晶閘管和可控矽控制原理

讓我們從最簡單的方案開始。在最簡單的情況下，要控制晶閘管，只需向其控制電極短暫提供一定值的恆定電流即可。提供這種電流的機制可以通過描繪一個關閉和供電的開關來示意性地顯示，就像芯片或晶體管的輸出級一樣。

這是一個看似簡單的方法，但是要求這裡的控制信號的功率很大。因此，在正常情況下，雙向晶閘管 KU208 的電流至少應為 160 mA，而三極管 KU201 的電流至少應為 70 mA。因此，在電壓為 12 伏且平均電流為 115 毫安時，控制功率現在為 1.4 瓦。

控制信號的極性要求如下：SCR要求控制電壓相對於陰極為正，雙向晶閘管（平衡晶閘管）要求與陽極電流極性相同，或各半週為負.

三端雙向可控矽開關的控制電極沒有分流，三極管是用一個 51 歐姆的電阻控制的。現代晶閘管需要的控制電流越來越少，您經常會發現 SCR 的控制電流降至約 24 mA 的電路，而三端雙向可控矽開關的控制電流降至 50 mA。

可能會發生控制電路中電流的急劇下降會影響設備的可靠性，因此有時開發人員不得不為每個電路單獨選擇晶閘管。否則，要打開小電流晶閘管，此時它的陽極電壓必須很高，導致有害的浪湧電流和乾擾。

根據上述最簡單的方案，缺乏控制是顯而易見的：控制電路與電路之間存在永久的電流連接。某些電路中的三端雙向可控矽開關允許控制電路的端子之一連接到中性線。 SCR 僅通過向負載電路添加二極管電橋來實現此類解決方案。

結果，提供給負載的功率減半，因為電壓僅在市電正弦波的一個週期內提供給負載。在實踐中，我們有這樣一個事實，即幾乎從不使用具有直流晶閘管控製而沒有節點電流隔離的電路，除非出於某種充分的原因必須以這種方式進行控制。

一種常見的晶閘管控制解決方案是通過將開關閉合幾微秒，通過電阻器將電壓直接從陽極施加到柵電極。這裡的關鍵可以是高壓雙極晶體管、小型繼電器或光敏電阻。

這種方法在相對較高的陽極電壓下是可以接受的，即使負載包含無功分量，它也很方便和簡單。但也有一個缺點：對限流電阻的要求不明確，必須標稱值小，使晶閘管在剛導通時更接近正弦波半週開始時導通，電源電壓不為零（在沒有同步的情況下），也可以達到 310 伏，但通過開關和晶閘管控制電極的電流不應超過它們的最大允許值。

晶閘管本身會打開電壓 Uop = Iop * Rlim。結果會產生噪聲，負載電壓會略有下降，電阻Rlim的計算阻值減去負載電路的阻值（包括其感性元件），恰好與負載電路串聯在接通時的電阻。

但是在加熱設備的情況下，考慮到在冷狀態下它們的電阻比在工作加熱狀態下小十倍的事實。順便說一下，由於雙向晶閘管的正半波和負半波的導通電流可能略有不同，因此負載上可能會出現一個小的恆定分量。

SCR 的導通時間通常不超過 10 μs，因此，為了經濟的負載功率控制，可以針對 20、10 和 5 的頻率應用佔空比為 5、10 或 20 的脈衝序列千赫，分別。功率將降低 5 到 20 倍。

缺點如下：晶閘管可以打開，而不是在半週期的開始。它充滿了波浪和噪音。然而，即使導通發生在電壓從零開始上升之前，此時控制極的電流可能還沒有達到保持值，那麼晶閘管將在電壓上升結束後立即關斷。脈衝。

結果，晶閘管將首先在短時間內打開和關閉，直到電流最終呈現正弦曲線形狀。對於帶有感性元件的負載，電流可能達不到保持值，這對控制脈衝的持續時間施加了下限，功耗不會降低太多。

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為了顯著降低控制所需的功率，有必要求助於更精確的控制。柵極電流必須在晶閘管導通時關斷。當開關閉合時，晶閘管導通，當晶閘管開始導通電流時，微電路停止向控制電極提供電流。

這種方法確實節省了驅動晶閘管所需的能量。如果開關當前閉合，陽極電壓仍然不夠，晶閘管不會被微電路打開（電壓應略高於微電路供電電壓的一半）。開啟電壓可調 去耦電阻的選擇.

要以這種方式控制三端雙向可控矽開關，必須跟踪極性，因此在電路中添加了一對晶體管和三個電阻器的塊，以固定電壓過零的時刻。更複雜的方案超出了本文的範圍。