Любая схема электрического прибора состоит из полупроводниковых элементов, которые имеют различные функциональные назначения. Симистор является базовой радиодеталью в электрических схемах. Он исполняет роль управляемого ключа. Во время технического обслуживания или ремонта каждая деталь перед впайкой в плату требует опробования, поэтому важно знать, как проверить симистор мультиметром.
Устройство симистора и предназначение
Симистор — это разновидность полупроводниковых тиристоров. Может иметь открытое или закрытое состояние. От тиристоров он отличается тем, что способен пропускать ток и в прямом, и в обратном направлении. Ток проходит только в том случае, когда на управляющий контакт подается сигнал. Основные силовые выводы симистора называются анодом и катодом.
Для управления нагрузкой в узле электрической схемы основные контакты подключаются последовательно. Если токовый импульс не поступает на управляющий вывод, симистор находится в закрытом состоянии. Соответственно, нагрузка отключена. При поступлении управляющего импульса с нагрузки на вывод ключа он открывается в оба направления. В отличие от тиристора симистор не требует подачи постоянного импульсного управления. Открытое состояние элемента будет сохраняться до тех пор, пока основные контакты находятся под нагрузкой. В этом случае ток удержания должен превышать определенную величину. Этот параметр напрямую зависит от марки детали.
Использование симисторов в электрических цепях
Симисторы используются для коммутации цепей переменного тока (равномерной и сглаженной подачи питания на нагрузку). Это упрощает сложность многих электрических схем, так как дает возможность управлять небольшим напряжением высоковольтного питания. Иногда этот элемент используется как электромеханическое реле.
Если во время ремонта под рукой не оказалось симистора, его можно заменить двумя тиристорами. Их необходимо подобрать, исходя из таких параметров:
- Напряжение включения — минимальное напряжение, при котором элемент проводит электроток.
- Ток управления.
- Обратный ток — величина обратного напряжения.
- Время установки на включение.
В случае замены деталей схему необходимо переделать на питание двух управляющих выводов.
Принцип работы
Чтобы открыть симистор, необходимо подать на его силовые выводы номинальное напряжение, а на управляющий электрод кратковременный импульсный ток удержания. Рабочие параметры радиоэлемента должны соответствовать маркировке на корпусе.
В цепях переменного напряжения к аноду подключается питание, к катоду — нагрузка. Ток удержания на управляющем электроде зависит от чувствительности радиодетали. Например, если пропускание симистора 5 Ампер, то обычный элемент откроется, когда на него придет управляющий сигнал величиной 100 мА (2% от питания). Более чувствительный симистор может работать при токе удержания 5 мА (0.1% от питания). Также важную роль играет способ управления. Он бывает 2 типов:
- Фазоимпульсным — на управление подается определенная величина тока.
- Амплитудно-импульсным — кратковременные токовые импульсы управления.
При использовании второго способа в схему нужно включать генератор импульсов или его простейшие аналоги.
В цепях постоянного напряжения к аноду подключается плюсовой вывод питания, к катоду – минусовый вывод нагрузки. Если в открытом состоянии управляющий электрод отключить от положительного потенциала постоянного напряжения, он продолжит работать. В цепях с переменным напряжением симистор отключится за счет частоты смены периодов.
Преимущества и недостатки
Каждая радиодеталь имеет назначение и выполняет определенные задачи в узлах. Важно то, как элемент будет использоваться в схеме, и на какой базе деталей она будет собрана. Симистор имеет ряд достоинств, которые выделяют его относительно тиристора.
Преимущества:
- Отсутствие физических контактов, что делает включение питания плавным.
- Надежность.
- В узлах постоянного напряжения требует только кратковременного питания управляющего контакта.
- Низкая стоимость.
- Простота в использовании.
Среди недостатков следует выделить сильное нагревание детали. Поэтому при использовании симисторов требуется установка радиатора для отвода тепла.
Использование
Жесткие характеристики, низкая стоимость, универсальность, позволяет использовать симиторы в промышленности и быту. Их можно встретить:
- В лампах для освещения.
- Дрелях, шуруповертах.
- Станках с ЧПУ.
- Регуляторах напряжения.
- Пылесосах.
- Электрических печках.
- Мультиварках.
- Насосных станциях.
- Компрессорах.
И это далеко не весь перечень. Симиторы исполняют роль управления электропривода переменного напряжения. Используются в схемах регулировки мощности, релейно-контакторных схемах, преобразователях частоты. В современном мире их можно встретить на каждом шагу.
Проверка симистора на исправность
Перед заменой или впайкой детали в плату ее необходимо проверить. Несправный элемент может не только мешать схеме работать, но и сжечь другие радиодетали. Современные марки симисторов легко перепутать с тиристорами. Отличить их по внешнему признаку довольно сложно. Корпус и расположение выводов идентично. Отобрать нужные детали можно только по маркировке: ТС — тиристорный-симистор, КУ или Т — триак.
Перед проверкой симистора мультиметром необходимо разобраться с распиновкой выводов. Делается это по цоколевке отдельной серии. В интернете или литературе следует найти нужный элемент, а марку можно посмотреть на корпусе. Символы довольно маленькие, рекомендуется использовать лупу. Зная расположение контактов, исправность детали можно проверить за 2 минуты.
Способы проверки
Симисторы могут быть высоковольтными (силовыми). Такие используются на распределительных участках. Слаботочные радиоэлементы предназначены для впайки в платы. Существует 4 способа проверки:
- Цифровым мультиметром.
