Лабораторная работа № 12 Исследование тиристорных управляемых выпрямителей

Цели работы:

учебные:

- изучить способы управления тиристором;

- изучить основные свойства и характеристики управляемого однофазного выпрямителя;

воспитательные:

- формирование умения четко организовывать самостоятельную работу;

- формирование осознанных мотивов учения;

- развивать познавательный интерес к электронной технике;

Время выполнения – 2 часа.

Место выполнения работы – компьютерный класс на 11 компьютеров.

Оснащение работы:

- ПК с минимальным набором технического оснащения;

- Windows XP, MS Office;

- программный комплекс Electronics Workbench для разработки радиоэлектрон-ных устройств;

- Усатенко С.Т., Каченюк Т.К., Терехова М.В. Выполнение электрических схем по ЕСКД. Справочник. – М.: Издательство стандартов, 1989.

1. Пояснение к работе

Очень часто необходимо, чтобы выпрямитель не только преобразовывал переменное напряжение, но и был способен изменять его значение. Выпрямители, которые совмещают выпрямление переменного напряжения (тока) с управлением выпрямленным напряжением (током), называются управляемыми выпрямителями. Основным элементом управляемых выпрямителей является тиристор.

Тиристор - это переключающий полупроводниковый прибор, пропускающий ток в одном направлении.

На рисунке 12.1а показано обозначение тиристора на схемах, его структура показана на рисунке 12.1б. На рисунке 12.1в показана схема тиристора.

а) б) в)

Рисунок 12.1- Тиристор

а) – обозначение тиристора на схемах

б) – структура тиристора

в) – схема тиристора

Тиристор имеет четырехслойную структуру (Рисунок 12.2б), три p–n перехода П1, П2, П3 и три внешних вывода: анод А, катод К и управляющий электрод, УЭ ("спусковой крючок"), который используется для резкого перевода тиристора во включенное состояние. Его быстрое включение при подаче импульса управления (по отношению к катоду или аноду) обеспечивается внутренней, положительной обратной связью по току. При поступлении U_УПР (Рисунок 12.1в) на базу VT2 увеличивается коллекторный ток I_К2 , что приводит к возрастанию тока базы транзистора VT1 и увеличению его коллекторного тока I_К1, происходит лавинное открывание тиристора

На вольт- амперной характеристике тиристора (ВАХ) участок ОА (Рисунок 12.2) соответствует открытым переходам П1 и П3 и закрытому переходу П2, к тиристору прикладывается прямое положительное напряжение U_ПР и отсутствует импульс управления на управляющем электроде (УЭ), что соответствует закрытому состоянию полупроводника.

Рисунок 12.2 - ВАХ управляющего перехода тиристора

Участок БВ соответствует ВАХ полупроводникового диода, когда все p – n переходы открыты. Напряжение U_{пр max} соответствует динисторному режиму, когда открывание тиристора происходит при достижение граничного значения прямого напряжения (U_{пр max}) и токе управления равным нулю. Это позволяет управлять включением тиристора без использования системы управления. Участок ОГ ВАХ соответствует открытому переходу П2 и закрытым переходам П1 и П3. Для обеспечения гарантированного включения тиристора необходимо подобрать по мощности и длительности сигнал управления тиристором. Если значение прямого напряжения U_ПР мало, то необходимо увеличить управляющий ток I_У.