雙向可控矽詳解

2021-03-03 23:32:38 字數 4747 閱讀 2442

對於兩隻反向併聯的普通可控矽來說,因為它們各自都有自己的控制極,所以必須通過兩個控制極的協調工作,才能達到控制電路的目的。而雙向可控矽卻不同,它只有乙個控制極,通過這唯一的控制極就能控制雙向可控矽的正常工作。顯然,它的觸發電路、比起兩隻反向併聯的普通可控矽的觸發電路要簡單得多。

這不僅給設計和製造帶來很多方便,而且也使電路的可靠性得到提高,裝置的體積縮小,重量減輕,這是雙向可控矽的乙個突出的優點。

雙向可控矽的特性曲線 .

既然乙個雙向可控矽是由兩隻普通可控矽反向併聯而成的,那麼,我們會很自然地想到,它的特性曲線就應該是由這兩隻普通可控矽的特性曲線組合而成。圖4示出了雙向可控矽的特性曲線。

由圖可見,雙向可控矽的特性曲線是由

一、三兩個象限內的曲線組合成的。第一象限的曲線說明當加到主電極上的電壓使tc對t1的極性為正時,我們稱為正向電壓,並用符號u21表示。當這個電壓逐漸增加到等於轉折電壓ubo時,圖3(b)左邊的可控矽就觸發導通,這時的通態電流為i21,方向是從t2流向tl。

從圖中可以看到,觸發電流越大,轉折電壓就越低,這種情形和普通可控矽的觸發導通規律是一致的, 當加到主電極上的電壓使tl對t2的極性為正時,叫做反向電壓,並用符號u12表示。當這個電壓達到轉折電壓值時,圖3(b)右邊的可控矽便觸發導通,這時的電流為i12,其方向是從t1到t2。這時雙向可控矽的特性曲線,如圖4中第三象限所示。

在上述兩種情況中,除了加到主電極上的電壓和通態電流的方向相反外,它們的觸發導通規律卻是同的。如果這兩個併聯連線的管子特性完全相同的話,一,三象限的特性曲線就應該是對稱的。

通過對雙向可控矽特性曲線的分析可以知道;雙向可控矽不象普通可控矽那樣,必須在陽極和陰極之間加上正向電壓,管子才能導通。對雙向可控矽來說,無所謂陽極和陰極。它的任何乙個主電極,對圖3(b)中的兩個可控矽管子來講,對乙個管子是陽極,對另乙個管子就是陰極,反過來也一樣。

因此,雙向可控矽無論主電極加上的是正向或是反向電壓,它都能被觸發導通。不僅如此,雙向可控矽還有乙個重要的特點,這就是:不管觸發訊號的極性如何,也就是不管所加的觸發訊號電壓ug對t1是正向還是反向,雙向可控矽都能被觸發導通。

雙向可控矽的這個特點是普通可控矽所沒有的。

雙向可控矽的這種特性可使它具有特殊的功能,也就是可以用交流訊號來作觸發訊號使它能作為乙個交流雙向開關使用。

四種觸發方式

由於在雙向可控矽的主。電極上,無論加以正向電壓或是反向電壓,也不管觸發訊號是正向還是反向,它都能被觸發導通,因此它有以下四種觸發方式:

(1)當主電極t2對tl所加的電壓為正向電壓,控制積極g對第一電極tl所加的也是正向觸發訊號(圖5a)。雙向可控矽觸發導通後,電流i2l的方向從t2流向t1。由特性曲線可知,這時雙向可控矽觸發導通規律是按第二象限的特性進行的,又因為觸發訊號是正向的,所以把這種觸發叫做「第一象限的正向觸發」或稱為i+觸發方式。

(2)如果主電極t2仍加正向電壓,而把觸發訊號改為反向訊號(圖5b),這時雙向可控矽觸發導通後,通態電流的方向仍然是從t2到t1。我們把這種觸發叫做「第一象限的負觸發」或稱為i-觸發方式。

(3)兩個主電極加上反向電壓u12(圖5c),輸入正向觸發訊號,雙向可控矽導通後,通態電流從t1流向t2。雙向可控矽按第三象限特性曲線工作,因此把這種觸發叫做ⅲ+觸發方式。