- На стенде.
- С помощью батарейки-лампочки.
- Тиристорным тестером.
Самый простой и доступный способ — это проверка мультиметром, так как этот прибор есть у каждого радиолюбителя. Сначала следует заняться распиновкой контактов. Цоколевку современных радиоэлементов можно отыскать в интернете. У симистора наименование контактов условное. Анод или катод может быть основным выводом или управляющим электродом. Для определения цоколевки деталей необходимо:
- На листе бумаге начертить вид сверху элемента с тремя выводами.
- Мультиметр установить в режим прозвонки. Подвести щупы к паре контактов. Симистор находится в закрытом состоянии, соответственно анод и катод не должны прозваниваться.
- Поменять полярность щупов. Сигнал при этом должен отсутствовать.
- Определив нужную пару выводов, их надо подписать на схеме буквами «А» и «К».
- После определения анода и катода третьим выводом будет управляющий электрод. Подписать его следует как «У».
- На корпусе поставить точку маркером или корректором, чтобы случайно не перепутать, где верх, а где низ.
Имея цоколевку, проверить симистор мультиметром не составит большого труда. Если деталь уже эксплуатировалась или хранилась в нерабочем состоянии, ее необходимо подготовить. Ведь силовые выводы могли окислиться. Из-за этого измерения будут неточными. Поэтому выводы надо почистить перед тем, как прозвонить симистор мультиметром.
Проверка радиоэлемента осуществляется в такой последовательности:
- Проверить на пробивание p-n переход. Щупы мультиметра следует приложить к силовым выводам. Если симистор исправен, на табло прибора должна высветиться 1. Ноль свидетельствует о пробитии перехода. На некоторых тестерах цифры могут заменяться буквами, например, OL обозначают большое сопротивление, что также свидетельствует о исправности радиоэлемента. В нерабочем состоянии симистор закрыт, поэтому сопротивление p-n перехода большое и сигнал не проходит. Соответственно переход не пробит.
- Проверить управляющий электрод. Тестер надо переключить на режим измерения сопротивления (диапазон до 2 тыс. Ом). Приложить щупы прибора к управляющему электроду и катоду. На табло должно появиться около 500 Ом. В разных моделях симистора это значение может меняться на 100–300 единиц. Затем щупы надо приложить к аноду и управляющему электроду. На табло должна появиться «1». У исправного элемента эти контакты не должны прозваниваться.
- Проверить открытие p-n перехода. Щупы поместить на силовые контакты, подать номинальное напряжение. Если на табло появится «0», значит, симистор открывается. Эту процедуру необходимо делать быстро. Кратковременное номинальное напряжение не может выработать достаточное количество тока, чтобы долго держать переход в открытом состоянии.
Последнюю проверку следуют проводить только в особых случаях, когда нельзя перепаивать радиодетали по несколько раз. Для стандартных ситуаций это делать не обязательно. Для удобства проверки радиодеталей кончики щупов тестера рекомендуется заточить.
Проверка без выпаивания
Проверить симистор мультиметром не выпаивая рекомендуется в тех случаях, когда нет паяльника под рукой или в схеме множество одинаковых элементов. Этот метод также применяется для многослойных плат. Дорожки контактов нельзя перегревать, неисправные детали проверяются на месте. Перед проверкой необходимо отключить коммутаторы и выходящие дорожки. Лишние элементы могут негативно повлиять на результат. Оставить нужно только питание и нагрузку. Затем внимательно изучить схему, так как к симистору могут подключаться предохранители, способные разрывать цепь.
Переключить на тестере режим измерения сопротивления (до 2 тыс. Ом.). На плате тяжело рассмотреть маркировки элементов, поэтому приходится использовать метод попарного измерения. Когда симистор находится под нагрузкой, анод и катод должны прозваниваться. Контакты определяются условно. Надо подвести щупы и сделать замеры, сравнивая показатели. Проверить исправность согласно таблицам, представленным ниже.
В таблицах «А» — это анод, «К» — катод, «У» — управляющий электрод. Параметры указаны приблизительные. В зависимости от модели могут колебаться в дипазоне от 100 до 200 Ом.
Симистор — универсальный полупроводниковый элемент, который нашел широкое применение в производстве и быту. Его проверка мультиметром является простым и доступным способом. Чтобы добиться максимальной точности измерений, надо внимательно следовать инструкциям.
Видео по теме
Давайте посмотрим зачем нужен симистор на примере ремонта сигнальной лампы DOORHAN, а заодно расскажу как его проверить мультиметром. Полагаю, что данный материал кому-то просто пригодится, чтобы починить лампу за копейки, а не покупать новую.
Для начала, давайте выясним что вообще заставляет мигать обычную лампочку в сигнальной лампе DOORHAN. Внутри можно увидеть плату с маркировкой YZ-374, где за это самое “мигание” отвечает микросхема-таймер HA17555. Именно она формирует импульсы с заданным промежутком времени для управления симистором BT134-600D, так как самостоятельно не способна коммутировать мощную нагрузку (в данном случае лампочку).
А вот симистор как раз и занимается непосредственным включением и выключением лампочки, замыкая и размыкая свои силовые контакты под действием управляющего сигнала. Представьте, что мама говорит вам включить или выключить свет, а вы уже нажимаете клавишу выключателя. Так вот таймер HA17555 в данном случае будет мамой, а вы вместе с выключателем симистором.
