可控硅触发电路原理+案例，手把手教你设计

详细总结了一下可控硅触发的方法，这次给大家讲解一下可控硅触发电路原理，常见的可控硅触发电路。

可控硅栅极触发电路

为了使使用可控硅（SCR）的电路正常运行，触发电路应在准确的时间提供触发信号，以确保在需要时开启。

一般来说，用于触发可控硅2SCR的触发电路必须满足以下标准：

产生适当幅度和足够短上升时间的栅极信号

产生足够持续时间的门信号

在所需范围内提供准确的射击控制

确保不会因错误信号或噪声而触发

在AC应用中，确保在可控硅SCR正向偏置时施加栅极信号

在三相电路中，提供相对于参考点相距120

确保同时触发串联或并联连接的可控硅SCR

通常使用三种基本类型的栅极触发信号：直流信号脉冲信号和交流信号。

触发要求通常以直流电压和电流的形式提供，由于脉冲信号通常用于触发可控硅SCR，因此还需要考虑触发脉冲的持续时间。

幅度刚好等于DC要求的触发脉冲必须具有足够长的脉冲宽度，以确保在可控硅SCR的整个导通时间内提供栅极信号。

随着栅极信号幅度的增加，可控硅的开启时间减少，栅极脉冲的宽度可能会减小。对于高感性负载，脉冲宽度必须足够长，以确保阳极电流上升到大于可控硅SCR的锁存电流的值。

可控硅触发电路--直流信号

下图显示了一个简单的电路，该电路应用来自外部触发电路的直流信号。

开关S闭合以打开可控硅SCR。闭合开关将直流电流施加到可控硅SCR的栅极，该栅极由源极(V_)正向偏置。一旦可控硅SCR 导通，就可以打开开关以移除栅极信号。

二极管D将负栅极信号的幅度限制为1V，电阻器R用于限制栅极电流。

简单的可控硅电路

下图显示了从主电源内部提供栅极信号的替代电路，这两个电路以基本相同的方式运行。

施加恒定的直流栅极信号是不可取的，因为栅极功率耗散会一直存在。此外，在交流应用中，直流栅极信号不用于触发可控硅SCR，因为在负半周期期间栅极处存在正信号会增加反向阳极电流并可能损坏可控硅。

从主电源内部提供栅极信号的替代可控硅电路

可控硅触发电路--脉冲信号

为了降低栅极功率耗散，可控硅触发电路产生单个脉冲或一串脉冲，而不是连续的直流栅极信号，这可以精确控制可控硅SCR的触发点，此外，很容易在可控硅SCR和栅极触发电路之间提供电气隔离。

如果多个可控硅SCR从同一个源选通，则通过脉冲变压器或光耦合器进行电气隔离很重要，隔离还可以减少不需要的信号，例如瞬态噪声信号，这些信号可能会无意中触发敏感的SCR。

可控硅触发电路--脉冲信号电路图

上图显示了使用单结晶体管(UJT)振荡器产生脉冲的最常见方法，该电路非常适合触发可控硅SCR。

它在B处提供一系列窄脉冲，当电容充电到UT的峰值电压(V_)时，UJT开启。这会在发射极–基极1结上放置一个低电阻，并且发射极电流流过脉冲变压器的初级，将栅极信号施加到可控硅SCR，可以通过增加C的值来增加输出信号的脉冲宽度。

该电路的一个困难是，由于脉冲宽度窄，在去除栅极信号之前可能无法获得锁存电流。不过一个RC缓冲电路可以用来消除这个问题。

可控硅触发电路--脉冲信号电路图

上图所示电路的操作与此类似，通过使用R两端的输出来驱动与变压器初级串联的晶体管Q，可以改善脉冲的宽度和上升时间。

当来自UJT的脉冲施加到Q的基极时，晶体管饱和，并且电源电压V_被施加在初级两端，这会在脉冲变压器的次级感应出一个电压脉冲，该电压脉冲被施加到可控硅SCR。当脉冲到IQ的基极被移除时，它关闭。

