКТИВЕН ТОВАР
Схемата е показана на фиг. 4.1 а. Тя се захранва
от напрежение w2=E,slnwZ. В интервала О тирис-
торът може да бъде отпушен, а в интервала тс —з—2тг
не може, тъй като z/Tlip е отрицателно. Докато на УД
не е подаден управляващ импулс от схемата за уп-
равление (не е показана на фигурата), в товара не
се подава мощиост Ъгълът, който характеризира фа-
зового регулиране, е ъгълът на задръжка а. Посред-
ством изменението на а (фиг. 4.16) може да се изменя
токът през товара от 0 при а—л до максимална
стойност при а=0. На фиг. 4.1 б, в, г са показани
86
кривите на захранващото напрежение «2 (защрихова-
ната площ от тази графика съответствува на товар-
ного напрежение), на товарния ток и на напре-
Фиг. 4.1 Еднопътен тиристорен изправител'
а — електрическа схема; б — напрежение на вторич-
иата намотка ня трансформатора и товара; в — фор-
ма на тока през товара; г — форма на напрежението
на тиристора
жението на тиристора «тир при активен товар Rm
(фиг. 4.1 а при затворен ключ К).
87
Средиата стойност на изправеното напрежение се
определи по известната формула
Uo = 2к JЕSin	~ C0S <4Л)
а
Изходното напрежение има максимална стойност
Uo = -£- (l+cos0°)=0,318 Е, (4.2)
мвкс
Токът през товара е
F
/°==^?m-<1+cos^ <4-3)
Действуващото напрежение върху товара е
/7Д	£2sina6d6 =
а
1
= (л — а 4—I sin2 а) 2»	(4.4)
zjtc	2
а действуващият ток —
1
/д = oi/£P <*—*+4-sin 2g) 2 •	(4-5)
2 p it Кт	2
Напрежението, което трябва да издържа тиристо
рът, е равно на амплитудата Е. Токът през тирис-
тора се определи от (4.3) и (4.5). По такъв начин,
когато са зададени максималната и минималната
стойност на напрежението върху товара, можем да
намерим амаКс» тока през тиристора, напрежението
«2 и да изберем типа на тиристора.
88
Типичен е активно-индуктивният товар (фиг. 4.1 а—
при отворен ключ К). За този случай на фиг. 4.2 са
показан и кривите на тока Iz^ и напреженията и2> «ш и
Их (напрежение върху товарната индуктивност). В
Фиг. 4.2. Форми на напрежението от
трансформатора, на тока през товара,
на напрежението върху товара и на на-
прежението на тиристора за еднопътния
изправител от фиг. 4.1 при работа с
индуктивен товар
т. А от графиката тиристорът се отпушва и до т. Б
токът през него расте. Благодарение на самоиндук-
ционното напрежение в товарната иидуктивност ти-
89
ристорът продължава да е проводим даже и тогава,
когато напрежението и2 (в т. измени своя знак
За товарния ток можем да напишем
Хт ~ + Rmim=EsinQ.	0.6)
Решението на това уравнение дава
1„ = , Е	Г sin (в — ср) —
]//?2 +Х2 k
Rm
— sin (a — p)e m I	(4-7)
R
В (4.7)	p=arcg _. ; 0=wt
Напрежението върху активного сопротивление е
Ur = ImRrn
m
и се измени по същия закон, по който се измени и
1т. Напрежението върху индуктивното съпротивле
ние е
у dz'm
Характерно за този случай е това, че в кривата на
обратното напрежение на тиристора има Скокове.
Тиристорът провежда не само когато 6 варира от а
до п, а и когато 0=Х>тг— а. От (4.7), като при-
равним гш=0 за 0=Х-Та, може да получим X:
- -- х
sin (а4-Х—р) — sin (а—р) е =0.	(4.8)
90
Ако знаем Лиа, можем да получим средната
стойност на изправеното напрежение
гт 1 С гт- плп г COS а — cos (а 4-X) ..
Uo--- J	Asin6d0 = Go41kc----2^-------’ <4-9)
а
където Ц,м1кс е напрежението на празен ход, когато
а=0. Прн чисто активен ток напрежението (То е рав-
но на нула при а=тс, но в дадения случай то е рав-
но на пула при а = и Л=л и при а=л. В зави-
щ
симост от отношението токът може да има
_________
прекъснат или непрекъснат характер (^т=У/?^4-^)-
Разгледаният пример е характерен не само за ти-
ристорни изправители. По такъв начин се анализират
и схеми с газонапълнени прибори. Сьществуват оба-
че някои схеми, който се създадоха заедно с разви-
тието на тирнсторите и затова са по-характерни за
тях. Те са разгледани по-нататък.
4 2. СЛУЧАЙ НА ИНДУКТИВЕН ТОВАР, ШУНТИРАН
С ОБРАТНО СВЪРЗАН ДИОД
Често, за да се избегне отрицателният участък в
кривата на товарното напрежение, се използуват дио-
ди, конто шунтират товара. На фиг 4.3 е показан
двупътен изправител със средна точка, който работи
с активно-индуктивен товар. Диодът Д шунтира то-
вара. Ако предположим, че индуктивността на това-
ра е голяма, токът през него е непрекъснат и има
форма, показана на фиг. 4.3 в.
Тиристорът Ту пропуска ток в течение на поло-
91
жителния полупериод, когато той се отпушва с ня-
какъв ъгъл на задрьжка а. Ако диодът Д отсъст-
вуваше, 1\ щеше да провежда и през отрицателния
полупериод при дсстатъчно голяма товарна индук-
Фиг. 4.3. Двупътен тиристорен изпра-
вител със средна точка:
а — електрическа схема; б — иепрежежиа
върху товара (за голям cos<p — беа шуитн
ращия диод Д) ; в — ток през товара
тивност. Обаче наличието на Д довежда до запуш-
ване на Т1г когато напрежението на захранване из-
мени своя знак при wt—к. Товарният ток, поддър-
жаи от товарната индуктивност, протича през диода
92
‘Д, докато се отпуши Т2. Следователно, макар че то-
кът през товара има същата форма, както и без Д,
изменението на средната стойност на напрежението
в зависимост от а остава такова, както при чисто
активен товар. Благодарение на този шунтиращ ди-
од в подобии схеми „обратного връщане" на енер-
гията, запасена в товарната индуктивност, в захран-
Гващата мрежа е невъзможно.
За проектирането на тази схема могат да се из-
ролзуват следните зависимости:
1) ток през товара
/о=—(l-1-cosa);	(4.10)
2) ток през диода Д
4 = 4“« cos а);	(4.11)
Г 3) максимален ток през Д
/диаке =0,26 /о;	(4.12)
I 4) максимално напрежение върху тиристора в пра-
ва посока — Е;
| 5) максимално напрежение върху тиристора в об-
Ьбратна посока—2Е
У 6) напрежение върху товара
Ц>=	(1 4-cos а);
I 7) максимален среден ток през тиристора
/	—
уо <₽	- ЯР •
93
Ако отс ьствува Д, напрежението върху товара ще
. т ЧЕ
е LL — cos а.
°	71
При предположение, че товарният ток е непрекъснат,
максималният среден ток през тиристора е същият
както и през шунтиращия диод.
4.3.	ВАРИАНТИ НА ДВУПЪТНА МОСТОВА
ИЗПРАВИТЕЛНА СХЕМА С ТИРИСТОРИ
Със създаването на полупроводниковите прибори
и специално на управляемите и неуправляемите ди-
оди широко използуване получиха еднофазните мос-
тови схеми. Съществуват няколко варианта на такива
схеми, който имат много общи качества, но имат и
съществени различия. На фиг. 4.4 са показан» пет
варианта на еднофазни мостови схеми. Ако товар ьт
е чисто активен, те не се отличават една от друга
по изходното напрежение. При индуктивен товар вся-
ка схема има своите особености. Ще разгледаме на
кратко тези схемнн варианта.
1.	На фиг. 4.4 а е показан мост, във всяко рамо
на който има тиристори. В необходимия момент се
включват едновременно два съответни тиристора. Та-
зи схема работи аналогично на схемата, показана на
фиг. 4.3. Отрицателното напрежение върху товара за-
виси от индуктивността и ъгъла а. В този случай
обратного напрежение на тирнсторите е два пъти
по-малко от напрежението при използуване на схе-
мата от фиг. 4.3, но за сметка на това са необходи-
ма два пъти повече прибори.
2.	Относителна икономия на тиристори и опростя-
ване на съответната схема за управление се постига
чрез схемата, показана на фиг. 4.4 б. Тя изисква оба-
94
a)
Фиг. 4.4. Варианти на двупътни диодно-тиристорни изправители
че съответното количество диоди. Един тиристор
свързан последователно на товара, се използува за
управление през двата полупериода. Приложеното
върху тиристора напрежение е пулсиращо. Схемного
време за възстановяване при отсъствие на пулсиращ
диод и чисто активен товар е равно на времето, при
което напрежението върху тиристора е иТиР<Лзд/?т
т. е. в малка облает около нулата на пулсиращото
напрежение. При наличие ва индуктивност в товара
поставянето на шунтиращ диод е задължително. В
противен случай през схемното време на възстановя-
ване тиристорът ще е в проводещо състояние и ще
загуби управляващото си действие. Шунтиращият
диод поема обратния ток и върху него се създава
падение 1—2 V, което се прилага като обратно на-
прежение на тиристора.
