可控硅簡介

　　可控硅（Silicon Controlled Rectifier） 簡稱SCR，是一種大功率電器元件，也稱晶閘管。它具有體積小、效率高、壽命長等優(yōu)點。在自動控制系統(tǒng)中，可作為大功率驅(qū)動器件，實現(xiàn)用小功率控件控制大功率設(shè)備。它在交直流電機調(diào)速系統(tǒng)、調(diào)功系統(tǒng)及隨動系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

　　可控硅分單向可控硅和雙向可控硅兩種。雙向可控硅也叫三端雙向可控硅，簡稱TRIAC。雙向可控硅在結(jié)構(gòu)上相當于兩個單向可控硅反向連接，這種可控硅具有雙向?qū)üδ?。其通斷狀態(tài)由控制極G決定。在控制極G上加正脈沖（或負脈沖）可使其正向（或反向）導(dǎo)通。這種裝置的優(yōu)點是控制電路簡單，沒有反向耐壓問題，因此特別適合做交流無觸點開關(guān)使用。

　　可控硅的特性

　　可控硅分單向可控硅、雙向可控硅。單向可控硅有陽極A、陰極K、控制極G三個引腳。雙向可控硅有第一陽極A1（T1），第二陽極A2（T2）、控制極G三個引腳。只有當單向可控硅陽極A與陰極K之間加有正向電壓，同時控制極G與陰極間加上所需的正向觸發(fā)電壓時，方可被觸發(fā)導(dǎo)通。此時A、K間呈低阻導(dǎo)通狀態(tài)，陽極A與陰極K間壓降約為1V。單向可控硅導(dǎo)通后，控制極G即使失去觸發(fā)電壓，只要陽極A和陰極K之間仍保持正向電壓，單向可控硅繼續(xù)處于低阻導(dǎo)通狀態(tài)。只有把陽極A電壓撤除或陽極A、陰極K之間電壓極性發(fā)生改變（交流過零）時，單向可控硅才由低阻導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)換為高阻截止狀態(tài)。單向可控硅一旦截止，即使陽極A和陰極間又重新加上正向電壓，仍需在控制極G和陰極K之間重新加上正向觸發(fā)電壓方可導(dǎo)通。單向可控硅的導(dǎo)通與截止狀態(tài)相當于形狀的閉合和斷開狀態(tài)，用它可制成無觸點開關(guān)。

　　雙向可控硅第一陽極A1與第二陽極A2間，無論所加電壓極性是正向還是反向，只要控制極G和第一陽極A1間加有正負極性不同的觸發(fā)電壓，就可觸發(fā)導(dǎo)通呈低阻狀態(tài)。此時A1、A2間壓降也約1V。雙向可控硅一旦導(dǎo)通，即使失去觸發(fā)電壓，也能繼續(xù)保持導(dǎo)通狀態(tài)。只有當?shù)谝魂枠OA1、第二陽極A2電流減小，小于維持電流或A1、A2間當電壓極性改變且沒有觸發(fā)電壓時，雙向可控硅才截斷，此時只有重新加觸發(fā)電壓方可導(dǎo)通。

　　可控硅分類

　　（一）按關(guān)斷、導(dǎo)通及控制方式分類：可控硅按其關(guān)斷、導(dǎo)通及控制方式可分為普通可控硅、雙向可控硅、逆導(dǎo)可控硅、門極關(guān)斷可控硅（GTO）、BTG可控硅、溫控可控硅和光控可控硅等多種。

　?。ǘ┌匆_和極性分類：可控硅按其引腳和極性可分為二極可控硅、三極可控硅和四極可控硅。

　?。ㄈ┌捶庋b形式分類：可控硅按其封裝形式可分為金屬封裝可控硅、塑封可控硅和陶瓷封裝可控硅三種類型。其中，金屬封裝可控硅又分為螺栓形、平板形、圓殼形等多種；塑封可控硅又分為帶散熱片型和不帶散熱片型兩種。

　?。ㄋ模┌措娏魅萘糠诸悾嚎煽毓璋措娏魅萘靠煞譃榇蠊β士煽毓琛⒅泄β士煽毓韬托」β士煽毓枞N。通常，大功率可控硅多采用金屬殼封裝，而中、小功率可控硅則多采用塑封或陶瓷封裝。