由变压器中的塌陷磁场引起的电流在初级绕组上感应出一个相反极性的电压，二极管D在此期间为电流提供路径。

DIAC的类似电路图

使用DIAC的类似电路（上图）在由RC时间常数确定的一段时间内为电容缓慢充电。在电容充电到等于DIAC的击穿电压的电压后，它会将DIAC切换到导通状态。

然后电容迅速放电到可控硅SCR的栅极端子，短暂的间隔后，DIAC关闭并重复循环。

这种安排需要相对较低的功率来从直流电源为电容充电，但它会在短时间内提供大功率以实现可靠的可控硅SCR开启，波形如下图所示。

波形图

下图中触发电路使用光耦合器在控制电路和负载之间实现电气隔离。

通过光耦合器触发还可以防止噪声或瞬变造成的错误触发，这种触发技术在固态继电器中特别流行。

光耦合触发电路-可控硅触发电路图

可控硅触发电路--交流信号

在交流应用中控制可控硅SCR的最常用方法是从同一交流源获得触发信号，并在正半周期期间控制其对可控硅SCR的应用点。

一个简单的电阻触发电路如下图所示。在正半周期内，可控硅处于正向阻断状态。在某个V值下，栅极电流高到足以开启可控硅SCR。

可控硅SCR的准确触发时刻由电阻阻R控制，二极管D确保只有正电流施加到栅极。

可控硅触发电路--交流信号

在下图中，一个RC电路产生门控信号。

C两端的电压滞后于电源电压的量取决于(R+R)和C，增加R_会增加电压V_达到有足够栅极电流开启SCR的水平所需的时间。

可控硅触发电路--交流信号

可控硅触发电路--串联和并联触发SCR

串联或并联连接的可控硅SCR应从同一源并在同一时刻触发，这可以通过使用相对较高的栅极触发电压来实现。该电压可以更快地使可控硅SCR疲劳，从而导致一致的导通时间。脉冲变压器用于确保同时触发所有栅极。

可控硅触发电路--串联和并联触发SCR

下图显示了具有适当绝缘的多个次级绕组的栅极触发脉冲变压器。变压器还提供了电气隔离，因此触发源不会负载过重，从而防止组中的其他可控硅SCR触发。

具有适当绝缘的多个次级绕组的栅极触发脉冲变压器

可控硅触发电路--电阻触发电路

下面的电路显示了可控硅SCR 的电阻触发，它用于从输入交流电源驱动负载。电阻和二极管组合电路充当栅极控制电路，以在所需条件下切换 SCR。

当施加正电压时，可控硅SCR 正向偏置，直到其栅极电流大于 可控硅SCR 的最小栅极电流时才会导通。

当通过改变电阻 R2 施加栅极电流以使栅极电流应大于栅极电流的最小值时，可控硅SCR 导通，因此负载电流开始流过可控硅SCR。

可控硅SCR 保持开启状态，直到阳极电流等于可控硅SCR保持电流。

当施加的电压为零时，可控硅将关闭。因此，当可控硅SCR 充当开路开关时，负载电流为零。

二极管在输入的负半周期间保护栅极驱动电路免受反向栅极电压的影响。电阻 R1 限制流过栅极端子的电流，其值使得栅极电流不应超过最大栅极电流。

电阻触发电路是最简单、最经济的触发类型，但由于其缺点而仅限于少数应用。

在这种情况下，触发的角度仅限于 90 度。因为施加的电压在 90 度时最大，所以栅极电流必须达到介于 0 到 90 度之间的最小栅极电流值。

可控硅触发电路--电阻-电容（RC）触发电路

RC 触发电路可以克服电阻触发电路的限制，该电路提供 0 到 180 度的触发角控制。通过改变栅极电流的相位和幅度，使用该电路可以获得较大的触发角变化。

下图显示了 RC 触发电路，该电路由两个二极管组成，其中一个 RC 网络连接以打开 SCR。

通过改变可变电阻，触发或触发角在输入信号的整个正半周期内得到控制。

可控硅触发电路--电阻触发电路

在输入信号的负半周期间，电容通过二极管 D2 与下极板正极一起充电，直至达到最大电源电压 Vmax。该电压在电容器两端保持在-Vmax，直到电源电压达到过零。

在输入的正半周期内，可控硅SCR 变为正向偏置，电容开始通过可变电阻充电至可控硅 SCR 的触发电压值。

当电容充电电压等于栅极触发电压时，可控硅导通，电容保持小电压。因此，即使在输入波形经过 90 度之后，电容电压也有助于触发 可控硅SCR。

在这种情况下，二极管 D1 在通过二极管 D2 的输入的负半周期期间防止栅极和阴极之间的负电压。

可控硅触发电路--电阻触发电路波形图

可控硅触发电路--UJT点火电路

这是触发 SCR 的最常用方法，因为使用 R 和 RC 触发方法在栅极处的延长脉冲会导致栅极处更多的功率耗散，因此使用 UJT（Uni Junction Transistor）作为触发器件可以限制功率损耗，因为它会产生一串脉冲。

RC 网络连接到构成定时电路的 UJT 的发射极端子。电容是固定的，而电阻是可变的，因此电容的充电速率取决于可变电阻，这意味着控制 RC 时间常数。

当施加电压时，电容开始通过可变电阻充电。通过改变电容两端的电阻值电压得到改变。一旦电容电压等于 UJT 的峰值，它就开始导通并因此产生一个脉冲输出，直到电容两端的电压等于 UJT 的谷电压 Vv。该过程重复并在基本终端 1 处产生一系列脉冲。

基极端子 1 的脉冲输出用于以预定的时间间隔打开 SCR。

可控硅触发电路--UJT点火电路

审核编辑：汤梓红