可控硅有关知识

为了保证晶闸管电路能正常可靠地工作

触发电路必须满足以下要求

一、触发脉冲信号应有足够的功率和宽度

为了使所有的元件在各种可能的工作条件下均能可靠的触发。触发电路所送出的触发电压和电流必须大于元件门极规定的触发电压UGT与触发电流IGT的最大值，并且留有足够的余量。另外，由于晶闸管的触发是有一个过程的，也就是晶闸管的导通需要一定的时间，不是一触即通，只有当晶闸管的阳极电流即主回路电流上升到晶闸管的擎住电流IL以上时，管子才能导通。所以触发脉冲信号应有一定的宽度才能保证被触发的晶闸管可靠导通。例如：一般晶闸管的导通时间在6μs左右，故触发脉冲的宽度至少在6μs以上，一般取20-50μs。对于大电感负载，由于电流上升较慢，触发脉冲宽度还应加大，否则脉冲终止时主回路电流还未上升到晶闸管的擎任电流以上则晶闸管又重新关断。所以脉冲宽度不应小于300μs，通常取1ms，相当广50Hz正弦波的18°电角度。

二、触发脉冲的型式要有助于是晶闸管导通时间的一致性

对于晶闸管串并联电路，要求并联或者串联的元件要同一时刻导通，使两个管子中流过的电流及或承受的电压及相同，否则，由于元件特性的分散性，在并联电路中使导通较早的元件超出允许范围，在串联电路中使导通较晚的元件超出允许范围而被损坏。所以，针对上述问题，通常采取强触发措施使并联或者串联的晶闸管尽量在同一时间内导通。

三、触发脉冲要有足够的移相范围并且要与主回路电源同步

为了保证晶闸管变流装置能在给定的控制范围内工作，必须使触发脉冲能在相应的范围内进行移相。

同时，无论是在可控整流，有源逆变，还是在交流调压的触发电路中，为了使每-周波重复在相同位置上触发晶闸管，触发信号必须与电源同步，即触发信号要与主回路电源保持固定的相位关系。否则，触发电路就不能对主回路的输出电压Ud进行准确的控制，逆变运行时甚至会造成短路事故。而同步是由相主回路接在同一个电源上的同步变压器输出的同步信号来实现的。

注：

1、什么是移相触发电路？有什么作用?

移相触发是早期触发可控硅的触发器。它是通过调速电阻值来改变电容的充放电时间再来改变单结晶管的振荡频率，实际改变控制可控硅的触发角。早期可控可是依靠这样改变阻容移相线路来控制，所为移相就是改

变可控硅的触发角大小，也叫改变可控硅的初相角。故称移相触发线路。

2、同步变压器二次侧电压通常取60V，不应该过小。否则：

1）、在单相电路中，会使得移相范围变小，比180度小得多，因为被稳压管削波后的梯形波电压的前后沿会不够陡直。 2）、在较小的控制角的情况下，充电电容的值会取得较小，因而不能向单结晶体管供给足够大的电流，难以触发可控硅。 3）、充电电容上面的电位器和电阻也会取值过小，会引起直通的现象。 4）、还影响输出脉冲的幅值变小，难以触发可控硅。

综上，可见电压过小是不好的。

3、单向晶闸管原理

闸管习惯上称可控硅(整流元件)，英文名为Silicon Controlled

Rectifier，简写为SCR。这是一种大功率的半导体器件，它既有单向导电的整流作用,又有可以控制的开关作用，利用它可用较小的功率控制较大的功率。在交、直流电动机调速系统、调功系统、随动系统和无触点开关等方面均获得广泛的应用。如图所示，它的外部有三个电极：阳极A、阴极C、控制极（门极）G。与二极管不同的是当两端加上正向电压而控制极不加电压时，晶闸管并不导通，其正向电流很小，处于正向电流阻断状态；当加上正向电压，且控制极上（与阴极间）也加上一个正向电压时，晶闸管便进入导通状态，这时管压降很小（1V左右），这时即使控制电压消失仍能保持导通状态。所以控制电压没有必要一直存在。通常采用脉冲形式，以降低触发功耗。它不具有自关断能力，要切断负载电流,只有使阳极电流减小到维持电流以下，或加上反向电压实现关断。若在交流回路中应用，当电流过零和进入负半周时，自动关断，为了使其再次导通，必须重加控制信号。

双向控制开关：

晶闸管应用于交流电路控制时，如图所示，采用两个器件反并联，以保证电流能够沿正反两个方向流通。如果把两只反并联的SCR制作在同一块硅片上，便构成双向可控硅，控制极共用一个，使电路大大简化，其特性如下：

