這次給大家講解一下可控硅觸發(fā)電路原理，常見(jiàn)的可控硅觸發(fā)電路。

可控硅柵極觸發(fā)電路

為了使使用可控硅（SCR）的電路正常運(yùn)行，觸發(fā)電路應(yīng)在準(zhǔn)確的時(shí)間提供觸發(fā)信號(hào)，以確保在需要時(shí)開(kāi)啟。

一般來(lái)說(shuō)，用于觸發(fā)可控硅2SCR的觸發(fā)電路必須滿足以下標(biāo)準(zhǔn)：

• 產(chǎn)生適當(dāng)幅度和足夠短上升時(shí)間的柵極信號(hào)

• 產(chǎn)生足夠持續(xù)時(shí)間的門信號(hào)

• 在所需范圍內(nèi)提供準(zhǔn)確的射擊控制

• 確保不會(huì)因錯(cuò)誤信號(hào)或噪聲而觸發(fā)

• 在AC應(yīng)用中，確保在可控硅SCR正向偏置時(shí)施加?xùn)艠O信號(hào)

• 在三相電路中，提供相對(duì)于參考點(diǎn)相距120

• 確保同時(shí)觸發(fā)串聯(lián)或并聯(lián)連接的可控硅SCR

通常使用三種基本類型的柵極觸發(fā)信號(hào)：直流信號(hào)脈沖信號(hào)和交流信號(hào)。

觸發(fā)要求通常以直流電壓和電流的形式提供，由于脈沖信號(hào)通常用于觸發(fā)可控硅SCR，因此還需要考慮觸發(fā)脈沖的持續(xù)時(shí)間。

幅度剛好等于DC要求的觸發(fā)脈沖必須具有足夠長(zhǎng)的脈沖寬度，以確保在可控硅SCR的整個(gè)導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)提供柵極信號(hào)。

隨著柵極信號(hào)幅度的增加，可控硅的開(kāi)啟時(shí)間減少，柵極脈沖的寬度可能會(huì)減小。對(duì)于高感性負(fù)載，脈沖寬度必須足夠長(zhǎng)，以確保陽(yáng)極電流上升到大于可控硅SCR的鎖存電流的值。

可控硅觸發(fā)電路--直流信號(hào)

下圖顯示了一個(gè)簡(jiǎn)單的電路，該電路應(yīng)用來(lái)自外部觸發(fā)電路的直流信號(hào)。

開(kāi)關(guān)S閉合以打開(kāi)可控硅SCR。閉合開(kāi)關(guān)將直流電流施加到可控硅SCR的柵極，該柵極由源極(V_)正向偏置。一旦可控硅SCR 導(dǎo)通，就可以打開(kāi)開(kāi)關(guān)以移除柵極信號(hào)。

二極管D將負(fù)柵極信號(hào)的幅度限制為1V，電阻器R用于限制柵極電流。

簡(jiǎn)單的可控硅電路

下圖顯示了從主電源內(nèi)部提供柵極信號(hào)的替代電路，這兩個(gè)電路以基本相同的方式運(yùn)行。

施加恒定的直流柵極信號(hào)是不可取的，因?yàn)闁艠O功率耗散會(huì)一直存在。此外，在交流應(yīng)用中，直流柵極信號(hào)不用于觸發(fā)可控硅SCR，因?yàn)樵谪?fù)半周期期間柵極處存在正信號(hào)會(huì)增加反向陽(yáng)極電流并可能損壞可控硅。

從主電源內(nèi)部提供柵極信號(hào)的替代可控硅電路

可控硅觸發(fā)電路--脈沖信號(hào)

為了降低柵極功率耗散，可控硅觸發(fā)電路產(chǎn)生單個(gè)脈沖或一串脈沖，而不是連續(xù)的直流柵極信號(hào)，這可以精確控制可控硅SCR的觸發(fā)點(diǎn)，此外，很容易在可控硅SCR和柵極觸發(fā)電路之間提供電氣隔離。

如果多個(gè)可控硅SCR從同一個(gè)源選通，則通過(guò)脈沖變壓器或光耦合器進(jìn)行電氣隔離很重要，隔離還可以減少不需要的信號(hào)，例如瞬態(tài)噪聲信號(hào)，這些信號(hào)可能會(huì)無(wú)意中觸發(fā)敏感的SCR。

可控硅觸發(fā)電路--脈沖信號(hào)電路圖

上圖顯示了使用單結(jié)晶體管(UJT)振蕩器產(chǎn)生脈沖的最常見(jiàn)方法，該電路非常適合觸發(fā)可控硅SCR。

它在B處提供一系列窄脈沖，當(dāng)電容充電到UT的峰值電壓(V_)時(shí)，UJT開(kāi)啟。這會(huì)在發(fā)射極–基極1結(jié)上放置一個(gè)低電阻，并且發(fā)射極電流流過(guò)脈沖變壓器的初級(jí)，將柵極信號(hào)施加到可控硅SCR，可以通過(guò)增加C的值來(lái)增加輸出信號(hào)的脈沖寬度。

