可控硅的使用及其方法

姜天林

摘 要：可控硅作為一種電子開關，廣泛地應用在自動化設備和各種控制電路中，可控硅既有單項也有雙向的，在使用中會經常遇到一些問題。文章根據(jù)實際工作情況，介紹一些經驗以供參考。

關鍵詞：自動化設備；控制回路；研究分析

1 選購可控硅

可控硅的電參數(shù)很多，在選購時要考慮的是：額定平均電流IT、正反向峰值電壓VDRM（VRRM）、控制極觸發(fā)電壓與觸發(fā)電流IGT這幾個參數(shù)。由于手冊或產品合格證上給定的可控硅的上述參數(shù)值都是在規(guī)定的條件下測定的，而實際使用環(huán)境往往與規(guī)定條件不同，并且極有可能發(fā)生突發(fā)事故超過管子承受能力的現(xiàn)象。所以為了管子在安全的電壓下工作，特別是交流220V的情況下，應該按額定為實際電壓的2～3倍值來選管子。例如：外加電壓為220V，則至少應選擇400V以上的管子最好為600V，為了保證管子避免電流過大而燒毀，并考慮到管子的發(fā)熱情況與電流的有效值，應選擇平均電流的有效值的1.2～2倍，需要指出的是。IT對單項可控硅而言是IT（AV）指允許流過SCR的最大有效值電流。例如：8A SCR（單向）的有效值IT（RMS）=12.6A，因此用8A的BCR代替8A的SCR是不允許的，為了使管子的觸發(fā)電壓與觸發(fā)電流要比實際應用中的數(shù)值要小。例如：實際使用的觸發(fā)電壓為3V，則可選觸發(fā)電壓為2V的管子。同樣，管子的觸發(fā)電流亦應選擇小些以保證可靠觸發(fā)，一般常用的集成電路輸出電流均很?。ǔ?55電路例外，TTL比CMOS要大），所以可在其輸出端加一級晶體管放大電路，以提供足夠大的驅動電路來保證管子可靠地觸發(fā)導通。

2 可控硅的具體接法

2.1 直流電路

首先，單向可控硅SCR有三個電極，即陽極A，陰極K，控制極G，SCR在直流控制電路中使用時，要注意施加工作電壓與控制觸發(fā)電壓的極性。A，K之間是加正向電壓但控正向的接法是圖1，只有A，K之間接正向電壓，控制極G亦接正向電壓，SCR才能導通。SCR一旦觸發(fā)導通后， 即使降低控制極電壓，甚至撤除控制極電源，SCR亦不阻斷而是繼續(xù)導通。要使SCR阻斷，只有降低其陽極電壓或將陽極，陰極斷開一下，即使陽極與陰極電壓為零即可所以有時候可以在SCR的A極與電源之間串了一個常閉開關，按一下即可將SCR阻斷。

圖1是雙向可控硅BCR的接法。BCR是由兩個SCR反向并聯(lián)構成的，共用一個控制極。因此BCR與SCR接法有很大不同，無論在陽、陰兩個電極之間接何種極性的電壓，只要在其控制極加上一個觸發(fā)脈沖，而不管這個脈沖是什么極性的，都可以使BCR導通。

鑒于此，BCR實際上已無陽極、陰極，通常這兩極稱為T1、T2電極。顯然，BCR有四種觸發(fā)工作方式，但以圖1這種工作方式最為可靠。即T1電極的電位低于T2，控制極的電位高于T2，這一點在BCR應用中應引起注意。尤其是初期使用時在電路設計時應標出T1、T2的區(qū)別。另外，BCR所需要的控制極觸發(fā)功率要比SCR大，在使用中亦應注意這一點。

2.2 交流電路

在交流電路中，例如：在SCR的A、K之間的是AC220V電壓，在正弦電壓的正半周內，SCR可觸發(fā)導通，在負半周內，不可觸發(fā)導通，由于SCR的半波整流作用，負載兩端的電壓只有原來的一半。例如負載是220V的燈泡接在市電220V的電路中，燈泡兩端電壓只有110V。因此，可以大大提高燈泡的壽命，而BCR接在AC220V市電中，無論正弦電壓的正半周還是負半周線路中，使用較多的是BCR，這里有一個可控硅功率消耗問題，即功耗。在相類似的SCR與BCR（指上述幾個參數(shù)），BCR的功耗比SCR大得多，這里面有可控硅PN電結與外殼的熱電阻，可控硅PN結與周圍環(huán)境的熱電阻問題，所以人們往往喜歡使用BCR的較多。

另外，在交流電路中使用的可控硅，無論是雙向還是單向的，其陽極、陰極接至交流電源，而控制極G的控制電壓仍是直流電壓，這一點要引起注意。

例如在圖2所示的照明燈延遲控制電路中，此電路錯誤的地方在于沒有形成控制極觸發(fā)回路，這個問題一般很容易發(fā)生在直流電源與交流電源共同存在的使用電路中。

以SCR為例，我們知道G、K之間有一個PN結。從圖中得知，G極接在555電路的輸出端，而555使用的是直流12伏電壓，而K極接至交流220V電網中。由于變壓器Q的隔離作用。其初、次級電壓是無電氣上的聯(lián)接。因此，12V直流電源與220V交流電源亦就沒有一個公共的參考電位，亦即是G、K極之間的PN結沒有形成一個觸發(fā)電壓回路。解決的方法是：將Q次級線圈的公共地（即12V末端）與220V的零線聯(lián)接起來，如圖中虛線所示，這樣就為直流與交流電源找到一個參考點電位，即G極形成觸發(fā)回路。

3 解決可控硅的誤觸發(fā)

可控硅觸發(fā)電壓過低，觸發(fā)電流過小。可控硅觸發(fā)困難，這不是我們所希望的。但是觸發(fā)電壓過高，觸發(fā)電流過大，又容易可引起可控硅的誤觸發(fā)即抗干擾能力差，這又是我們要避免的，解決的方法如下：①盡量避免電感元件靠近可控硅控制回路，例如電源變壓器、繼電器線圈等。②屏蔽可控硅控制極電路，如用屏蔽線將回路屏蔽起來，或用鐵皮將回路整個屏蔽起來。③在可控硅陰極與控制極之間并聯(lián)一只0.01～0.1u的電容，消除干擾脈沖的作用。④在控制極加上反向偏置電壓，一般可由串聯(lián)二極管的正向壓降產生反向電壓。⑤采用555集成電路構成可控硅控制極封鎖電路，來克服可控硅工作環(huán)境的惡劣（如空間電場、磁場變化過大等引起誤觸發(fā)）上述兩個方法一般用于工廠現(xiàn)場控制）。

4 可控硅的常見故障分析

4.1 可控硅一直處于導通狀態(tài)，一般有三個原因：一是可控硅短路損壞，造成損壞的有陽極電流過大，電源電壓過高，其它控制元件失效，對外來的浪涌電壓過大，浪涌電壓與電流保護元件失效等；二是負載電流小于可控硅的維持電流而不截止；三是控制極電壓不正常。

4.2 可控硅一直處于阻斷狀態(tài)，一般應檢查控制極觸發(fā)電流是否過小，若觸發(fā)電流正常，則應檢查陽極電流是否大于可控硅額定導通電流。

參考文獻

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[2]張立.現(xiàn)代電力電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社，1999.

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