По сути, симистор здесь можно было бы представить как обычное реле, только лишенное механического износа контактов и обладающее гораздо большим быстродействием. На самом же деле симистор является разновидностью тиристора. Он как бы состоит из двух тиристоров, собранных встречно параллельно, что легко читается из его изображения в схемах. Отсюда, собственно, и само название “симистор” – от слова “симметрично”:
Принципиальная разница между тиристорами и симисторами заключается в том, что тиристоры пропускают ток только в одну сторону, а симисторы в обе (а нам как раз и нужно пропускать переменное напряжение для питания лампочки).
В силу этой особенности у симисторов нет определения «анода» и «катода», поскольку каждый из них является и анодом и катодом одновременно, потому их просто называют «силовыми выводами» (обозначаются T1 и T2 или A1 и A2). Третья ножка (G) это управляющий электрод или затвор (от английского слова Gate).
Собственно этот самый симистор из сигнальной лампы DOORHAN и отправился в мир иной. А компанию ему составили резистор R4 и отгнивший конденсатор (состояние платы недвусмысленно намекало на их непростую жизнь).
Как проверить симистор мультиметром
Проверка мультиметром симистора основана на принципе его работы. Сначала проверяем не пробит ли переход между силовым выводам Т1(A1) и Т2(A2). Они не должны звониться между собой накоротко (значение “0”) и мультиметр должен показать 1 или OL (и то и другое свидетельствует о большом сопротивлении) в обоих направлениях.
Аналогичные значения показаний (1 или OL) должны быть и между выводами Т2(A2) и G, а вот между выводами Т1(A1) и G мультиметр должен показать сопротивление от 40 до 90 Ом в обоих направлениях.
Точно такого симистора BT134-600D не нашел, заменив его аналогичным с буквой “E” на конце. По маркировке всё просто: “BT” означает, что производителем является Philips, далее идет серия (134) и максимальное напряжение (600 B), а последняя буква указывает ток отпирания управляющего электрода (D – 5 мА, E – 10 мА). Всё это я узнал из datasheet, никакой магии. На самом деле можно поставить и любой другой симистор с более-менее схожими характеристиками.
Подписывайтесь на канал и узнавайте первыми о новых материалах, опубликованных на сайте.
ЕСЛИ СЧИТАЕТЕ СТАТЬЮ ПОЛЕЗНОЙ,
НЕ ЛЕНИТЕСЬ СТАВИТЬ ЛАЙКИ И ДЕЛИТЬСЯ С ДРУЗЬЯМИ
https://mdex-nn.ru/page/chto-takoe-simistor-i-kak-ego-proverit-multimetrom.html
В электрических приборах присутствует огромное количество полупроводниковых устройств, имеющих самый различный функционал и назначение. В большинстве схем роль электронного ключа выполняет симистор, который можно устанавливать в открытое или закрытое положение. В случае поломки какого-либо блока или прибора проверке подлежат все детали, поэтому далее мы рассмотрим, как проверить симистор мультиметром, не привлекая на помощь профессионалов.
Способы проверки
На практике симисторы могут быть представлены как силовыми агрегатами в распределительных устройствах или высоковольтных линиях, так и слаботочными элементами плат. Существует несколько способов проверки работоспособности, среди которых наиболее популярными являются:
- при помощи
мультиметра; - установив на
специальный стенд; - посредством
батарейки и лампочки; - транзистор-тестером.
Чаще всего используется первый метод, поскольку практически у каждого дома имеется мультиметр, тестер или цешка. Да и собирать целый испытательный стенд ради нескольких проверок смысла не имеет, в равной мере, как и конструировать контрольку с блоком питания.
Перед рассмотрением процедуры следует разобраться в конструктивных особенностях симистора. В электрическом смысле это полупроводниковый элемент, который как и тиристор может открываться и закрываться для протекания тока, но, в отличии от тиристора, симистор пропускает ток в двух направлениях. Поэтому его конструкция содержит два встречно направленных кристалла, которые открываются и закрываются управляющим электродом, за счет такой особенности его иногда считают разновидностью тиристора.
Посмотрите на рисунок 1, в работе устройства может произойти либо обрыв линии с нарушением целостности цепи, либо пробой p-n перехода, характеризующийся коротким замыканием. Чтобы проверить симистор мультиметром, применяются два метода – с выпаиванием полупроводникового прибора и на плате. Второй вариант является более удобным, так как проверить можно без лишних манипуляций с радиодеталями, однако на измерения будет влиять и общая работоспособность схемы.
Поэтому для повышения точности симистор выпаивают с платы и проверяют, иначе короткое замыкание в параллельно включенной ветке будет показывать неисправность на мультиметре при фактически годном испытуемом объекте.
Если выпаять симистор
Рассмотрим вариант с полным отделением симистора от платы, в результате вы должны получить абсолютно обособленную независимую деталь.
Основной вопрос, с которым вы должны определиться – расположение выводов или цоколевка ножек детали. Ниже приведены несколько типовых моделей, но следует отметить, что на практике может встречаться и другой порядок чередования, поэтому место нахождения управляющего контакта по отношению к двум рабочим вы должны определить заранее по модели или паспорту симистора.
Как видите на рисунке 3, в любой модели будут присутствовать три вывода – два силовые, которые имеют маркировку A1 и A2, в некоторых вариантах они обозначают тиристоры и маркируются как T1 и T2. Третья ножка – это управляющий вывод, он маркируется как G, от английского gate – ворота. После того, как разберетесь с конструкцией конкретного симистора и распиновкой выводов, переходите к настройке измерительного прибора. Большинство цифровых мультиметров имеют отдельное положение для «прозвонки», на панели его обозначают как полупроводниковый диод.
