直流晶閘管電路
出處:維庫電子市場網 發(fā)布于:2024-08-30 17:06:41 | 721 次閱讀

這種簡單的“開關”晶閘管觸發(fā)電路使用晶閘管作為開關來控制燈,但它也可以用作電機、加熱器或其他直流負載的開關控制電路。晶閘管為正向偏置,通過短暫關閉常開“ON”按鈕 S 1 觸發(fā)導通,該按鈕通過柵極電阻R G將柵極端子連接到直流電源,從而允許電流流入柵極。如果R G的值相對于電源電壓設置得太高,晶閘管可能不會觸發(fā)。
一旦電路被“接通”,它就會自動鎖存并保持“接通”狀態(tài),即使釋放按鈕,只要負載電流大于晶閘管的鎖存電流。按鈕S 1的其他操作不會影響電路狀態(tài),因為一旦“鎖存”,柵極就會失去所有控制。晶閘管現在完全“接通”(導通),允許滿載電路電流正向流過設備并流回電池電源。
在直流電路中使用晶閘管作為開關的主要優(yōu)點之一是它具有非常高的電流增益。晶閘管是一種電流操作裝置,因為較小的柵極電流可以控制較大的陽極電流。
通常會包含柵極陰極電阻器R GK來降低柵極的靈敏度并增加其 dv/dt 能力,從而防止設備的錯誤觸發(fā)。
由于晶閘管已自鎖于“導通”狀態(tài),因此只有通過中斷電源并將陽極電流降低至晶閘管最小維持電流(I H)值以下才能重置電路。
打開常閉的“OFF”按鈕,S 2切斷電路,將流過晶閘管的電路電流降至零,從而迫使其“關閉”,直到再次施加另一個門信號。
然而,這種直流晶閘管電路設計的一個缺點是,機械常閉“OFF”開關S 2需要足夠大,以處理觸點打開時流過晶閘管和燈的電路功率。
如果是這種情況,我們可以用大型機械開關代替晶閘管。克服此問題并減少對更大更堅固的“OFF”開關的需求的一種方法是將開關與晶閘管并聯,如圖所示。 替代直流晶閘管電路

此處,晶閘管開關像以前一樣接收所需的端子電壓和門脈沖信號,但之前電路中較大的常閉開關已被與晶閘管并聯的較小的常開開關取代。開關S 2的激活會暫時在晶閘管陽極和陰極之間產生短路,通過將保持電流降低到其最小值以下來阻止設備導通。
交流晶閘管電路
當連接到交流電 AC 電源時,晶閘管的行為與之前的 DC 連接電路不同。這是因為交流電會定期反轉極性,因此交流電路中使用的任何晶閘管都會自動反向偏置,導致其在每個周期的一半時間內“關閉”。考慮下面的交流晶閘管電路。
交流開關電路
晶閘管電路
上述晶閘管觸發(fā)電路在設計上與直流 SCR 電路類似,只是省略了額外的“OFF”開關,并加入了二極管D 1以防止對柵極施加反向偏置。
在正弦波形的正半周期內,器件處于正向偏置,但開關S 1處于打開狀態(tài),因此施加到晶閘管的柵極電流為零,晶閘管保持“關斷”狀態(tài)。在負半周期內,器件處于反向偏置,無論開關S 1的狀態(tài)如何,都將保持“關斷”狀態(tài)。
如果開關S 1現在關閉,則在每個正半周期開始時,晶閘管完全“關閉”,但此后不久,正觸發(fā)電壓將有足夠的增加,因此柵極處存在電流,使晶閘管完全導通,燈“亮”。
現在,晶閘管在正半周期內處于“開啟”狀態(tài),柵極不受影響,并有效地短路到陰極。這種情況持續(xù)到晶閘管在正半周期結束時再次自動“關閉”,因為正弦波形在 180 o處達到零伏,陽極電流低于保持電流值。
在下一個負半周期內,該設備將完全“關閉”,直到接下來的正半周期,此時該過程重復進行,只要開關關閉,晶閘管就會再次導通。
然后,在這種情況下,燈將只從交流電源接收一半的可用功率,因為??晶閘管充當整流二極管,并且僅在正向偏置的正半周期內傳導電流。晶閘管繼續(xù)向燈提供一半功率,直到開關打開。
如果可以快速打開和關閉開關S 1,使晶閘管在每個正半周期的“峰值”(90 o)點接收其柵極信號,則該設備將僅在正半周期的一半時間內導通。換句話說,導通只會發(fā)生在正弦波的一半的一半時間內,這種情況會導致燈接收交流電源提供的總功率的“四分之一”或四分之一。
通過精確改變柵極脈沖和正半周期之間的時序關系,晶閘管可以向負載提供任意百分比的功率,介于 0% 和 50% 之間。顯然,使用這種電路配置,它不能向燈提供超過 50% 的功率,因為??當它反向偏置時,它無法在負半周期內導通。考慮下面的電路。 半波相位控制

相位控制是晶閘管交流電源控制最常見的形式,基本交流相位控制電路可按上圖所示構建。此處晶閘管柵極電壓通過觸發(fā)二極管D 1從 RC 充電電路獲得。
在晶閘管正向偏置的正半周期內,電容器C通過電阻器R 1充電,跟隨交流電源電壓。只有當點A處的電壓上升到足以使觸發(fā)二極管D 1導通,并且電容器放電到晶閘管的柵極并將其“導通”時,柵極才會激活。在正半周期中開始導通的時間長度由可變電阻器R 1設置的 RC 時間常數控制。
增加R 1的值會延遲提供給晶閘管柵極的觸發(fā)電壓和電流,從而導致器件導通時間滯后。因此,器件導通的半周期部分可以控制在 0 到 180 o之間。這意味著可以調整燈的平均功耗。但是,晶閘管是單向器件,因此每個正半周期最多只能提供 50% 的功率。
有多種方法可以使用“晶閘管”實現 100% 全波交流控制。一種方法是在二極管橋式整流電路中包括單個晶閘管,該電路將交流電轉換為通過晶閘管的單向電流,而更常見的方法是使用兩個反向并聯的晶閘管。
更實用的方法是使用單個三端雙向可控硅開關,因為該設備可以在兩個方向上觸發(fā),因此使其適合于交流開關應用。
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