該電路的一個(gè)困難是，由于脈沖寬度窄，在去除柵極信號(hào)之前可能無(wú)法獲得鎖存電流。不過(guò)一個(gè)RC緩沖電路可以用來(lái)消除這個(gè)問(wèn)題。

可控硅觸發(fā)電路--脈沖信號(hào)電路圖

上圖所示電路的操作與此類似，通過(guò)使用R兩端的輸出來(lái)驅(qū)動(dòng)與變壓器初級(jí)串聯(lián)的晶體管Q，可以改善脈沖的寬度和上升時(shí)間。

當(dāng)來(lái)自UJT的脈沖施加到Q的基極時(shí)，晶體管飽和，并且電源電壓V_被施加在初級(jí)兩端，這會(huì)在脈沖變壓器的次級(jí)感應(yīng)出一個(gè)電壓脈沖，該電壓脈沖被施加到可控硅SCR。當(dāng)脈沖到IQ的基極被移除時(shí)，它關(guān)閉。

由變壓器中的塌陷磁場(chǎng)引起的電流在初級(jí)繞組上感應(yīng)出一個(gè)相反極性的電壓，二極管D在此期間為電流提供路徑。

DIAC的類似電路圖

使用DIAC的類似電路（上圖）在由RC時(shí)間常數(shù)確定的一段時(shí)間內(nèi)為電容緩慢充電。在電容充電到等于DIAC的擊穿電壓的電壓后，它會(huì)將DIAC切換到導(dǎo)通狀態(tài)。

然后電容迅速放電到可控硅SCR的柵極端子，短暫的間隔后，DIAC關(guān)閉并重復(fù)循環(huán)。

這種安排需要相對(duì)較低的功率來(lái)從直流電源為電容充電，但它會(huì)在短時(shí)間內(nèi)提供大功率以實(shí)現(xiàn)可靠的可控硅SCR開(kāi)啟，波形如下圖所示。

波形圖

下圖中觸發(fā)電路使用光耦合器在控制電路和負(fù)載之間實(shí)現(xiàn)電氣隔離。

通過(guò)光耦合器觸發(fā)還可以防止噪聲或瞬變?cè)斐傻腻e(cuò)誤觸發(fā)，這種觸發(fā)技術(shù)在固態(tài)繼電器中特別流行。

光耦合觸發(fā)電路-可控硅觸發(fā)電路圖

可控硅觸發(fā)電路--交流信號(hào)

在交流應(yīng)用中控制可控硅SCR的最常用方法是從同一交流源獲得觸發(fā)信號(hào)，并在正半周期期間控制其對(duì)可控硅SCR的應(yīng)用點(diǎn)。

一個(gè)簡(jiǎn)單的電阻觸發(fā)電路如下圖所示。在正半周期內(nèi)，可控硅處于正向阻斷狀態(tài)。在某個(gè)V值下，柵極電流高到足以開(kāi)啟可控硅SCR。

可控硅SCR的準(zhǔn)確觸發(fā)時(shí)刻由電阻阻R控制，二極管D確保只有正電流施加到柵極。

可控硅觸發(fā)電路--交流信號(hào)

在下圖中，一個(gè)RC電路產(chǎn)生門控信號(hào)。

C兩端的電壓滯后于電源電壓的量取決于(R+R)和C，增加R_會(huì)增加電壓V_達(dá)到有足夠柵極電流開(kāi)啟SCR的水平所需的時(shí)間。

可控硅觸發(fā)電路--交流信號(hào)

可控硅觸發(fā)電路--串聯(lián)和并聯(lián)觸發(fā)SCR

串聯(lián)或并聯(lián)連接的可控硅SCR應(yīng)從同一源并在同一時(shí)刻觸發(fā)，這可以通過(guò)使用相對(duì)較高的柵極觸發(fā)電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。該電壓可以更快地使可控硅SCR疲勞，從而導(dǎo)致一致的導(dǎo)通時(shí)間。脈沖變壓器用于確保同時(shí)觸發(fā)所有柵極。

可控硅觸發(fā)電路--串聯(lián)和并聯(lián)觸發(fā)SCR

下圖顯示了具有適當(dāng)絕緣的多個(gè)次級(jí)繞組的柵極觸發(fā)脈沖變壓器。變壓器還提供了電氣隔離，因此觸發(fā)源不會(huì)負(fù)載過(guò)重，從而防止組中的其他可控硅SCR觸發(fā)。

具有適當(dāng)絕緣的多個(gè)次級(jí)繞組的柵極觸發(fā)脈沖變壓器

可控硅觸發(fā)電路--電阻觸發(fā)電路

下面的電路顯示了可控硅SCR 的電阻觸發(fā)，它用于從輸入交流電源驅(qū)動(dòng)負(fù)載。電阻和二極管組合電路充當(dāng)柵極控制電路，以在所需條件下切換 SCR。

