可控硅-晶閘管的幾種典型應(yīng)用案例

ＳＣＲ半波整流穩(wěn)壓電源。如圖４電路，是一種輸出電壓為＋１２Ｖ的穩(wěn)壓電源。該電路的特點(diǎn)是變壓器Ｂ將２２０Ｖ的電壓變換為低壓（１６～２０Ｖ），采用單向可控硅ＳＣＲ半波整流。ＳＣＲ的門(mén)極Ｇ從Ｒ１、Ｄ１和Ｄ２的回路中的Ｃ點(diǎn)取出約１３．４Ｖ的電壓作為ＳＣＲ門(mén)陰間的偏置電壓。電容器Ｃ１起濾波和儲(chǔ)能作用。在輸出ＣＤ端可獲得約＋１２Ｖ的穩(wěn)壓。　 晶閘管，又稱(chēng)可控硅（單向ＳＣＲ、雙向ＢＣＲ）是一種４層的（ＰＮＰＮ）三端器件。在電子技術(shù)和工業(yè)控制中，被派作整流和電子開(kāi)關(guān)等用場(chǎng)。在這里，筆者介紹它們的基本特性和幾種典型應(yīng)用電路。

１． 鎖存器電路。

圖１是一種由繼電器Ｊ、電源（＋１２Ｖ）、開(kāi)關(guān)Ｋ１和微動(dòng)開(kāi)關(guān)Ｋ２組成的鎖存器電路。當(dāng)電源開(kāi)關(guān)Ｋ１閉合時(shí)，因Ｊ回路中的開(kāi)關(guān)Ｋ２和其觸點(diǎn)Ｊ－１是斷開(kāi)的，繼電器Ｊ不工作，其觸點(diǎn)Ｊ－２也未閉合，所以電珠Ｌ不亮。一旦人工觸動(dòng)一下Ｋ２，Ｊ得電激活，對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)Ｊ－１、Ｊ－２閉合，Ｌ點(diǎn)亮。此時(shí)微動(dòng)開(kāi)關(guān)Ｋ２不再起作用（已自鎖）。要使電珠Ｌ熄滅，只有斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān)Ｋ１使繼電器釋放，電珠Ｌ才會(huì)熄滅。所以該電路具有鎖存器（Ｊ－１自鎖）的功能。

圖２電路是用單向可控硅ＳＣＲ代替圖１中的繼電器Ｊ，仍可完成圖１的鎖存器功能，即開(kāi)關(guān)Ｋ１閉合時(shí)，電路不工作，電珠Ｌ不亮。當(dāng)觸動(dòng)一下微動(dòng)開(kāi)關(guān)Ｋ２時(shí)，ＳＣＲ因電源電壓通過(guò)Ｒ１對(duì)門(mén)極加電而被觸發(fā)導(dǎo)通且自鎖，Ｌ點(diǎn)亮，此時(shí)Ｋ２不再起作用，要使Ｌ熄滅，只有斷開(kāi)Ｋ１。由此可見(jiàn)，圖２電路也具有鎖存器的功能。圖２與圖１雖然都具有鎖存器功能，但它們的工作條件仍有區(qū)別：（１）圖１的鎖存功能是利用繼電器觸點(diǎn)的閉合維持其Ｊ線圈和Ｌ的電流，但圖２中，是利用ＳＣＲ自身導(dǎo)通完成鎖存功能。（２）圖１的Ｊ與控制器件Ｌ完全處于隔離狀態(tài)，但圖２中的ＳＣＲ與Ｌ不能隔離。所以在實(shí)際應(yīng)用電路中，常把圖１和圖２電路混合使用，完成所需的鎖存器功能。

２． 單向可控硅ＳＣＲ振蕩器。

圖３電路是利用ＳＣＲ的鎖存性制作的低頻振蕩器電路。圖中的揚(yáng)聲器ＬＳ（８Ω／０．５Ｗ）作為振蕩器的負(fù)載。當(dāng)電路接上電源時(shí)，由于電源通過(guò)Ｒ１對(duì)Ｃ１充電，初始時(shí)，Ｃ１電壓很低，Ａ、Ｂ端的電位器Ｗ的分壓不能觸發(fā)ＳＣＲ，ＳＣＲ不導(dǎo)通。當(dāng)Ｃ１充得電壓達(dá)到一定值時(shí)，Ａ、Ｂ端電壓升高，ＳＣＲ被觸發(fā)而導(dǎo)通。一旦ＳＣＲ導(dǎo)通，電容器Ｃ１通過(guò)ＳＣＲ和ＬＳ放電，結(jié)果Ａ、Ｂ端的電壓又下降，當(dāng)Ａ、Ｂ端電壓下降到很低時(shí)，又使ＳＣＲ截止，一旦ＳＣＲ截止，電容器Ｃ１又通過(guò)Ｒ１充電，這種充放電過(guò)程反復(fù)進(jìn)行形成電路的振蕩，此時(shí)ＬＳ發(fā)出響聲。電路中的Ｗ可用來(lái)調(diào)節(jié)ＳＣＲ門(mén)極電壓的大小，以達(dá)到控制振蕩器的頻率變化。按圖中元件數(shù)據(jù)，Ｃ１取值為０．２２～４μＦ，電路均可正常工作。

