晶閘管的電路原理及其調(diào)壓電路分析

龔國俊

摘 要 主要介紹應(yīng)用晶閘管設(shè)計(jì)出調(diào)光電路，實(shí)現(xiàn)以小功率信號(hào)控制大功率系統(tǒng)的功能，高效完成對(duì)電能的變換和控制。

關(guān)鍵詞 晶閘管控制電壓

中圖分類號(hào)：TN342 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）10-0043-01

1 晶閘管調(diào)光電路原理圖（圖1）

圖1 晶閘管調(diào)光電路原理圖

2 主要電器元件

2.1 晶閘管（圖2）

圖2 晶閘管符號(hào)和結(jié)構(gòu)

晶閘管即硅晶體閘流管，俗稱可控硅（SCR）。特點(diǎn)是以小功率信號(hào)去控制大功率系統(tǒng)，可以作為強(qiáng)電與弱電的接口，高效地完成對(duì)電能的變換和控制。必須同時(shí)具備兩個(gè)條件才能導(dǎo)通晶閘管：一是正向電壓加上晶閘管主電路。二是合適的正向電壓機(jī)上晶閘管控制電路。晶閘管作為半控制器件，一旦導(dǎo)通晶閘管，門會(huì)隨即失去控制作用。因此只有通過使用陽極電壓減小到零或者是通過反方向的方法將關(guān)斷晶閘管。

晶閘管檢測：

①把萬用表置于R X 1K擋，測量陽極與陰極之間、陽極與控制極之間的正、反向電阻，正常時(shí)阻值較大（幾百千歐以上）。

②把萬用表置于R X 1擋或R X 10擋，用紅、黑兩表筆分別測任意兩引腳間正、反向電阻，當(dāng)檢測到阻值為幾十歐的一次，此時(shí)控制極G作為黑表筆的引腳，陰極K作為紅表筆的引腳，陽極A作為另一個(gè)引腳。

③把萬用表置于R X 1擋或R X 10擋，A極接黑表筆，K極接紅表筆，此時(shí)的阻止無窮大。保持黑表筆與A及接觸的同時(shí)，讓黑表筆與G極相接觸，這時(shí)萬用表阻值明顯變小，這說明晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通，斷開黑表筆與G極的接觸僅保持黑表筆與A極的接觸，如果此時(shí)晶閘管異常處于導(dǎo)通狀態(tài)，基本說明晶閘管是好的。

注意：這種判斷晶閘管能否觸發(fā)的方法只對(duì)小功率管有效，當(dāng)判斷大功率晶閘管時(shí)，由于其需要較大的觸發(fā)電流，萬用表無法提供如此大的測試電流，因而可能無法判斷。

2.2 單結(jié)晶體管（圖3）

圖3 單結(jié)晶體管的符號(hào)和結(jié)構(gòu)

單結(jié)晶體管（簡稱UJT）又稱雙基極二極管，有一個(gè)PN結(jié)和兩個(gè)電阻接觸電極。單結(jié)晶體管的一個(gè)重要特性：負(fù)阻特性，利用這個(gè)特性可組成張馳振蕩電路、多諧振蕩電路、定時(shí)器等多種脈沖單元電路。

單結(jié)晶體管的檢測：

判斷單結(jié)晶體管發(fā)射極E方法：把萬用表置于R X 100擋或R X 1K擋，紅、黑表筆接單結(jié)晶體管任意兩管腳，若正、反向兩次測得電阻值都一樣，大約在2～10 kΩ，那么，這兩管腳就是b1、b2極，另一個(gè)管腳為e極。

b1與b2的區(qū)別方法是：發(fā)射極用黑表筆連接，另外兩級(jí)紅紅表筆連接，把萬用表至于R X 00擋或R X 1K擋，分別測量e對(duì)b1和e對(duì)b2的正向電阻。通過兩次測量，其中電阻值大的一次是紅表筆接觸的是b1極。

通過電阻檔判斷b1和b2極性時(shí)并非每次都準(zhǔn)確，因?yàn)橛袀€(gè)別管子的e-b1間正向電阻值較小。在現(xiàn)實(shí)使用中，如果b1和b2端判斷錯(cuò)誤，只會(huì)對(duì)脈沖的輸出幅度有影響（脈沖發(fā)生器多選用單晶體管），不會(huì)損壞管子，當(dāng)發(fā)現(xiàn)輸出的脈沖幅度偏小時(shí)，只要將b1和b2對(duì)調(diào)使用即可。檢測中任意兩腳正、反向阻值為0或無窮大，均表示該管已損壞。

