Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LTspice - idealisiertes Thyristormodell erstellen


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von Sarah E. (meneymaus)


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Hallo zusammen,

ich würde gerne ein bisschen in LTspice simulieren mit einem 
idealisierten Thyristormodell.

Einen idealen Transistor mit antiparalleler kann man leicht erstellen, 
indem man diesen als Widerstand annimmt, der bei einem positiven Gate 
leitet bzw. in die entgegengesetzte Richtung immer leitet:

R1 1 2 R=if(V(3)<=0, if(V(1,2)>0, 1G,1n), 1n)
1: Drain
2: Source
3: Gate

Bei Einem Thyristor ist das ja schon schwieriger, da sich die 
Bedingungen ja ändern. Damit der Anodenstrom fließt, braucht es ein 
positives Gate, danach nicht mehr.

Kann man dies auch irgendwie mit einem LTspice-Befehl z. B. als 
Widerstandsmodell realisieren?

Danke und Gruß
Sarah

von Hannes J. (Firma: _⌨_) (pnuebergang)


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Du könntest damit anfangen dir SPICE-Modelle realer Thyristoren 
anzusehen. Vielleicht sind die für deine Zwecke gut genug, statt irgend 
was Idealisiertes. Oder du könntest versuchen diese Modelle zu 
"idealisieren".

Beispiel von Modellen für reale Thyristoren, auch SCRs, 
Silicon-controlled Rrectifier genannt: 
https://www.littelfuse.com/technical-resources/spice-models.aspx#question_3

von Bernhard (bernhard_123)


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Thyristoren sind "selbsthaltende" Schalter, ähnlich wie Relais oder 
Schütze mit Selbsthalte-Schaltung.

Die kann man z. B. mit strom-gesteuerten Widerständen simulieren, das 
wird aber nicht einfach.

https://de.wikipedia.org/wiki/Thyristor#Allgemeines zeigt das 
Funktions-Ersatzschaltbild mit zwei bipolaren Transistoren (BJT). Das 
kommt dem realen Verhalten schon ziemlich nah.

Für die Simulation kann man zwei "idealisierte" Transistoren nehmen, 
also einfach NPN bzw. PNP ohne weitere Modellparameter.

Aber: Simulation mit "idealen" Bauteilen kann zu Konvergenzproblemen 
führen, weil die unendlich schnell schalten können.

Bernhard

von Sarah E. (meneymaus)


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Danke für die Rückmeldung.

Habe gerade das mal probiert aber sobald ich das Gate am Transistor 
wegnehme, fließt kein Strom mehr in der Last. Was mache ich falsch an 
dem Modell?

von H. H. (Gast)


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Logisch sperrt der gleich wieder, du nimmst ihm ja den Haltestrom weg.

Mach mal eine Diode zwischen die Zündspannungsquelle und den 
"Thyristor".

Und häng die Last zwischen "Anode" und Versorgung.

Und dann noch einen Widerstand zur Einstellung des Zündstroms.

Und nimm vor allem realere Transistoren!

von Sarah E. (meneymaus)


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Hab ich gemacht, aber hab wohl was falsch verstanden :/

von H. H. (Gast)


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Mach mal so.

Beitrag #7616202 wurde vom Autor gelöscht.
von Sarah E. (meneymaus)


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Vielen Dank, jetzt klappt es :-)

von H. H. (Gast)


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Sarah E. schrieb:
> Vielen Dank, jetzt klappt es :-)

Bedenke, das ist immer noch weit weg von einem realen Thyristor.

Schau dir mal ein Modell von Littelfuse an:

.SUBCKT S401E      1  2             3
*       TERMINALS: A  G             K
Qpnp    6          4  1             Pfor      OFF
Qnpn    4          6  5             Nfor      OFF
Rfor    6          4  5G
Rrev    1          4  5G
Rshort  6          5  50
Rlat    2          6  2.64
Ron     3          5  364.6m
Dfor    6          4  Zbrk
Drev    1          4  Zbrk
Dgate   6          5  Zgate
.MODEL  Zbrk       D  (IS=10F       IBV=1U    BV=400)
.MODEL  Zgate      D  (IS=10F       IBV=100U  BV=10      VJ=0.3)
.MODEL  Pfor       PNP(IS=10P       BF=1.0    CJE=5p     CJC=2p 
TF=0.3U)
.MODEL  Nfor       NPN(IS=10P       ISE=1E-9  BF=100.0   RC=13.6M 
CJE=30p     CJC=2p      TF=0.3U)
.ENDS

von Sarah E. (meneymaus)


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Ja, um den realen Thyristor kümmer ich mich, sobald mir das einfachere, 
idealisierte Ersatzschaltbild, richtig klar wird.

Ich hab jetzt mal ein Rechtecksignal (statt eine Gleichspannung) an die 
Anode gegeben. Trotzdem scheint der Anodenstrom zu spinnen und ist 
sofort da, obwohl noch nichts am Gate liegt. Liegt das daran, weil die 
Spannung des Rechtecksignals erst hochfährt

von H. H. (Gast)


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Ohne das gerade näher prüfen zu können: dU/dt zu groß.

von Sarah E. (meneymaus)


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Um das du/dt zwischen Anode und Kathode zu reduzieren, habe ich nun 
einen 1 mF Kondensator parallel dazugeschaltet. Thyristor zündet dennoch 
:/

von H. H. (Gast)


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Mach mal R4 deutlich kleiner. Im Modell von Littelfuse sind da 50 Ohm 
eingebaut.

von Sarah E. (meneymaus)


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Das ist das Ergebnis mit R4=50 Ohm

von H. H. (Gast)


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R2 muss du natürlich auch verkleinern.

Aber ich werd hier erst wieder posten, wenn ich LTspice zur Verfügung 
habe.

von Sarah E. (meneymaus)


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Hier die Variante mit R2=10 Ohm.

Ich klinke mich hier auch mal aus und wünsche noch einen schönen Abend 
:-)

von Bernhard (bernhard_123)


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Ich hab's jetzt auch mal in LTspice eingegeben.

Zum Triggern habe ich eine Stromquelle gewählt, das macht die Schaltung 
einfacher. (Im Datenblatt wird ja auch der Zündstrom spezifiziert).

Warum bei dir der Thyristor schon von Anfang an leitet, hat H. H. schon 
richtig angemerkt:
> Ohne das gerade näher prüfen zu können: dU/dt zu groß.

Anstiegszeit = 1 ns ist zu steil. Durch die internen Kapazitäten der 
Sperrschichten fließt dabei so hoher Strom über die Basisanschlüsse, 
dass die Transistoren einschalten.
Dieses Problem haben reale Thyristoren auch. In den Datenblättern ist 
die maximale Spannungssteilheit angegeben, bei der der Thyristor gerade 
noch nicht selbst zündet.

Bernhard

von H. H. (Gast)


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Der Zusatz "OFF" hat ja auch einen guten Grund.

> Qpnp  6 4  1  Pfor  OFF

von Sarah E. (meneymaus)


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Hab's nachgebaut, funktioniert, vielen Dank :-)

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