(4)兩個主電極仍然加反向電壓u12, 輸入的是反向觸發訊號(圖5d),雙向可控矽導通後,通態電流仍從t1流向t2。這種觸發就叫做ⅲ-觸發方式。

雙向可控矽雖然有以上四種觸發方式,但由於負訊號觸發所需要的觸發電壓和電流都比較小。工作比較可靠,因此在實際使用時,負觸發方式應用較多。

需要什麼樣的觸發電路

雙向可控矽的觸發電路,在實際應用中,根據用途不同大體上可分成兩類,一類是用來調節電壓、電流的,另一類是作為交流開關使用的,它們兩者的觸發電路也有所不同。

用作調節電壓、電流的典型電路是燈光調節電路,它要求發光源上得到的是可調節的電壓和電流,因此;它的觸發電路必須是能夠改變雙向可控矽導通角大小的,見圖6。這種觸發電路可以象普通可控矽觸發電路一樣,利用雙基極二極體組成,見圖7。通過調節電阻r的大小可以改變rc時間常數,從而改變了觸發脈衝出現的時刻,達到改變可控矽導通角的目的。

圖中脈衝變壓器t初級的黑點表示變壓器次級得到的脈衝電壓正好與初級的電壓相位相反。串接在觸發迴路中的二極體保證了只允許反向脈衝加到控制極g和主電極t1,從而實現了反向觸發。

在這種觸發電路中,也可以用一種叫做雙向二極體的元件來代替雙基極二極體。雙向二極體是一種小功率五層二端元件,它的正反向伏安特性曲線和雙向可控矽一樣,但它沒有控制極,當兩個極之間所加的電壓達到轉折電壓時,雙向二極體便導通。圖8(a)就是利用雙向二極體2cts組成的觸發電路。

當電源電壓處於正半周時,電源電壓通過rl向c1充電,電容c1上的電壓極性是上正下負。當這個電壓增高達到雙向二圾管的轉折電壓時,雙向二極體突然轉折導通,使雙向可控矽的控制極g和主電極t1之間得到乙個正向觸發脈衝,可控矽導通。這時就相當於i+觸發方式。

在電源電壓過零的瞬間,雙向可控矽自動阻斷;當電源電壓處於負半周時,電源電壓對電容c1反向充電,c1上電壓的極性為下正上負,當這個電壓值充到等於雙向二極體的轉折電壓時,雙向二極體突然反嚮導通,使雙向可控矽得到乙個反向觸發訊號,於是雙向可控矽導通。這時就相當於ⅲ-觸發方式。在這個電路中,調節r1韻阻值,可以改變r1c1的時間常數,因而改變了觸發脈衝出現的時刻,也就是改變了雙向可控矽的導通角,達到了調節燈光的目的。

電路中各處電壓的波形見圖8(b)其中ul是電燈兩端的電壓。

雙向可控矽的另一類用途是作交流無觸點開關使用。這時因為只是控制其開通和關閉,不要求改變輸出電壓的大小,所以不需要複雜的觸發電路,一般只需用乙個開關和乙個限流電阻就可以達到目的。圖9就是利用開關k和限流電阻r組成的最簡單的觸發電路。

當交流電壓處於正半周時,t1為正,t2為負,這時只要把開關k閉合一下,控制極g與主電極t1之間便加上乙個反向觸發電壓,於是雙向可控矽被觸發導通。這時相當於ⅲ-觸發方式。當電源電壓過零時,雙向可控矽就自動阻斷。

當電源電壓為負半周時,t1為負,t2為正,只要把開關k閉合一下,g和tl之間就加上乙個正向電壓,也能使雙向可控矽觸發導通。這時相當於1+觸發方式。當電源電壓重新過零時,雙向可控矽就重新自動阻斷。

如此周而復始,雙向可控矽就起到乙個交流無觸點雙向開關的作用。

這裡的開關k可以是繼電器接點,也可以是微動開關、行程開關或電晶體開關電路。例如自動生產線中的行車在執行過程中,每到乙個工位要發出乙個資訊。這時可以在每個工位上安裝乙個擋塊,而在行車上安裝乙個行程開關。

每當行車到達工位時,擋塊便碰撞行程開關使接點k閉合一次,雙向可控矽就被觸發導通;於是由數控系統s發出指令控制生產機械按預先編好的程式自動執行,實現了生產自動化。

雙向可控矽效能、極性判別方法

在實際應用或是診斷電路故障時,常需要判別雙向可控矽各電極的極性及其效能的好壞。下面介紹業餘條件下的簡易判別方法。

極性的判別:將萬用電表量程開關置於「rx1」(或rx10」)擋,用黑錶筆固定接一電極,用紅錶筆分別去測另兩個電極,當測得的兩個阻值都是無窮大時,那麼黑錶筆所接電極就是t2。若測得的阻值不全為無窮大,則應將黑錶筆換接另乙個電極再測。

