可控硅調(diào)壓電路以可控硅(電力電子功率器件)為基礎(chǔ),以智能數(shù)字控制電路為核心的電源功率控制電路。
1.可控硅調(diào)壓電路作用
1.可控整流,這也是可控硅最基本也最重要的作用。大家所熟知的二極管整流電路只可完成整流的功能,并沒有實(shí)現(xiàn)可控,而一旦把二極管換做可控硅,便構(gòu)成了一個可控整流電路。
在一個最基本的單相半波可控整流電路中,當(dāng)正弦交流電壓處于正半周時,只有在控制極外加觸發(fā)脈沖時,可控硅才被觸發(fā)導(dǎo)通,負(fù)載上才會有電壓輸出,因此可以通過改變控制極上觸發(fā)脈沖到來的時間,來進(jìn)一步調(diào)節(jié)負(fù)載上輸出電壓的平均值,達(dá)到可控整流的作用。
2.用作無觸點(diǎn)開關(guān),常用于自動化設(shè)備中,代替通用繼電器,具有無噪音、壽命長的特點(diǎn)。
3.起到開關(guān)和調(diào)壓的作用,經(jīng)常應(yīng)用于交流電路中,由于其被觸發(fā)時間不同,因此通過它的電流只有其交流周期的一部分,通過它的電壓只有全電壓的一部分,因而起到調(diào)節(jié)輸出電壓的作用。
2.可控硅調(diào)壓電路圖
3.可控硅調(diào)壓電路原理
整流電路采用橋式整流,由4只二極管組成,D1,D2,D3,D4組成。雙基極二極管組成張弛真振蕩器作為可控硅的同步觸發(fā)電路。當(dāng)調(diào)壓器接上市電后220伏交流電通過負(fù)載電阻Rc,二極管D1到D4整流,在可控硅SCH的A ,K兩極形成一個脈動的直流電壓。該電壓由電阻R1降壓后作為觸發(fā)電路的直流電源。在交流的正半周時,整流電路通過電阻R1,可變電阻W1對電容充電。當(dāng)充電電壓T1管的峰值電壓Up時,管子由截止變?yōu)閷?dǎo)通。于是電容C通過T1管的e1,b1結(jié)和R2迅速的放電,結(jié)果在R2上獲得一個尖脈沖。這個脈沖作為控制信號送到可控硅SCR的控制極,使可控硅導(dǎo)通。可控硅導(dǎo)通后的管壓降很低,一般小于1伏,所以張弛振蕩器停止工作。當(dāng)交流電通過0點(diǎn)時,可控硅自行關(guān)斷。當(dāng)交流電在負(fù)半周時C又重新充電…周而復(fù)始。改變可變電阻的阻值可改變電容的沖放電時間,從而改變可控硅的導(dǎo)通時刻,來改變負(fù)載上的的輸出電壓。
可控硅有三個極----陽極(A)、陰極(C)和控制極(G),管芯是P型導(dǎo)體和N型導(dǎo)體交迭組成的四層結(jié)構(gòu),共有三個PN 結(jié),與只有一個PN結(jié)的硅整流二極管在結(jié)構(gòu)上迥然不同。可控硅的四層結(jié)構(gòu)和控制極的引入,為其發(fā)揮“以小控大”的優(yōu)異控制特性奠定了基礎(chǔ)。可控硅應(yīng)用時,只要在控制極加上很小的電流或電壓,就能控制很大的陽極電流或電壓。目前已能制造出電流容量達(dá)幾百安培以至上千安培的可控硅元件。一般把5安培以下的可控硅叫小功率可控硅,50安培以上的可控硅叫大功率可控硅。
我們可以把從陰極向上數(shù)的第一、二、三層看面是一只NPN型號晶體管,而二、三、四層組成另一只PNP型晶體管。其中第二、第三層為兩管交迭共用。可畫出圖1的等效電路圖。當(dāng)在陽極和陰極之間加上一個正向電壓E,又在控制極G和陰極C之間(相當(dāng)BG2的基一射間)輸入一個正的觸發(fā)信號,BG2將產(chǎn)生基極電流Ib2,經(jīng)放大,BG2將有一個放大了β2 倍的集電極電流IC2 。因?yàn)锽G2集電極與BG1基極相連,IC2又是BG1 的基極電流Ib1 。BG1又把Ib1(Ib2)放大了β1的集電極電流IC1送回BG2的基極放大。如此循環(huán)放大,直到BG1、BG2完全導(dǎo)通。事實(shí)上這一過程是“一觸即發(fā)”的,對可控硅來說,觸發(fā)信號加到控制極,可控硅立即導(dǎo)通。導(dǎo)通的時間主要決定于可控硅的性能。
可控硅一經(jīng)觸發(fā)導(dǎo)通后,由于循環(huán)反饋的原因,流入BG2基極的電流已不只是初始的Ib2 ,而是經(jīng)過BG1、BG2放大后的電流(β1*β2*Ib2),這一電流遠(yuǎn)大于Ib2,足以保持BG2的持續(xù)導(dǎo)通。此時觸發(fā)信號即使消失,可控硅仍保持導(dǎo)通狀態(tài),只有斷開電源E或降低E的輸出電壓,使BG1、BG2 的集電極電流小于維持導(dǎo)通的最小值時,可控硅方可關(guān)斷。當(dāng)然,如果E極性反接,BG1、BG2受到反向電壓作用將處于截止?fàn)顟B(tài)。這時,即使輸入觸發(fā)信號,可控硅也不能工作。反過來,E接成正向,而觸動發(fā)信號是負(fù)的,可控硅也不能導(dǎo)通。另外,如果不加觸發(fā)信號,而正向陽極電壓大到超過一定值時,可控硅也會導(dǎo)通,但已屬于非正常工作情況了。
(1)整流電路采用橋式整流,將220伏,50赫茲交流電壓變?yōu)槊}動直流電。
(2)抗干擾電路為普通電源抗干擾電路。
(3)可控硅控制電路采用可控硅和降壓電阻組成。
(4)張弛振蕩器由單結(jié)晶體管和電阻組成。
(5)沖放電電路有電阻和可變電阻及電容組成。
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