[组图]可控硅的几种典型应用

晶闸管，又称可控硅（单向ＳＣＲ、双向ＢＣＲ）是一种４层的（ＰＮＰＮ）三端器件。在电子技术和工业控制中，被派作整流和电子开关等用场。在这里，笔者介绍它们的基本特性和几种典型应用电路。
    １． 锁存器电路。 图１是一种由继电器Ｊ、电源（＋１２Ｖ）、开关Ｋ１和微动开关Ｋ２组成的锁存器电路。当电源开关Ｋ１闭合时，因Ｊ回路中的开关Ｋ２和其触点Ｊ－１是断开的，继电器Ｊ不工作，其触点Ｊ－２也未闭合，所以电珠Ｌ不亮。一旦人工触动一下Ｋ２，Ｊ得电激活，对应的触点Ｊ－１、Ｊ－２闭合，Ｌ点亮。此时微动开关Ｋ２不再起作用（已自锁）。要使电珠Ｌ熄灭，只有断开电源开关Ｋ１使继电器释放，电珠Ｌ才会熄灭。所以该电路具有锁存器（Ｊ－１自锁）的功能。
    图２电路是用单向可控硅ＳＣＲ代替图１中的继电器Ｊ，仍可完成图１的锁存器功能，即开关Ｋ１闭合时，电路不工作，电珠Ｌ不亮。当触动一下微动开关Ｋ２时，ＳＣＲ因电源电压通过Ｒ１对门极加电而被触发导通且自锁，Ｌ点亮，此时Ｋ２不再起作用，要使Ｌ熄灭，只有断开Ｋ１。由此可见，图２电路也具有锁存器的功能。图２与图１虽然都具有锁存器功能，但它们的工作条件仍有区别：（１）图１的锁存功能是利用继电器触点的闭合维持其Ｊ线圈和Ｌ的电流，但图２中，是利用ＳＣＲ自身导通完成锁存功能。（２）图１的Ｊ与控制器件Ｌ完全处于隔离状态，但图２中的ＳＣＲ与Ｌ不能隔离。所以在实际应用电路中，常把图１和图２电路混合使用，完成所需的锁存器功能。
    ２． 单向可控硅ＳＣＲ振荡器。 图３电路是利用ＳＣＲ的锁存性制作的低频振荡器电路。图中的扬声器ＬＳ（８Ω／０．５Ｗ）作为振荡器的负载。当电路接上电源时，由于电源通过Ｒ１对Ｃ１充电，初始时，Ｃ１电压很低，Ａ、Ｂ端的电位器Ｗ的分压不能触发ＳＣＲ，ＳＣＲ不导通。当Ｃ１充得电压达到一定值时，Ａ、Ｂ端电压升高，ＳＣＲ被触发而导通。一旦ＳＣＲ导通，电容器Ｃ１通过ＳＣＲ和ＬＳ放电，结果Ａ、Ｂ端的电压又下降，当Ａ、Ｂ端电压下降到很低时，又使ＳＣＲ截止，一旦ＳＣＲ截止，电容器Ｃ１又通过Ｒ１充电，这种充放电过程反复进行形成电路的振荡，此时ＬＳ发出响声。电路中的Ｗ可用来调节ＳＣＲ门极电压的大小，以达到控制振荡器的频率变化。按图中元件数据，Ｃ１取值为０．２２～４μＦ，电路均可正常工作。
    ３． ＳＣＲ半波整流稳压电源。 如图４电路，是一种输出电压为＋１２Ｖ的稳压电源。该电路的特点是变压器Ｂ将２２０Ｖ的电压变换为低压（１６～２０Ｖ），采用单向可控硅ＳＣＲ半波整流。ＳＣＲ的门极Ｇ从Ｒ１、Ｄ１和Ｄ２的回路中的Ｃ点取出约１３．４Ｖ的电压作为ＳＣＲ门阴间的偏置电压。电容器Ｃ１起滤波和储能作用。在输出ＣＤ端可获得约＋１２Ｖ的稳压。
    电路工作时，当Ａ点低压交流为正半周时，ＳＣＲ导通对Ｃ１充电。当充电电压接近Ｃ点电压或交流输入负半周时，ＳＣＲ截止，所以Ｃ１上充得电压（即输出端ＣＤ）不会高于Ｃ点的稳压值。只有储能电容Ｃ１输出端对负载放电，其电压低于Ｃ点电压时，在Ａ点的正半周电压才会给Ｃ１即时补充充电，以维持输出电压的稳定。图４电路与电池配合已成功用于某设备作后备电源。该稳压电源，按图中参数其输出电流可达２～３Ａ。
　

　４． ＳＣＲ全波整流稳压电源。 上述的半波整流稳压电源，其缺点是电源的效率低，其纹波也较大。图５的ＳＣＲ全波整流稳压电源，完全克服了上述的缺点。该电路的输出电压也为１２Ｖ（也可改接成其他电压输出）。该电路实际是由（上期第十一版）图４的两个半波整流和稳压电路组合而成。Ｄ１、ＳＣＲ１、Ｄ４等工作在交流的正半周；Ｄ２、ＳＣＲ２、Ｄ６等工作在交流的负半周，他们共同向输出的Ｃ、Ｄ端提供电流。电路中的Ｄ３、Ｄ５起隔离作用，即Ｄ３是防止Ａ点交流负半周时，其电流通过Ｒ１；Ｄ５是防止Ａ点交流正半周时，其电流通过Ｒ２的。电路的其他工作过程与上期图４相同。
    ５． 双向可控硅和固体继电器（ＳＳＲ）。 利用双向可控硅ＢＣＲ制作调光器是ＢＣＲ最常见的应用，这里不再复述。笔者剖析过一种Ｓｈａｒｐ（夏普）固体继电器ＳＳＲ（Ｓ２０１Ｓ０２型）产品的内部电路，以此说明ＢＣＲ的应用，如图６所示。由图可见，该ＳＳＲ产品是由双向可控硅ＢＣＲ和光耦合交流过零触发电路共同组成的，因此该ＳＳＲ的效率高（即功耗小）、自身引起的电噪声（脉冲式干扰）很小。利用图６的内部电路，读者完全可以自制ＳＳＲ，并把他应用到控制电路中，如图７可控制交流（２２０Ｖ）电源的插座电路。图中的光耦合器ＭＯＣ３０４１为ＢＣＲ提供交流过流触发信号。一般ＭＯＣ３０４１的输入控制电流约２０ｍＡ，所以当控制信号为５Ｖ时，其限流电阻取２７０Ω。图中的Ｒ２是控制ＢＣＲ门极（Ｇ）触发电流的，该值应随使用ＢＣＲ型号而调整的，一般６Ａ／７００Ｖ的ＢＣＲ，其Ｇ极所需的触发电流约１０ｍＡ，即可可靠触发ＢＣＲ工作。图中的Ｚ为交流电源插座。当图７中的控制信号输出５Ｖ电平时，ＢＣＲ导通，Ｚ上即有２２０Ｖ的电压输出，反之，Ｚ无输出电压。
    ６． 抑制ＲＦ干扰的辅助电路  当电路中使用了可控硅作多种控制电路时，一般应附加抑制ＲＦ干扰的辅助电路，尤其是使用了双向可控硅的电路。一般抑制ＲＦ干扰的电路是加在交流电源的输入端，如图８所示。电路中的电感Ｌ１、Ｌ２和电容器Ｃ１的值已在图中标注。