３． ＳＣＲ半波整流穩(wěn)壓電源。

如圖４電路，是一種輸出電壓為＋１２Ｖ的穩(wěn)壓電源。該電路的特點(diǎn)是變壓器Ｂ將２２０Ｖ的電壓變換為低壓（１６～２０Ｖ），采用單向可控硅ＳＣＲ半波整流。ＳＣＲ的門(mén)極Ｇ從Ｒ１、Ｄ１和Ｄ２的回路中的Ｃ點(diǎn)取出約１３．４Ｖ的電壓作為ＳＣＲ門(mén)陰間的偏置電壓。電容器Ｃ１起濾波和儲(chǔ)能作用。在輸出ＣＤ端可獲得約＋１２Ｖ的穩(wěn)壓。

電路工作時(shí)，當(dāng)Ａ點(diǎn)低壓交流為正半周時(shí)，ＳＣＲ導(dǎo)通對(duì)Ｃ１充電。當(dāng)充電電壓接近Ｃ點(diǎn)電壓或交流輸入負(fù)半周時(shí)，ＳＣＲ截止，所以Ｃ１上充得電壓（即輸出端ＣＤ）不會(huì)高于Ｃ點(diǎn)的穩(wěn)壓值。只有儲(chǔ)能電容Ｃ１輸出端對(duì)負(fù)載放電，其電壓低于Ｃ點(diǎn)電壓時(shí)，在Ａ點(diǎn)的正半周電壓才會(huì)給Ｃ１即時(shí)補(bǔ)充充電，以維持輸出電壓的穩(wěn)定。圖４電路與電池配合已成功用于某設(shè)備作后備電源。該穩(wěn)壓電源，按圖中參數(shù)其輸出電流可達(dá)２～３Ａ。

４． ＳＣＲ全波整流穩(wěn)壓電源。

上述的半波整流穩(wěn)壓電源，其缺點(diǎn)是電源的效率低，其紋波也較大。圖５的ＳＣＲ全波整流穩(wěn)壓電源，完全克服了上述的缺點(diǎn)。該電路的輸出電壓也為１２Ｖ（也可改接成其他電壓輸出）。該電路實(shí)際是由（上期第十一版）圖４的兩個(gè)半波整流和穩(wěn)壓電路組合而成。Ｄ１、ＳＣＲ１、Ｄ４等工作在交流的正半周；Ｄ２、ＳＣＲ２、Ｄ６等工作在交流的負(fù)半周，他們共同向輸出的Ｃ、Ｄ端提供電流。電路中的Ｄ３、Ｄ５起隔離作用，即Ｄ３是防止Ａ點(diǎn)交流負(fù)半周時(shí)，其電流通過(guò)Ｒ１；Ｄ５是防止Ａ點(diǎn)交流正半周時(shí)，其電流通過(guò)Ｒ２的。電路的其他工作過(guò)程與上期圖４相同。

５． 雙向可控硅和固體繼電器（ＳＳＲ）。

利用雙向可控硅ＢＣＲ制作調(diào)光器是ＢＣＲ最常見(jiàn)的應(yīng)用，這里不再?gòu)?fù)述。筆者剖析過(guò)一種Ｓｈａｒｐ（夏普）固體繼電器ＳＳＲ（Ｓ２０１Ｓ０２型）產(chǎn)品的內(nèi)部電路，以此說(shuō)明ＢＣＲ的應(yīng)用，如圖６所示。由圖可見(jiàn)，該ＳＳＲ產(chǎn)品是由雙向可控硅ＢＣＲ和光耦合交流過(guò)零觸發(fā)電路共同組成的，因此該ＳＳＲ的效率高（即功耗小）、自身引起的電噪聲（脈沖式干擾）很小。利用圖６的內(nèi)部電路，讀者完全可以自制ＳＳＲ，并把他應(yīng)用到控制電路中，如圖７可控制交流（２２０Ｖ）電源的插座電路。圖中的光耦合器ＭＯＣ３０４１為ＢＣＲ提供交流過(guò)流觸發(fā)信號(hào)。一般ＭＯＣ３０４１的輸入控制電流約２０ｍＡ，所以當(dāng)控制信號(hào)為５Ｖ時(shí)，其限流電阻取２７０Ω。圖中的Ｒ２是控制ＢＣＲ門(mén)極（Ｇ）觸發(fā)電流的，該值應(yīng)隨使用ＢＣＲ型號(hào)而調(diào)整的，一般６Ａ／７００Ｖ的ＢＣＲ，其Ｇ極所需的觸發(fā)電流約１０ｍＡ，即可可靠觸發(fā)ＢＣＲ工作。圖中的Ｚ為交流電源插座。當(dāng)圖７中的控制信號(hào)輸出５Ｖ電平時(shí)，ＢＣＲ導(dǎo)通，Ｚ上即有２２０Ｖ的電壓輸出，反之，Ｚ無(wú)輸出電壓。

６． 抑制ＲＦ干擾的輔助電路。

當(dāng)電路中使用了可控硅作多種控制電路時(shí)，一般應(yīng)附加抑制ＲＦ干擾的輔助電路，尤其是使用了雙向可控硅的電路。一般抑制ＲＦ干擾的電路是加在交流電源的輸入端，如圖８所示。電路中的電感Ｌ１、Ｌ２和電容器Ｃ１的值已在圖中標(biāo)注。

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