3.	Във варианта, показан на фиг. 4.4 в, се изпол-
зуват два тиристора с общо евързани катоди (или
аноди) и два диода в другите две рамена на моста.
Свързването с общи катоди е удобно от гледна точ
ка на монтажа на схемите за управление. От друга
гледна точка обаче свързването с общи аноди има
предимството, че двата тиристора могат да бъдат
поставени на един радиатор. Нека анодът на Тл е
положителен. Токът от източника започва да проти-
ча през Ти Д, щом подадем управляващ сигнал
при со/=а1. В момент напрежението на източ-
ника на променлив ток преминава през нулата. При
индуктивен товар в тази точка енергията, запасена в
индуктивността, създава ток, който протича през
и Г, (те имат малки съпротивления), заобикаляй..и
източника на захранване. Това състояние ще продъл-
жава до момента со/=а2, когато се отпушва Т2. Ако
отношение™ Д' за товара е голямо, схемата не е
96
много за предпочитане, тъй като е невъзможно да
се доведе бързо до нула товарното напрежение. Ако
например трябва да се изключи .схемата в даден мо-
мент чрез прекратяване на управляващиге импулси и
ако токът през 7\ (респективно през Т2) в този мо-
мент е голям, товарният ток ще протича през 1\, Дх
през целия отрицателен полупериод. Когато промен-
ливото напрежение стане отново положително при
«тир>0, Л Ще се окаже отново в проводещо състоя-
ние, като че ли той се управлява с ъгъл а=0. То-
кът в товара ще протича един цял период. Това по-
ложение може да продължава неограничено дълго
време, докато не се прекъсне силовата верига или
докато не започне да се управлява отново изправи-
телят, благодарение на което може да се сведе анод-
ният ток до нула.
4.	Тези нежелателни явления могат да се избягнат
с добавянето на допълнителен шунтиращ диод Дл
(фиг. 4.4 г). Тъй като Д3 има по-малко съпротивле-
ние от веригата Т,, Дх, запасената енергия в £т ще
се разсейва именно през него. Тази схема има пре-
димството пред предлагаиата, че токът през изпра-
вителните диоди и тиристори е по-малък, с изключе-
ние на случая, когато а=0. Следователно, тъй като
в края на проводимостта на тиристора върху него
се прилага обратно напрежение, изискванията към
комутачионните качества на тиристорите и диодите
не са толкова големи. Те обаче се пренасят към ди-
ода Д3.
5.	Подобно стабилно действие, какго в схемата на
фиг. 4.4 г, може да се постигне и без допълнителен
диод, ако двата тиристора се включат последовател-
но в едва линия за променливия ток (фиг. 4.4 д'). За
шунтиращи диоди служат Дх и Д2, а не тиристори-
7 Тиристори
97
те. По такъв начин тиристорите са включени в те-
чение на време (к—а) от всеки период, а диодите—в
течение на време (тт-|-а).
।
44. ТРИФАЗНА МОСТОВА ИЗПРАВИТЕЛНА СХЕМА
(СХЕМА НА ЛАРИОНОВ)
।
Принципно работата на многофазните тиристорни
изправителни схеми ще разгледаме, като за пример
ще ни служи една от най-често срещаннте — трифаз-
ната мостова схема. Тъй като при работата на така-
ва схема с активен товар се предявяват никои спе-
цифични изисквания към схемата за управление, ще
разгледаме този случай.
На фиг. 4.5 а е дадена принципната схема на из-
правителя, а на фиг. 4.56, в—съответно кривите на
фазовите напрежения на вторичната намотка на транс-
форматора и кривите на изправеното напрежение на
схемата на два ъгъла на регулиране а при работа с
активен товар. Ъгълът а се отчита от момента на
естественото отпушване на тиристорите (точките на
пресичане на синосуидите на фазовнте напрежения).
За нормалната работа на схемата е необходимо да
се подават управляващи импулеи с ширина повече
от 60 ел. град, или с удвоени импулси. Причина за
това изискване е самият принцип на действие на схе-
мата. Тук едно временно работят два тиристора — един
в анодната и друг в катодната трупа. Ако управля-
ващият импулс е по-къс от 60 ел. град., ие могат да
се запалят едновременно двата тиристора. Освен то-
ва при а>60° в кривите на изходното напрежение и
на тока се появяват паузи и следователно е необхо
димо едновременно с подаването на управляващия
импулс на следващия по ред тиристор да се подаде
98
повторен импулс на съответствуващия тиристор от
противоположного рамо или да се използуват импул-
си с дължина, по-голяма от 60 ел. град. Както се
вижда от фиг. 4.5, в схемата има два качествено раз-
личии режима на работа: режим на непрекъснат ток
при а=0—~ и‘режим на прекъснат ток — при
а >-у- • За първия режим средната стойност на из-
правеното напрежение е
тг/2+а
ио —УуПАф макс sin 6 d Q — Ud0 cos a ,
эт/6 4- a
където	Ud0 = 2,34 U2 ф .
За a> g средната стойност на изправеното нап-
режение има следния израз:
Uо = Udo 1 -|-cos g—f-a jl •
Както виждаме от последната формула, пределни-
ят ъгъл на регулиране, при който Uo става равно на
нула, е а=120°.
Най-голям интерес представлява индуктивният то-
вар. Предполагаме, че товарната индуктивност е до-
статъчно голяма, така че товарният ток е идеално
изгладен. В този случай 1т е непрекъснат за целия
интервал на изменение на а. На фиг. 4.5 г, д, е са
показани кривите съответно на фазовите напрежения,
на изправеното напрежение и на напрежението на ти-
ристора, когато a = 75°. В интервала ej — е2 е отпу-
щен тиристорът 7\. Потенциалът на катода му (по
отношение на нулевия потенциал) се измени по си-
нусоидата на фазовото напрежение и$, при това в
99
началото на този интервал той е положителен, а в
края — отрицателен. В момента °2 се отпушва Т3 и
токът започва да преминава през него. По-нататък в
интервала е2— ез провежда само Та, а след това в
интервала е3—6 4— Тъ. Същото редуване става и в
анодната трупа тиристори.
Изправеното напрежение Uom се определи от раз-
ликата между потенциалите на общите катоди и об-
щите аноди. За този случай то е
COS ОС.
Следователно за този случай пределният ъгъл на
регулиране е амакс =90°.
Максималното обратно напрежение на тиристора
зависи от амплитудата на линейного напрежение на
вторичната намотка:
6/-гир. обр. макс—УЗ 6^2 ф макс = 2,45 6/2ф.
Максималното право напрежение е
МТир. пр. макс — Уб 4/2 ф Sin ОС.
Средната етойност на тока през тиристора е
г _ 1
1о ср. тир — 3 /го ’
а действуващата —
г Л,
/д тир. — —--
Уз
В трифазната мостова схема тирнсторите от една
трупа могат да бъдат заменени с диоди — т. нар. не-
симетрична схема. Както е показано на фиг. 4.6 а, ти-
ристори се изпслзуваг само в катодната трупа При
това положение комутацията на тока в анодната тру-
па става в моментите на естественото запалване, а в
100
катодната— при подаване на съотвения управляващ
импулс. На фиг. 4.6 б, в са показани измененнята на
поте нци а ли те на положителния и на отрицателния по-
люс на изправителя и из ходи ото напрежение на то-
Фиг. 4.6. Грифазна мостова несиметрична
схема с тиристори и диоди:
а — електрическа схема; б — напрежения на фазите;
в — напрежение върху товара
вара при работа с активен товар с а — 30°. Пулсаци-
ята на изходното напрежение е по-голяма в сравне-
101
ние с пулсацията при симетричната схема. Ако о схе-
мата с шест тиристора кратността на пулсация е рав-
на на шест, то при несиметрнчната схема само с три
тиристора тя се намалява до три и при нея cas иеоб-
ходими филтриращи елементи с по-добри изглажда-
щи качества. Затова използуването на несиметрична-
та схема е целесъобразно, когаго не се нзисква мно-
го голям диапазон на регулиране на мощността.
4.5. СИСТЕМИ ЗА УПРАВЛЕНИЕ НА ТИРИСТОРНИТЕ
ИЗПРАВИТЕЛИ
От принципа на работа на управляемите изправи-
тели следва, че е необходимо схемата за управление
да дава изходен импулс, дефазиран спрямо захранва
щото напрежение на ъгъл, отговарящ на ъгъла на
задръжка. Системата за управление трябва да изпъл-
нява следните задачи:
1. Да създава многофазна система снгнали, син
хроннзирани със захранващото напрежение, конто мо-
гат да отпушват тиристорите.
