直流晶閘管電路
出處:維庫電子市場網(wǎng) 發(fā)布于:2024-08-30 17:06:41 | 715 次閱讀

這種簡單的“開關(guān)”晶閘管觸發(fā)電路使用晶閘管作為開關(guān)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(guān)控制電路。晶閘管為正向偏置,通過短暫關(guān)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(shè)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(xiàn)在完全“接通”(導通),允許滿載電路電流正向流過設(shè)備并流回電池電源。
在直流電路中使用晶閘管作為開關(guān)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(shè)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(guān)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(shè)計的一個缺點是,機械常閉“OFF”開關(guān)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(guān)代替晶閘管??朔藛栴}并減少對更大更堅固的“OFF”開關(guān)的需求的一種方法是將開關(guān)與晶閘管并聯(lián),如圖所示。 替代直流晶閘管電路

此處,晶閘管開關(guān)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(guān)已被與晶閘管并聯(lián)的較小的常開開關(guān)取代。開關(guān)S 2的激活會暫時在晶閘管陽極和陰極之間產(chǎn)生短路,通過將保持電流降低到其最小值以下來阻止設(shè)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(zhuǎn)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(nèi)“關(guān)閉”??紤]下面的交流晶閘管電路。
交流開關(guān)電路
晶閘管電路
上述晶閘管觸發(fā)電路在設(shè)計上與直流 SCR 電路類似,只是省略了額外的“OFF”開關(guān),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(nèi),器件處于正向偏置,但開關(guān)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(guān)斷”狀態(tài)。在負半周期內(nèi),器件處于反向偏置,無論開關(guān)S 1的狀態(tài)如何,都將保持“關(guān)斷”狀態(tài)。
如果開關(guān)S 1現(xiàn)在關(guān)閉,則在每個正半周期開始時,晶閘管完全“關(guān)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(xiàn)在,晶閘管在正半周期內(nèi)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(jié)束時再次自動“關(guān)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(nèi),該設(shè)備將完全“關(guān)閉”,直到接下來的正半周期,此時該過程重復進行,只要開關(guān)關(guān)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(nèi)傳導電流。晶閘管繼續(xù)向燈提供一半功率,直到開關(guān)打開。
如果可以快速打開和關(guān)閉開關(guān)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(shè)備將僅在正半周期的一半時間內(nèi)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(nèi),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(guān)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(nèi)導通??紤]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(gòu)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(nèi),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(shè)置的 RC 時間常數(shù)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(diào)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(xiàn) 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(zhuǎn)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(lián)的晶閘管。
更實用的方法是使用單個三端雙向可控硅開關(guān),因為該設(shè)備可以在兩個方向上觸發(fā),因此使其適合于交流開關(guān)應用。
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