可控硅调速电路_可控硅工作原理

　　可控硅简介

　　可控硅（Silicon Controlled Rectifier） 简称SCR，是一种大功率电器元件，也称晶闸管。它具有体积小、效率高、寿命长等优点。在自动控制系统中，可作为大功率驱动器件，实现用小功率控件控制大功率设备。它在交直流电机调速系统、调功系统及随动系统中得到了广泛的应用。

　　可控硅分单向可控硅和双向可控硅两种。双向可控硅也叫三端双向可控硅，简称TRIAC。双向可控硅在结构上相当于两个单向可控硅反向连接，这种可控硅具有双向导通功能。其通断状态由控制极G决定。在控制极G上加正脉冲（或负脉冲）可使其正向（或反向）导通。这种装置的优点是控制电路简单，没有反向耐压问题，因此特别适合做交流无触点开关使用。

　　可控硅特性

　　1、 额定通态平均电流IT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VPF 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、 反向阻断峰值电压VPR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Ig1 、触发电压VGT在规定的环境温度下，阳极---阴极间加有一定电压时，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IH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。许多新型可控硅元件相继问世，如适于高频应用的快速可控硅，可以用正或负的触发信号控制两个方向导通的双向可控硅，可以用正触发信号使其导通，用负触发信号使其关断的可控硅等等。

　　可控硅工作原理

　　在分析可控硅工作原理时，我们经常将这种四层P1N1P2N2结构看作由一个PNP管和NPN管构成，如下图所示。

　　当阳极A端加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态，此时由控制极G端输入正向触发信号，使得BG2管有基极电流ib2通过，经过BG2管的放大后，其集电极电流为ic2=β2ib2。而ic2沿电路流至BG1的基极，故有ib1=ic2，电流又经BG1管的放大作用后，得到BG1的集电极电流为ic1=β1ib1=β1β2ib2。此电流又流回BG2的基极，使得BG2的基极电流ib2增大，从而形成正向反馈使电流剧增，进而使得可控硅饱和并导通。由于在电路中形成了正反馈，所以可控硅一旦导通后无法关断，即使控制极G端的电流消失，可控硅仍能继续维持这种导通的状态。

　　通过上面对工作原理的分析可知，可控硅只具有导通和关断两种工作状态，那么这两种工作状态之间如何进行转换呢？状态的转换需要什么条件呢？下图将会告诉你答案。

　　可控硅主要参数

　　⒈ 额定通态电流（IT）即最大稳定工作电流，俗称电流。常用可控硅的IT一般为一安到几十安。

　　⒉反向重复峰值电压（VRRM）或断态重复峰值电压（VDRM），俗称耐压。常用可控硅的VRRM/VDRM一般为几百伏到一千伏。

　　⒊ 控制极触发电流（IGT），俗称触发电流。常用可控硅的IGT一般为几微安到几十毫安。

　　4，在规定环境温度和散热条件下，允许通过阴极和阳极的电流平均值

　　可控硅用途

　　普通晶闸管最基本的用途就是可控整流。大家熟悉的二极管整流电路属于不可控整流电路。如果把二极管换成晶闸管，就可以构成可控整流电路。以最简单的单相半波可控整流电路为例，在正弦交流电压U2的正半周期间，如果VS的控制极没有输入触发脉冲Ug，VS仍然不能导通，只有在U2处于正半周，在控制极外加触发脉冲Ug时，晶闸管被触发导通。画出它的波形（c）及（d），只有在触发脉冲Ug到来时，负载RL上才有电压UL输出。Ug到来得早，晶闸管导通的时间就早；Ug到来得晚，晶闸管导通的时间就晚。通过改变控制极上触发脉冲Ug到来的时间，就可以调节负载上输出电压的平均值UL。在电工技术中，常把交流电的半个周期定为180°，称为电角度。这样，在U2的每个正半周，从零值开始到触发脉冲到来瞬间所经历的电角度称为控制角α；在每个正半周内晶闸管导通的电角度叫导通角θ。很明显，α和θ都是用来表示晶闸管在承受正向电压的半个周期的导通或阻断范围的。通过改变控制角α或导通角θ，改变负载上脉冲直流电压的平均值UL，实现了可控整流。

　　1：小功率塑封双向可控硅通常用作声光控灯光系统。额定电流：IA小于2A。

　　2：大；中功率塑封和铁封可控硅通常用作功率型可控调压电路。像可调压输出直流电源等等。

　　3：大功率高频可控硅通常用作工业中；高频熔炼炉等。

　　可控硅调压调速原理

　　小功率分体机室内风机目前用的是PG调速塑封电机，为单向异步电容运转电动机。为了满足空调正常的运转，达到制冷、制热能力的平衡，所以必须保证室内风机的转速满足系统的要求，并保持转速的稳定。因此采用可控硅调压调速的方法来调节风机的转速。

　　1.电路原理图

　　2.工作原理简介

　　可控硅调速是用改变可控硅导通角的方法来改变电动机端电压的波形，从而改变电动机端电压的有效值，达到调速的目的。

　　当可控硅导通角α1=180°时，电动机端电压波形为正弦波，即全导通状态；（图示两种状态）当可控硅导通角α1 《180°时，电动机端电压波形如图实线所示，即非全导通状态，有效值减小；α1越小，导通状态越少，则电压有效值越小，所产生的磁场越小，则电机的转速越低。但这时电动机电压和电流波形不连续，波形差，故电动机的噪音大，甚至有明显的抖动，并带来干扰。这些现象一般是在微风或低风速时出现，属正常。由以上的分析可知，采用可控硅调速其电机转速可连续调节。

　　3.各元器件作用及注意事项

　　3.1 D15、R28、R29、E9、Z1、R30、C1组成降压、整流、虑波稳压电路，获得相对直流电压12V，通过光电偶合器PC817给双向可控硅BT131提供门极电压；

　　3.2 R25、C15组成RC阻容吸收网络，解决可控硅导通与截止对电网的干扰，使其符合EMI测试标准；同时防止可控硅两端电压突变，造成无门极信号误导通。

　　3.3 TR1选用1A/400V双向可控硅，TR1有方向性，T1、T2不可接反，否则电路不能正常工作。 3.4 L2为扼流线圈，防止可控硅回路中电流突变，保护TR1，由于它是储能元件，在TR1关断和导通过程中，尖峰电压接近50V，R24容易受冲击损坏，因此禁止将L2放置在TR1前端