开关，交流和直流电源控制

在本教程中，我们将学习一些常见的SCR应用程序。可控硅应用于开关电源，交流和直流电路的功率控制，过电压保护等。

可控硅应用程序

由于可控硅或可控硅具有各种各样的优点，比如能够在响应低栅电流时从OFF状态切换到ON状态，也能够切换高电压，因此可控硅或可控硅可用于各种应用。

这些应用包括开关、整流、调节、保护等。可控硅用于家电控制，包括照明、温度控制、风扇调速、加热和报警激活。

在工业应用中，可控硅用于控制电机速度、电池充电和功率转换。下面将对其中一些进行解释。

可控硅作为开关

开关操作是可控硅最重要的应用之一。可控硅通常用作固态继电器，由于可控硅中没有移动部件，因此比电磁继电器或开关具有更多的优点。

下图显示了可控硅作为开关的应用，以ON和OFF电源提供给负载。通过对可控硅施加交替触发脉冲来控制提供给负载的交流电源。电阻R1和R2分别保护二极管D1和D2。电阻器R限制栅电流。

在输入的正半周期，sc1是正向偏置，sc2是反向偏置。如果开关S关闭，栅极电流通过二极管D1施加到SCR1上，因此SCR1打开。因此，电流通过SCR1流向负载。

同样，在信号的负半周期，SCR2是正向偏置，而sc1是反向偏置。如果开关S关闭，栅极电流通过二极管D2流向SCR2。因此SCR2打开，负载电流流过它。

因此，通过控制开关S，负载电流可以控制在任何想要的位置。可以观察到，这个开关控制几磨安培电流来控制负载中的几百安培电流。因此，这种切换方法比机械或机电切换更有优势。

回到顶部

使用可控硅的功率控制

可控硅能够控制传输到负载的功率。通常需要根据负载要求(如电机速度控制和调光器)改变负载的功率。

在这种情况下，传统的可调电位器功率变化的方法由于功耗大而不可靠。在大功率电路中，为了降低这种功耗，可控硅是功率控制器件的最佳选择。

使用可控硅的交流电源控制

在交流电路中，相位控制是可控硅最常见的功率控制形式。在相位控制中，通过改变门端触发角alpha来实现功率控制。

下图显示了一个完整的交流波说明了控制电路的相位控制方法。考虑交流电源是给两个反并联可控硅。在信号的正半周期内，当适当的门脉冲作用于SCR2时，sc1在负半周期内传导。

通过改变点火角度到各自的可控硅，打开时间是不同的。这导致负载消耗的功率不同。在下图中，可控硅被延迟脉冲触发(这意味着点火角度的增加)导致功率传递到负载的减少。

相位控制的主要优点是，可控硅在交流电流的每一个电流零位自动关闭。因此，不需要换向电路来关闭可控硅。

回到顶部

使用可控硅的直流电源控制

在直流电路中，通过改变可控硅的ON和OFF持续时间来改变负载的功率。这种方法称为斩波控制或ON-OFF控制。下图显示了简单的开关控制负载使用可控硅。

也可以在一定的触发频率下切换可控硅，从而改变流向负载的电流。这种电路的例子是基于PWM的可控硅电路产生可变输出到负载。

利用相位控制整流电路可以向负载产生可变的直流电源。通过控制可控硅开启的瞬间，平均直流功率被送到负载上。下面给出了其中一些整流电路。

单相半波整流电路

下面的电路是使用可控硅的单相半波整流电路。一个与可变电阻串联的二极管连接到负责触发可控硅的栅。

• 在交流输入信号的负半周期，可控硅是反向偏置。因此，没有电流流过负载。
• 在输入的负半周期，可控硅正向偏置。如果电阻器改变到最小触发电流加到栅极上，则可控硅开启。因此电流开始流向负载。
• 如果栅极电流较高，可控硅开启时的电源电压就会较小。可控硅开始导电的角度称为点火角度。对于这种整流电路，点火角度只能在正半周期内改变。
• 因此，通过改变点火角度或栅极电流(通过改变电路中的电阻)，就有可能使可控硅导通部分或全部正半周期，从而使馈送到负载的平均功率得到改变。

全波整流

在全波整流器中，输入电源的正波和负波都被整流。因此，与半波整流器相比，直流电压平均值高，纹波含量少。下图是由两个可控硅连接中心抽头变压器组成的全波整流电路。

•在输入的正半周期，sc1是正向偏置，sc2是反向偏置。通过施加适当的门信号，sc1被打开，因此负载电流开始流过它。

•在输入的负半周期，SCR2是正向偏置，而sc1是反向偏置。通过栅极触发，SCR2开启，因此负载电流流过SCR2。

•因此，通过改变可控硅的触发电流，传递到负载的平均功率就会发生变化。

全波桥式整流器

代替使用中心抽头变压器，它也可以在桥式配置中使用四个可控硅来获得全波整流。在输入的正半周期内，sc1和sc2处于导通状态。在负半周期，sc3和sc4处于传导状态。每个晶闸管的导通角度是通过改变各自的栅极电流来调整的。因此，整个负载的输出电压是变化的。

回到顶部

使用可控硅进行过电压保护

由于可控硅的快速开关动作，可控硅的一个常见应用是它可以用作保护装置。用于过电压保护的电路称为撬棍电路。

下图显示了使用可控硅的撬棍电路。这个撬棍电路连接在要保护的电路或负载上。该电路由可控硅组成，可控硅由齐纳二极管触发。该齐纳二极管的选择方式是这样的，在正常工作条件下，它作为一个开路开关。

所以，通过电阻的电压是零，因此可控硅保持在OFF状态。

当电源的电压超过规定的限制时，齐纳二极管开始导电，在电阻上出现一个足够的电压。这驱动可控硅进入导通模式。通过可控硅的电压下降减少，因为它是在传导模式，因此负载保护过电压。

回到顶部