Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Orbis pictus 21. století Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Orbis pictus 21. století Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu."— Transkript prezentace:

1 Orbis pictus 21. století Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu

2 Polovodičové spínací prvky OB21-OP-EL-ZEL-JANC-U-1-003

3 Polovodičové spínače  Mezi polovodičové spínače můžeme zařadit elektronické prvky, které se chovají jako vypínače v obvodu.  Jsou spínány řídícím napětím nebo proudem a to tak, že malým napětím nebo proudem spínají proud větší, případně umožňují vybrat určitý směr cesty signálu.  Mezi polovodičové spínače můžeme zařadit následující elektronické prvky:  Diody a tranzistory  Tyristory  Triaky a diaky  Solid state relé

4 Diody  U diody lze předpokládat, že se chová jako spínač řízený napětím, t.j. že jí prochází proud pouze tehdy, je-li polarizována v přímém směru.  Při polarizaci ve zpětném směru neprochází diodou žádný proud.

5 Diody  Polaritní selekce je znázorněná na obr. 1. umožňuje, aby při kladné svorce 1 procházel proud zátěží R Z1 a při opačné polaritě napětí procházel proud zátěží R Z2. Obr. 1 Polaritní selekce

6 Diody  Praktické využití polaritní selekce je na obr. 2. Při stisknutí tlačítka A 1 prochází proud při kladných půlvlnách napájecího napětí diodami D1 a D2 do zvonku Z 1. Stisknutím tlačítka A2 se uzavře proudový obvod pro zvonek Z 2 při záporných půlvlnách napájecího napětí přes diody D3 a D4. Obr. 2 Ovládání dvou zvonků po jednom vedení

7 Diody  Diodové hradlové obvody se používají tam, kde je nutné, aby proud procházel obvodem pouze při splnění určitých podmínek.  Tyto obvody se používají pro vytváření logických součtů a součinů.  Směrovací obvody zajišťují cestu signálu jen jedním stanoveným směrem.  Jako příklad těchto obvodů lze uvést diodové směrovací matice, které se používají v dekódovacích obvodech.

8 Tranzistory  U tranzistorových spínačů pracuje tranzistor ve spínacím režimu.  Obvykle se využívá zapojení bipolárního tranzistoru v zapojení se společným emitorem, kdy malým proudem v obvodu báze je spínán daleko větší proud v kolektorovém obvodu tranzistoru. Obr. 4 Tranzistor jako spínač

9 Tranzistory  Na rozdíl od spínače muže bipolární tranzistor spínat napětí a proud pouze v jednom směru. Výhodou tranzistoru oproti mechanickému spínači (nebo relé) je mnohem vyšší spínací frekvence – až MHz, (mechanické spínače pouze Hz), prakticky neomezený počet sepnutí a menší řídící proud, než například u relé.  Naopak, tranzistor a všechny polovodičové součástky jsou náchylnější ke zničení nadproudem nebo přepětím. Pří spínání induktivní zátěže (např. cívka relé) by při rozepnutí tranzistoru mohlo dojít k jeho zničeni indukovaným napětím, proto se do obvodu musí zařadit prvek omezující indukované napětí, nejčastěji zpětná (nulová) dioda.

10 Tyristory  Tyristor lze považovat za základní součástku řízených usměrňovačů. Jeho funkce je založena na tzv. tyristorovém jevu, tj. lavinovitém přechodu z blokovacího do propustného stavu.  Tyristor je vlastně spojení dvou bipolárních tranzistorů ve čtyřvrstvé struktuře se třemi přechody PN. Tyto přechody ovlivňují činnost součástky ve třech základních stavech, které jsou:  Tyristor je vlastně spojení dvou bipolárních tranzistorů ve čtyřvrstvé struktuře se třemi přechody PN. Tyto přechody ovlivňují činnost součástky ve třech základních stavech, které jsou:  závěrný stav  blokovací (vypnutý) stav  propustný (sepnutý) stav

11 Tyristory  Podle počtu vývodů můžeme tyto součástky rozdělit na:  diodové tyristory — mají dva hlavní vývody (A—K, A 1 — A 2 ).  Jejich sepnutí se uskutečňuje zvýšením blokovacího napětí nad hodnotu blokovacího spínacího napětí U B0 nebo světelným signálem.  Diodové tyristory jsou vyráběny jako nevýkonové součástky a v aplikacích se používají v pomocných a ovládacích obvodech triodových tyristorů.

