可控硅触发电路

可控硅触发电路是通过调整可控硅的导通角来实现电气设备的电压电流功率调整的一种移相型的电力控制器。

1. 可控硅触发电路作用

以镍铬、铁铬铝、远红外发热元件及硅钼棒、硅碳棒等为加热元件的温度控制。

整流变压器、调功机(纯电感线圈)、电炉变压器一次侧、直流电机控制。

单相电焊机、电阻焊机、点焊机控制等各种调场合。

单相风机水泵调速节能控制。

电压、电流、功率、灯光等无级平滑调节。同步是通过对电源电路的改进实现的。取自主电路的正弦交流电通过同步变压器T 降压,变为较低的交流电压,然后经二极管整流桥变成脉动直流。稳压管VW 和电阻RW的作用是“削波”,脉动电压小于稳压管的稳压值时,VW 不导通,其两端的电压与整流输出电压相等;如果脉动电压大于稳压管的稳压值,将使VW 击穿,其两端电压保持稳压值,整流桥输出电压高出稳压值的部分降在电阻RW上。这样VW 两端的电压波形近似于一个梯形波,用这个电压取代弛张振荡电路中的直流电源,起到同步作用。

由于振荡电路的电源为梯形波,在主电路正弦波每一半波结束和开始的一段时间,振荡电路的电源电压很小,电路不振荡,同时电容电压释放到0。当电源电压接近梯形波的顶部时,振荡电路开始工作,当电容充电使两端的电压达到单结晶体管峰点电压Vp时,单结晶体管导通电容放电,放电电流流过R1与被触发晶闸管的门极的并联电路形成输出,为晶闸管提供触发脉冲,使晶闸管导通。然后电路进入下一振荡周期,但晶闸管一经导通门极就失去控制作用,一个电源电压半周中振荡电路输出的脉冲只是第一个起到触发作用,后面的脉冲是无效的。在主电路电压的半周接近结束时,振荡电路的电源电压进入梯形波的斜边并迅速下降,振荡电路停振,同时电容电压释放到0。因此在主电路的每一个半波中,电容总是从0开始充电,保证了触发脉冲与主电路电压的同步。

2. 可控硅触发电路图

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3. 可控硅触发电路原理

可控硅有三个极----阳极(A)、阴极(C)和控制极(G),管芯是P型导体和N型导体交迭组成的四层结构,共有三个PN 结,与只有一个PN结的硅整流二极管在结构上迥然不同。可控硅的四层结构和控制极的引入,为其发挥“以小控大”的优异控制特性奠定了基础。可控硅应用时,只要在控制极加上很小的电流或电压,就能控制很大的阳极电流或电压。目前已能制造出电流容量达几百安培以至上千安培的可控硅元件。一般把5安培以下的可控硅叫小功率可控硅,50安培以上的可控硅叫大功率可控硅。

我们可以把从阴极向上数的第一、二、三层看面是一只NPN型号晶体管,而二、三、四层组成另一只PNP型晶体管。其中第二、第三层为两管交迭共用。可画出图1的等效电路图。当在阳极和阴极之间加上一个正向电压E,又在控制极G和阴极C之间(相当BG2的基一射间)输入一个正的触发信号,BG2将产生基极电流Ib2,经放大,BG2将有一个放大了β2 倍的集电极电流IC2 。因为BG2集电极与BG1基极相连,IC2又是BG1 的基极电流Ib1 。BG1又把Ib1(Ib2)放大了β1的集电极电流IC1送回BG2的基极放大。如此循环放大,直到BG1、BG2完全导通。事实上这一过程是“一触即发”的,对可控硅来说,触发信号加到控制极,可控硅立即导通。导通的时间主要决定于可控硅的性能。

可控硅一经触发导通后,由于循环反馈的原因,流入BG2基极的电流已不只是初始的Ib2 ,而是经过BG1、BG2放大后的电流(β1*β2*Ib2),这一电流远大于Ib2,足以保持BG2的持续导通。此时触发信号即使消失,可控硅仍保持导通状态,只有断开电源E或降低E的输出电压,使BG1、BG2 的集电极电流小于维持导通的最小值时,可控硅方可关断。当然,如果E极性反接,BG1、BG2受到反向电压作用将处于截止状态。这时,即使输入触发信号,可控硅也不能工作。反过来,E接成正向,而触动发信号是负的,可控硅也不能导通。另外,如果不加触发信号,而正向阳极电压大到超过一定值时,可控硅也会导通,但已属于非正常工作情况了。

可控硅这种通过触发信号(小触发电流)来控制导通(可控硅中通过大电流)的可控特性,正是它区别于普通硅整流二极管的重要特征。

可控硅在实际应用中电路花样最多的是其栅极触发回路,概括起来有直流触发电路,交流触发电路,相位触发电路等等。

1、直流触发电路:

一个电视机常用的过压保护电路,当E+电压过高时A点电压也变高,当它高于稳压管DZ的稳压值时DZ道通,可控硅D受触发而道通将E+短路,使保险丝RJ熔断,从而起到过压保护的作用。

2、相位触发电路:

相位触发电路实际上是交流触发电路的一种,这个电路的方法是利用RC回路控制触发信号的相位。当R值较少时,RC时间常数较少,触发信号的相移A1较少,因此负载获得较大的电功率;当R值较大时,RC时间常数较大,触发信号的相移A2较大,因此负载获得较少的电功率。这个典型的电功率无级调整电路在日常生活中有很多电气产品中都应用它。

可控硅主要参数有:

1、额定通态平均电流

在一定条件下,阳极---阴极间可以连续通过的50赫兹正弦半波电流的平均值。

2、正向阻断峰值电压

在控制极开路未加触发信号,阳极正向电压还未超过导能电压时,可以重复加在可控硅两端的正向峰值电压。可控硅承受的正向电压峰值,不能超过手册给出的这个参数值。

3、反向阴断峰值电压

当可控硅加反向电压,处于反向关断状态时,可以重复加在可控硅两端的反向峰值电压。使用时,不能超过手册给出的这个参数值。

4、控制极触发电流、

在规定的环境温度下,阳极---阴极间加一定电压,使可控硅从关断状态转为导通状态所需要的最小控制极电流和电压。

5、维持电流

在规定温度下,控制极断路,维持可控硅导通所必需的最小阳极正向电流。

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来源:轩哥技术分享
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