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[導(dǎo)讀]目前有些電子制作文章中,對(duì)可控硅的運(yùn)用常有謬誤之處。常見(jiàn)的電路設(shè)計(jì)不當(dāng)之處大約有以下幾點(diǎn)?! ∫?、觸發(fā)電路的問(wèn)題  若欲使可控硅觸發(fā)導(dǎo)通,除有足夠的觸發(fā)脈沖幅度和正確的極性以外,觸發(fā)電路和可控硅陰極之

目前有些電子制作文章中,對(duì)可控硅的運(yùn)用常有謬誤之處。常見(jiàn)的電路設(shè)計(jì)不當(dāng)之處大約有以下幾點(diǎn)。

  一、觸發(fā)電路的問(wèn)題

  若欲使可控硅觸發(fā)導(dǎo)通,除有足夠的觸發(fā)脈沖幅度和正確的極性以外,觸發(fā)電路和可控硅陰極之間必須有共同的參考點(diǎn)。有些電路從表面看,觸發(fā)脈沖被加到可控硅的觸發(fā)極G,但可控硅的陰極和觸發(fā)信號(hào)卻無(wú)共同參考點(diǎn),觸發(fā)信號(hào)并未加到可控硅的G—K之間,可控硅不可能被觸發(fā)。

  圖1a例為555組成的自動(dòng)水位控制電路,用于水塔自動(dòng)保持水位。該文制作者考慮到水井和水塔中的水不能帶市電,故555控制系統(tǒng)用變壓器隔離降壓供電。555第3腳輸出脈沖接入雙向可控硅的G點(diǎn)。由于雙向可控硅T1對(duì)控制電路是懸空的,555第3腳輸出脈沖根本不能形成觸發(fā)電流,可控硅不可能導(dǎo)通。再者,該電路雖采用隔離市電的低壓供電,但控制電路仍然通過(guò)G、T1極與市電相連, 當(dāng)220V輸入端B為火線時(shí), 井水和水塔供水將代有市電電壓,這是絕不允許的!

  正確的方式見(jiàn)圖1b??煽毓枧c抽水電機(jī)組成抽水控制開(kāi)關(guān),SCR的觸發(fā)由T2與G間接入電阻控制。當(dāng)水位降低時(shí),控制觸點(diǎn)開(kāi)路,555第3腳輸出高電平(此電路部分省略),使Q導(dǎo)通,繼電器J吸合,SCR觸發(fā)導(dǎo)通,電機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)水位達(dá)到時(shí), 觸點(diǎn)經(jīng)水接通,555第3腳輸出低電平,Q截止,SCR在交流電過(guò)零時(shí)截止,抽水停止。

  上述電路因設(shè)計(jì)考慮不周,出現(xiàn)了不該有的低級(jí)錯(cuò)誤。但類(lèi)似水塔供水控制系統(tǒng)與市電不隔離的設(shè)計(jì),卻常出現(xiàn)在電子書(shū)刊中。

  

  觸發(fā)電路設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)牡诙€(gè)例子常見(jiàn)于電子制作稿中,其電路見(jiàn)圖2a, 圖中對(duì)電路進(jìn)行簡(jiǎn)化。其實(shí), 無(wú)論控制系統(tǒng)完成何種控制,無(wú)論是單向還是雙向可控硅, 圖2的觸發(fā)電路是不能正常工作的。其問(wèn)題在于,控制系統(tǒng)發(fā)出觸發(fā)信號(hào)UG,其參考點(diǎn)是共地,而可控硅T1或T2的參考點(diǎn)是負(fù)載熱端。實(shí)際上, 加到可控硅的觸發(fā)電壓UG是與負(fù)載端電壓UZ相串聯(lián)的。雙向可控硅究竟是T1還是T2為觸發(fā)參考點(diǎn),視觸發(fā)信號(hào)的相對(duì)極性來(lái)決定的。如按圖2中標(biāo)注,T1在下,T2在上, 則UG相對(duì)于T1必須是正極性的, 且與T1的電壓同參考電位。但無(wú)論T1還是T2作參考點(diǎn), 按圖2a的接法,可控硅導(dǎo)通時(shí),UZ常近似等于Uin,如此高電壓加到觸發(fā)極G和T1之間, 將立即使觸發(fā)極被擊穿,可控硅被損壞。

  改進(jìn)此電路的方法之一是,采用觸發(fā)變壓器隔離控制系統(tǒng)的參考點(diǎn)(如圖2b), 觸發(fā)信號(hào)可以由BT33組成鋸齒波發(fā)生器受控于控制系統(tǒng)(矩形波也可以),這樣,不受初級(jí)參考點(diǎn)的影響,觸發(fā)變壓器次級(jí)可直接接在G與T1之間,與負(fù)載上電壓無(wú)關(guān)。

  另一簡(jiǎn)單改進(jìn)方法是,將負(fù)載電路Z移到圖2a的T2與Uin之間。不過(guò),這種用法受到限制,因負(fù)載兩端都無(wú)法接入任何參考點(diǎn)。

