可控硅的使用及其方法

可控硅的使用及其方法

可控硅作为一种电子开关，广泛地应用在自动化设备和各种控制电路中，可控硅既有单项也有双向的，在使用中会经常遇到一些问题。文章根据实际工作情况，介绍一些经验以供参考。

标签：自动化设备；控制回路；研究分析

1 选购可控硅

可控硅的电参数很多，在选购时要考虑的是：额定平均电流IT、正反向峰值电压VDRM（VRRM）、控制极触发电压与触发电流IGT这几个参数。由于手册或产品合格证上给定的可控硅的上述参数值都是在规定的条件下测定的，而实际使用环境往往与规定条件不同，并且极有可能发生突发事故超过管子承受能力的现象。所以为了管子在安全的电压下工作，特别是交流220V的情况下，应该按额定为实际电压的2～3倍值来选管子。例如：外加电压为220V，则至少应选择400V以上的管子最好为600V，为了保证管子避免电流过大而烧毁，并考虑到管子的发热情况与电流的有效值，应选择平均电流的有效值的1.2～2倍，需要指出的是。IT对单项可控硅而言是IT（A V）指允许流过SCR的最大有效值电流。例如：8A SCR（单向）的有效值IT（RMS）=12.6A，因此用8A的BCR代替8A的SCR是不允许的，为了使管子的触发电压与触发电流要比实际应用中的数值要小。例如：实际使用的触发电压为3V，则可选触发电压为2V的管子。同样，管子的触发电流亦应选择小些以保证可靠触发，一般常用的集成电路输出电流均很小（除555电路例外，TTL比CMOS要大），所以可在其输出端加一级晶体管放大电路，以提供足够大的驱动电路来保证管子可靠地触发导通。

2 可控硅的具体接法

2.1 直流电路

首先，单向可控硅SCR有三个电极，即阳极A，阴极K，控制极G，SCR 在直流控制电路中使用时，要注意施加工作电压与控制触发电压的极性。A，K 之间是加正向电压但控正向的接法是图1，只有A，K之间接正向电压，控制极G亦接正向电压，SCR才能导通。SCR一旦触发导通后，即使降低控制极电压，甚至撤除控制极电源，SCR亦不阻断而是继续导通。要使SCR阻断，只有降低其阳极电压或将阳极，阴极断开一下，即使阳极与阴极电压为零即可所以有时候可以在SCR的A极与电源之间串了一个常闭开关，按一下即可将SCR阻断。

图1是双向可控硅BCR的接法。BCR是由两个SCR反向并联构成的，共用一个控制极。因此BCR与SCR接法有很大不同，无论在阳、阴两个电极之间接何种极性的电压，只要在其控制极加上一个触发脉冲，而不管这个脉冲是什么极性的，都可以使BCR导通。

鉴于此，BCR实际上已无阳极、阴极，通常这两极称为T1、T2电极。显然，BCR有四种触发工作方式，但以图1这种工作方式最为可靠。即T1电极的电位低于T2，控制极的电位高于T2，这一点在BCR应用中应引起注意。尤其是初期使用时在电路设计时应标出T1、T2的区别。另外，BCR所需要的控制极触发功率要比SCR大，在使用中亦应注意这一点。

2.2 交流电路

在交流电路中，例如：在SCR的A、K之间的是AC220V电压，在正弦电压的正半周内，SCR可触发导通，在负半周内，不可触发导通，由于SCR的半波整流作用，负载两端的电压只有原来的一半。例如负载是220V的灯泡接在市电220V的电路中，灯泡两端电压只有110V。因此，可以大大提高灯泡的寿命，而BCR接在AC220V市电中，无论正弦电压的正半周还是负半周线路中，使用较多的是BCR，这里有一个可控硅功率消耗问题，即功耗。在相类似的SCR与BCR（指上述几个参数），BCR的功耗比SCR大得多，这里面有可控硅PN电结与外壳的热电阻，可控硅PN结与周围环境的热电阻问题，所以人们往往喜欢使用BCR的较多。

另外，在交流电路中使用的可控硅，无论是双向还是单向的，其阳极、阴极接至交流电源，而控制极G的控制电压仍是直流电压，这一点要引起注意。

例如在图2所示的照明灯延迟控制电路中，此电路错误的地方在于没有形成控制极触发回路，这个问题一般很容易发生在直流电源与交流电源共同存在的使用电路中。

以SCR为例，我们知道G、K之间有一个PN结。从图中得知，G极接在555电路的输出端，而555使用的是直流12伏电压，而K极接至交流220V电网中。由于变压器Q的隔离作用。其初、次级电压是无电气上的联接。因此，12V直流电源与220V交流电源亦就没有一个公共的参考电位，亦即是G、K极之间的PN结没有形成一个触发电压回路。解决的方法是：将Q次级线圈的公共地（即12V末端）与220V的零线联接起来，如图中虚线所示，这样就为直流与交流电源找到一个参考点电位，即G极形成触发回路。

3 解决可控硅的误触发

可控硅触发电压过低，触发电流过小。可控硅触发困难，这不是我们所希望的。但是触发电压过高，触发电流过大，又容易可引起可控硅的误触发即抗干扰能力差，这又是我们要避免的，解决的方法如下：①尽量避免电感元件靠近可控硅控制回路，例如电源变压器、继电器线圈等。②屏蔽可控硅控制极电路，如用屏蔽线将回路屏蔽起来，或用铁皮将回路整个屏蔽起来。③在可控硅阴极与控制极之间并联一只0.01～0.1u的电容，消除干扰脉冲的作用。④在控制极加上反向偏置电压，一般可由串联二极管的正向压降产生反向电压。⑤采用555集成电路构成可控硅控制极封锁电路，来克服可控硅工作环境的恶劣（如空间电场、磁场变化过大等引起误触发）上述两个方法一般用于工厂现场控制）。

4 可控硅的常见故障分析

4.1 可控硅一直处于导通状态，一般有三个原因：一是可控硅短路损坏，造成损坏的有阳极电流过大，电源电压过高，其它控制元件失效，对外来的浪涌电压过大，浪涌电压与电流保护元件失效等；二是负载电流小于可控硅的维持电流而不截止；三是控制极电压不正常。

4.2 可控硅一直处于阻断状态，一般应检查控制极触发电流是否过小，若触发电流正常，则应检查阳极电流是否大于可控硅额定导通电流。

参考文献

[1]孙余凯，项绮明.家用电器实用维修大全[M].北京：人民邮电出版社，1998.

[2]张立.现代电力电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，1999.

[3]王建英.新型开关电源实用技术编[M].北京：电子工业出版社，1999.