可控硅调速资料.doc

可控硅是把交流电转换为大小可以调节的直流的无触点的开关,广泛运用于电力切换领域，普通可控硅因为无触点,噪音低, 无火花,安全耐用, 常用在电机调速, 灯光调光领域 .鉴别可控硅三个极的方法很简单，根据 P-N 结的原理，只要用万用表测量一下三个极之间的电阻值就可以阳极与阴极之间的正向和反向电阻在几百千欧以上，阳极和控制极之间的正向和反向电阻在几百千欧以上（它们之间有两个 P-N 结，而且方向相反，因此阳极和控制极正反向都不通） 控制极与阴极之间是一个 P-N 结，因此它的 正向电阻大约在几欧-几百欧的范围，反向电阻比正向电阻要大可是控制极二极管特性是不太理想的，反向不是完全呈阻断状态的，可以有比较大的电流通过，因此，有时测得控制极反向电阻比较小，并不能说明控制极特性不好另外，在测量控制极正反向电阻时，万用表应放在R*10 或 R*1 挡，防止电压过高控制极反向击穿若测得元件阴阳极正反向已短路，或阳极与控制极短路，或控制极与阴极反向短路，或控制极与阴极断路，说明元件已损坏 可控硅分单向可控硅和双向可控硅两种，都是三个电极单向可控硅有阴极（K ） 、阳极（A） 、控制极（G） 双向可控硅等效于两只单项可控硅反向并联而成。

即其中一只单向硅阳极与另一只阴极相边连，其引出端称 T2 极，其中一只单向硅阴极与另一只阳极相连，其引出端称 T2 极，剩下则为控制极（G） 1、单、双向可控硅的判别：先任测两个极，若正、反测指针均不动（R×1 挡） ，可能是 A、K 或 G、A 极（对单向可控硅）也可能是 T2、T1 或 T2、G 极（对双向可控硅） 若其中有一次测量指示为几十至几百欧，则必为单向可控硅且红笔所接为 K 极，黑笔接的为 G 极，剩下即为 A 极若正、反向测批示均为几十至几百欧，则必为双向可控硅再将旋钮拨至 R×1 或 R×10 挡复测，其中必有一次阻值稍大，则稍大的一次红笔接的为 G 极，黑笔所接为 T1 极，余下是 T2极 2、性能的差别：将旋钮拨至 R×1 挡，对于 1~6A 单向可控硅，红笔接 K 极，黑笔同时接通 G、A 极，在保持黑笔不脱离 A 极状态下断开 G 极，指针应指示几十欧至一百欧，此时可控硅已被触发，且触发电压低（或触发电流小） 然后瞬时断开 A 极再接通，指针应退回∞ 位置，则表明可控硅良好 对于 1~6A 双向可控硅，红笔接 T1 极，黑笔同时接 G、T2 极，在保证黑笔不脱离 T2 极的前提下断开 G 极，指针应指示为几十至一百多欧（视可控硅电流大小、厂家不同而异） 。

然后将两笔对调，重复上述步骤测一次，指针指示还要比上一次稍大十几至几十欧，则表明可控硅良好，且触发电压（或电流）小 若保持接通 A 极或 T2 极时断开 G 极，指针立即退回∞位置，则说明可控硅触发电流太大或损坏可按图 2 方法进一步测量，对于单向可控硅，闭合开关K，灯应发亮，断开 K 灯仍不息灭，否则说明可控硅损坏对于双向可控硅，闭合开关 K，灯应发亮，断开 K，灯应不息灭然后将电池反接，重复上述步骤，均应是同一结果，才说明是好的否则说明该器件已损坏.可控硅的基本工作原理及在调光器中的使用可控硅是可控硅整流元件的简称，是一种具有三个 PN 结的四层结构的大功率半导体器件，一般由两晶闸管反向连接而成它的功能不仅是整流，还可以用作无触点开关的快速接通或切断；实现将直流电变成交流电的逆变；将一种频率的交流电变成另一种频率的交流电等等可控硅和其它半导体器件一样，有体积小、效率高、稳定性好、工作可靠等优点它的出现，使半导体技术从弱电领域进入了强电领域，成为工业、农业、交通运输、军事科研以至商业、民用电器等方面争相采用的元件 目前可控硅在自动控制、机电应用、工业电气及家电等方面都有广泛的应用可控硅从外形上区分主要有螺旋式、平板式和平底式三种。