　?。ㄎ澹┌搓P(guān)斷速度分類：可控硅按其關(guān)斷速度可分為普通可控硅和高頻（快速）可控硅。

　　（六）過零觸發(fā)-一般是調(diào)功，即當正弦交流電交流電電壓相位過零點觸發(fā)，必須是過零點才觸發(fā)，導(dǎo)通可控硅。

　　（七）非過零觸發(fā)-無論交流電電壓在什么相位的時候都可觸發(fā)導(dǎo)通可控硅，常見的是移相觸發(fā)，即通過改變正弦交流電的導(dǎo)通角（角相位），來改變輸出百分比。

　　可控硅主要參數(shù)

　?、?額定通態(tài)電流（IT）即最大穩(wěn)定工作電流，俗稱電流。常用可控硅的IT一般為一安到幾十安。

　　⒉反向重復(fù)峰值電壓（VRRM）或斷態(tài)重復(fù)峰值電壓（VDRM），俗稱耐壓。常用可控硅的VRRM/VDRM一般為幾百伏到一千伏。

　?、?控制極觸發(fā)電流（IGT），俗稱觸發(fā)電流。常用可控硅的IGT一般為幾微安到幾十毫安。

　　4，在規(guī)定環(huán)境溫度和散熱條件下，允許通過陰極和陽極的電流平均值

　　可控硅作用

　　1.可控整流，這也是可控硅最基本也最重要的作用。大家所熟知的二極管整流電路只可完成整流的功能，并沒有實現(xiàn)可控，而一旦把二極管換做可控硅，便構(gòu)成了一個可控整流電路。

　　在一個最基本的單相半波可控整流電路中，當正弦交流電壓處于正半周時，只有在控制極外加觸發(fā)脈沖時，可控硅才被觸發(fā)導(dǎo)通，負載上才會有電壓輸出，因此可以通過改變控制極上觸發(fā)脈沖到來的時間，來進一步調(diào)節(jié)負載上輸出電壓的平均值，達到可控整流的作用。

　　2.用作無觸點開關(guān)，常用于自動化設(shè)備中，代替通用繼電器，具有無噪音、壽命長的特點。

　　3.起到開關(guān)和調(diào)壓的作用，經(jīng)常應(yīng)用于交流電路中，由于其被觸發(fā)時間不同，因此通過它的電流只有其交流周期的一部分，通過它的電壓只有全電壓的一部分，因而起到調(diào)節(jié)輸出電壓的作用。

　　可控硅工作原理

　　在分析可控硅工作原理時，我們經(jīng)常將這種四層P1N1P2N2結(jié)構(gòu)看作由一個PNP管和NPN管構(gòu)成，如下圖所示。

　　當陽極A端加上正向電壓時，BG1和BG2管均處于放大狀態(tài)，此時由控制極G端輸入正向觸發(fā)信號，使得BG2管有基極電流ib2通過，經(jīng)過BG2管的放大后，其集電極電流為ic2=β2ib2。而ic2沿電路流至BG1的基極，故有ib1=ic2，電流又經(jīng)BG1管的放大作用后，得到BG1的集電極電流為ic1=β1ib1=β1β2ib2。此電流又流回BG2的基極，使得BG2的基極電流ib2增大，從而形成正向反饋使電流劇增，進而使得可控硅飽和并導(dǎo)通。由于在電路中形成了正反饋，所以可控硅一旦導(dǎo)通后無法關(guān)斷，即使控制極G端的電流消失，可控硅仍能繼續(xù)維持這種導(dǎo)通的狀態(tài)。

　　通過上面對工作原理的分析可知，可控硅只具有導(dǎo)通和關(guān)斷兩種工作狀態(tài)，那么這兩種工作狀態(tài)之間如何進行轉(zhuǎn)換呢？狀態(tài)的轉(zhuǎn)換需要什么條件呢？下圖將會告訴你答案～

　　可控硅的檢測

　　1.單向可控硅的檢測

　　萬用表選用電阻R×1檔，用紅黑兩表筆分別測任意兩引腳間正反向電阻直至找出讀數(shù)為數(shù)十歐姆的一對引腳，此時黑筆接的引腳為控制極G，紅筆接的引腳為陰極K，另一空腳為陽極A。此時將黑表筆接已判斷了的陽極A，紅表筆仍接陰極K。此時萬用表指針應(yīng)不動。用短接線瞬間短接陽極A和控制極G，此時萬用表指針應(yīng)向右偏轉(zhuǎn)，阻值讀數(shù)為10歐姆左右。如陽極A接黑表筆，陰極K接紅表筆時，萬用表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明該單向可控硅已擊穿損壞。

