Как мы уже выяснили – тиристор, это полупроводниковый
прибор, обладающий свойствами электрического вентиля.
Тиристор с двумя выводами (А - анод, К - катод), это динистор.
Тиристор с тремя выводами
(А – анод, К – катод, Уэ – управляющий электрод), это тринистор, или в
обиходе его называют просто тиристор.

С помощью
управляющего электрода (при определенных условиях) можно
изменять электрическое состояние тиристора, то есть
переводить его из состояния «выключено» в состояние
«включено». Тиристор открывается в случае, если приложенное
напряжение между анодом и катодом превысит величину U =
Uпр, то есть величину напряжения пробоя тиристора; Тиристор можно открыть и при напряжении меньше, чем Uпр
между анодом и катодом (U < Uпр), если подать импульс
напряжения положительной полярности между управляющим
электродом и катодом.
В открытом состоянии тиристор может находиться сколько
угодно долго, пока на него подано питающее напряжение. Тиристор можно закрыть:
- если уменьшить напряжение между анодом и катодом до U
= 0; - если снизить анодный ток тиристора до величины, меньше
тока удержания Iуд.
- подачей запирающего напряжения на управляющий
электрод, (только для запираемых тиристоров). Тиристор может также находиться в закрытом состоянии
сколько угодно долго, до прихода запускающего импульса.
Тиристоры и динисторы работают как в цепях постоянного,
так и в цепях переменного тока.
Работа динистора
и тиристора в цепях постоянного тока. Рассмотрим несколько практических примеров. Первый пример
применения динистора,
это релаксационный
генератор звуковых сигналов.
 В качестве динистора используем КН102А-Б.
Работает генератор следующим образом. При нажатии кнопки Кн, через резисторы R1 и R2
постепенно заряжается конденсатор С (+ батареи –
замкнутые контакты кнопки Кн – резисторы – конденсатор С
– минус батареи). Параллельно конденсатору подключена
цепочка из телефонного капсюля и динистора. Через
телефонный капсюль и динистор ток не протекает, так как
динистор еще «заперт». При достижении на конденсаторе напряжения, при котором
пробивается динистор, через катушку телефонного капсюля
проходит импульс тока разряда конденсатора (С – катушка
телефона – динистор - С). Слышен щелчок из телефона,
конденсатор разрядился. Далее снова идет заряд
конденсатора С и процесс повторяется. Частота повторения щелчков зависит от емкости
конденсатора и величины сопротивления резисторов R1 и
R2. При указанных на схеме номиналах напряжения, резисторов
и конденсатора, частоту звукового сигнала с помощью
резистора R2 можно менять в пределах 500 – 5000 герц.
Телефонный капсюль необходимо использовать с низкоомной
катушкой 50 – 100 Ом, не более, например телефонный
капсюль ТК-67-Н. Телефонный капсюль необходимо включать с соблюдением
полярности, иначе не будет работать. На капсюле есть
обозначение +(плюс) и – (минус).
У этой схемы (рис 1) есть один недостаток. Из-за
большого разброса параметров динистора КН102 (большее
напряжения пробоя), в некоторых случаях, нужно будет
увеличить напряжение источника питания до 35 – 45 вольт,
что не всегда возможно и удобно.
Устройство управления, собранное на тиристоре, для
включения – выключения нагрузки с помощью одной кнопки
показано на рис 2.

Устройство работает следующим образом. В исходном
состоянии тиристор закрыт и лампочка не горит. Нажмем на
кнопку Кн в течении 1 – 2 секунды. Контакты кнопки
размыкаются, цепь катода тиристора разрывается. В этот
момент конденсатор С заряжается от источника питания
через резистор R1. Напряжение на конденсаторе достигает
величины U источника питания.
Отпускаем кнопку Кн. В
этот момент конденсатор разряжается по цепи: резистор R2
– управляющий электрод тиристора – катод - замкнутые
контакты кнопки Кн – конденсатор. В цепи управляющего электрода потечет ток, тиристор
«откроется». Загорается лампочка по цепи: плюс батареи – нагрузка в
виде лампочки – тиристор - замкнутые контакты кнопки –
минус батареи.
В таком состоянии схема будет находиться
сколько угодно долго. В этом состоянии конденсатор
разряжен: резистор R2, переход управляющий электрод
– катод тиристора, контакты кнопки Кн.
Для выключения лампочки необходимо кратковременно нажать
на кнопку Кн. При этом основная цепь питания лампочки
обрывается. Тиристор «закрывается». Когда контакты
кнопки замкнутся, тиристор останется в закрытом
состоянии, так как на управляющем электроде тиристора
Uynp = 0 (конденсатор разряжен). Мною опробованы и надежно работали в этой схеме
различные тиристоры: КУ101, Т122, КУ201, КУ202, КУ208.
Как уже упоминалось, динистор и тиристор имеют свой
транзисторный аналог. Схема аналога тиристора состоит из двух транзисторов и
изображена на рис 3.