Однако это не единственный вариант, некоторые варианты цифрового тестера имеют совмещенную функцию, которая на панели выражается одной отметкой, совмещающей и прозвонку и функцию омметра:
После переключения установите щупы мультиметра в соответствующие гнезда, как правило, чтобы проверить симистор, вам понадобится разъем COM – это общий вывод и разъем для измерения сопротивления или со значком прозвонки. В таком режиме между щупами возникнет разность потенциалов, поскольку на них искусственно подается испытательное напряжение, соответственно, через симистор будет протекать какой-то ток.
Подготовив мультиметр и разобравшись с устройством симистора, можете переходить к самой проверке на исправность.
Процедура будет включать в себя несколько этапов:
- Чтобы проверить, не пробит ли переход, сначала нужно приложить щупы тестера к силовым выводам. Во время процедуры на табло может появиться значение 0 или 1, где 0 – обозначает пробитый полупроводник, а единица полностью исправный. В некоторых моделях измерительных приборов вместо единицы может отображаться значение OL, и то и другое свидетельствует о большом сопротивлении.
- Затем переместите один из выводов на управляющий контакт, это приведет к замеру сопротивления между ними. Как правило, значение падения напряжения между A1 и G будет колебаться от 100 до 200, но могут быть и некоторые отличия, в зависимости от модели. Переместите щуп с одного силового вывода симистора на другой, значение в исправном состоянии должно быть равным 1.
- Чтобы проверить, открывается ли переход симистора, кратковременно коснитесь управляющего электрода при подаче напряжения на силовые контакты. Показания на табло тут же изменятся, что и укажет на исправность прибора. Однако работа в открытом состоянии, скорее всего, продлиться недолго, поскольку приложенного напряжения будет недостаточно для получения тока удержания. Для подключения вывода щупа сразу на две ножки можно воспользоваться как дополнительным проводом, так и коснуться их самим щупом по диагонали.
Если выпаянный симистор показал исправные результаты во всех положениях, то проблема заключается в другом элементе или узле схемы.
Не выпаивая
Несмотря не преимущества предыдущего варианта проверки, далеко не всегда предоставляется возможность впаять деталь из общего блока или платы. Иногда это обусловлено конструкционным расположением ближайших элементов, иногда вся плата залита, а в некоторых ситуациях под рукой попросту может не оказаться паяльника. В этом случае максимально удалите все возможные подключения, которые так или иначе могли бы повлиять на результаты проверки симистора.
В первую очередь, обратите внимание на саму нагрузку, так как симистор – это ключ, возможно контакты к отключаемой нагрузке представлены клеммами или другими разъемными соединениями. Далее изучите схему, возможно, кроме симистора, в цепи присутствуют какие-либо коммутаторы или предохранители, которые смогут обеспечить разрыв в цепи.
Так как ранее мы рассматривали вариант прозвонки, теперь произведем замер сопротивление в режиме омметра. Для этого переместите ручку переключателя мультиметра в соответствующее положение и подключите выводы щупов. Заметьте, из-за установки на плате далеко не всегда представляется возможным рассмотреть маркировку симистора или цоколевку его ножек, поэтому нередко приходится руководствоваться схемой или опираться на данные измерений. Если вы столкнулись именно с такой ситуацией, то следует опираться на данные замеров сопротивления между контактами попарно.
Некоторые показатели сопротивления могут свидетельствовать о следующих состояниях симистора:
- 0 Ом – говорит о том, что переход пробит или возникло короткое замыкание;
- от 50 до 200 Ом – свидетельствует, что переход нормально открыт;
- от 1 до 10 кОм – указывает на появление тока утечки без управляющего тока, скорее всего, что кристалл неисправен;
- от 1 МОм и более – говорит о нормально запертом переходе или об обрыве в электрической цепи.
Измерение сопротивления является не единственным методом, которым можно проверить исправность симистора. Вы можете прозвонить его мультиметром, как было описано в предыдущем методе.
Видео инструкции
Доброго времени суток, уважаемые читатели нашего сайта! В данной статье мы решили рассказать вам о таком важном маленьком приборчике, без которого современную электронику представить себе очень сложно. Для того, чтобы понять, что такое симистор, давайте сначала поговорим немного о полупроводниках.
Что такое полупроводник?
Полупроводники — это нечто среднее между проводниками и диэлектриками (про них у нас есть отдельная статья, рекомендуем ознакомиться). Да, они проводят электрический ток, но проводят они их не так хорошо, как проводники. Физики любят говорить, что у них есть “определенный коэффицент” проводимости. Нам же больше нравится называть их такими веществами, которые достаточно плохо проводят ток. Так вот, из полупроводников изготавливают тиристоры. Что это такое?
Перейдем к тиристорам
Тиристоры — это штуки, которые очень напоминают электронные ключи, однако у них нет закрытого состояния? Как? А вот так! У них немного другое предназначение. По сути, это 2 транзистора, которые управляют мощностью нагрузки с помощью очень слабого сигнала. Обычные тиристоры состоят из 3 деталей — катода, управляющего электрода и анода.
