晶闸管的电路原理及其调压电路分析

晶闸管的电路原理及其调压电路分析

作者：龚国俊

来源：《硅谷》2014年第10期

摘要主要介绍应用晶闸管设计出调光电路，实现以小功率信号控制大功率系统的功能，高效完成对电能的变换和控制。

关键词晶闸管控制电压

中图分类号：TN342 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）10-0043-01

1 晶闸管调光电路原理图（图1）

图1 晶闸管调光电路原理图

2 主要电器元件

2.1 晶闸管（图2）

图2 晶闸管符号和结构

晶闸管即硅晶体闸流管，俗称可控硅（SCR）。特点是以小功率信号去控制大功率系统，可以作为强电与弱电的接口，高效地完成对电能的变换和控制。必须同时具备两个条件才能导通晶闸管：一是正向电压加上晶闸管主电路。二是合适的正向电压机上晶闸管控制电路。晶闸管作为半控制器件，一旦导通晶闸管，门会随即失去控制作用。因此只有通过使用阳极电压减小到零或者是通过反方向的方法将关断晶闸管。

晶闸管检测：

①把万用表置于R X 1K挡，测量阳极与阴极之间、阳极与控制极之间的正、反向电阻，正常时阻值较大（几百千欧以上）。

②把万用表置于R X 1挡或R X 10挡，用红、黑两表笔分别测任意两引脚间正、反向电阻，当检测到阻值为几十欧的一次，此时控制极G作为黑表笔的引脚，阴极K作为红表笔的引脚，阳极A作为另一个引脚。

③把万用表置于R X 1挡或R X 10挡，A极接黑表笔，K极接红表笔，此时的阻止无穷大。保持黑表笔与A及接触的同时，让黑表笔与G极相接触，这时万用表阻值明显变小，这说明晶闸管被触发导通，断开黑表笔与G极的接触仅保持黑表笔与A极的接触，如果此时晶闸管异常处于导通状态，基本说明晶闸管是好的。

注意：这种判断晶闸管能否触发的方法只对小功率管有效，当判断大功率晶闸管时，由于其需要较大的触发电流，万用表无法提供如此大的测试电流，因而可能无法判断。

2.2 单结晶体管（图3）

图3 单结晶体管的符号和结构

单结晶体管（简称UJT）又称双基极二极管，有一个PN结和两个电阻接触电极。单结晶体管的一个重要特性：负阻特性，利用这个特性可组成张驰振荡电路、多谐振荡电路、定时器等多种脉冲单元电路。

单结晶体管的检测：

判断单结晶体管发射极E方法：把万用表置于R X 100挡或R X 1K挡，红、黑表笔接单结晶体管任意两管脚，若正、反向两次测得电阻值都一样，大约在2～10 kΩ，那么，这两管脚就是b1、b2极，另一个管脚为e极。

b1与b2的区别方法是：发射极用黑表笔连接，另外两级红红表笔连接，把万用表至于R X 00挡或R X 1K挡，分别测量e对b1和e对b2的正向电阻。通过两次测量，其中电阻值大的一次是红表笔接触的是b1极。

通过电阻档判断b1和b2极性时并非每次都准确，因为有个别管子的e-b1间正向电阻值较小。在现实使用中，如果b1和b2端判断错误，只会对脉冲的输出幅度有影响（脉冲发生器多选用单晶体管），不会损坏管子，当发现输出的脉冲幅度偏小时，只要将b1和b2对调使用即可。检测中任意两脚正、反向阻值为0或无穷大，均表示该管已损坏。

3 电路原理分析

电容C上的电压在接通电源之前为零；电源被接通后，R4、RP对电容器实施充电后逐渐提升电压UC。e-b1在电容器两端电压UC达到顶峰时导通，通过e-b1使电容器电压想电阻R3放电，此时R3上会输出一个脉冲电压。随着C的放电，UC很快下降，放电电流也迅速衰减。当UC降到谷点电压后，管子恢复阻断。R4、RP的电阻值比较大，因此当电容器上的电压底到谷点电压时，电流会小于谷点电流，达不到导通电流，因此单结晶体汇到阻断状态。此时电容器回复充电，重复此过程，最终电容器上的电压成锯齿状态，在R3上形成脉冲电压Ug （图4）。

单结晶体管在交流电压的每半个周期内都会输出一组脉冲，VT的控制极被第一个起作用的脉冲触发，从而导通晶闸管使灯泡发光。电容器充电的快慢以及锯齿波的频率在RP电阻值发生改变是而发生改变，晶闸管VT导通角大小也会发生改变，最终控制整流电路的电流能够平均输出电压，控制灯泡的亮度。

图4 电压波形图

参考文献

[1]丁德渝.电子技术基础[M].北京：中国电力出版社，2010.

[2]刘建军.电工基础[M].武汉：武汉理工大学出版社，2009.