  二、電感負(fù)載的應(yīng)用

  近來(lái), 市場(chǎng)上出售一種調(diào)光器, 類(lèi)似某些調(diào)光臺(tái)燈內(nèi)控制電路,利用控制RC充電時(shí)間。通過(guò)雙向二極管控制可控硅的導(dǎo)通角,控制負(fù)載電路的功率, 實(shí)為調(diào)功器。這種調(diào)功器用于控制白熾燈、電阻加熱器等電阻性負(fù)載,要求可控硅耐壓高于交流電的峰值電壓即可。一般臺(tái)燈調(diào)光。常用反壓400V的可控硅,考慮到提高可靠性,600V已足夠。

  可控硅用于控制電感負(fù)載,譬如電風(fēng)扇、交流接觸器、有變壓器的供電設(shè)備等,則不同。因?yàn)檫@種移相式觸發(fā)電路,可控硅在交流電半周持續(xù)期間導(dǎo)通,半周過(guò)零期間截止。當(dāng)可控硅導(dǎo)通瞬間,加到電感負(fù)載兩端電壓為交流電的瞬時(shí)值, 有時(shí)可能是交流電的最大值。根據(jù)電感的特性,其兩端電壓不可能突變,高電壓加到電感的瞬間產(chǎn)生反向自感電勢(shì), 反對(duì)外加電壓。外加電壓的上升曲線越陡,自感電勢(shì)越高,有時(shí)甚至超過(guò)電源電壓而擊穿可控硅。因此,可控硅控制電感負(fù)載,首先其耐壓要高于電源電壓峰值1.5倍以上。此外,可控硅兩電極間還要并聯(lián)接入RC尖峰吸收電路。常用10— 30Ω/3W 以上電阻和0.1—0.47uF/600V的無(wú)極性電容。

  交流調(diào)功電路中,可控硅是在交流電過(guò)零期間關(guān)斷, 從理論上講,關(guān)斷時(shí)電流變化為零,無(wú)感應(yīng)電壓產(chǎn)生。加入RC尖峰抑制電路,是為了抑制可控硅導(dǎo)通時(shí)的自感電勢(shì)尖峰。如不加入此電路,不但可控硅極易擊穿,負(fù)載電路的電感線圈也會(huì)產(chǎn)生匝間、或電機(jī)繞組間擊穿,這點(diǎn)是決不能忽視的。三、該無(wú)級(jí)調(diào)壓電路能用嗎?

 

  

 

  圖3是某電子雜志刊出的無(wú)級(jí)直流輸出調(diào)壓電路。原作者稱(chēng),利用Rc移相網(wǎng)路控制SCR的導(dǎo)通角改變變壓器初級(jí)的電流,從而獲得兩路連續(xù)可調(diào)的2x(0—17V) 的直流輸出電壓,負(fù)載電流為800mA 。很明顯,推薦電路(圖3)是普通移相式調(diào)功電路和降壓變壓器整流濾波電路的串聯(lián), 從基本原理分析,似乎無(wú)大的原則問(wèn)題。變壓器初級(jí)每半周電流有效值隨可控硅導(dǎo)通角變化,次級(jí)輸出電壓的峰值、平均電流值都隨之而變。當(dāng)然,一定負(fù)載時(shí)輸出整流電壓也必然改變。本人看后,極感興趣,依此原理制作了一臺(tái)輸出100±40V范圍變化的維修代用直流電源,并依照?qǐng)D中虛線加入RC吸收回路。實(shí)驗(yàn)時(shí),該電路一接入電源,距此10米遠(yuǎn)的電視機(jī)屏幕上即出現(xiàn)兩條緩慢移動(dòng)的黑帶(從鄰居的責(zé)問(wèn)中得知),同時(shí),空載下不到十分鐘,SCR即擊穿。更不能容忍的是,降壓變壓器鐵心發(fā)出拖拉機(jī)啟動(dòng)時(shí)的聲音,室內(nèi)電度表也發(fā)出同樣的聲音,而且,隨著輸出電壓的調(diào)低,聲音更大。

  SCR擊穿后, 本人在市電輸入電路加入RC低通濾波,改用1000V/5A雙向可控硅,變壓器的噪聲和干擾脈沖幅射沒(méi)什么大的變化,只是

  SCR未擊穿。為了不擾鄰,以及快的速度將輸出電壓調(diào)到60V, 用電壓表測(cè)量次級(jí)電壓,盡管負(fù)載電流僅100mA,濾波電容為470uF/100V,但萬(wàn)用表的表針抖動(dòng)呈虛線狀,可見(jiàn)其紋波大到什么程度。

  冷靜下來(lái)后,仔細(xì)分析其原因,得出以下結(jié)論:經(jīng)過(guò)移相調(diào)功之后,變壓器初級(jí)電壓已不是正弦波,而是鋸齒波沿陡峭的前沿形成沖擊磁場(chǎng),使變壓器、電度表等鐵芯電感發(fā)出相當(dāng)大的噪聲。近似垂直上升的突變電壓,在變壓器初級(jí)大電感兩端產(chǎn)生極高的反電勢(shì),因此擊穿可控硅,時(shí)間稍長(zhǎng),甚至還要擊穿變壓器初級(jí)層間絕緣和電度表的電壓線圈。當(dāng)調(diào)低輸出電壓時(shí),t1減小,t2增大,這種占空比極小的鋸齒形電壓,(見(jiàn)圖中波形)。

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