3 電路原理分析

電容C上的電壓在接通電源之前為零；電源被接通后，R4、RP對(duì)電容器實(shí)施充電后逐漸提升電壓UC。e-b1在電容器兩端電壓UC達(dá)到頂峰時(shí)導(dǎo)通，通過e-b1使電容器電壓想電阻R3放電，此時(shí)R3上會(huì)輸出一個(gè)脈沖電壓。隨著C的放電，UC很快下降，放電電流也迅速衰減。當(dāng)UC降到谷點(diǎn)電壓后，管子恢復(fù)阻斷。R4、RP的電阻值比較大，因此當(dāng)電容器上的電壓底到谷點(diǎn)電壓時(shí)，電流會(huì)小于谷點(diǎn)電流，達(dá)不到導(dǎo)通電流，因此單結(jié)晶體匯到阻斷狀態(tài)。此時(shí)電容器回復(fù)充電，重復(fù)此過程，最終電容器上的電壓成鋸齒狀態(tài)，在R3上形成脈沖電壓Ug（圖4）。

單結(jié)晶體管在交流電壓的每半個(gè)周期內(nèi)都會(huì)輸出一組脈沖，VT的控制極被第一個(gè)起作用的脈沖觸發(fā)，從而導(dǎo)通晶閘管使燈泡發(fā)光。電容器充電的快慢以及鋸齒波的頻率在RP電阻值發(fā)生改變是而發(fā)生改變，晶閘管VT導(dǎo)通角大小也會(huì)發(fā)生改變，最終控制整流電路的電流能夠平均輸出電壓，控制燈泡的亮度。

圖4 電壓波形圖

參考文獻(xiàn)

[1]丁德渝.電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：中國電力出版社，2010.

[2]劉建軍.電工基礎(chǔ)[M].武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2009.endprint

摘 要 主要介紹應(yīng)用晶閘管設(shè)計(jì)出調(diào)光電路，實(shí)現(xiàn)以小功率信號(hào)控制大功率系統(tǒng)的功能，高效完成對(duì)電能的變換和控制。

關(guān)鍵詞 晶閘管控制電壓

中圖分類號(hào)：TN342 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）10-0043-01

1 晶閘管調(diào)光電路原理圖（圖1）

圖1 晶閘管調(diào)光電路原理圖

2 主要電器元件

2.1 晶閘管（圖2）

圖2 晶閘管符號(hào)和結(jié)構(gòu)

晶閘管即硅晶體閘流管，俗稱可控硅（SCR）。特點(diǎn)是以小功率信號(hào)去控制大功率系統(tǒng)，可以作為強(qiáng)電與弱電的接口，高效地完成對(duì)電能的變換和控制。必須同時(shí)具備兩個(gè)條件才能導(dǎo)通晶閘管：一是正向電壓加上晶閘管主電路。二是合適的正向電壓機(jī)上晶閘管控制電路。晶閘管作為半控制器件，一旦導(dǎo)通晶閘管，門會(huì)隨即失去控制作用。因此只有通過使用陽極電壓減小到零或者是通過反方向的方法將關(guān)斷晶閘管。

晶閘管檢測：

①把萬用表置于R X 1K擋，測量陽極與陰極之間、陽極與控制極之間的正、反向電阻，正常時(shí)阻值較大（幾百千歐以上）。

②把萬用表置于R X 1擋或R X 10擋，用紅、黑兩表筆分別測任意兩引腳間正、反向電阻，當(dāng)檢測到阻值為幾十歐的一次，此時(shí)控制極G作為黑表筆的引腳，陰極K作為紅表筆的引腳，陽極A作為另一個(gè)引腳。

③把萬用表置于R X 1擋或R X 10擋，A極接黑表筆，K極接紅表筆，此時(shí)的阻止無窮大。保持黑表筆與A及接觸的同時(shí)，讓黑表筆與G極相接觸，這時(shí)萬用表阻值明顯變小，這說明晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通，斷開黑表筆與G極的接觸僅保持黑表筆與A極的接觸，如果此時(shí)晶閘管異常處于導(dǎo)通狀態(tài)，基本說明晶閘管是好的。

注意：這種判斷晶閘管能否觸發(fā)的方法只對(duì)小功率管有效，當(dāng)判斷大功率晶閘管時(shí)，由于其需要較大的觸發(fā)電流，萬用表無法提供如此大的測試電流，因而可能無法判斷。

2.2 單結(jié)晶體管（圖3）

圖3 單結(jié)晶體管的符號(hào)和結(jié)構(gòu)

單結(jié)晶體管（簡稱UJT）又稱雙基極二極管，有一個(gè)PN結(jié)和兩個(gè)電阻接觸電極。單結(jié)晶體管的一個(gè)重要特性：負(fù)阻特性，利用這個(gè)特性可組成張馳振蕩電路、多諧振蕩電路、定時(shí)器等多種脈沖單元電路。

