优化三端双向可控硅的方法

现代电源控制系统利用晶闸管等电子设备进行电源开关、相位控制、斩波器等。这些器件还应用于逆变器设计、灯具亮度控制、电机速度控制等。

三端双向可控硅是电源控制和开关应用中最常用的半导体器件。电子电源控制电路设计用于控制交流或直流电源的分配或电平。这种功率控制电路可用于手动切换电气设备的电源，或在温度或光强度等参数超过预设水平时自动切换电源 三端双向可控硅或三极管交流电是一种电子设备，相当于两个硅控整流器以反向并联方式连接（但极性反转），其栅极连接在一起。

这导致了“双向电子开关”，当触发时可以在任一方向上传导电流。与SCR一样，可控硅也是一个三端设备。MT1 和 MT2（主端子 1 和 2）端子用于向任一方向传递电流，而第三个端子 G（门）用于向设备发送触发脉冲。

可控硅可由施加到其栅极的正电压或负电压触发。当MT2端子上的电压相对于MT2为正并且对栅极施加正电压时，三端双向可控硅中的“左SCR”导通。如果电压反转并向栅极施加负电压，则“右 SCR”导通。必须保持最小保持电流“Ih”以保持三端双向可控硅导通。

交流或直流脉冲可以触发三端双向可控硅，并有四种触发模式：

MT2 的正电压和栅极的正脉冲

MT2 的正电压和栅极的负脉冲

MT2 的负电压和栅极的正电压

MT2 的负电压和栅极的负电压

三端双向可控硅有一些固有的缺点，这些缺点将反映在它们的工作中。基于可控硅的电路的精心设计可以提供更好的工作性能。三端双向可控硅的重要缺点是速率效应、射频干扰反冲效应等。

可控硅速率效应

在MT1终端和三端双向可控硅的栅极之间，存在“内部电容”。如果MT1端子的电压急剧增加，则会导致足够的栅极电压突破以触发三端双向可控硅。这种情况称为“速率效应”，这是一种主要由交流线路中的高瞬变引起的不良影响。当负载由于高“浪涌电压”而导通时，也会发生速率效应。

速率效应非常严重，特别是在驱动电机等感性负载时，因为负载电流和电压“异相”。R-C缓冲器网络将最小化速率影响并使开关干净。R-C缓冲器网络连接在可控硅的MT2和MT1终端之间，如图所示。

射频干扰 （RFI）

不必要的RF产生是三端双向可控硅开关中遇到的另一个主要问题。每次三端双向可控硅在其负载上选通时，负载电流都会根据负载电阻和电源电压从零急剧切换到高值。此开关动作（在几微秒内）产生RF1脉冲。当三端双向可控硅在接近 00 和 1800 个零交叉点时触发时最小，但在 90 0 波形式中最大。这是因为在 00 和 1800 个零交叉点处，“接通电流”最小。

接通电流最大为 900，产生非常高的 RFI。RFI的强度与连接负载和三端双向可控硅的导线长度成正比。RFI在灯调光器电路中尤其令人讨厌，可以使用简单的L-C-RFI抑制网络来消除。

反冲效应

当栅极电流由可变电位计控制时，在三端双向可控硅控制的灯调光器电路中会产生严重的“控制迟滞”或“间隙”。当锅表的电阻增加到最大时，灯的亮度降低到最小。在此之后，灯永远不会打开，直到电位计的电阻降低到几欧姆，比如 50 到 70 欧姆。这是由于连接到Diac的电容器放电而发生的。

当三端双向可控硅点火时，电容器由Diac放电并产生“反冲效应”。通过将 47 至 100 欧姆电阻与 Diac 串联或在三端双向可控硅的栅极添加电容器 （C2），可以轻松纠正此问题。该电容器（C2）将减慢间隙效应，可以获得全匝效应。电容器的连接如图所示。

普通三端双向可控硅

（前视图）

BT 136 600V – 4A MT1 MT2 G

BT 138 600V – 12A MT1 MT2 G

BT 139 600V 16A MT1 MT2 G

BTA 23 800V – 12A MT1 MT2 G

BTA 22 800V – 10A MT1 MT2 G

BTA 40 800V – 40A A1 A2 G

BTA 41 800V – 40A A1 A2 G