當(dāng)施加正電壓時(shí)，可控硅SCR 正向偏置，直到其柵極電流大于 可控硅SCR 的最小柵極電流時(shí)才會(huì)導(dǎo)通。

當(dāng)通過(guò)改變電阻 R2 施加?xùn)艠O電流以使柵極電流應(yīng)大于柵極電流的最小值時(shí)，可控硅SCR 導(dǎo)通，因此負(fù)載電流開(kāi)始流過(guò)可控硅SCR。

可控硅SCR 保持開(kāi)啟狀態(tài)，直到陽(yáng)極電流等于可控硅SCR保持電流。

當(dāng)施加的電壓為零時(shí)，可控硅將關(guān)閉。因此，當(dāng)可控硅SCR 充當(dāng)開(kāi)路開(kāi)關(guān)時(shí)，負(fù)載電流為零。

二極管在輸入的負(fù)半周期間保護(hù)柵極驅(qū)動(dòng)電路免受反向柵極電壓的影響。電阻 R1 限制流過(guò)柵極端子的電流，其值使得柵極電流不應(yīng)超過(guò)最大柵極電流。

電阻觸發(fā)電路是最簡(jiǎn)單、最經(jīng)濟(jì)的觸發(fā)類型，但由于其缺點(diǎn)而僅限于少數(shù)應(yīng)用。

在這種情況下，觸發(fā)的角度僅限于 90 度。因?yàn)槭┘拥碾妷涸?90 度時(shí)最大，所以柵極電流必須達(dá)到介于 0 到 90 度之間的最小柵極電流值。

可控硅觸發(fā)電路--電阻-電容（RC）觸發(fā)電路

RC 觸發(fā)電路可以克服電阻觸發(fā)電路的限制，該電路提供 0 到 180 度的觸發(fā)角控制。通過(guò)改變柵極電流的相位和幅度，使用該電路可以獲得較大的觸發(fā)角變化。

下圖顯示了 RC 觸發(fā)電路，該電路由兩個(gè)二極管組成，其中一個(gè) RC 網(wǎng)絡(luò)連接以打開(kāi) SCR。

通過(guò)改變可變電阻，觸發(fā)或觸發(fā)角在輸入信號(hào)的整個(gè)正半周期內(nèi)得到控制。

可控硅觸發(fā)電路--電阻觸發(fā)電路

在輸入信號(hào)的負(fù)半周期間，電容通過(guò)二極管 D2 與下極板正極一起充電，直至達(dá)到最大電源電壓 Vmax。該電壓在電容器兩端保持在-Vmax，直到電源電壓達(dá)到過(guò)零。

在輸入的正半周期內(nèi)，可控硅SCR 變?yōu)檎蚱?，電容開(kāi)始通過(guò)可變電阻充電至可控硅 SCR 的觸發(fā)電壓值。

當(dāng)電容充電電壓等于柵極觸發(fā)電壓時(shí)，可控硅導(dǎo)通，電容保持小電壓。因此，即使在輸入波形經(jīng)過(guò) 90 度之后，電容電壓也有助于觸發(fā) 可控硅SCR。

在這種情況下，二極管 D1 在通過(guò)二極管 D2 的輸入的負(fù)半周期期間防止柵極和陰極之間的負(fù)電壓。

可控硅觸發(fā)電路--電阻觸發(fā)電路波形圖

可控硅觸發(fā)電路--UJT點(diǎn)火電路

這是觸發(fā) SCR 的最常用方法，因?yàn)槭褂?R 和 RC 觸發(fā)方法在柵極處的延長(zhǎng)脈沖會(huì)導(dǎo)致柵極處更多的功率耗散，因此使用 UJT（Uni Junction Transistor）作為觸發(fā)器件可以限制功率損耗，因?yàn)樗鼤?huì)產(chǎn)生一串脈沖。

RC 網(wǎng)絡(luò)連接到構(gòu)成定時(shí)電路的 UJT 的發(fā)射極端子。電容是固定的，而電阻是可變的，因此電容的充電速率取決于可變電阻，這意味著控制 RC 時(shí)間常數(shù)。

當(dāng)施加電壓時(shí)，電容開(kāi)始通過(guò)可變電阻充電。通過(guò)改變電容兩端的電阻值電壓得到改變。一旦電容電壓等于 UJT 的峰值，它就開(kāi)始導(dǎo)通并因此產(chǎn)生一個(gè)脈沖輸出，直到電容兩端的電壓等于 UJT 的谷電壓 Vv。該過(guò)程重復(fù)并在基本終端 1 處產(chǎn)生一系列脈沖。

基極端子 1 的脈沖輸出用于以預(yù)定的時(shí)間間隔打開(kāi) SCR。

可控硅觸發(fā)電路--UJT點(diǎn)火電路