電子制作中可控硅應(yīng)用的誤區(qū)

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!

　　正確的方式見圖1b?？煽毓枧c抽水電機(jī)組成抽水控制開關(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)在電子書刊中。

　　觸發(fā)電路設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)牡诙€(gè)例子常見于電子制作稿中，其電路見圖2a， 圖中對(duì)電路進(jìn)行簡(jiǎn)化。其實(shí)， 無論控制系統(tǒng)完成何種控制，無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，這種用法受到限制，因負(fù)載兩端都無法接入任何參考點(diǎn)。

　　二、電感負(fù)載的應(yīng)用

　　近來， 市場(chǎng)上出售一種調(diào)光器， 類似某些調(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的無極性電容。

　　交流調(diào)功電路中，可控硅是在交流電過零期間關(guān)斷， 從理論上講，關(guān)斷時(shí)電流變化為零，無感應(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。