可控硅由關(guān)斷轉(zhuǎn)為導通,除陽極要承受正向電壓外,門極還要加上適當?shù)挠|發(fā)電壓,改變觸發(fā)脈沖輸出時刻便可達到改變輸出直流電壓的目的。為門極提供觸發(fā)電壓和電流的電路叫觸發(fā)電路。
在設(shè)計可控硅(SCR)觸發(fā)電路時,可控硅(SCR)整個區(qū)域的運行很大程度上取決于其觸發(fā)方式。
在進行電路設(shè)計時,需要特別注意確保沒有誤觸發(fā),同時確保晶閘管在需要時觸發(fā)。
在可控硅(SCR)觸發(fā)中,包括柵極驅(qū)動要求(如果使用柵極觸發(fā))、觸發(fā)時間(需要保持所施加的觸發(fā)激勵時間以使電路鎖存)等各個方面都很重要,各種參數(shù)的重要性取決于所使用的可控硅( SCR )觸發(fā)形式。
單結(jié)晶體管觸發(fā)電路
單結(jié)晶體管是一種特殊的半導體元件,它有3個電極(一個發(fā)射極和兩個基極),故又稱雙基極二極管。利用單結(jié)晶體管的負阻特性及電容的充、放電特性可組成單結(jié)晶體管自激振蕩電路。如下圖所示。.
假定在接通直流電源Ubb之前電容C上沒有電壓,一旦接通Ubb,電源立即通過可變電阻R對電容C充電,電容兩端電壓按指數(shù)函數(shù)規(guī)律增長。當uc=UP時,單結(jié)晶體管導通,于是電容 C就向輸出電阻R1放電。
由于R1很小(50~100Ω),所以放電非??欤⒃谳敵鲭娮璧碾妷翰ㄐ螆D上形成尖脈沖電壓。當uc下降到谷點電壓Uv之后,單結(jié)晶體管截止,發(fā)射極電流幾乎為零,輸出尖脈沖停止,電容C再次充電。如此周而復始,在電容C上形成了鋸齒波,在輸出端R1的電壓波形圖上形成了一系列尖脈沖。
改變可變電阻R或電容C,均能改變脈沖的輸出時刻,但一般都是通過改變R實現(xiàn),因為改變R容易且投資小。
一般C值取0.1~0.47μF,C值太小會造成觸發(fā)功率不夠,過大則最小控制角增大,移相范圍變小。
R1在50~100Ω之間取值為宜,R1值太小,則放電太快,脈沖太窄且幅度小,不利于觸發(fā)可控硅;R1值太大,有可能由于流過未導通單結(jié)晶體管的漏電流在R1上產(chǎn)生的“殘壓”太大,而導致可控硅誤導通。
因峰點電壓UP=ηUbb+UV,分壓比η不隨溫度的變化而變化,但UV隨溫度的上升而下降,所以峰點電壓隨溫度的上升而下降,這會引起UP不穩(wěn)定而影響控制角。在電路中接入不隨溫度變化的電阻R2,當溫度升高時,UV值雖然下降,而rbb卻增大,電流Ibb=E/(R1+R2+rbb)減小,R1、R2上的電壓降相應(yīng)減小,而E為恒定值,于是Ubb=E-(UR1+UR2)增大,以ηUbb的增加來補償UV的減小,從而維持UP不變,使觸發(fā)電路工作點基本穩(wěn)定不變。R2一般取值200~600Ω。
雙向可控硅觸發(fā)電路圖
為了提高效率,使觸發(fā)脈沖與交流電壓同步,要求每隔半個交流電的周期輸出一個觸發(fā)脈沖,且觸發(fā)脈沖電壓應(yīng)大于4V,脈沖寬度應(yīng)大于20us.圖中BT為變壓器,TPL521-2為光電耦合器,起隔離作用。當正弦交流電壓接近零時,光電耦合器的兩個發(fā)光二極管截止,三極管T1基極的偏置電阻電位使之導通,產(chǎn)生負脈沖信號,T1的輸出端接到單片機80C51的外部中斷0的輸入引腳,以引起中斷。在中斷服務(wù)子程序中使用定時器累計移相時間,然后發(fā)出雙向可控硅的同步觸發(fā)信號。過零檢測電路A、B兩點電壓輸出波形如圖2所示。
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