2. Да осъществява изменение на фазата на управ
ляващия импулс спрямо фазата на захранващото иап
режение.
При разработването на схемите за управление и на
чина на регулиране е необходимо да се имат пред
вид смущенията, конто възникват при комутацията
на тиристорите. На всяка цена тирнстопите трябва
да бъдат защите ни от нежелани отпушвания, в про-
тивен случай авариите ще бьдат много чести.
Системите за управление на т — фазните изправи
тели се състоят от т канала за управление и съдър-
жат следните елементи:
102
1)	входно устройство, създаващо многофазна сис-
тема от импулси;
2)	фазоизместващо устройство;
3)	съгласуващо устройство, коего осъществява
предварително усилване и формиране на управлява-
щия нмпулс;
4)	формиращо устройство, което окончателно фор-
мнра и усилва импулсите за управление.
Най-разпространеното и просто входно устройство
е трансформаторът. На фиг. 4.7 е показана схема за
получаване на 6-фазна система от синхронизиращи
импулси. Недостатък на подобна схема е, че при из-
кривявания иа захраиващото напрежение се наруша-
ва симетрията иа изходните параметри.
Входно устройство, което се сннхронизира чрез мо-
мента на преминаването на захраиващото напрежение
през нулата, е показано на фиг. 4.8. Схемата пред-
ставлява мултивибратор с трансформаторна обратна
връзка. Колебания на мрежовото напрежение от 80
до 115% от номиналната стойност практически не
влияят на момента на превключване. За управлението
на трифазен изправител са необходими три такива
схеми, включени във всяка фаза.
За фазовото изместване на импулсите най-често се
използуват магнитопроводи с правоъгълна крива на
намагнитване, фазовъртящи мостове, схеми, вертикал-
но (срэвнително) фазорегулиране и т. н. Много добри
качества има двубазовият диод (еднопреходен тран-
зистор), който съчетава функциите на фазоизмества-
що и формиращо устройство. Схема на фазоизмест-
ващо устройство с използуване на магнитен усилва-
тел е дадена на фиг. 4.9 а. Параметрите на дросела
с насищане (ДН) са избрани така, че при отсъствие
на управляващ сигнал (Z7y =0) магнитопроводът да
не се насища. Когато подадем управляващо напреже-
103
ние, в същност изменяме магнитного състояние на
магнитопровода. В зависимост от това се измени и
волт-секундната площадка, необходима за пренамаг-
Фиг. 4.7. Трансформатор-
но устройство за полу-
чаване на 6-фазна систе-
ма от напрежения
Фиг. 4.8. Входно устройство, осно-
ваващо се на генератора на Ройер
а — схема, б — графики на входного (ивх)
и изходмото (иизх) напрежение
нитването на магнитопровода. На фиг. 4.9 б са пока
зани кривите на входното управляващо напрежение.
104
(на изменение™ на магнитната индукция и на изход-
/ното напрежение на схемата. В интервала t0 -i-tt, ко-
гато «вх>0, сърцевината се пренамагнитва от Во до
'Bs  През това време през Rm не протича ток, тъй
Фиг. 4.9. Фазоизместващо устройство с магнитен усилвател:
а — елгктрическа схема; 6 — входно напрежение, изходно напреже-
ние и изменение на магнитната индукция в магнитопровода
като цялото напрежение е върху ДН. В момента tx
(магнитопроводът се насища и цялото напрежение па-
ша върху товара. В момента t2 токът през Rm става
ула и напрежението на входа измени знака си. В
момента ts се отпушва Да и под действието на про-
менливото напрежение «вх магнитопроводът се пре-
намагнитва от Bs до Во . По такъв начин началният
момент на формиране на фронта на управляващия
импулс се определи от стойността на Во. Като из-
меняме Uy, ние изменяме и Во, а следователно и ин-
тервала 0-т-^.	__
105
На фиг. 4.10 е показана схема на фазовъртящ мост.
Фазата на изходното напрекение се измени спрямо
фазата на входното синусоидално напрежение при из-
Фиг. 4.10. Схема на фа-
зовъртящ мост
Фиг. 4.11. Фазоизместващо устр й
ство, използуващо сравняването на
две напрежения, подадени на ба >ата
на транзистора
менението на съпротивлението в едно от рамената на
моста. Зависимостта на фазата се определи от фор-
мулата
«=2arctg А;
Ако мостът не е натоварен, а може да се измени
от 0 до 180°. Ако мостът е натоварен, изходното му
напрежение се измени по стойност и границите за из-
менение на а се стесняват.
Описаните схеми за фазово управление са ннерцион-
ни и затова при тях бързодействието е ограничено.
Инерционността може да се избягне, като се изпол-
зуват устройства, работещи по вертикалния принцип
106
а фазорегулиране. Същността на този принцип е в
Ьравняването на променливо (най-често трионообраз-
но) напрежение с постоянно напрежение. В момента
I на изравняване на двете напрежения се изработва уп-
кравляващ импулс.
I Сравнението най-често се извършва във входната
верига на транзистора (фиг. 4.11). Когато напрежени-
ето на кондензатора С се изравни с Uy, транзисто-
рът се отпушва. Като се измени Uy или зарядната
времеконстанта на кондензатора, може да се измени
и моментът на отпушването на транзистора спрямо
момента, в който Uc—0.
I Мощността на сигнала, получен след фазоизмества-
щото устройство, обикновено е малка. Съгласуващо-
то устройство формира и усилва получените импулси.
Най просто и сигурно съгласуващо устройство е
усилвателят. Използуват се често усилватели с поло-
жителна обратна връзка или блокинг-генератори, за
да се получат импулси с достатъчно стръмен преден
•фронт. Те имат транзисторни схеми, добре описани в
[литературата.
Последното стъпало, което е предназначено за окон-
чателно формиране и усияване на управляващите им-
(пулей, обикновено се изпълнява в два вида: странс-
форматорен и безтрансформаторен изход. Първият вид
е разпространен много повече от първия. Наличието на
трансформатор позволява да се достигне максимално
съгласуване и одновременно управляване на няколко
.тиристора. Единствен недостатък на трансформатора
е, че стръмността на предния фронт на импулса се
намалява поради индуктивността на разсейване. Обик-
новено за превключващи елементи се използуват тран-
зистора и маломощнн тиристори. Транзисторните ус-
тройства са усилватели или блокинг-генератори, а
с тиристори се създават обикновено специални капа-
ритетно-тиристорни формиращи устройства.
107
5. ПРЕКЪСВАЧИ НА ПОСТОЯНЕН ТОК
И ИНВЕР ЮРИ
Добрите ключови качества на тирнсторите с"успех
се използуват за преобразуване на постоянно^напре
жение. В този случай те служат като елементи на
Фиг. 5 1. Принцип на регулиране на напрежение-
то в прекъсвачите:
а — схема; 6 — изменение на ширината и а импулсите; в ~
регулиране на паузата между тях
прекъсвачи или инвертори. Най-често прекъсвачите се
използуват за преобразуване на постоянно напреже-
ние пак в постоянно, но с по-ниска средна стойност.
108
[Принципът на действие на такъв вид устройства е
Ьлюстрнран с фиг. 5.1. Както се вижда, регулиране! о
на изходното напрежение може да се извършва по
два начина: чрез запазване на постоянен период Т и
Изменение на ширината на импулса през тиристора —
т. нар. широчинно-импулсна молулация (фиг. 5.1 б), или
чрез запазване на постоянна ширина на импулса t„ и
изменение на дължината на паузата — честотна моду-
Иация (фиг. 5.1 е). Защрихованите импулси предста-
Вляват напрежението върху товара, когато тиристорът
е в проводещо състояние. Когато тиристорът е запу-
шен, на товара не се подава никакво напрежение. Та-
кива схеми се използуват обикновено за регулиране
на скоростта на двигателите за постоянен ток, конто
работят без фиксирани източници на постоянен ток,
з регулиране на мощността на захранване в системи-
те с постоянен ток и др.
I 5.1. ПРЕКЪСВАЧИ НА ПОСТОЯНЕН ТОК
I На фйг. 5.2 а е показана схема, конто може да се
използува за прекъсвач на постоянен ток. Основният
тиристор Тг провежда тока през товара, а спомага-
|гелният Т» заедно с Ск служи за комутация. Когато
|7'1 е отпушен, напрежението за захранване се нрила-
га към товара, кондензаторът се зарежда през /?2 Д°
напрежение Е с поляритет, показан на фигурата. Ко-
като отпушим 72, захранващото напрежение се при-
лага към /?2, а напрежението на кондензатори се по-
дава към 7\ и го запушва. През Т9 и Zm кондензато-
рът Ск се презарежда. При отпушване на 7\ от вън-
шен импулс тиристорът Т-2 се зап} шва (по същия на-
чин, както Т}) и схемата се връща в изходното си
състояние.