Транзистор Тр 1 имеет p-n-p проводимость, транзистор Тр
2 имеет n-p-n проводимость. Транзисторы могут быть как
германиевые, так и кремниевые.
Аналог тиристора имеет
два управляющих входа. Первый вход:
А – Уэ1 (эмиттер
-
база транзистора Тр1). Второй вход:
К – Уэ2 (эмиттер –
база транзистора Тр2).
Аналог имеет: А – анод, К -
катод, Уэ1 – первый управляющий электрод, Уэ2 – второй
управляющий электрод.
Если управляющие электроды не
использовать, то это будет динистор, с электродами А -
анод и К - катод.
Пару транзисторов, для аналога тиристора, надо подбирать
одинаковой мощности с током и напряжением выше, чем
необходимо для работы устройства. Параметры аналога
тиристора (напряжение пробоя Unp, ток удержания Iyд),
будут зависеть от свойств применяемых транзисторов.

Для более устойчивой работы аналога в схему добавляют
резисторы R1 и R2. А с помощью резистора R3 можно
регулировать напряжение пробоя Uпр и ток удержания Iyд
аналога динистора – тиристора. Схема такого аналога
изображена на рис 4.
Если в схеме генератора звуковых частот (рис 1), вместо
динистора КН102 включить аналог динистора, получится
устройство с другими свойствами (рис 5).
Напряжение питания такой схемы составит от 5 до 15
вольт. Изменяя величины резисторов R3 и R5 можно
изменять тональность звука и рабочее напряжение
генератора. Переменным резистором R3 подбирается
напряжение пробоя аналога под используемое напряжение
питания. Потом можно заменить его на постоянный
резистор. Транзисторы Тр1 и Тр2: КТ502 и КТ503;
КТ814 и КТ815 или
любые другие.
Интересна схема стабилизатора напряжения с защитой от
короткого замыкания в нагрузке. Если ток в нагрузке
превысит 1 ампер, сработает защита.
Стабилизатор состоит из:
- управляющего элемента –
стабилитрона КС510, который определяет напряжение
выхода; - исполнительного элемента –транзисторов КТ817А,
КТ808А, исполняющих роль регулятора напряжения;
- в
качестве датчика перегрузки используется резистор R4;
- исполнительным механизмом защиты используется аналог
динистора, на транзисторах КТ502 и КТ503.

На входе
стабилизатора в качестве фильтра стоит
конденсатор С1. Резистором R1 задается ток стабилизации
стабилитрона КС510, величиной 5 – 10 мА. Напряжение на
стабилитроне должно быть 10 вольт. Резистор R4,
величиной 1,0 Ом, включен последовательно в цепь
нагрузки. Резистор R5 задает начальный режим
стабилизации выходного напряжения.
Чем больше ток нагрузки, тем больше на нем
выделяется напряжение, пропорциональное току. В исходном
состоянии, когда нагрузка на выходе стабилизатора мала
или отключена, аналог тиристора закрыт., Приложенного к
нему напряжения 10 вольт (от стабилитрона) не хватает
для пробоя. В этот момент падение напряжения на
резисторе R4 почти равно нулю.
Если постепенно увеличивать ток нагрузки, будет
увеличиваться падение напряжения на резисторе R4. При
определенном напряжении на R4, аналог тиристора пробивается и
установится напряжение, между точкой Тчк1 и общим проводом,
равное 1,5 - 2,0 вольта. Это есть напряжение перехода
анод - катод открытого тиристора. Одновременно
загорается светодиод Д1, сигнализируя об аварийной
ситуации. Напряжение на выходе стабилизатора, в этот
момент, будет равно
1,5 - 2,0 вольта. Что бы восстановить
нормальную работу стабилизатора, необходимо выключить
нагрузку и нажать на кнопку Кн, сбросив блокировку
защиты. На выходе стабилизатора вновь будет напряжение 9
вольт, а светодиод погаснет. Настройкой резистора R3, можно подобрать ток
срабатывания защиты от 1 ампера и более. Транзисторы Т1
и Т2 можно ставить на один радиатор без изоляции. Сам же
радиатор изолировать от корпуса.
|