螺旋式应用较多可控硅有三个极----阳极(A)、阴极(C)和控制极(G) ，管芯是 P 型导体和 N 型导体交迭组成的四层结构，共有三个 PN 结，与只有一个 PN 结的硅整流二极管在结构上迥然不同可控硅的四层结构和控制极的引入，为其发挥“以小控大”的优异控制特性奠定了基础可控硅应用时，只要在控制极加上很小的电流或电压，就能控制很大的阳极电流或电压目前已能制造出电流容量达几百安培以至上千安培的可控硅元件一般把 5 安培以下的可控硅叫小功率可控硅，50 安培以上的可控硅叫大功率可控硅我们可以把从阴极向上数的第一、二、三层看面是一只 NPN 型号晶体管，而二、三、四层组成另一只 PNP 型晶体管其中第二、第三层为两管交迭共用可画出图 1 的等效电路图当在阳极和阴极之间加上一个正向电压 E，又在控制极 G 和阴极 C 之间(相当 BG2的基一射间)输入一个正的触发信号， BG2 将产生基极电流 Ib2，经放大，BG2 将有一个放大了 β2 倍的集电极电流 IC2 因为 BG2 集电极与 BG1 基极相连，IC2 又是 BG1 的基极电流 Ib1 BG1 又把 Ib1(Ib2)放大了 β1的集电极电流 IC1 送回 BG2 的基极放大。

如此循环放大，直到 BG1、BG2 完全导通事实上这一过程是“一触即发”的，对可控硅来说，触发信号加到控制极，可控硅立即导通导通的时间主要决定于可控硅的性能可控硅一经触发导通后，由于循环反馈的原因，流入 BG2 基极的电流已不只是初始的Ib2 ，而是经过 BG1、BG2 放大后的电流(β1*β2*Ib2)，这一电流远大于 Ib2，足以保持BG2 的持续导通此时触发信号即使消失，可控硅仍保持导通状态，只有断开电源 E 或降低 E 的输出电压，使 BG1、 BG2 的集电极电流小于维持导通的最小值时，可控硅方可关断当然，如果 E 极性反接， BG1、BG2 受到反向电压作用将处于截止状态这时，即使输入触发信号，可控硅也不能工作反过来，E 接成正向，而触动发信号是负的，可控硅也不能导通另外，如果不加触发信号，而正向阳极电压大到超过一定值时，可控硅也会导通，但已属于非正常工作情况了可控硅这种通过触发信号(小触发电流 )来控制导通(可控硅中通过大电流)的可控特性，正是它区别于普通硅整流二极管的重要特征由于可控硅只有导通和关断两种工作状态，所以它具有开关特性，这种特性需要一定的条件才能转化，此条件见表 1表 1 可控硅导通和关断条件状态 条件 说明从关断到导通1、阳极电位高于是阴极电位2、控制极有足够的正向电压和电流两者缺一不可维持导通1、阳极电位高于阴极电位2、阳极电流大于维持电流两者缺一不可从导通到关断1、阳极电位低于阴极电位2、阳极电流小于维持电流任一条件即可 应用举例：可控硅在实际应用中电路花样最多的是其栅极触发回路，概括起来有直流触发电路，交流触发电路，相位触发电路等等。

1、直流触发电路：如图 2 是一个电视机常用的过压保护电路，当 E+电压过高时 A 点电压也变高，当它高于稳压管 DZ 的稳压值时 DZ 道通，可控硅 D 受触发而道通将 E+短路，使保险丝 RJ 熔断，从而起到过压保护的作用2、相位触发电路：相位触发电路实际上是交流触发电路的一种，如图 3，这个电路的方法是利用 RC 回路控制触发信号的相位当 R 值较少时，RC 时间常数较少，触发信号的相移 A1 较少，因此负载获得较大的电功率；当 R 值较大时，RC 时间常数较大，触发信号的相移 A2 较大，因此负载获得较少的电功率这个典型的电功率无级调整电路在日常生活中有很多电气产品中都应用它可控硅主要参数有：1、 额定通态平均电流在一定条件下，阳极---阴极间可以连续通过的 50 赫兹正弦半波电流的平均值2、 正向阻断峰值电压在控制极开路未加触发信号，阳极正向电压还未超过导能电压时，可以重复加在可控硅两端的正向峰值电压可控硅承受的正向电压峰值，不能超过手册给出的这个参数值3、 反向阴断峰值电压当可控硅加反向电压，处于反向关断状态时，可以重复加在可控硅两端的反向峰值电压使用时，不能超过手册给出的这个参数值。

