優(yōu)化三端雙向可控硅的方法

現(xiàn)代電源控制系統(tǒng)利用晶閘管等電子設(shè)備進行電源開關(guān)、相位控制、斬波器等。這些器件還應(yīng)用于逆變器設(shè)計、燈具亮度控制、電機速度控制等。

三端雙向可控硅是電源控制和開關(guān)應(yīng)用中最常用的半導(dǎo)體器件。電子電源控制電路設(shè)計用于控制交流或直流電源的分配或電平。這種功率控制電路可用于手動切換電氣設(shè)備的電源，或在溫度或光強度等參數(shù)超過預(yù)設(shè)水平時自動切換電源 三端雙向可控硅或三極管交流電是一種電子設(shè)備，相當(dāng)于兩個硅控整流器以反向并聯(lián)方式連接（但極性反轉(zhuǎn)），其柵極連接在一起。

這導(dǎo)致了“雙向電子開關(guān)”，當(dāng)觸發(fā)時可以在任一方向上傳導(dǎo)電流。與SCR一樣，可控硅也是一個三端設(shè)備。MT1 和 MT2（主端子 1 和 2）端子用于向任一方向傳遞電流，而第三個端子 G（門）用于向設(shè)備發(fā)送觸發(fā)脈沖。

可控硅可由施加到其柵極的正電壓或負(fù)電壓觸發(fā)。當(dāng)MT2端子上的電壓相對于MT2為正并且對柵極施加正電壓時，三端雙向可控硅中的“左SCR”導(dǎo)通。如果電壓反轉(zhuǎn)并向柵極施加負(fù)電壓，則“右 SCR”導(dǎo)通。必須保持最小保持電流“Ih”以保持三端雙向可控硅導(dǎo)通。

交流或直流脈沖可以觸發(fā)三端雙向可控硅，并有四種觸發(fā)模式：

MT2 的正電壓和柵極的正脈沖

MT2 的正電壓和柵極的負(fù)脈沖

MT2 的負(fù)電壓和柵極的正電壓

MT2 的負(fù)電壓和柵極的負(fù)電壓

三端雙向可控硅有一些固有的缺點，這些缺點將反映在它們的工作中?；诳煽毓璧碾娐返木脑O(shè)計可以提供更好的工作性能。三端雙向可控硅的重要缺點是速率效應(yīng)、射頻干擾反沖效應(yīng)等。

可控硅速率效應(yīng)

在MT1終端和三端雙向可控硅的柵極之間，存在“內(nèi)部電容”。如果MT1端子的電壓急劇增加，則會導(dǎo)致足夠的柵極電壓突破以觸發(fā)三端雙向可控硅。這種情況稱為“速率效應(yīng)”，這是一種主要由交流線路中的高瞬變引起的不良影響。當(dāng)負(fù)載由于高“浪涌電壓”而導(dǎo)通時，也會發(fā)生速率效應(yīng)。

速率效應(yīng)非常嚴(yán)重，特別是在驅(qū)動電機等感性負(fù)載時，因為負(fù)載電流和電壓“異相”。R-C緩沖器網(wǎng)絡(luò)將最小化速率影響并使開關(guān)干凈。R-C緩沖器網(wǎng)絡(luò)連接在可控硅的MT2和MT1終端之間，如圖所示。

射頻干擾 （RFI）

不必要的RF產(chǎn)生是三端雙向可控硅開關(guān)中遇到的另一個主要問題。每次三端雙向可控硅在其負(fù)載上選通時，負(fù)載電流都會根據(jù)負(fù)載電阻和電源電壓從零急劇切換到高值。此開關(guān)動作（在幾微秒內(nèi)）產(chǎn)生RF1脈沖。當(dāng)三端雙向可控硅在接近 00 和 1800 個零交叉點時觸發(fā)時最小，但在 90 0 波形式中最大。這是因為在 00 和 1800 個零交叉點處，“接通電流”最小。

接通電流最大為 900，產(chǎn)生非常高的 RFI。RFI的強度與連接負(fù)載和三端雙向可控硅的導(dǎo)線長度成正比。RFI在燈調(diào)光器電路中尤其令人討厭，可以使用簡單的L-C-RFI抑制網(wǎng)絡(luò)來消除。

反沖效應(yīng)

當(dāng)柵極電流由可變電位計控制時，在三端雙向可控硅控制的燈調(diào)光器電路中會產(chǎn)生嚴(yán)重的“控制遲滯”或“間隙”。當(dāng)鍋表的電阻增加到最大時，燈的亮度降低到最小。在此之后，燈永遠(yuǎn)不會打開，直到電位計的電阻降低到幾歐姆，比如 50 到 70 歐姆。這是由于連接到Diac的電容器放電而發(fā)生的。

當(dāng)三端雙向可控硅點火時，電容器由Diac放電并產(chǎn)生“反沖效應(yīng)”。通過將 47 至 100 歐姆電阻與 Diac 串聯(lián)或在三端雙向可控硅的柵極添加電容器 （C2），可以輕松糾正此問題。該電容器（C2）將減慢間隙效應(yīng)，可以獲得全匝效應(yīng)。電容器的連接如圖所示。

普通三端雙向可控硅

（前視圖）

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