12 Tyristory  triodové tyristory - mají dva hlavní a jeden řídící vývod G, který pomocí proudového signálu převede tyristor z blokovacího do zapnutého stavu (zapnutí tímto způsobem je u těchto součástek převažující). Triodové tyristory se nejvíce používají jak ve výkonových, tak nevýkonových aplikacích.  tetrodové tyristory - mají dva hlavní a dva pomocné vývody, které slouží k zapínání (popř. vypínání) řídícím proudem obou polarit. Obr. 6 Průběhy voltampérových charakteristik tří skupin tyristorových součástek

13 Tyristory GI - generátor spouštěcích impulsů Ψ - úhel otevření Obr. 7 Princip řízeného usměrňovače

14 Tyristory  Vlastní činnost je následující: pokud se nepřivede spouštěcí impuls, je tyristor nevodivý, obvodem neprochází proud, na zátěži nevzniká úbytek napětí a příkon ve spotřebiči je nulový.  Celé napětí drží tyristor.  Po sepnutí napětí na tyristoru poklesne na zanedbatelnou hodnotu a prakticky celá hodnota napájecího napětí se objeví na zátěži.  Tento stav trvá tak dlouho, než napájecí proud poklesne pod hodnotu přídržného proudu I H. Tím dojde k vypnutí tyristorů, zaniká proud v obvodu a do zátěže přestává být dodáván příkon.

15 Triaky  Triak je jednoslovný název pro obousměrný triodový tyristor neboli pětivrstvý triodový tyristor.  Jedná se tedy o pětivrstvou součástku NPNPN.  Oproti dvěma diskrétním antiparalelním tyristorům se však u triaku uplatňují některé nové jevy, jako například, že se tato součástka může spínat i záporným řídícím signálem, takže se může použít pro spínání střídavého napětí.  Triak může spínat střídavý proud procházející mezi hlavními elektrodami A 1 a A 2 a řídí se proudem libovolné polarity mezi elektrodou a řídící elektrodou (G).

16 Triaky  Obvykle se nedoporučuje spínání záporného napětí záporným proudem hradla.  Pětivrstvý triak se vypíná podobně jako triodový tyristor poklesem proudu v sepnutém stavu pod hodnotu vratného proudu I H.  Triaky se používají v malovýkonových obvodech spotřební elektroniky jako různé regulátory výkonu, ve výkonových obvodech střídavého proudu se využívají ke spínání.

17 Diaky  Jedná se vlastně o symetrický lavinový tranzistor.  Nemá řídící elektrodu a je spínán překročením blokovacího napětí U B0, a to jak kladné, tak i záporné polarity.  Vyznačuje se symetrickou V-A charakteristikou s oblastí záporného diferenciálního odporu, ale s dosti značným úbytkem napětí v propustném směru.

18 Diaky Diaka) princip b) V-A charakteristika c) schematická značka

19 Diaky  Přivedeme-li na diak vnější napětí bez přihlédnutí na jeho polaritu — jeden z jeho přechodů PN je polarizován v přímém směru a druhý ve směru závěrném.  Jakmile však přiložené napětí dosáhne hodnoty U (B0)+, menšinové nosiče injektované z přechodu PN polarizovaného v přímém směru dosáhnou ochuzenou oblast přechodu PN, který je polarizován v závěrném směru, a vyvolají zde lavinové násobení nosičů.  Prudce vzroste procházející proud a napětí na diaku poklesne.

20 Diaky  Diaky se používají k ochraně při přepětí (např. tranzistorů MOS) a pro řídící obvody tyristorů a triaků, přičemž řídící obvody vycházejí velmi jednoduché a plně vyhovující pro jednodušší aplikace.

21 Solid state relé  Solid state relé (SSR, anglicky Solid state relay) je polovodičový spínací prvek používaný v elektrotechnice nejčastěji jako náhražka elektromagnetického relé nebo stykače. Někdy proto bývá nazýváno jako polovodičové relé.  Neobsahuje (na rozdíl od elmag. relé nebo stykače) žádné pohyblivé součásti, které se při častém spínání mohou opotřebit a navíc vydávají hluk. Další výhodou jsou obvykle menší rozměry součastky při stejném spínaném výkonu. Neposlední výhodu je vyšší rychlost přepínání oproti výše zmíněným elektromechanickým prvkům

22 Solid state relé  Nevýhodou je naopak vyšší úbytek napětí na spínacím prvku a obvykle nutnost tento prvek chladit přídavným pasivním chladičem. Další nevýhodou, související s nižším rozšířením SSR v praxi, je vyšší cena oproti běžně používaným relátkům a stykačům.  Solid state relé se s výhodou používá například při automatizovaném řízení elektroohřevu, kdy je topné těleso spínáno a vypínáno v krátkých proměnlivých intervalech za účelem dosažení požadované teploty.

23 Solid state relé Jednofázové solid state relé spínané stejnosměrným napětím 4 až 32 V. Analogicky ke stykači, dolní svorky A1 a A2 reprezentují „cívku“ (řídící signál), zatímco horní svorky L1 a T1 představují spínaný kontakt.

24  Děkuji za pozornost  Ing. Ladislav Jančařík

25 Literatura  J. Chlup, L. Keszegh: Elektronika pro silnoproudé obory, SNTL Praha 1989  M. Bezděk: Elektronika I, KOPP České Budějovice 2002 


Stáhnout ppt "Orbis pictus 21. století Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu."

Podobné prezentace


Reklamy Google