109
Е
а)
6)
Фиг. 5.2. Прекъсвач на
постоянен ток с капаци-
тивна комутация:
а — електрическа схема; б —
еквивалеитна заместваща
схемя
Необходимият комутиращ капацитет може да се оп-
редели от анализа на интервала от време веднага след
отпушването на Т2. Предполага се почти винаги, че
тиристорите са идеални ключе е с безкрайно голямо
обратно и безкрайно малко
право съпротивление. Също
почти винаги се предполага,
че възстановяването на об-
ратите запушващи свойства
става мигновено, т. е. не се
взема пред вид обратният ток
през тиристора. Тогава мо-
ментът на комутация може
да се характеризира с екви-
валентната схема, показана
на фиг. 5.2 б. Нека в момен-
та /= О 72 се отпушва, а Т\
се запушва. Интересува ни
напрежението на кондензато-
ра, което в същност запуш-
ва 7\. Времето за възстано-
вяване на управлението се
определи от интервала, необ-
ходим за разреждане на кон-
дензатора от напрежението,
до което той се е заредил, докато е бил отпушен
7\ до нула, когато напрежението на 7\ става поло-
жително. Позовавайки се на еквивалентната схема,
можем да запишем следното:
2f = J J /с d/+Zc /?т; Zm=/?m .	(5.1)
Оттук можем да намерим тока
t __
fc = .е .	(5.2)
по
I Напрежението върху Ск , което ни интересува, е
t	/	— HR С \
1 л	/	m к \
I Uc=-E+~j iK&t=E\\-2e	).	(5.3)
О
 Когато приравним този израз на нула, можем да
намерим /зап.сх:
(t
зап . сх 1
*“ р р I
1—2е *” к j=0;
*зап. сх =0,69/?т Ск .	(5.4)
 От (5.4) за най-тежкия случай, при който /?т= v—
7макс
(където /макс е максималният товарен ток, се намира
Ьинималният необходим капацитет—
1,45 ^зап, сх/макс
• (5-5)
При това
^зап. сх— 1 л с j
!>45 4акс
 Разгледаният случай се отнася за активен товар.
Ако товарът е индуктивен, към него се включва ди-
од Дт за освобождаване на енергнята, запасена в то-
варната индуктивност. Ако тази индуктивност е до-
статъчно голяма, може да се предположи, че по време
на запушването товарният ток е постоянен и равен
на /м«с. Кондензаторът се презарежда с постоянна
скорост, тъй като /с Тогава
1 г	*	.
----Е~^С J Еакс б t— Е-\-1кглх -q . (5.6)
111
По подобен начин, както при горните начисления,
получаваме за индуктивен товар следните съотно-
шения :
- - 7ЗЯП сх 1макс ,
к — Е
СЕ
^зап. сх — г •
7макс
(5-7)
(5-8)
От (5.5) и (5.8) виждаме, че схемното време на за-
пушване на Ту е функция на товарния ток.
комутацията на маломощния тиристор /2 се оси-
гурява чрез прекратяване на тока прея него (тока на
презареждане на кондензатора Ск ) или чрез отпущ-
ване на тиристора Ть
Необходимо е да се изпълнява условието
Е
R "" А1Д •
Недостатък на посочената схема е появяването а
импулс с двойно напрежение върху товара в момен-
та на комутация.
Начинът, по конто определихме комутиращия а-
пацитет, е типичен почти за всички схеми с чисто
капацитивна комутация. Затова на него се спря :ме
толкова подробно. Това ще ни пжогне по-натат" К
при разглеждане на други, по сложни устройства
На фиг. 5 3 е показана схема на прекъсвач на о-
стоянен ток, който използува резонансна комутация
При отпушване на Тг кондензаторът С се зарежда
до напрежение L и /?2. Когато се отпуши Т%, конден
заторът се разрежда в резонансен кръг през Т>, и
диода Ду или тиристора Ту. Докато токът на резо-
иансния разряд, който е обратен по посока на тог р-
ния ток, протичащ през Tv е по-малък от него, той
112
го намалява. Когато синусоидалният разряден ток ста-
не по-голям от товарния, върху Т\ възниква отрица-
телно напрежение' и разреждането продължава през
Дх и Т2- Отрицателното напрежение на Тг се поддър-
Фиг 5 3. Прекъсвая на ток с резонансна
комутация
жа от напрежителния пад върху Дг. Когато резонан-
сният ток измени своя знак, по-иататъшните трепте-
ния се прекъсват, тъй като веригата вече не се зат-
варя през Дх и Tv Токът протичащ през Zm, нама-
лява до нула, ако товарът е активен. Ако е индук-
тивен, намалява токът през диода Д3. Процесите се
повтарят в обратна посока' при отпушването на 7'1.
За успешната работа на схемата е необходимо резо-
нансният кръг да поддържа разрядния ток през дио-
да Д1г при което се създава отрицателно напрежение
върху 7\ в течение на времето /зап. сх В дадения слу-
чай схемного време на запушване се определи от ин-
тервала, в течение на който разрядният ток на кон-
денэатора ic превишава максималния товарен ток
/макс- Ако предположим, че няма загуби в диода и
тиристорите, токът в резонансния кръг ще бъде
к==Е\11	(5’9)
8 Тиристори
IP
където
1
Ако приравним г'с=Ашкс> можем да получим интер-
вала в който/резонансният ток е по-голям от
товарния:
।	I ^макс_£	I.	f'xIO'l
A— arcsin---------е--w ,	(tUU)
1 (О	I £	I
t2— 1 I л—arcsin (—— « YI;	(5.11)
z (О I	1 Л	/I
1л в	\	' J
/з»п сх=^2~*1= 1 [тс—2arcsin	< (5.12)
v.a	х 1	щ I	1	fl	I I
Ако обозначим	=k след известии преоб-
разувания можем да намерим следните решения за
L и С:
L=^-------------------'—TTV- (5ЛЗ>
К7м»кс л—2 arcsin
c==^t^_. ---------- 1	(5Л4)
Е-	л-2 arcsin |
Дадените съотношения са за активен товар. При
индуктивен те се изменят и имат следния вид:
^mikc .
С—l3in —,
(5.15)
ш
2
^зап сх —ТС
(5.16)
114
4£t
L=—?
(5-17)
макс
По тези формули можем да начислим L и С, като
имаме пред вид, че /макс трябва да бъде максимално
вьзможният, а /зап— максималното време на запуш-
ване, дадено в справочниците.
В схемите, разглеждани дотук, в качеството на ко-
мутиращ ключ се използува допълнителен тиристор.
Това усложнява и оскъпява устройствата. За да се
избегне допълнителният тиристор за комутация, се
използуват и други методи. Например в схемата на
прекъсвача, показана на фиг. 3.17 г, се използува транс-
форматор, намотан на магнитопровод с правоъгълна
крива на намагнитване, който играе две роли: авто-
трансформаторна и комутираща. Схемата работи по
следния начин. Докато Т\ не е отпущен, конденза-
торът С се зарежда през товара до напрежение Е.
При отпушва пето на 1\ това напрежение се прилага
към намотката wm и магнитопроводът се насища, а
кондензаторът се презарежда резонансно. Товарният
ток, който протича през wm, измени посоката на маг-
нитния поток в магнитопровода и благодарение на
автотрансформаторното действие кондензаторът се
зарежда до още по-високо напрежение	д).
wm
След известно време, зависещо от товарния ток, на-
мотайте и магнитните свойства на магнитопровода,
той се насища в положителна посока, напрежението
иа кондензатора се прилага към Г, и с това го за-
пушва.
115
5.2.	ССОБЕНОСТИ НА ТИРИСТОРНИТЕ АВТОНОМИИ
ИНВЕРТОРЫ
Инвертор в промишлената електроника се нарича
статичен преобразувател на постоянен ток в промен-
лив, използуващ прибори с ключови свойства: тири-
стори, игнитрони, тиратрони, екзитрони, транзисторы
Автономен (независим) инвертор е този, в чийто
товар няма източник на активна енергия с такава че-
стота, при конто работи инверторът. Зависимият ин-
вертор отдава енергията си в мрежа, в конто има та-
къв източник.
Инверторите, конструирани с различии прибори
имат много общи признаци. Обаче конкретните осо-
бености на тиристорите дават своя отпечатък върху
методиката на анализа и основните показатели на
схемите с тиристори. В зависимост от начина, по koi
то се извършва комутацията на тока, всички инвер-
тора могат да бъдат класифицирани в няколко групи.
1.	Паралелна инвертора —- при тези схеми комути
ращият кондензатор е включен през по-голямата част
от периода паралелно към товара, така че напреже-
нието върху товара е идентично с напрежението на
кондензатора. Ако товарът има инд> ктивен характер,
за компенсация може да се използува самият кому
тиращ кондензатор или изправител на обратния ток
(инвертор с обратен изправител).
2.	Последзвателни инвертора. При този тип ин-
вертори обикновено комутиращият кондензатор, дро-
селът и товарът са последователно свързани с тири-
стора. Кръгът, който се получава при това, работи в
режим на трептения.