Виды тиристоров
Давайте теперь узнаем, какие тиристоры существуют в природе и какие из них будут интересны нам в первую очередь:
- динисторы (тиристоры, у которых всего 2 вывода — анод и катод)
- триодный тиристор (с 3 выводами)
- тетроидный тиристор (с 4 выводами)
- симистор или симметричный тиристор (именно его мы сегодня изучим доскосконально)
Симистор? Впервые слышу
Симистор — это один из подвидов тиристоров, который обычно состоит из множества тиристоров. По-другому его также называют симметричный симистор.
Из чего состоит этот симистор?
Симистор очень часто физики представляют в виде пятислойного полупроводника. Также бывают и изображения в виде 2 тиристоров. При этом, управление сильно отличается от того, как управляется включенные триодные тиристоры потому их и выделили в отдельную группу. Давайте теперь узнаем, как работает управление.
Управление симистором
Дело в том, что у обыкновенного тиристора есть как катод, так и анод, причем каждый из них выполняет строго определенную функцию, а вот у симистора все немного иначе. Представим, что у нас есть и катод и анод, но когда симистор подключен и работает, то катод становится анодом, а анод — катодом. Вот такое чудесное превращение. Именно поэтому мы не можем сказать, что они здесь присутствуют в явном виде и будет просто называть их выходами (электродами). Для того, чтобы точно не ошибиться, давайте будет называть выходы симистора условными катодом и анодом. Еще немного теории.
У симистора управление работает следующим образом: на входе полярность может быть либо отрицательной — это первый вариант. Второй вариант — это тот, когда она совпадает с полярностью на аноде, что встречается реже. Далее все просто — задаем нужную силу тока и ее хватает для отпирания симистора. Обратите внимание, что для тока специально сделан управляющий электрод, именно им мы и пользуемся для этой цели.
Вуаля! Главная сложность для нас здесь — это подобрать идеальный ток, вот и все!
Симистор схема
Теперь, когда мы уже знаем достаточно много о структуре симисторов и том, каким образом они обычно управляются, пришло время посмотреть, как они выглядят на схемах и что здесь есть интересного. Взгляните, например, на эту схему:
Здесь нам стоит сразу отметить, какие есть условные обозначения, чтобы дальше без проблем разбираться во всех схемах. Симисторы обычно имеют 3 электрода, один из которых — это затвор. Его обозначают через английскую букву G. Что, уже гораздо больше понимания, верно? Отлично! Теперь давайте разберемся со схемой немного другого симистора. Замечаете отличия? Да, ведь здесь симистор составлен из целых 2 тиристоров!
Ага, а почему же тогда это симистор? Почему нельзя было сюда поставить схему обычного эквивалентного тиристора? А все дело в том, что управляется такая схема несколько иначе.
Регулятор на симисторе
Теперь пришло время нам обсудить, каким образом симистор регулирует напряжение. Это на самом деле очень интересно. Смотрите. Как только симистор начинает работать, на один из его электронов сразу же подается напряжение, которое всегда является переменным. Далее на управляющий электрод дается отрицательный ток, который и будет управлять процессом. Как будет преодолен порог включения (он всегда известен заранее, в этом и удобство), симистор откроется и ток начнет проходить через него. Отметим, что симистор перестанет работать в тот момент, когда ток поменяет полярность (другими словами он закроется). Далее все идет цикл за циклом и повторяется.
Ага, вроде понятно. А что влияет на скорость открытия и закрытия симистора? Что влияет на силу на выходе? Здесь все опять же очень просто. При нарастании входного напряжения импульс на выходе также увеличивается. Соответственно, если на входе маленькое напряжение — то и на выходе импульс будет короткий. Приведем в пример обыкновенную лампочку с симистором. Чем больше подаем напряжения — тем ярче лампочка. Здорово, не так ли?
Режимы работы симистора
Симистор может работать как под воздействием отрицательного тока, так и под воздействием положительного. Всего выделяют четыре основных режима работы: все зависит от полярности и входного напряжения.
В чем главные достоинства симистора
Давайте рассмотрим симистор как реле. В такой роли у него много существенных преимуществ:
- дешево. Да, это тоже плюс. Ну а что? Когда вам нужно сразу много, то будет очень хорошо, если потратить нужно будет меньше
- служит очень долго (конечно же, по сравнению с другими приборами этого класса)
- надежность из-за отсутствия контактов
Но есть у него и минусы
Конечно, идеальных приборов пока не придумали, поэтому здесь мы тоже не в праве их скрывать:
- сильная чувствительность к высоким температурам
- работает только на низких частотах (уж слишком долго он открывается и закрывается)
- иногда бывают внезапные срабатывания из-за естественного внешнего электромагнитного воздействия
Как проверить симистор?
Поговорив о положительных и отрицательных моментах симистора, мы плавно подвели наше с вами изучение симисторов к очень важному аспекту, а именно — к проверке. Вы можете сказать? Что это еще за проверка. Наверняка это что-то бесполезное. А мы вам ответим, что проверять симисторы — это очень важно, ведь на нем по сути держится весь электроприбор, и выявив брак или неисправность хотя бы в одном симисторе из партии, у вас есть шанс спасти целые электроприборы от серьезных поломок. Но и здесь новички задают вопрос.
А на фабриках, где изготавливают эти симисторы разве их не проверяют. Вопрос этот очень интересен, но ответ тоже довольно прост. На заводах нет времени на проверку каждого отдельного симистора, поэтому от силы проверке может подвергаться один прибор из партии. Поэтому давайте теперь уже поговорим о том, как же все-таки можно проверить на исправность этот замечательный прибор.