　　2.雙向可控硅的檢測

　　用萬用表電阻R×1檔，用紅黑兩表筆分別測任意兩引腳正反向電阻，結(jié)果其中兩組讀數(shù)為無窮大。若一組為數(shù)十歐姆時，該組紅黑表筆所接的兩引腳為第一陽極A1和控制極G，另一空腳即為第二陽極A2。確定A、G極后，再仔細測量A1、G極間正反向電阻，讀數(shù)相對較小的那次測量的黑表筆所接的引腳為第一陽極A1，紅表筆所接引腳為控制極G。將黑表筆接已確定了的第二陽極A2，紅表筆接第一陽極A1，此時萬用表指針應(yīng)不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，阻值為無窮大。再用短接線將A2、G極瞬間短接，給G極加上正向觸發(fā)電壓，A2、A1間阻值約為10歐姆左右。隨后斷開A2、G極短接線，萬用表讀數(shù)應(yīng)保持10歐姆左右?；Q紅黑表筆接線，紅表筆接第二陽極A2，黑表筆接第一陽極A1。同樣萬用表指針應(yīng)不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，阻值為無窮大。用短接線將A2、G極間再次瞬間短接，給G極加上負向的觸發(fā)電壓，A1、A2間阻值也是10歐姆左右。隨后斷開A2、G極間短接線，萬用表讀數(shù)應(yīng)不變，保持10歐姆左右。符合以上規(guī)律，說明被測雙向可控硅管未損壞且三個引腳極性判斷正確。

　　檢測較大功率可控硅管是地，需要在萬用表黑筆中串接一節(jié)1.5V干電池，以提高觸發(fā)電壓。

　　簡易可控硅調(diào)壓調(diào)溫電路

　　1.介紹一款簡單的可控硅調(diào)壓調(diào)溫電路（見圖1），具有簡單易行，控制方便等優(yōu)點。

　　工作原理：R、RP、C、D 組成脈沖形成網(wǎng)絡(luò)觸發(fā)雙向可控硅VT， 使VT在市電正負半周均保持相應(yīng)正反向?qū)āＵ{(diào)節(jié)RP阻值，即可改變VT的導(dǎo)通角，達到調(diào)節(jié)負載RL，上電壓的目的。可用于家庭臺燈調(diào)光、電熨斗、電熱毯的調(diào)溫及電風(fēng)扇調(diào)速等。此雙向可控硅在加散熱器的情況下，控制的負載功率可達500W 左右。

　　圖2為線路板。

　　電路特點：此電路結(jié)構(gòu)簡單，容易制作，去掉了笨重的變壓器， 效率很高，而成本才不到十塊錢很適合愛好者制作。

　　2.本例介紹的溫度控制器，具有SB260取材方便、性能可靠等特點，可用于種子催芽、食用菌培養(yǎng)、幼畜飼養(yǎng)及禽蛋卵化等方面的溫度控制，也可用于控制電熱毯、小功率電暖器等家用電器。

　　電路圖

　　溫度控制器電路如圖7.116所示。

　　工作原理

　　220V交流電壓經(jīng)Cl降壓、VD，和VD。整流、C2濾波及VS穩(wěn)壓后，一路作為IC（TL431型三端穩(wěn)壓集成電路）的輸入直流電壓；另一路經(jīng)RT、R3和RP分壓后，為IC提供控制電壓。

　　在被測溫度低于RP的設(shè)定溫度時，NTC502型負溫度系數(shù)熱敏電阻器Rr的電阻值較大，IC的控制電壓高于其開啟電壓，IC導(dǎo)通，使LED點亮，VS受觸發(fā)而導(dǎo)通，電熱器EH通電開始加熱。

　　隨著溫度的不斷上升，Rr的電阻值逐漸減小，同時IC的控制電壓也隨之下降。當被測溫度高于設(shè)定溫度時，IC截止，使LED熄滅，VS關(guān)斷，EH斷電而停止加熱。隨后溫度又開始緩慢下降，當被測溫度低于設(shè)定溫度時，IC又導(dǎo)通，EH又開始通電加熱。如此循環(huán)不止，將被測溫度控制在設(shè)定的范圍內(nèi)。

　　簡單實用的大功率可控硅觸發(fā)電路圖一般書刊介紹的大功率可控硅觸發(fā)電路都比較復(fù)雜，而且有些元件難以購買。筆者僅花幾元錢制作的觸發(fā)電路已成功觸發(fā)100A以上的可控硅模塊，用于工業(yè)淬火爐上調(diào)節(jié)380V電壓，又裝一套用于大功率鼓風(fēng)機作無級調(diào)速用，效果非常好。本電路也可用作調(diào)節(jié)220V交流供電的用電器。

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