3.	Автономна инвертора с допълнителна комута-
ция. Те са особен клас инвертори, конто използуват
допълнителни комутационни тиристори. Обикновено
116
при тях токът от основния тиристор, който трябва
да се запуши, се отвежда към спомагателния тири-
стор, а след това кьм следващия по ред основен ти-
ристор. За комутация се използуват обикновено кон-
енз1тори, предварително заредени до необходимото
апрежение. Благодарение на междинната комутация
се постига относителна независимост на комутацион-
[иите условия от товара. Освен това при тези инвер-
1тори може да се изменя интервалът на проводимост
на силовите тиристори и по такъв начин те могат
лесно да съчетаят в себе си качествата на инвертор
и на регулатор на напрежение.
Съществуват устройства, конто едновременно при-
тежават свойствата на различии групи инвертори, на-
пример паралелно-последователните.
Независимо от начина на комутация автономните
инвертори могат да бъдат разделени на две групи:
инвертори на напрежение и инвертори на ток.
Инверторите иа ток се захранват от източник на
рок, който се получава, като дросел с голяма индук-
тивност се включи в захранващата верига. Общият
изходящ ток, който е равен на сумата от товарния и
комутационния ток, има правоъгълна форма, а фор-
мата на напрежението зависи от параметрите на то-
вара и е обикновено синусоидална.
При инверторите на напрежение е необходимо из-
точникът на захранване да има малко вътрешно съ-
противление, което на практика се постига с включва-
нето на кондезатор с голям капацитет паралелно на
източника на захранване. Изходното напрежение има
правоъгьлна форма, а формата на тока зависи от ха-
рактера на товара.
I Характерно за двата вида инвертори е това, че пър-
вият не може да работи в режими, близки до празен
ход и късо съединение, а вторият може да работи в
117
режим на „празен ход", но е нестабилен при късо
съединение. При късо съединение времето за възста-
новяване на управляващите свойства се намалява и
инверторът излиза от режима на инвертиране.
При проектиране на тиристорните инверторни схе-
ми трябва да се имат пред вид динамичните харак-
теристики на тиристорите. Основного внимание тряб-
ва да бъде обърнато към /9an>-dW-, икомутацион-
dt d/
ните загуби.
Като се има пред вид, че товарът може да се из
меня, а с това дасе измени и режимът на работа, е необхо-
димо схемата да бъде проектирана така, че даже в най-
тежките условия да не се надхвърлят граничните пара-
метра Времето за възстановяване е особено важнозаоп-
ределяне на горната гранична честота на даден инвертор.
df (< du
За ефектите и -у вече писахме и те трябва ха
се имат пред вид и да се изчисляват за всеки кон-
кретен случай. Обикновено за намаляване на тяхното
действие паралелно на тиристора се включват RC-
рупи, а последователно — дросели с насищане.
5.3.	ПАРАЛЕЛНИ ИНВЕРТОРИ
На фиг. 5.4 е показана схема на основния вид па.
ралелен инвертор. Комутиращият кондензатор е свър
зан паралелно на първичната намотка на инверторния
трансформатор (Тр), но всички разсъждения, конто
ще бъдат направени, могат да се отнесат и за слу-
чая, когато той е свързан паралелно на вторичната
намотка (тогава трябва да се вземе пред вид само
коефициентът на трансформация).
Както се вижда от схемата, последователно на за-
118
Фиг. 5.4. Класическа схема на
паразелеи инвертор
хранващите напрежения е включена голямаиндуктив
ноет, така че източникът на захранване е генератор
на ток. Входният ток на инвертора расте постепенно
и след няколко периода се установява. Пулсациите
на тока могат да се пренебрегнат, но в* в края и в
di
началото на всеки по-
лупериод са различии и
в момента на комута-
цията се получава скок
на напрежението в ин-
дуктивността. Товарът
се захранва през транс-
форматор, благодарение
на което може да се
постигне съгласуване на
изхода на инвертора с
товара.
Ще разгледаме кон-
кретния случай, когато
ге/1 = w2=wa=w. Да пред
положим, че е отпущен 7\
а Т2 е запушен. На лявата половина на първичната на-
мотка се прилага част от захраиващото напрежение.
Благодарение на автотрансформаторното действие на
Тр комутиращият капацитет се зарежда с положителен
потенциал на дясната си пластина (фиг. 5.4). Когато
отпушим Т2, благодарение на действието на Ск тири-
сторът 7\ се запушва. Кондензаторът Ск се преза-
режда през източника Е със скорост, зависеща от
тока, който е протичал през LK непосредствено до мо-
мента на комутация. При отпушването на Т2 напре-
жението на трансформатора се измени по знак и за-
режда Ск с обратен поляритет. Когато 7\ се отпуши
отново, Т2 се запушва и схемата се връща в първо-
119
иачалното^си състояние. По такъв начин токът про”
тича през едната или другата половина на първична-
та намотка на трансформатора и ‘ създава променлив
Фиг. 5.5. Ферми на_ напрежението и тока
на основннте елементи на схемата:
а — ток през входната верига, б — ток през тири-
стора; в — напрежение върху товара; г — напреже-
ние на тиристора
магнитен поток и~променливо напрежениеJ във вто»
ричната намотка.
На фиг. 5.5 са показани основните графики на то-
120
(рвете и напреженията, характеризиращи работата на
паралелния инвертор, който се захранва от източник
на постоянен ток. Последователно п| ез тиристорите
дготичЛт приблизит елго правоъгълни импулси наток.
През всеки тигистор 'фиг 5.56) преминава половина-
та от сред! ия ток на източника (фиг. 5.5а) Вьрхът
на тока, който се вижда в края на всеки период на
пропускане на тиристора, е обусловен от неговия об-
ратен ток. Този ток тече и през току-що отпушилия
се тиристор, което се характеризира с върха в нача-
лото на импулса.
В зависимост от големината на товара товарното
напрежение може да има почти правоъгълна или
почти триъгълна форма (фиг. 5.5в). При голям товар,
както се вижда от фиг. 5.5 г, се намалява времето
за възстановяваие, което често води до изключване
на инвертора. При малък товар г?3аи.сх се увеличава,
но едновременно се увеличава и максималното нап-
режение, което трябва да
издържа тиристорът. То
може да достигне до го-
лемина, няколко пъти пре-
вишаваща напрежението на
източника на захранване.
Изчисляването на еле-
ментите става по еквива-
лентни схеми. Съществуват
различии допускания, конто
.опростяват анализа. Френ-
ккият учен Демонтевие
предлага еквивалентна схема, показана на фиг. 5.6.
I Еквивалентната индуктивност L'K е пропорционал-
на на La :
Z.u / П \	1
-----И W = 5-28A"^-
\2 sin -х /
Фиг. 5.6. Еквивалентна заме-
стителна схема на паралелния
инвертор
121
По еквивалентната схема Ск и Ln се изчислява?
така, че схемного време за запушване да бъде до.
статъчно.
Често се предлага изчисляването да се извършва
Фиг. 5.7. Зависимост на схемного вре-
ме на запушване от елементите на схе-
мата: гзап сх — схемио време на запуш-
ване (s):
С — ко му тира щ капацитет (F); Zm — това-
реи импеданс (/2), приведен към първичната
намотка	j*
------коефициент на мощност на товара
zm
като се взема пред вид основната хармонична, тъй
като висшите хармоннчни са малки (10—15%). В
същност основата на изчислението се състои в опре-
деляне на комутиращия капацитет Ск В завнсимост
•122
от режима на работа се определи времето на за-
пушване. По графиките, дадени на фиг. 5.7. може да
се определи Ск. Например нека Гзапгсх =0,08;
/=1000 Hz; ZT = У/?^+(2к/лт)2= тогава по гра
//?П1
фиката се определи Ск = 42 (iF( - = 0,8
От графиката се вижда, че индуктивниит харак-
тер на товара изисква значителии комутиращи капа-
цитети независимо от времето /3,п. Въобще инверто-
рът е по работоспособен, когато общият характер
на товара е капацитивен. При индуктивен характер
на товара се изисква голям Ск , който да компенси-
ра индуктивността.
Съществуват графики, по конто може да се на-
числят максималните прави и обратни напрежения
на тиристорите в зависимост от обобщения коефи-
циент 4<aCZm [Л.З].
Разгледаната схема работи в режима на инвертор
на ток. Появяването на тиристорите, конто имат
относително малко време на възстановяване в срав-
нение с йонните прибори, даде възможност да се
създадат паралелни инвертори на напрежение с по-
добрени входни и изходни характеристики.
На фиг. 5.8 е дадена схема на паралелен инвер-
тор на напрежение с обратен изправител, който се
състои от диодите Д1 и Д2. Освен тези диоди схе-
мата се отличава от схемата на класическия парале-
лен инвертор и с това, че индуктивността LK е мал-
ка. Макар че двете схеми си приличат, комутацията
при тях е коренно различна. Диодите за обратна
връзка правят инвертора на напрежение сигурен при
големи изменения на реактинния товар, без да се
123
използуват комутиращи кондензатори с голям капа-
цитет. Напрежението на тирнсторите достига стой-
ност, малко по-голяма от ‘1Е, не само при широк
диапазон на изменение на коефициента на мощност
Фиг. 5.8. Схема на паралелен инвертор с об-
ратен изправител
на товара, но и при товар, който се измени от нула
до номинален. Кондензаторът Ск заедно с LK съз-
дават в определен период от време резонансен кръг,
благодарение на което върху тиристора се създава
отрицателно напрежение, достатъчно за запушването
му при относително малки стойкости на капаци-
тета Ск.