Существует сразу несколько эффективных способов проверки симистора. Давайте подробно разберемся с каждым из них. Для начала сразу скажем, что проверять симистор внутри схемы — это совершенно неверное действие. Вам сначала обязательно нужно извлечь его из платы, а потом уже работать с ним. Почему?
Тут все очень просто. Если вы будете проверять свой симистор и при этом он будет внутри схемы, то вы можете проверить его и он будет неисправен, но на самом деле будет неисправен соседний элемент, подключенный к нему параллельно. Поэтому нужно исключить все факторы, отключив симистор от схемы, выпаяв его. Отметим, что проверять нужно будет каждый отдельный элемент, иначе вы не сможете найти причину поломки. Сначала, как правило, проверяют силовые цепи, потом уже переходят к ключам, сделанным из полупроводниковых материалов. Как же можно проверить полупроводниковые ключи:
- проверка мультиметром (например прозвонкой или омметром). Это работает по следующему принципу: используем мультиметр в режиме измерения сопротивления Контактами присоединяем к нашему симистору, а затем смотрим полученные измерения. Дело в том, что у исправного симистора значение на омметре должно быть большим или очень большим.
Вот так выглядит мультиметр - проверка батарейкой в паре с лампочкой. На первый взгляд такая идея может показаться глупой и нерациональной, но на деле же это не так. Давайте узнаем, как это работает. Тут все немного сложнее, но все по порядку. Для начала нам нужно будет подсоединить лампочку одним контактом к катоду (условному) нашего симистора. Далее второй контакт лампочки подключается к “отрицательной” стороне батарейки. Останется только присоединить “плюсовой” конец к аноду. Если лампочка горит нормально, то значит и симистор полностью рабочий.
Мощность симистора
Теперь, когда мы уже достаточно много знаем о симисторах, пришло время перейти к технической части. Как? Уже? Ага, вы уже к этому готовы. Итак, самый главный аспект, который волнует всех покупателей этого замечательного прибора — это мощность. Конечно, под этим понимается обычно целая совокупность технических характеристик симистора. О них и пойдет речь. Отметим, что мы разберем характеристики на примере довольно популярной модели — BT139-800.
Сначала давайте узнаем. Что вообще из себя представляют технические характеристики. Больше всего нас будут волновать:
- самое большое напряжение, которое только возможно
- самое большое напряжение, когда симистор открыт
- то напряжение, при котором симистор отпирается
- самый маленький ток, при котором открывается симистор
- температуры, при которых работает симистор
- время отклика (срабатывания)
Ага, вроде бы мы обо всем этом уже говорили, поэтому не так уж и сложно. Хорошо. Теперь о каждой характеристике немного подробнее.
Время отклика (срабатывания)
Скорость срабатывания симистора — это тоже очень важный параметр. Почему? Когда в цепи много таких симисторов и если каждый будет долго срабатывать, то большой аппарат будет очень долго реагировать на каждую команду или даже вообще не сможет работать.
У тока тоже есть своя скорость, а если на его задержку еще будет накладываться куча других, то прибор может стать ну очень медленным, поэтому на это тоже нужно обращать внимание. Наш симистор срабатывает в среднем за 2 микросекунды и это очень хороший результат. Формально, это то время, которое пройдет с момента, когда симистор начинает открываться и уже открыт.
Температура тоже важна
Симисторы, конечно же, работают при достаточно обычных для нас температурах. Однако при помещении его в критические условия будет лучше, если этот диапазон будет очень широким. Наш симистор работает при температуре от МИНУС 40, до ПЛЮС 125 градус по Цельсию. В обычной жизни этот диапазон оптимален, поэтому тут добавить нечего.
Самое большее возможное напряжение
В симисторе BT139-800 это 800 вольт и других моделей этот параметр может отличаться. Не стоит считать, что это напряжение, при котором симистор отлично работает. Нет, напротив — это теоретическое напряжение, от которого симистор еще не выйдет из строя. То есть при идеальных условиях для конкретной модели этот симистор еще вытянет такое напряжение в цепи, однако при превышении его шансов на дальнейшую работоспособностью почти нет. Идем дальше.
Минимальный ток управления
Начнем с того, что этот ток принято измерять в миллиамперах. Разумеется, все зависит от того, как определена полярность симистора в данное время, а также от полярности входного напряжения. Наш симистор имеет мин ток управления от 5 до 22 миллиампер. Однако при проектировании схемы, в которой будет работать симистор, правильнее всего будет ориентироваться на максимальные значения тока. Для нашего симистора это значения, которые находятся между 35 и 70 миллиамперами.
Современные тенденции в технике любого типа и вида — замена механических и электромеханических элементов на электронные или полупроводниковые. Они имеют более миниатюрные размеры, работают надежнее, позволяют реализовать более широкую функциональность. Во многих электронный устройствах применяется тиристор, или его подвид — симистор. О том, что это за прибор, как он работает и для чего используется и будем говорить.
Содержание статьи
- 1 Что это за устройство, его обозначение
- 2 Где используется и как выглядит
- 3 Принцип работы симистора
- 4 Сигналы управления
- 5 Как проверить симистор
- 5.1 С мультиметром
- 5.2 С лампочкой и батарейкой
- 6 Как избежать ложных срабатываний
- 7 Особенности монтажа
Что это за устройство, его обозначение
Симистор — это симметричный тиристор. В англоговорящих странах используется название triak, встречается и у нас транслитерация этого названия — триак. Понять принцип его работы несложно, если знаете как работает тиристор. Если коротко, тиристор пропускает ток только в одном направлении. И в этом он похож на диод, но ток проходит только при появлении сигнала на управляющем выводе. То есть, ток проходит только при определенных условиях. Прекращается его «подача» при снижении силы тока ниже определенного значения или разрывом цепи (даже кратковременным). Так как симистор, по сути, двусторонний тиристор, при появлении управляющего сигнала он пропускает ток в обоих направлениях направления.