4、 控制极触发电流在规定的环境温度下，阳极---阴极间加一定电压，使可控硅从关断状态转为导通状态所需要的最小控制极电流和电压5、 维持电流在规定温度下，控制极断路，维持可控硅导通所必需的最小阳极正向电流采用可控硅技术对照明系统进行控制具有:电压调节速度快，精度高，可分时段实时调整，有稳压作用，采用电子元件，相对来说体积小、重量轻、成本低但该调压方式存在一致命缺陷，由于斩波，使电压无法实现正弦波输出，还会出现大量谐波，形成对电网系统谐波污染，危害极大，不能用在有电容补偿电路中现代照明设计要求规定，照明系统中功率因数必须达到 0.9 以上，而气体放电灯的功率因数在一般在 0.5 以下，所以都设计用电容补偿功率因数)在国外发达国家，已有明文规定对电气设备谐波含量的限制，在国内，北京、上海、广州等大城市，已对谐波含量超标的设备限制并入电网使用采用可控硅技术对照明系统进行照度控制时,可通过加装滤波设备来有效降低谐波污染近年来，许多新型可控硅元件相继问世，如适于高频应用的快速可控硅，可以用正或负的触发信号控制两个方向导通的双向可控硅，可以用正触发信号使其导通，用负触发信号使其关断的可控硅等等应用介绍------ 可控硅在调光器中的应用：可控硅调光器是目前舞台照明、环境照明领域的主流设备。

在照明系统中使用的各种调光器实质上就是一个交流调压器，老式的变压器和变阻器调光是采用调节电压或电流的幅度来实现的，如下图所示u1 是未经调压的 220V 交流电的波形，经调压后的电压波形为 u2，由于其幅度小于 u1，使灯光变暗在这种调光模式中，虽然改变了正弦交流电的幅值，但并未改变其正弦波形的本质与变压器、电阻器相比，可控硅调光器有着完全不同的调光机理，它是采用相位控制方法来实现调压或调光的对于普通反向阻断型可控硅，其闸流特性表现为当可控硅加上正向阳极电压的同时又加上适当的正向控制电压时，可控硅就导通；这一导通即使在撤去门极控制电压后仍将维持，一直到加上反向阳极电压或阳极电流小于可控硅自身的维持电流后才关断普通的可控硅调光器就是利用可控硅的这一特性实现前沿触发相控调压的在正弦波交流电过零后的某一时刻 t1(或某一相位角 wt1)，在可控硅控制极上加一触发脉冲，使可控硅导通，根据前面介绍过的可控硅开关特性，这一导通将维持到正弦波正半周结束因此在正弦波的正半周(即 0~p 区间)中，0~wt1 范围可控硅不导通，这一范围称为控制角，常用 a 表示；而在 wt1~p 间可控硅导通，这一范围称为导通角，常用 j 表示。

同理在正弦波交流电的负半周，对处于反向联接的另一个可控硅(对两个单向可控硅反并联或双向可控硅而言)在 t2 时刻(即相位角 wt2)施加触发脉冲，使其导通如此周而复始，对正弦波每半个周期控制其导通，获得相同的导通角如改变触发脉冲的施加时间(或相位) ，即改变了导通角 j(或控制角 a)的大小导通角越大调光器输出的电压越高，灯就越亮从上述可控硅调光原理可知，调光器输出的电压波形已经不再是正弦波了，除非调光器处在全导通状态，即导通角为 180°(或 p)正是由于正弦波被切割、波形遭受破坏，会给电网带来干扰等问题……好的调光设备应采取必要措施，努力降低使用可控硅技术后产生的干扰电路工作原理：市电经整流后，加在晶闸管 VD，两端的是一种正弦脉动的直流电压此电压再由电阻 R1 降压后作为直流工作电压和同步电压供给触发电路晶体管 BT133 和 R4、C 及电位器 RP 组成弛张振荡器式触发电路改变 RP 的阻值，就可以改变电风扇转速。