控制极G上无信号，A1，A2之间呈高阻抗，管子截止。

V>1.5V时，不论极性如何，便可利用G触发电流控制其导通。

A1，A2工作于交流电时，当每一半周交替时，纯电阻负载一般能够恢复截止；但在感性负载情况下，电流相位落后于电压，电流过零，可能反向电压超过转折电压，使管子反向导通。所以要求管子能够承受这种反向电压，而且一般要加上RC吸收回路。

A1，A2可以调换使用，触发极性可正可负，但触发电流有差异。

双向可控硅经常用做交流电调压调功、调温和无触点开关。过去其触发脉冲一般都用硬件电路产生，故检测和控制都不够灵活，而在单片机控制应用系统中则经常可以利用软件产生触发脉冲。

为什么可控整流电路的触发电路必须和主电路同步

晶闸管具有单向导电性和正向导通可控性，晶闸管由断态转变为通态应同时具备两个条件：其一是晶闸管的阳极电位要高于阴极电位；其二是在门极和阴极间施加具有一定功率的正向电压，这一电压是由触发电路提供的，也叫触发电压或触发信号。由于晶闸管导通以后，门极上的触发信号就失去控制作用，为了减少门极损耗及触发电路的功率，一般不用交流或直流触发信号，而用脉冲形式的触发信号，故晶闸管对触发电路的基本要求是：

1、触发电路发出的触发信号应具有足够大的功率，即触发电压和电流必须大于晶闸管的门极触发电压VGT、门极触发电流IGT，使门极的工作点在门极伏安特性的可靠触发区内，但瞬时功率和平均功率都不能超过门极瞬时功率极限和门极平均功率线。

2、不该触发时，触发电路因漏电流产生的漏电压应小于门极不触发电压VGD。 3、由于晶闸管的导通需要一定的时间，不是一触就通，只有当晶闸管的阳极电流即主回路的电流上升到晶闸管的擎住电流IL以上时，管子才能导通，所以触发脉冲信号应有足够的宽度，一般为2050s1ms50Hz18。

4、触发脉冲前沿要陡，特别是串并联使用的晶闸管．要采用强触发措施。 5、触发脉冲应与主回路同步，且有足够的移相范围。例电阻性负载下的三相半波和三相全控桥整流电路，移相范围分别为01500120()时，皆为090触发脉冲要有足够的移相范围并且要与主回路电源同步。

为了保证晶闸管变流装置能在给定的控制范围内工作，必须使触发脉冲能在相应的范围内进行移相。同时，无论是在可控整流、有源逆变还是在交流调压的触发电路中，为了使每—周波重复在相同位置上触发晶闸管，触发信号必须与电源同步，即触发信号要与主回路电源保持固定的相位关系。否则，触发电路就不能对主回路的输出电压Ud进行准确的控制，逆变运行时甚至会造成短路事故，而同步是由相主回路接在同一个电源上的同步变压器输出的同步信号来实现的。

晶闸管对触发电路有哪些要求

晶闸管具有单向导电性和正向导通可控性，晶闸管由断态转变为通态应同时具备两个条件：其一是晶闸管的阳极电位要高于阴极电位；其二是在门极和阴极间施加具有一定功率的正向电压，这一电压是由触发电路提供的，也叫触发电压或触发信号。由于晶闸管导通以后，门极上的触发信号就失去控制作用，为了减少门极损耗及触发电路的功率，一般不用交流或直流触发信号，而用脉冲形式的触发信号，故晶闸管对触发电路的基本要求是：

1、触发电路发出的触发信号应具有足够大的功率，即触发电压和电流必须大于晶闸管的门极触发电压VGT、门极触发电流IGT，使门极的工作点在门极伏安特性的可靠触发区内，但瞬时功率和平均功率都不能超过门极瞬时功率极限和门极平均功率线。

2、不该触发时，触发电路因漏电流产生的漏电压应小于门极不触发电压VGD。

3、由于晶闸管的导通需要一定的时间，不是一触就通，只有当晶闸管的阳极电流即主回路的电流上升到晶闸管的擎住电流IL以上时，管子才能导通，所以触发脉冲信号应有足够的宽度，一般为20～50μs，电感性负载应加大到1ms，相当丁50Hz正弦波的18°电角度。

4、触发脉冲前沿要陡，特别是串并联使用的晶闸管．要采用强触发措施。 5、触发脉冲应与主回路同步，且有足够的移相范围。例电阻性负载下的三相半波和三相全控桥整流电路，移相范围分别为0°～150°和0°～120°，而电感性负载(电流连续)时，皆为0°～90°。

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