В открытом состоянии симистор проводит ток в обоих направлениях.
На схеме он изображается как два включенных навстречу друг на другу тиристора с общим управляющим выводом.
Внешний вид симистора и его обозначение на схемах
Симистор имеет три вывода: два силовых и один управляющий. Через силовые выводы можно пропускать ток высокого напряжение, на управляющий подаются низковольтные сигналы. Пока на управляющем выводе не появится потенциал, ток не будет протекать ни в одном направлении.
Где используется и как выглядит
Чаще всего симистор используется для коммутации в цепях переменного тока (подачи питания на нагрузку). Это удобно, так как при помощи напряжения малого номинала можно управлять высоковольтным питанием. В некоторых схемах ставят симистор вместо обычного электромеханического реле. Плюс очевиден — нет физического контакта, что делает включение питания более надежным. Второе достоинство — относительно невысокая цена. И это при значительном времени наработки и высокой надежности схемы.
Минусы тоже есть. Приборы могут сильно нагреваться под нагрузкой, поэтому необходимо обеспечить отвод тепла. Мощные симисторы (называют обычно «силовые») монтируются на радиаторы. Еще один минус — напряжение на выходе симистора пилообразное. То есть подключаться может только нагрузка, которая не предъявляет высоких требований к качеству электропитания. Если нужна синусоида, такой способ коммутации не подходит.
Заменить симистор можно двумя тиристорами. Но надо правильно подобрать их по параметрам, да и схему управления придется переделывать — в таком варианте управляющих вывода два
По внешнему виду отличить тиристор и симистор нереально. Даже маркировка может быть похожей — с буквой «К». Но есть и серии, у которых название начинается с «ТС», что означает «тиристор симметричный». Если говорить о цоколевке, то это то, что отличает тиристор от симистора. У тиристора есть анод, катод и управляющий вывод. У симистора названия «анод» и «катод» неприменимы, так как вывод может быть и катодом, и анодом. Так что их обычно называют просто «силовой вывод» и добавляют к нему цифру. Тот который левее — это первый, который правее — второй. Управляющий электрод может называться затвором (от английского слова Gate, которым обозначается этот вывод).
Принцип работы симистора
Давайте разберем, как работает симистор на примере простой схемы, в которой переменное напряжение подается на нагрузку через электронный ключ на базе этого элемента. В качестве нагрузки представим лампочку — так удобнее будет объяснять принцип работы.
Схема реле на симисторе (триаке)
В исходном положении прибор находится в запертом состоянии, ток не проходит, лампочка не горит. При замыкании ключа SW1 питание подается на на затвор G. Симистор переходит в открытое состояние, пропускает через себя ток, лампочка загорается. Поскольку схема работает от сети переменного напряжения, полярность на контактах симистора постоянно меняется. Вне зависимости от этого, лампочка горит, так как прибор пропускает ток в обоих направлениях.
При использовании в качестве питания источника переменного напряжения, ключ SW1 должен быть замкнуть все время, пока необходимо чтобы нагрузка была в работе. При размыкании контакта во время очередной смены полярности цепь разрывается, лампочка гаснет. Зажжется она снова только после замыкания ключа.
Если в той же схеме использовать источник постоянного тока, картина изменится. После того как ключ SW1 замкнется, симистор откроется, потечет ток, лампочка загорится. Дальше этот ключ может возвращаться в разомкнутое состояние. При этом цепь питания нагрузки (лампочки) не разрывается, так как симистор остается в открытом состоянии. Чтобы отключить питание, надо либо понизить ток ниже величины удержания (одна из технических характеристик), либо кратковременно разорвать цепь питания.
Сигналы управления
Управляется симистор не напряжением, а током. Для открытия на затвор надо подать ток определенного уровня. В характеристиках указан минимальный ток открывания — вот это и есть нужная величина. Обычно ток открывания совсем небольшой. Например, для коммутации нагрузки на 25 А, подается управляющий сигнал порядка 2,5 мА. При этом, чем выше напряжение, подаваемое на затвор, тем быстрее открывается переход.
Схема подачи напряжения для управления симистором
Чтобы перевести симистор в открытое состояние, напряжение должно подаваться между затвором и условным катодом. Условным, потому что в разные моменты времени, катодом является то один силовой выход, то другой.
Полярность управляющего напряжения, как правило, должна быть либо отрицательной, либо должна совпадать с полярностью напряжения на условном аноде. Поэтому часто используется такой метод управления симистором, при котором сигнал на управляющий электрод подаётся с условного анода через токоограничительный резистор и выключатель. Управлять симистором часто удобно, задавая определённую силу тока управляющего электрода, достаточную для отпирания. Некоторые типы симисторов (так называемые четырёхквадрантные симисторы) могут отпираться сигналом любой полярности, хотя при этом может потребоваться больший управляющий ток (а именно, больший управляющий ток требуется в четвёртом квадранте, то есть когда напряжение на условном аноде имеет отрицательную полярность, а на управляющем электроде — положительную).