Нека да разгледаме един полупериод от действие-
то на тази схема, когато товарът има индуктивен
характер. Да предположим, че е отпушен 1\ и че
токът, протичащ през LK , е достигнал постоянна стой-
ност. Кондензаторът Ск се зарежда до напрежение
124
2Е с поляритет, показан на фиг. 5.8 Когато се от-
пуши Т2, в първия момент на индуктивности £к се
прилага напрежение 2f. Кондензаторът Ск измени
своя заряд, защото се разрежда в трептящия кръг
Ск Дк ,Д\, w0,\. Когато той се презареди, анодът
иа Г2 става отрицателен по отношение на земята.
Отпушва се Д.2 и енергията, натрупана в комутира-
щата индуктивност £к , се разсеива. Сега токът те-
че през LK, Т2, Д2, Wo,2- Благодарение на автотранс-
форматорного действие между и ®>Од част от
енергията се връща към източника на постоянно
напрежение и по такъв начин се увеличава общият
к. п. д. на схемата.
Връщането на енергията обратно в източника ста-
ва по следния начин. Когато протича ток през w0,i, 0,2»
той създава напрежение с поляритет, показан на
фигурата. От автотрансформаторного действие на
И’1,2 се създава напрежение с посочения поляритет.
Ако това напрежение е по-голямо от Е, по кръга
®i.2> Сф, Д2 протича ток, който дозарежда филтри-
ращия кондензатор Сф. След къСия комутационен
интервал (обикновено 10—50 ps) и запушването на
Г,, инд) ктивността на товара поддържа тока в то-
вара в същата посока, в конто той е протачал пре-
ди комутацгята. В това време Т2 се здпушва, тъй
като енергията в LK вече не е достатъчна да ком-
пенсира отрицателния му аноден потенциал. Токът
в пьрвичната намотка на трансформатора тече от-
дясно наляво, преминавайки през тщ 2, източника Е и
диода Д2. Следователно в това време отново се
връща реактивна енеогия в източника на захранва не.
Когато товарният индуктивен ток достигне нулева
стойност, Т2 се отпушва отново и токът протича
през Е, w’1,2, W0.2, 7'2, Lk . В товара се формира отри
цателен полупериод. Сега Д2 е запушен.
125
От принципа на действие на схемата при индук-
тивен товар се вижда, че управляващият импулс
трябва да бъде определен не само от параметрите
на тиристора, но и от изискванията на схемата. Той
трябва да бъде достатъчно дълъг, за да отпуши
повторно тиристора. Най-добре е да се подават къ-
си повтарящи се импулси. При капацитивен товар
диодите на обратния изправител провеждат реакти-
вен ток, преди да завърши единият или другият
полупериод на напрежение. При активен товар те
провеждат само в интервала, когато тиристорите се
запушват от обратного напрежение на Ск.
Обикновено трансформаторът се навива така, че
между двете първични намотки да съхцествува сил-
на магнитна връзка. Затова се препоръчва те да се
навиват бифилярно. Тогава напрежението иа Wj.i
и Wi,2 не може да превишава Е. В противен слу-
чай се отпушва един от обратните диоди. Следова-
телно върховите напрежения на тиристорите се ог-
раничават.
Често катодите на диодите се свързват с аноди-
те на тиристорите. Тогава максималното блокиращо
напрежение става равно на 2Е, а формата на нап-
режението върху товара е най-близка до правоъ-
гълната. С това обаче се разрушава връзката за
възвръщането на енергията обратно в източника.
Енергията се разсейва при циркулацията на тока
през тиристора и диода. За по-бързото й разсейване
често последователно с диодите се включват малки
активни съпротивления. При това к. п. д. особено
за високи честоти се намалява. С увеличаването на
, W0,l W0,2
«г =	= w~ се повишава к. п. д. на инвертора,
I
126
ко при това се увеличава правото напрежение, при-
ложено към запушения тиристор:
2—k
Unp = E^ •
I Едновременно се засилва и зависимостта на из-
Ьодното напрежение от стойността на коефициента
на мощност на товара. Затова се препоръчва да се
иабира kt = 0,1 -=-0,2. При това по-големите стойкос-
ти на kt е целесъобразно да се избират при по-малки
tтойпости на Е и по-висока честота.
г При активен товар двата тиристора провеждат
ток през целия полупериод, а средний ток през тях
е равен на половината 'от товарния. При реактивен
товар, както видяхме, токът през тирнсторите се
намалява за сметка на тока през обратните диоди.
Приблизително средната му стойност е
/ ,п .	(5. 18)
4р — 072
В тази формула /?т е активното съпротивление
на товара (Q), отнесено към половината първична намот-
ка, a Zm —пълният импеданс на товара, приведен също
към половината първична намотка. Приблизително
тиристорът през всеки полупериод провежда в тече-
ние на време, определено от ъгъла
а=^ 180—arc cos(^m).
От литературните данни следва, че при проекти-
рането на инвертора трябва да се ориентираме към
минимална енергия, запасена в Z.K през време иа
презареждането на кондензатора. Тогава комутира-
127
щите елементи се определят по следните изразц.
t Г
С.	аан* mskc
к =	;	(5.1 )

Л
0,425 /макс
(5 *0)
където
/зап е максималното време за възстановяване
паспортна стойност;
Г акс— най-големият възможен товарен
в момента на комутация, приве
към първичната полунамотка.
Най-голямата скорост на нарастване
напрежение се получава при най-голям
/<!« \	Е
“	=2,36 ----------
\ Gt /	зап.сх
\ /макс
на прав
товар. Т е
(5.21)
Както се вижда от формулите (5.19) и (5.20), п
големи токари и малки захранващи напреженп
комутиращата индуктивност се получава малка, а
капацитетът на кондензатора — голям. Затова такива
инвертори е целесъобразно да се използуват в
устройствата с малка и средна мощност и при
много малки стойности на Е.
За нормалната работа на схемата е необходи
да се вземаг мерки против насищането на магни
провода на инверторния трансформатор. Да предп
ложим, че послед-н е проьеждал 1\. Когато отно
включим инвертора, може да се случи така, че отно
во първо да се отпуши 7\. Магнитният поток и
същата посока и може да се получи насищане на
магнитопровода. За да се избегне това нежелател
явление, съществуват няколко начина. Трансфор^а-
128
торът може да бъде начислен при индукция, два
пъти по-малка от допустимата При това обаче се
увеличават габаритите му. Друг начин е да се на-
прави въздушна междина, конто дава малка оста-
Фиг. 5.9. Схема на мостов паралелен
инвертор с обратен изправител
тъчна индуктивност. Освен това може схемата за
управление да се проектира така, че винаги да се
отпушва определеният тиристор или включването
на схемата да става с по-висока честота.
Въз основа на тази схема са създадени още ня-
колко варианта, конто не се отличанат по принципа
на действие. Необходимостта от трансформатор със
средна точка може да бъде избягната при мостова-
та схема, показана на фиг. 5.9. Тя е целесъобразна
при повишени мощности. При нея едновременно се
включват два тиристора (напр. 7\, 7\ и Т2,Т3).
Предимствата на паралелния инвертор на напре-
жение се състоят в относително малката габаритна
мощност на комутиращите елементи, твърдата вън-
шна характеристика и доста високия к. п. д. Като
силова част на преобразувател на напрежение той
S Тиристори
129
дава напрежение, което лесно се филтрира. Изход-
ното му напрежение може лесно да се регулира
чрез широчинно-импулсна модуляция. Използува се
запушването на провеждащия тиристор. Повторният
импулс за управление може да се зададе с желано-
то от нас закъснение и по такъв начин да се изме-
ни ширината на изходния импулс.
Към отрицателните качества могат да се отнесат.
трудността при получаването на синусоидално из-
изходно напрежение, тежките режими на работа на
тиристорите (голям и голям ток през тях), необ-
ходимостта от бързодействуваща защита, тъй като
при едновременнсто запалване на тиристорите токът
расте много бързо поради малката стойност на LK
5.4.	ПОСЛЕДОВАТЕЛИ!! ИНВЕРТОРИ
При повишаването на работната честота над 1000 Hz
преходните загуби в паралелния инвертор се увели-
чават толкова, че в обикновен вид той не може да
се използува. В това отношение последователният
инвертор има някои предимства. Обикновено инвер-
торът работи в режим, при който тиристорът се
отпушва в момент, когато токът през него е много
малък. По такъв начин се намаляват загубите? на
включване. Освен това времето за запушване в'та-
кива схеми може да бъде значително и величината
—-относително ниска. Изходиото напрежение е в
достатъчна степей синусоидално и почти не са
необходими филтри.