判別了電極t2後,用兩隻錶筆測t1和g兩極,再調換錶筆測一次,比較兩次測得的結果,測得阻值較小時,黑錶筆所接電極就是t1,紅錶筆所接電極就是控制極g。

好壞的判別:在已知各電極極性的條件下,將萬用電表置「rx1」擋,黑錶筆接g,紅錶筆接tl,測得阻值為幾十歐姆(因功率不同,其阻值略有偏差),紅錶筆改接t2,阻值應無窮大;然後再將黑錶筆接t1,紅錶筆接g,測得結果應為幾十歐,再將黑錶筆改接t2,阻值也應無窮大。用兩隻錶筆測t1、t2兩極之間的電阻,再調換錶筆測一次,兩次測得的阻值均應無窮大。

測量結果若滿足上述要求,一般可以判定該器件是好的。如果g與t1之間的電阻等於零,或g與t2、t1與t2之間的電阻都很小,就表明器件內部巳擊穿或短路,如果g與t1之間的電阻為無窮大,則表明器件內部斷路。

使用雙向可控矽要注意的問題

在使用雙向可控矽時,除了普通可控矽所應注意的問題以外,還需要注意以下幾點。

1、雙向可控矽通常有耐壓、額定導通電流、觸發電流、漏電流和電壓降等引數,其中前兩項在應用中最為重要。例如用其控制燈泡,由於燈泡未亮時燈絲電阻很小,點亮瞬間,衝擊電流要比正常工作時的電流大10—20倍,一旦選用管子引數時未留有足夠的餘量,就有可能使管子受大電流衝擊而損壞。

2、普通可控矽在參數列或合格證中給出的額定電流是平均值,而雙向可控矽給出的額定電流是有效值。因此在利用雙向可控矽代替兩個併聯反接的普通可控矽時,必須經過換算後再去挑選合格的元件。換算的公式是it=0.45iks。

式中:it —普通可控矽額定電流(安);iks—雙向可控矽額定電流《安)。例如,乙個額定電流為500安的雙向可控矽在作為雙向開關使用時,相當於兩個多少額定電流值的普通可控矽?

由換算公式.可得,

it=0.45x500(安)=225(安)

從普通可控矽引數系列中可以查到,近似的數值為200,安。所以額定電流為500安的雙向可控矽在作交流雙向開關使用時,可以代替兩隻額定電流為200安的普通可控矽。

3、實際使用中,在選擇雙向可控矽的觸發電路時,一方面應盡量選用較容易觸發的反向觸發訊號,另一方面應使觸發訊號的電壓和電流盡可能的高些和大一些。通常應該使觸發電流比手冊中查出的ic值大一倍左右。

4、選擇雙向可控矽時,應選額定電流值大於負載電流有效值的雙向可控矽。對於電容性負載還應注意過電流保護。

5、對於電感性負載,應注意電壓的上公升率要小於手冊中給出的du值,否則將會出現失控現象。為解決這個問題,可以在主電極上併聯rc吸收電路,電阻r的值可選在100歐左右,電容c的容量可選用0.1徽法左右的為好。

6、注意散熱問題。雙向可控矽與普通電晶體一樣,受溫度影響很大,溫度過高將容易產生誤動作,甚至燒毀器件。安裝時應加裝足夠大的散熱器;在實際應用中要注意的問題。

7、當維修電器需要購買新的雙向可控矽來代換已經損壞的時,事先應根據所帶負載的功率核實原管子的耐壓和額定導通電流,同時判准新器件電極極性是否與原來的一致。

雙向可控矽工作原理

1.可控矽是p1n1p2n2四層三端結構元件,共有三個pn結,分析原理時,可以把它看作由乙個pnp管和乙個npn管所組成 當陽極a加上正向電壓時,bg1和bg2管均處於放大狀態。此時,如果從控制極g輸入乙個正向觸發訊號,bg2便有基流ib2流過,經bg2放大,其集電極電流ic2 2ib2。因為bg2...

雙向可控矽的工作原理

1.可控矽是p1n1p2n2四層三端結構元件,共有三個pn結,分析原理時,可以把它看作由乙個pnp管和乙個npn管所組成 當陽極a加上正向電壓時,bg1和bg2管均處於放大狀態。此時,如果從控制極g輸入乙個正向觸發訊號,bg2便有基流ib2流過,經bg2放大,其集電極電流ic2 2ib2。因為bg2...

雙向可控矽使用經典守則

由於構造較為簡單僅需乙個觸發電路就能進行工作,雙向可控矽能夠作為 較為理想的交流開關器件來使用,應用範圍在近幾年來有逐漸增大的趨勢。本 文將對確保閘流管和雙向可控矽順利完美工作的十個條件進行介紹,幫助大家 完善設計。規則 1 為了導通閘流管 或雙向可控矽 必須有門極電流 rigt,直至負載電流達到 ...