Как проверить симистор
Привычка проверять все элементы пред пайкой приходит с годами. Проверить симистор можно при помощи мультиметра и при помощи небольшой проверочной схемы с батарейкой и лампочкой. В любом случае надо сначала разобраться, как располагаются выводы на вашем приборе. Сделать это можно по цоколевке каждой конкретной серии. Для этого в поисковик забиваем маркировку, которая есть на корпусе. В некоторых случаях можно добавить «цоколевка». Если есть русскоязычные описания, будет несколько проще. Если на русском информации нет, придется искать в интернете. Заменяем слово «цоколевка» словом «datasheet». Иногда можно ввести русскими буквами «даташит». В переводе это «техническая спецификация». По имеющимся в описании таблицам и рисункам легко понять, где расположены силовые выходы (T1 и T2), а где затвор (G).
Пример цоколевки. Все можно понять и без знания языка
С мультиметром
Проверка мультиметром симистора основана на принципе его работы. Берем обычный мультиметр, ставим его в положение прозвонки. Силовые выходы между собой должны звониться в обоих направлениях. Прикасаемся щупами к выходам Т1 и Т2. На экране должны высвечиваться цифры. Это сопротивление перехода. Если поменять щупы местами, сопротивление может измениться, но ни обрыва, ни короткого быть не должно.
Проверяем мультиметром
Зато между затвором и силовыми выходами должен быть «обрыв» (бесконечно большое сопротивление). То есть, «звониться» они не должны при любом расположении щупов. Проверив сопротивление между разными выводами, можно сделать вод о работоспособности симистора.
С лампочкой и батарейкой
Для проверки симистора без мультиметра придется собрать простенькую проверочную схему с питанием от девятивольтовой батарейки «Крона». Нужны будут три провода длиной около 20 см. Провода желательно гибкие, многожильные. Проще, если они будут разных цветов. Лучше всего красный, синий и любой другой. Пусть будет желтый. Синий разрезаем пополам, припаиваем лампочку накаливания на 9 В (или смотрите по напряжению, которое выдает ваша батарейка). Один кусок провода на резьбу, другой — на центральный вывод с нижней части цоколя. Чтобы работать было удобнее, на каждый провод лучше припаять «крокодилы» — пружинные зажимы.
Как проверить симистор без мультиметра
Собираем схему. Подключаем провода в таком порядке:
- Красный одним концом на плюс кроны, вторым — на вывод Т1.
- Синий — на минус кроны и на Т2.
- Желтый провод одним краем цепляем к затвору G.
После того как собрали схему, лампочка не должна гореть. Если она горит, симистор пробит. Если не горит, проверяем дальше. Свободным концом желтого провода кратковременно прикасаемся к Т2. Лампочка должна загореться. Это значит, что симметричный тиристор открылся. Чтобы его закрыть, надо коснуться проводом вывода Т1. Если все работает, прибор исправен.
Как избежать ложных срабатываний
Так как для срабатывания симистора достаточно небольшого потенциала, возможны ложные срабатывания. В некоторых случаях они не страшны, но могут привести и к поломке. Поэтому лучше заранее принять меры. Есть несколько способов уменьшить вероятность ложных включений:
- Уменьшить длину линии к затвору, соединять цепь управления — затвор и Т1 — напрямую. Если это невозможно, использовать экранированный кабель или витую пару.
- Снизить чувствительность затвора. Для этого параллельно ставят сопротивление (до 1 кОм).
Практически во всех схемах с симисторами в цепи затвора есть резистор, уменьшающий чувствительность прибора
- Использовать триаки с высокой шумовой устойчивостью. В маркировке у них добавлена буква «Н», от «нечувствительный». Называют их «симисторы ряда «Н». Отличаются они тем, что минимальный ток перехода у них намного выше. Например, симистор BT139-600H имеет ток перехода IGT min =10mA.
Как уже говорили, симистор управляется током. Это дает возможность подключать его напрямую к выходам микросхем. Есть одно ограничение — ток не должен превышать максимально допустимый. Обычно это 25 мА.
Особенности монтажа
Так же как и тиристоры, симисторы при работе греются, поэтому при сборке необходимо обеспечивать отвод тепла. Если нагрузка маломощная или питание импульсное (кратковременное подключение на промежуток менее 1 сек) допускается монтаж без радиатора. В остальных случаях необходимо обеспечить качественный контакт с охлаждающим устройством.
Есть три способа фиксации симистора на радиаторе: клепка, на винте и на зажиме. Первый вариант при самостоятельном монтаже не рекомендуется, так как существует высокая вероятность повреждения корпуса. Наиболее простой способ монтажа в домашних условиях — винтовой.
Порядок монтажа симистора
Перед тем, как начинают монтаж, осматривают корпус прибора и радиатора (охладителя) на предмет царапин и сколов. Их быть не должно. Затем поверхность протирают от загрязнений чистой ветошью, обезжиривают, накладывают термопасту. После чего вставляют в отверстие с резьбой в радиаторе и зажимают шайбу. Крутящий момент должен быть 0.55Nm- 0.8Nm. То есть, необходимо обеспечить должный контакт, но перетягивать тоже нельзя, так как есть риск повредить корпус.
Схема регулятора мощности для индуктивной нагрузки на симисторе
Обратите внимание, что монтаж симистора производится до пайки. Это снижает механическую нагрузку на отводы прибора. И еще: при установке следите за тем, чтобы корпус плотно прижимался к охладителю.
