Симисторы в узлах закрепления принтеров и копиров.

Симисторы в узлах закрепления принтеров и копиров.


                 

                В лазерных принтерах, копировальных аппаратах, современных многофункциональных устройствах необходимо по сигналам микроконтроллера управлять включением-выключением двигателей, ламп сканирующих устройств, мощных ламп и термоэлементов узлов фиксации изображения на бумаге. При этом необходимо переключать достаточно мощные электрические токи сети ~ 220 вольт, регулировать среднее значение переменного тока при управлении мощными лампами и термоэлементами узлов фиксации. Полупроводниковые компоненты симисторы и фотосимисторы успешно решают эти задачи.

                К силовым полупроводниковым приборам относятся управляемые приборы, используемые в различных силовых устройствах: электроприводе, источниках питания, мощных преобразовательных установках и др. Для снижения потерь эти приборы в основном работают в ключевом режиме. Основные требования, предъявляемые к силовым приборам, сводятся к следующим:
- малые потери при коммутации;
- большая скорость переключения из одного состояния в другое;
- малое потребление по цепи управления;
- большой коммутируемый ток и высокое рабочее напряжение.
                Силовая электроника непрерывно развивается, и силовые приборы постоянно совершенствуются. Разработаны и выпускаются силовые приборы на токи до 1000 А, и рабочее напряжение свыше 6кВ. Быстродействие силовых приборов таково, что они могут работать на частотах до 1 МГц. Значительно снижена мощность управления силовыми ключами.
                Специально для целей силовой электроники разработаны и выпускаются мощные четырехслойные приборы - симисторы (симметричные тиристоры), которые используются для коммутации цепей переменного тока (гальваническую развязку цепи управления от силовой цепи обеспечивают фотосимисторы - фотосимисторы - это симисторы с фотоэлектронным управлением, в которых управляющий электрод заменен инфракрасным светодиодом и фотоприемником со схемой управления). 
                Симисторы. Симистор - это симметричный тиристор, который предназначен для коммутации в цепях переменного тока. Он может использоваться для создания реверсивных выпрямителей или регуляторов переменного тока. Структура симметричного тиристора приведена на рис. 1,а, а его схематическое обозначение на рис. 1,б. 



Рис. 1. Структура симметричного тиристора (а) и его схематическое изображение (б).

Полупроводниковая структура симистора содержит пять слоев полупроводников с различным типом проводимостей и имеет более сложную конфигурацию по сравнению с тиристором. Вольт-амперная характеристика симистора приведена на рис. 2.
                Как следует из вольт-амперной характеристики симистора, прибор включается в любом направлении при подаче на управляющий электрод (УЭ) положительного импульса управления. Так, например, симистор КУ208Г может коммутировать переменный ток до 10 А при напряжении до 400 В. Отпирающий ток в цепи управления не превышает 0,2 А, а время включения - не более 10 мкс.

Рис. 2. Вольт-амперная характеристика симистора.


                Triac. Ряд фирм в качестве основы для построения полупроводниковых переключателей используют структуру Triac (встречно включенные тиристоры). Эти приборы имеют высокое значение запирающего напряжения, и способны выдерживать импульсный ток, возникающий при переключении индуктивных нагрузок, и переходных процессах в цепях питания устройств. В закрытом состоянии переключатели на структурах Triac выдерживают напряжение до +/-700 В ивыше (пиковые значения напряжения могут достигать значения 1100 В). Управляющий ток приборов составляет 10 и 20 мА, что позволяет подключать их входы непосредственно к выходу микроконтроллера. Так, группой компаний STMicroelec-tronics разработано семейство электронных переключателей ACST4 ( . 3)для цепей переменного тока. Приборы этого семейства разработаны для управления переключением токов, значение которых не превышает 4 А, они рассчитаны на подключение индуктивной нагрузки и не требуют дополнительных согласующих элементов. Типовая схема включения приборов ACST4 показана на рис. 3. Для изменения мощности, подведенной к нагрузке через симистор, может использоваться либо импульсно-фазовый метод управления, либо метод пропуска периодов (on/off).

Ðèñ. 3.