單結(jié)晶體管的檢測：

判斷單結(jié)晶體管發(fā)射極E方法：把萬用表置于R X 100擋或R X 1K擋，紅、黑表筆接單結(jié)晶體管任意兩管腳，若正、反向兩次測得電阻值都一樣，大約在2～10 kΩ，那么，這兩管腳就是b1、b2極，另一個(gè)管腳為e極。

b1與b2的區(qū)別方法是：發(fā)射極用黑表筆連接，另外兩級(jí)紅紅表筆連接，把萬用表至于R X 00擋或R X 1K擋，分別測量e對(duì)b1和e對(duì)b2的正向電阻。通過兩次測量，其中電阻值大的一次是紅表筆接觸的是b1極。

通過電阻檔判斷b1和b2極性時(shí)并非每次都準(zhǔn)確，因?yàn)橛袀€(gè)別管子的e-b1間正向電阻值較小。在現(xiàn)實(shí)使用中，如果b1和b2端判斷錯(cuò)誤，只會(huì)對(duì)脈沖的輸出幅度有影響（脈沖發(fā)生器多選用單晶體管），不會(huì)損壞管子，當(dāng)發(fā)現(xiàn)輸出的脈沖幅度偏小時(shí)，只要將b1和b2對(duì)調(diào)使用即可。檢測中任意兩腳正、反向阻值為0或無窮大，均表示該管已損壞。

3 電路原理分析

電容C上的電壓在接通電源之前為零；電源被接通后，R4、RP對(duì)電容器實(shí)施充電后逐漸提升電壓UC。e-b1在電容器兩端電壓UC達(dá)到頂峰時(shí)導(dǎo)通，通過e-b1使電容器電壓想電阻R3放電，此時(shí)R3上會(huì)輸出一個(gè)脈沖電壓。隨著C的放電，UC很快下降，放電電流也迅速衰減。當(dāng)UC降到谷點(diǎn)電壓后，管子恢復(fù)阻斷。R4、RP的電阻值比較大，因此當(dāng)電容器上的電壓底到谷點(diǎn)電壓時(shí)，電流會(huì)小于谷點(diǎn)電流，達(dá)不到導(dǎo)通電流，因此單結(jié)晶體匯到阻斷狀態(tài)。此時(shí)電容器回復(fù)充電，重復(fù)此過程，最終電容器上的電壓成鋸齒狀態(tài)，在R3上形成脈沖電壓Ug（圖4）。

單結(jié)晶體管在交流電壓的每半個(gè)周期內(nèi)都會(huì)輸出一組脈沖，VT的控制極被第一個(gè)起作用的脈沖觸發(fā)，從而導(dǎo)通晶閘管使燈泡發(fā)光。電容器充電的快慢以及鋸齒波的頻率在RP電阻值發(fā)生改變是而發(fā)生改變，晶閘管VT導(dǎo)通角大小也會(huì)發(fā)生改變，最終控制整流電路的電流能夠平均輸出電壓，控制燈泡的亮度。

圖4 電壓波形圖

參考文獻(xiàn)

[1]丁德渝.電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：中國電力出版社，2010.

[2]劉建軍.電工基礎(chǔ)[M].武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2009.endprint

摘 要 主要介紹應(yīng)用晶閘管設(shè)計(jì)出調(diào)光電路，實(shí)現(xiàn)以小功率信號(hào)控制大功率系統(tǒng)的功能，高效完成對(duì)電能的變換和控制。

關(guān)鍵詞 晶閘管控制電壓

中圖分類號(hào)：TN342 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）10-0043-01

1 晶閘管調(diào)光電路原理圖（圖1）

圖1 晶閘管調(diào)光電路原理圖

2 主要電器元件

2.1 晶閘管（圖2）

圖2 晶閘管符號(hào)和結(jié)構(gòu)

晶閘管即硅晶體閘流管，俗稱可控硅（SCR）。特點(diǎn)是以小功率信號(hào)去控制大功率系統(tǒng)，可以作為強(qiáng)電與弱電的接口，高效地完成對(duì)電能的變換和控制。必須同時(shí)具備兩個(gè)條件才能導(dǎo)通晶閘管：一是正向電壓加上晶閘管主電路。二是合適的正向電壓機(jī)上晶閘管控制電路。晶閘管作為半控制器件，一旦導(dǎo)通晶閘管，門會(huì)隨即失去控制作用。因此只有通過使用陽極電壓減小到零或者是通過反方向的方法將關(guān)斷晶閘管。