Принципа на действие на последователните ин-
вертори ще разгледаме, като за пример ще ни слу
130
жат схемите, дадени на фиг. 5.10а, б, в. По тези три
примера читателят ще разбере предназначението на
различните елементи на схемите и ще може да се
ориентира почти във всички схеми на последовател-
ни инвертори. Да предположим, че първи се отпуш-
ва 7\ (фиг. 5.10 а). Кръгът, състоящ се от LK ,СК ,Rm,
е трептящ и при прилагане на напрежението Е в
него възникват трептения и през тиристора протича
ток, близък по форма до полусинусоидалния, често-
тата на който се определи от собствената честота
на кръга. Този ток зарежда кондензатора до напре-
жение, по-високо от Е. При пълното зареждане на
Ск анодното напрежение на тиристора става отри-
цателно и се създават условия за неговото запуш-
ване.
Когато се отпуши Т2, токът през товара измени
своята посока. При това Ск се презарежда. Схема-
та, дадена на фиг. 5.10 а, може да работи само при
условие, че в протичането на товарния ток има пау-
за. В противен случай при отпушването на на
тиристора 7', веднага се подава право напрежение
и в схемата се получава късо съединение.
За да работи без пауза, се използува схема с ко-
мутиращи дросели (фиг. 5.10 6). Благодарение на то-
ва правото напрежение не се подава веднага с от-
пушването на следващия тиристор и не сьс скок.
В тозй случай за определен интервал от време нап-
режението на тиристора се поддържа отрицателно и
той успява да се запуши. На фиг 5.11 са дадени
графиките на тока през тиристора, напрежението на
тиристора и на тока през товара за схемата от
фиг. 5.10 6.
Основните съотношения, по конто могат да се
проектират последователните инвертори, са следните.
131
в;
Фиг. 5.10. Схеми на последователни инвертори:
а с комутираща индуктавиост без средиа точка; 6 — с комутираща ин-
дуктивност със средна точка; а — с разделено захранване
Фиг. 5.П. Форма на тока
през тиристора (а) на на-
прежението (б) и на тока
през товара (в) за последо-
вателями инвертор
132

Товарен ток
е	_ е
~2Q	ЬР	20
i=kE е Sin е =	‘ • Sin е. (5.22)
а>£	О«щ
Тук
kE=E+AE,
К
~ 2Q
&Е=Е —------— ;	(5-23)
1
1— е
. 1
k=----—(5.24)
1 Ж
1— е
(k е коефициент на пресмятането);
Q— "£ е Q-факторът на кръга.
Напрежението върху индуктивността е
е
~ 20
UL = AkEe cos(e+<p),	(5.25)
К
където
6=со/;
J 1
2я/=<о= у LC ~4£3 е кръговата честота на кръга;
Л= ;	(5.26
133
Ф = аГС^2(? ’	<5-27)
Максималното напрежение, до което се зарежда
кондензаторът, когато е отпушен тиристорът Тг, е
Uc «кс +) = kE= Е----— = Е+ЬЕ. (5.28)
1—е
Максималното напрежение, до което той се пре-
зарежда при работа на Т2, е
Uс иакС(_) = Е (k—l)=AE.	(5.29)
Следователно напрежението на кондензатора има
Е
постоянна съставяща , а променливото напрежение
има следната амплитуда:
Uc~=^(2k-V).	(5.30)
Напрежението върху комутиращия дросел ((7£ )
се определи от условието, че в момента на отпуш-
ването и запушването на тиристора разликата меж-
ду напрежението на кондензатора и източника на
захранване се приема от неговата индуктивност.
Следователно в момента на отпушване
[*=0(+)] = t7c«.Kc(+)=££	(5.31)
В момента на запушване
UL к [/=0(_,] = 4 (2k—1).	(5.32)
Максималното право напрежение на тиристора е
^макс = 2^-	(5-33)
134
При активно-индуктивен товар
<5-з->)
Максималното обратно напрежение за двата слу-
чая се изразява по следния начин:
^,„„—£(2^1).	Р-35)
<53f"
За да се проектира схемата докрай, трябва да се
определи схемното време за запушване. То би мог-
ло да се определи от израза за моментната стойност
на напрежението на тиристора
е
2Q
Uа = E-2Ul = Е—2ЕкАе cos(0-H)-	(5.37)
Тук, както и при горните изрази, е предположено
че магнитната връзка между дроселите е пълна.
От прнравняванията Ua — 0 и /=Лап.сх се получава
__ °’^зап.сх
е 2(2	С08(<о/з.п.сх + ф)= ’ *	(5.38)
Z/1/v
За различии стойности на Q в долната таблица
са дадени съответните стойности на Zsan.Cx.
Q	°'^зап.сх
1	0,6
1,25	0,72
1,57	0,85
1,88	0.94
2,2	1,02
135
По далените формули може да се проектира инверто-
рът, когато работи в граничен режим. В зависимост от
това, дали честотата на управление е по-висока,
равна или по-ниска от собствената честота на кръга,
се различават принудителен, граничен и прекъснат
режим на комутация.
При режим, когато честотата на собствените треп-
тения на кръга fK е по-висока от честотата на
управляващия импулс (/у), не е задължително да се
употребяват комутиращи дросели с магнитна връзка.
Те увеличават правоте и обратного напрежение на
тиристорите, а върху времето на комутация не оказ-
ват особено влияние, тъй кат© през време на пау-
зата тиристорът възстановява управляващите си
свойства.
В граничния режим, когато /к =/у, е задължител-
на употребата на комутиращи дросели, евързани
последователно с тиристорите и с добра магнитна
връзка, тъй като без тях е неизбежно едновременно-
то отпушване на двата тиристора.
Благодарение на тези дросели рабогата на инвер-
тора е възможна и в режим на принудителна кому-
тация (fu < /у). В този режим особено строги са
изискванията към магнитната връзка. Колкото тя е
по-силна, толкова е по-сигурна работата на схемата.
Идеализираните криви на тока през тиристора,
напрежението върху него и товарния ток за инвер-
тора, чиято схема е дадена на фиг. 5.10 б, са пока-
зани на фиг. 5.11.
Когато в схемата се използува източник със сред-
ни точка (фиг. 5.10 в), при изчислението трябаа да
се има пред вид, че ако с Е е означено напреже-
нието на изхода на изправителя, във формулите
(5.22)-г-(5.36) трябва да се постави вместо £—Е/2.
Необходимостта от източник със средни точка се
136
избягва при схемата с разделен комутиращ конден-
затор, показана на фиг. 5.12. Тя е една от най-често
срещ^ните схеми на п >сле тователни инвертори по-
ради симетрияга, кояго се по туча за за товара. Рабо-
ти пт следния начин.
Стед отауппането на 7~, токът
преминава през Llr Rm, С.г и зареж-
да С.2 ДО напрежение Uc макс <+),
което, както и при горната схема,
превишава Е с Е. Едновременно
с това кондензаторът CKi, заре-
дил се в предидущия полупериод,
се разрежда през Тъ Lv,Rm. Посе-
ките на токовете при зареждането
на Ск2 и разреждането CKi съвпа-
дат, така че през товара тече су-
марният ток.
11ри отпушва нето на Г2 токът
през товара изменя посоката си.
Кондензаторът Са се разрежда, а
Фиг. 5.12. Пос ле до
вателен инвертор с
разделен комутиращ
кондензатор
Ск1 се зарежда.
По такъв начин работата на схемата е напълно
симетрична. През всеки полупериод от източника се
черпи ток и става поредно зареждане и разреждане
на комутиращите кондензатори. Формата на консу-
мирания от източника ток е подобна на формата на
изправения ток при двупътно нзправяне. Всички да-
дени по-горе формули за анализа на последовател-
ния инвертор са валидни и за дадения случай. В
това ни убеждава следното:
1. Винаги tic +«с =Е и затова при зареждане-
к1 к2
то и разреждането на кондензаторите се изменя са-
мо потенциалът на средната им точка 0.
2 Напреженията на кондензаторите съдържат
постоянна съставяща, равна на ZT/2. Кривите на нап-
137
режението на кондензаторите са напълно идентични
с кривата на напрежението на Ск от фиг. 5.10
Следователио кондензаторите в двете схеми се из-
числяват за едно и също напрежение. Обаче между
двете схеми съществува разлика в токовете, тъй
като в схемата с разделен комутиращ кондензатор
през всеки кондензатор протича само половината от
товарния ток. Следователио всеки от кондензатори-
те СК1 и Ск2 трябва да има капацитет С/2. Когато
последователните инвертори работят с индуктивен
товар, общата индуктивност, конто определи често-
тата на резонансния кръг, се определи от товарната
и комутиращата индуктивност. При изчисляването на
схемите с такъв товар е необходимо да се знае, че
напрежението върху индуктивността, изчислено по
(5.25), се разпределя пропорционално между товар-
ната и комутиращата индуктивност.
Последователните инвертори имат следните не-
достатъци.
1.	При изменение на товара се измени режимът
на работа, т. е. имат лоша товарна характеристика
При това се измени не само товарного напрежение,
но и честотата на кръга, което често е по-лошо.
