Тиристор ідеально підходить для регулювання потужності змінної напруги в усьому, крім одного: він є однополуперіодним пристроєм, а це означає, що навіть при повній провідності використовується тільки половина потужності. Можна включити паралельно два тиристора назустріч один одному, як це показано на рис.1, щоб забезпечити двох-полупериодного режим роботи, проте для цього потрібно подавати імпульси запуску на керуючі електроди від двох ізольованих, але синхронних джерел, як це видно з малюнка.
Рис.1 Двухполуперіодний регулятор можна побудувати на двох тиристорах. Для ізоляції джерел імпульсів від напруги мережі використовуються оптопари.
Найкориснішим пристроєм для практичного регулювання потужності змінної напруги є двонаправлений тиристор або симистор. Як можна бачити на рис2. симистор можна розглядати як два инверсно-паралельних тиристора з керуванням від єдиного джерела сигналу. сімістори є настільки гнучкими пристроями, що їх можна перемикати в провідний стан як позитивним, так і негативним імпульсом запуску незалежно від миттєвої полярності джерела змінної напруги. Назви катод і анод втрачають сенс для симистора; найближчий до керуючого електрода висновок назвали, не мудруючи лукаво, основним висновком 1 (МТ1), а інший - основним висновком 2 (МТ2). Запускає імпульс завжди подається щодо виведення МТ1 так само, як у випадку тиристора він подається щодо катода.
Рис2. Симистор: (а) структура, (b) умовне позначення.
Зазвичай для перемикання сімістора, розрахованого на струм до 25 А, достатній пусковий струм 20 мА, і одним з найпростіших прикладів його застосування є «твердотельное реле», в якій невеликі пусковий струм використовується для управління великим струмом навантаження (рис.3). Як ключ SW1 можуть бути геркон, чутливе термореле або будь-яка контактна пара, розрахована на 50 мА; струм в ланцюзі навантаження обмежується тільки параметрами симистора. Корисно відзначити, що резистор R1 в ланцюзі запуску знаходиться під напругою мережі тільки в моменти включення симистора; як тільки симистор включається, різниця потенціалів на резисторі R1 падає до величини близько одного вольта, так що достатній полуваттний резистор.
Рис.3 Просте «твердотельное реле» на сімісторов.
Дуже розповсюдженими застосуваннями симистора є регулятор яскравості для лампи або управління швидкістю обертання мотора. На рис.4 показана така схема. Тимчасове положення імпульсів, що запускають встановлюється RC-фазовращателем; потенціометром R2 регулюють яскравість лампи, тоді як резистор R1 просто обмежує струм, коли потенціометр знаходиться у положенні з мінімальним опором. Самі імпульси запуску формуються діністоров, тобто двонаправленим тригерним діодом. Динистор можна уявити собі як малопотужний тиристор без керуючого електрода з низькою напругою лавинного пробою (близько 30 В). Коли різниця потенціалів на конденсаторі С1 досягає рівня пробою в динисторе, миттєвий імпульс розряду конденсатора включає симистор.
Рис.4 Найпростіша схема регулювання яскравості лампи на сімісторов з фазовим керуванням.
Легко зробити автоматичний фотоелектричний вимикач лампи, приєднавши паралельно конденсатору С1 фотоелемент ORP12 (світлозалежна резистор). Опір фотоелемента в темряві велике, близько 1 МОм, але при денному світлі воно падає до декількох кіло так, що симистор не може підпалити і лампа вимкнена. Якщо в автоматичному вимикачі ручне регулювання не потрібно, то резистор R2 можна замінити на коротке замикання.
На рис.5 показано, як симистор управляє потужністю в навантаженні, відрізаючи початкову частину кожного напівперіоду. Тривалість пропущеної частини залежить від запізнювання пускового імпульсу по фазі, яке визначається опором R1 + R2 і ємністю С1. У найпростішій схемі управління на рис.4 фазовий зсув не може бути більше 90 °, так як використовується тільки одна RС-ланцюжок. Тому така схема є поганим регулятором при малій потужності, оскільки в ньому можуть відбуватися несподівані скачки від вимкненого стану до повної потужності.
Більш досконала схема наведена на рис.6; включення додаткової RC-ланцюжка (R3С3) дає більший фазовий зсув для кращого управління при малій потужності. Подальші удосконалення складаються у введенні наступних елементів: (а) демпфера з постійною часу R4С4 для запобігання помилкових перемикань від протидії е.р.с. індуктивного навантаження і (b) радіочастотного фільтра L1C1 для придушення перешкод. Останній елемент завжди слід вводити в або тиристорними схему, яка працює за принципом «відсікання частини коливання», оскільки швидкі включення і виключення можуть створювати серйозні радіоперешкоди в мережі живлення.
Рис.5 Форма напруги на навантаженні в сімісторний регуляторі при поступовому збільшенні фазового зсуву.
Є велика кількість різних сімісторов і тиристорів які знайшли широке застосування в побутової техніки . Як і в разі випрямних діодів, для того, щоб вибрати прилад з потрібними номінальними напругою і струмом, можна звернутися до каталогів і довідковими даними .
Рис.6 Симісторний регулятор потужності з широким діапазоном регулювання і вбудованим придушенням перешкод.
Більшість виробників випускають відповідні діністори, але є також прилади, які називаються quadrac, в яких об'єднані симистор і динистор.
На рис.7 показані корпусу і цоколевка поширених сімісторов. Якщо симистор повинен використовуватися на повну допустиму потужність, то його необхідно закріпити на тепловідвід.
Придушення радіочастотних перешкод, створюваних або тиристорними регуляторами з фазовим керуванням, стає більш важким і дорогим при великих значеннях струму навантаження. В електричних нагрівачах і в інших навантаженнях з великою інерційністю можна зменшити перешкоди, пропускаючи кожен раз ціле число напівперіодів. Це дозволяє уникнути стрибкоподібних змін струму, які і викликають радіочастотні перешкоди. Такий спосіб називається переривчастим запуском або управлінням з цілим числом періодів. Цей спосіб, як правило, не підходить для управління яскравістю лампи через мерехтіння. Для здійснення управління з цілим числом періодів підходять такі мікросхеми, як SL441, що включаються при нульовій напрузі. Вони визначають перетин напругою мережі нульового рівня і забезпечують запуск симистора від датчика, опір якого змінюється, наприклад, від термістора.
Рис.7 Корпуси поширених сімісторов: (а) корпус Т066, (b) болтової кріплення, (с) пластмасовий корпус Т0220.