晶閘管檢測：

①把萬用表置于R X 1K擋，測量陽極與陰極之間、陽極與控制極之間的正、反向電阻，正常時(shí)阻值較大（幾百千歐以上）。

②把萬用表置于R X 1擋或R X 10擋，用紅、黑兩表筆分別測任意兩引腳間正、反向電阻，當(dāng)檢測到阻值為幾十歐的一次，此時(shí)控制極G作為黑表筆的引腳，陰極K作為紅表筆的引腳，陽極A作為另一個(gè)引腳。

③把萬用表置于R X 1擋或R X 10擋，A極接黑表筆，K極接紅表筆，此時(shí)的阻止無窮大。保持黑表筆與A及接觸的同時(shí)，讓黑表筆與G極相接觸，這時(shí)萬用表阻值明顯變小，這說明晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通，斷開黑表筆與G極的接觸僅保持黑表筆與A極的接觸，如果此時(shí)晶閘管異常處于導(dǎo)通狀態(tài)，基本說明晶閘管是好的。

注意：這種判斷晶閘管能否觸發(fā)的方法只對(duì)小功率管有效，當(dāng)判斷大功率晶閘管時(shí)，由于其需要較大的觸發(fā)電流，萬用表無法提供如此大的測試電流，因而可能無法判斷。

2.2 單結(jié)晶體管（圖3）

圖3 單結(jié)晶體管的符號(hào)和結(jié)構(gòu)

單結(jié)晶體管（簡稱UJT）又稱雙基極二極管，有一個(gè)PN結(jié)和兩個(gè)電阻接觸電極。單結(jié)晶體管的一個(gè)重要特性：負(fù)阻特性，利用這個(gè)特性可組成張馳振蕩電路、多諧振蕩電路、定時(shí)器等多種脈沖單元電路。

單結(jié)晶體管的檢測：

判斷單結(jié)晶體管發(fā)射極E方法：把萬用表置于R X 100擋或R X 1K擋，紅、黑表筆接單結(jié)晶體管任意兩管腳，若正、反向兩次測得電阻值都一樣，大約在2～10 kΩ，那么，這兩管腳就是b1、b2極，另一個(gè)管腳為e極。

b1與b2的區(qū)別方法是：發(fā)射極用黑表筆連接，另外兩級(jí)紅紅表筆連接，把萬用表至于R X 00擋或R X 1K擋，分別測量e對(duì)b1和e對(duì)b2的正向電阻。通過兩次測量，其中電阻值大的一次是紅表筆接觸的是b1極。

通過電阻檔判斷b1和b2極性時(shí)并非每次都準(zhǔn)確，因?yàn)橛袀€(gè)別管子的e-b1間正向電阻值較小。在現(xiàn)實(shí)使用中，如果b1和b2端判斷錯(cuò)誤，只會(huì)對(duì)脈沖的輸出幅度有影響（脈沖發(fā)生器多選用單晶體管），不會(huì)損壞管子，當(dāng)發(fā)現(xiàn)輸出的脈沖幅度偏小時(shí)，只要將b1和b2對(duì)調(diào)使用即可。檢測中任意兩腳正、反向阻值為0或無窮大，均表示該管已損壞。

3 電路原理分析

電容C上的電壓在接通電源之前為零；電源被接通后，R4、RP對(duì)電容器實(shí)施充電后逐漸提升電壓UC。e-b1在電容器兩端電壓UC達(dá)到頂峰時(shí)導(dǎo)通，通過e-b1使電容器電壓想電阻R3放電，此時(shí)R3上會(huì)輸出一個(gè)脈沖電壓。隨著C的放電，UC很快下降，放電電流也迅速衰減。當(dāng)UC降到谷點(diǎn)電壓后，管子恢復(fù)阻斷。R4、RP的電阻值比較大，因此當(dāng)電容器上的電壓底到谷點(diǎn)電壓時(shí)，電流會(huì)小于谷點(diǎn)電流，達(dá)不到導(dǎo)通電流，因此單結(jié)晶體匯到阻斷狀態(tài)。此時(shí)電容器回復(fù)充電，重復(fù)此過程，最終電容器上的電壓成鋸齒狀態(tài)，在R3上形成脈沖電壓Ug（圖4）。

單結(jié)晶體管在交流電壓的每半個(gè)周期內(nèi)都會(huì)輸出一組脈沖，VT的控制極被第一個(gè)起作用的脈沖觸發(fā)，從而導(dǎo)通晶閘管使燈泡發(fā)光。電容器充電的快慢以及鋸齒波的頻率在RP電阻值發(fā)生改變是而發(fā)生改變，晶閘管VT導(dǎo)通角大小也會(huì)發(fā)生改變，最終控制整流電路的電流能夠平均輸出電壓，控制燈泡的亮度。

圖4 電壓波形圖

參考文獻(xiàn)

[1]丁德渝.電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：中國電力出版社，2010.

[2]劉建軍.電工基礎(chǔ)[M].武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2009.endprint