2.	Не могат да работят на празен ход и не са
много стабилни при късо съединение поради голя-
мото нарастване на тока през елементите им.
3.	При увеличаване на токовете в схемата се уве
личават и напреженията на тиристорите.
Тези недостатъци се премахват до известна сте-
пей с включването на капацитет паралелно на това-
ра. Така се получава клас схеми, известии като па-
ралелно-последователни.
Често срещана в последно време е схемата на
мостов последователен инвертор (фиг. 5.13). При нея
едновременно се отпушват два тиристора (7\ и 7\,
138
Тч и Гз). Работата на такава схема е анологична на
работата на предидущата, но напрежението върху
кондензатора няма постоянна съставяща — всеки път
Фиг. 5.13. Мостов последовате-
лен инвертор
кондензаторът се презарежда до Ucm- Тази схема
се използува, когато е необходим източник за за-
хранване с високо напрежение.
139
140
Фиг. 6.1. Високоволтна част на волтамперната характеристика на тиристор
ВКДУ-50
Фиг. 6.2. Харектеристики иа ти-
ристора ВКДУ-50 в отпушено
състояние:
1 — /77=0,4 V; 2 — /77=0,5 V; 3 —
ДС7—0,6 V, 4 — /77=0 7 V; □ — Д[Л=
= 0,8 V
141
Фиг. 6.3. Характеристика иа преходиото топлинио съпротивле-
нне (г) иа тиристора ВКДУ-50 с радиатор М-4 л:
/	ст—0,3° w; 2	cm==0,25n/w; 3
142
Фиг. 6.4. Диаграма на управление на тиристора ВКДУ-50.
1 —	= ?w; 2 — /\Ру = 3w,	3 — Z^Ty = 6w; 4—t^Py =14w,
s — &Py = 100 W
L43
Фиг. 6.5. Зависимости на времето на отпушване от различии
параметр и:
Фиг 6.6. Зависимости на времето на запушване i а тиристора
от различии параметры:
° ^аап^^Х^макс) *	^аа™^7 (гмакс)» в	Н
144
ЛИТЕРАТУРА
1.	Кремниевые управляемые вентили — тиристоры (технический
справочник), перевод с английского под редакции В. А. Ла-
бунцова и А. Ф. Свиридова „Энергия", 1964
2.	Кузьмин, В, А, К, Я. Сенаторов — Четырехслойные по-
лупроводниковые приборы. „Энергия", 1964
3.	Д же нт р и, Ф., Ф. 1утивилер, Н. Голоняк, Э. фон
Застров — Управляемые полупроводниковые вентили, пере-
вод с английского под редакции В. М. Тучкевича. „Мир", 1967
4.	Тищенко, Н. М. В. Г. Машлыкин— Динисторы и ти-
ристоры и их применение в автоматике. „Энергия", 196 6
5.	Найдис, В. А., А М. Лебедев, Р. Т. Орлова и
В. Ф. Ю ф е р о в — Системы постоянного тока на тиристо-
рах. „Энергия11, 1966
6.	Полупроводниковые выпрямители, под редакции Ф. И. Кова-
лева и Г. П.Мостковой. „Энергия *, 1967
7	Каган, В. Г., Ф. Д. К о ч у б и е в с к и й, А. М. Ш у г р н н —
Нелинейные системы с тиристорами „Энергия1*, 1968
8	Лабунцов, В А, Г. А Ривкин, Г. И. Шевченко —
Автономные тиристорные инверторы. „Энергия11, 1967
9.	Аранчий, Г. В., Г. Г. Жемеров, И. Й. Эйнштейн —
Тиристорные преобразователи частоты для регулируемых
электропроводов. „Энергия11, 1968
10.	Шу бен ко, В. А., И Я. Браславский, Р. Т. Шрей
нер—Асинхронный электропривод с тиристорным упра-
влением. „Энергия11, 1967
11.	Авдеев, О. Н. Э. М. Димов, К. Д. Колесников,
А. М. Милованов — Полупроводниковые системы упра-
вления тиристорными преобразователями. „Куйбишевское
книжное издательство11, 1967
12.	Давидов, П Д. Анализ и расчет тепловых режимов по-
лупроводниковых приборов. „Энергия11, 1967
13.	Управляемые кремниевые вентили ВКДУ и ВКДУС.
Информстандартэлектро, Вып. 05. 03. 39—67
10 Тиристори
145
ТИРИСТОРИ
книжка 19 — първо издание
Автор инж. Стефан Еетимов Табаков
Рецензенги инж Светослав Йорданов Миленков
и инж. Минчо Савое Минчев
Научен редактор инж. Здравко Александров Николов
Редактор иа издателството инж. Искра Неделчева
Худ. редактор Лиляна Косарева	Худ. на корицата /7. Петруное
Техн, редактор Дим.. Боев	Коректор Мерияна Тотева
Дадена за набор на 20.VIII.I971 г. Подписана за печат иа 2.III.I972 г.
Печатни коли 9,60	Тираж 2575	Издателски коли 5,88
Формат 71 х 100/32 Тематичен № 1392/71 Издателски № 6118/ЦЫ
Излязяа от печат 18.1П.1972 г.	Цена 0,36 лева
Държавно издателство .Технике", бул. .Руски" 6, София
Държавна иечатиицж „Г Димитров*, Шумен, пор. № 1470
ПРИЛОЖЕНИЕ
Електрически параметри на тиристорите от типа ВЕДУ
Тип яя тиристора	Номиналиа средне стойност иа тока I А ср.	Номииално обратно иапре- женке	(напрежение на класа), V	| Максимално краткограйно j обратно напрежение f ^обр макс ’	Ток на утечка 1 I /7 [mA] 1 ут/ макс	Класвфииацконно напреже- ние в оглушено състоякиа Д» , V а	Парамет»и иа волтамперната характеристика		Топлинно сьпротмаление на тнрнстора в уста новей режим /?	,0/W	Топлинно съпротивлеиие на системэта тиристор-радиатор в установен режим /?	0/w т ст,	Номинален ток за различии приложе ими			Допустим средой ток о течение на 0,02 s.A	Допустим връх на тока с продължителност 0,01 s,A 1		Защитен покаеател (7=0.01 s) 14 (2s. А)	Загуби в тиристора при номинален ток ДР и	Ток на управ- ление		Напрежение иа управление		Мощност на управление, W		1 Средеи ток на вждържаие, А				Допустима скорост на нарастване на аиоднив ток dZ ~&t '	Допустима скороег на карастаеие на правого аиодно на- прем е ии е d« tr, dz v/**s	Време и a отпушва не		Време на аапушвака	
						Напрежение на от- сечка Uq, V	Динамично съпро- тнилеиие я иэ)хю~ Д 	 				постоянен ток. А	при еднопътно иэправяне, А	при трифаана схе- ма, А						t , А У	1<У макс ]	и V	Га	1. V [ у макс J		[ ЛРМ.КС ]	и о в в		при +25<С	и 1 I сх в			t отп JUS»	( ZOTn) де	t зап MS "	( 'зап)
ВКДУ-25	25	50,100 150,200 250,300	67 200 135	0,2/10 0,2/15	0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0 75	0,83 0,91 0,99 1,065 1,14 1 22	340 380 420 470 520 550	0,43	1,43	39	34	33	143 - 		540		1460	49	0,35	10	6	! 40	1.5	80	0,09	и	.15	0,3	10	20	4	10	100	—
ВКДУ-50	50	350,400 450,500 600,700 800	270 330 400 480 535				190 215 240 265 285 300	0,25	0,89	65	60	54	243	965		4650	79	0,4		10	6	40	2,0	100	0,1	0		0,4 •	10	20	7	15	no	—
ВКДУ-100	100	900 1000	600 6 0 800 935 1065 1200 1335	0,2/2\			57 63 70 76 87 93	0,17	0,38	176	156	150	510	2000 1 1550		20000	212	0,4	10	7	40	 2,5	250	0,12			0,5	10	20	8	20	120	200
ВКДУ-150	150																								<1.25								
ВКДУВ-200	200	Както и за ВКДУ- 25, 50,100 150		0,2/20		«	•	0,17	L 0,285	228	203	195	385			12100	316	0,4	10	7	40	3,0	250	0,12		.25	0,5	10 10	20	8	20	120	200
ВКДУ-300	300	100,150 200,250 300,350 400,450 500,600 700	135,200 270,300 400,480 535,600 670,800 935	1,0/30	L _		29 32 35 39 43 . 48	0,1	0 225	340	300	290	910	3560		63300	400	0,5	10	10	40	3,0	250	0,1		,2	0,5		20		—	140	—

Фиг. 4.5. Трифазен мостов i зправител с тиристори:
« — електрическа схема; б — напрежение на фазовите намотки иа транс-
форматора; в — напрежение върху товара; ?, б — сынит^ непременен. ъ<*
за индуктивен товар; е — напрежение върху тирнсторите
БИБЛИОТЕКА ПО Р А ДИ О ЕЛ ЕКТ РО И И К А