可控硅触发电路原理图文+案例

  为了使使用可控硅（SCR）的电路正常运行，触发电路应在准确的时间提供触发信号，以确保在需要时开启。

  触发要求通常以直流电压和电流的形式提供，由于脉冲信号通常用于触发可控硅SCR，因此还需要仔细考虑触发脉冲的持续时间。

  幅度刚好等于DC要求的触发脉冲一定要有足够长的脉冲宽度，以确保在可控硅SCR的整个导通时间内提供栅极信号。

  随着栅极信号幅度的增加，可控硅的开启时间减少，栅极脉冲的宽度可能会减小。对于高感性负载，脉冲宽度必须充足长，以确保阳极电流上升到大于可控硅SCR的锁存电流的值。

  开关S闭合以打开可控硅SCR。闭合开关将直流电流施加到可控硅SCR的栅极，该栅极由源极(V_)正向偏置。一旦可控硅SCR 导通，就能打开开关以移除栅极信号。

  下图显示了从主电源内部提供栅极信号的替代电路，这两个电路以基本相同的方式运行。

  施加恒定的直流栅极信号是不可取的，因为栅极功率耗散会一直存在。此外，在交流应用中，直流栅极信号不用于触发可控硅SCR，因为在负半周期期间栅极处存在正信号会增加反向阳极电流并可能损坏可控硅。

  为了降低栅极功率耗散，可控硅触发电路产生单个脉冲或一串脉冲，而不是连续的直流栅极信号，这可以精确控制可控硅SCR的触发点，此外，很容易在可控硅SCR和栅极触发电路之间提供电气隔离。

  如果多个可控硅SCR从同一个源选通，则通过脉冲变压器或光耦合器进行电气隔离很重要，隔离还能够大大减少不需要的信号，例如瞬态噪声信号，这些信号可能会无意中触发敏感的SCR。

  上图显示了使用单结晶体管(UJT)振荡器产生脉冲的最常见方法，该电路很适合触发可控硅SCR。

  它在B处提供一系列窄脉冲，当电容充电到UT的峰值电压(V_)时，UJT开启。这会在发射极–基极1结上放置一个低电阻，并且发射极电流流过脉冲变压器的初级，将栅极信号施加到可控硅SCR，能够最终靠增加C的值来增加输出信号的脉冲宽度。

  该电路的一个困难是，由于脉冲宽度窄，在去除栅极信号之前可能没办法获得锁存电流。不过一个RC缓冲电路能用来消除这个问题。

  上图所示电路的操作与此类似，利用R两端的输出来驱动与变压器初级串联的晶体管Q，能改善脉冲的宽度和上升时间。

  当来自UJT的脉冲施加到Q的基极时，晶体管饱和，并且电源电压V_被施加在初级两端，这会在脉冲变压器的次级感应出一个电压脉冲，该电压脉冲被施加到可控硅SCR。当脉冲到IQ的基极被移除时，它关闭。

  由变压器中的塌陷磁场引起的电流在初级绕组上感应出一个相反极性的电压，二极管D在此期间为电流提供路径。

  使用DIAC的类似电路（上图）在由RC时间常数确定的一段时间内为电容缓慢充电。在电容充电到等于DIAC的击穿电压的电压后，它会将DIAC切换到导通状态。

  然后电容迅速放电到可控硅SCR的栅极端子，短暂的间隔后，DIAC关闭并重复循环。

  这种安排需要相比来说较低的功率来从直流电源为电容充电，但它会在极短的时间内提供大功率以实现可靠的可控硅SCR开启，波形如下图所示。

  通过光耦合器触发还可以有效的预防噪声或瞬变造成的错误触发，这种触发技术在固态继电器中特别流行。

  在交流应用中控制可控硅SCR的最常用方法是从同一交流源获得触发信号，并在正半周期期间控制其对可控硅SCR的应用点。

  一个简单的电阻触发电路如下图所示。在正半周期内，可控硅处于正向阻断状态。在某个V值下，栅极电流高到足以开启可控硅SCR。

  可控硅SCR的准确触发时刻由电阻阻R控制，二极管D确保只有正电流施加到栅极。

  C两端的电压滞后于电源电压的量取决于(R+R)和C，增加R_会增加电压V_达到有足够栅极电流开启SCR的水平所需的时间。

  串联或并联连接的可控硅SCR应从同一源并在同一时刻触发，这能够最终靠使用相比来说较高的栅极触发电压来实现。该电压可以更快地使可控硅SCR疲劳，因此导致一致的导通时间。脉冲变压器用于确保同时触发所有栅极。

  下图显示了具有适当绝缘的多个次级绕组的栅极触发脉冲变压器。变压器还提供了电气隔离，因此触发源不会负载过重，从而防止组中的其他可控硅SCR触发。

  下面的电路显示了可控硅SCR 的电阻触发，它用于从输入交流电源驱动负载。电阻和二极管组合电路充当栅极控制电路，以在所需条件下切换 SCR。

  当施加正电压时，可控硅SCR 正向偏置，直到其栅极电流大于 可控硅SCR 的最小栅极电流时才会导通。

  当通过改变电阻 R2 施加栅极电流以使栅极电流应大于栅极电流的最小值时，可控硅SCR 导通，因此负载电流开始流过可控硅SCR。

  当施加的电压为零时，可控硅将关闭。因此，当可控硅SCR 充当开路开关时，负载电流为零。

  二极管在输入的负半周期间保护栅极驱动电路免受反向栅极电压的影响。电阻 R1 限制流过栅极端子的电流，其值使得栅极电流不应超过最大栅极电流。

  在这种情况下，触发的角度仅限于 90 度。因为施加的电压在 90 度时最大，所以栅极电流一定要达到介于 0 到 90 度之间的最小栅极电流值。

  RC 触发电路能克服电阻触发电路的限制，该电路提供 0 到 180 度的触发角控制。通过改变栅极电流的相位和幅度，使用该电路能获得较大的触发角变化。

  下图显示了 RC 触发电路，该电路由两个二极管组成，其中一个 RC 网络连接以打开 SCR。

  在输入信号的负半周期间，电容通过二极管 D2 与下极板正极一起充电，直至达到最大电源电压 Vmax。该电压在电容器两端保持在-Vmax，直到电源电压达到过零。

  在输入的正半周期内，可控硅SCR 变为正向偏置，电容开始通过可变电阻充电至可控硅 SCR 的触发电压值。

  当电容充电电压等于栅极触发电压时，可控硅导通，电容保持小电压。因此，即使在输入波形经过 90 度之后，电容电压也有助于触发 可控硅SCR。

  在这种情况下，二极管 D1 在通过二极管 D2 的输入的负半周期期间防止栅极和阴极之间的负电压。

  这是触发 SCR 的最常用方法，因为使用 R 和 RC 触发方法在栅极处的延长脉冲会导致栅极处更多的功率耗散，因此使用 UJT（Uni Junction Transistor）作为触发器件可以限制功率损耗，因为它会产生一串脉冲。

  RC 网络连接到构成定时电路的 UJT 的发射极端子。电容是固定的，而电阻是可变的，因此电容的充电速率取决于可变电阻，这在某种程度上预示着控制 RC 时间常数。

  当施加电压时，电容开始通过可变电阻充电。通过改变电容两端的电阻值电压得到改变。一旦电容电压等于 UJT 的峰值，它就开始导通并因此产生一个脉冲输出，直到电容两端的电压等于 UJT 的谷电压 Vv。该过程重复并在基本终端 1 处产生一系列脉冲。