可控硅有關(guān)知識

為了保證晶閘管電路能正常可靠地工作

觸發(fā)電路必須滿足以下要求一、 觸發(fā)脈沖信號應(yīng)有足夠的功率和寬度為了使所有的元件在各種可能的工作條件下均能可靠的觸發(fā)。觸發(fā)電路所送出的觸發(fā)電壓和電流必須大于元件門極規(guī)定的觸發(fā)電壓UGT與觸發(fā)電流IGT的最大值，并且留有足夠的余量。另外，由于品閘管的觸發(fā)是有一個過程的，也就是品閘管的導(dǎo)通需要一定的時間，不是一觸即通，只有當(dāng)品閘管的陽極電流即主回路電流上升到品閘管的擎住電流IL以上時，管子才能導(dǎo)通。所以觸發(fā)脈沖信號應(yīng)有一定的寬度才能保證被觸發(fā)的品閘管可靠導(dǎo)通。例如：一般品閘管的導(dǎo)通時間在6^s左右，故觸發(fā)脈沖的寬度至少在6^s以上，一般取20-5Oms。對于大電感負載，由于電流上升較慢，觸發(fā)脈沖寬度還應(yīng)加大，否則脈沖終止時主回路電流還未上升到品閘管的擎任電流以上則品閘管又重新關(guān)斷。所以脈沖寬度不應(yīng)小于300ms，通常取1ms，相當(dāng)廣50Hz正弦波的18°電角度。二、 觸發(fā)脈沖的型式要有助于是品閘管導(dǎo)通時間的一致性對于品閘管串并聯(lián)電路，要求并聯(lián)或者串聯(lián)的元件要同一時刻導(dǎo)通，使兩個管子中流過的電流及或承受的電壓及相同，否則，由于元件特性的分散性，在并聯(lián)電路中使導(dǎo)通較早的元件超出允許范圍，在串聯(lián)電路中使導(dǎo)通較晚的元件超出允許范圍而被損壞。所以，針對上述問題，通常采取強觸發(fā)措施使并聯(lián)或者串聯(lián)的品閘管盡量在同一時間內(nèi)導(dǎo)通。三、 觸發(fā)脈沖要有足夠的移相范圍并且要與主回路電源同步為了保證品閘管變流裝置能在給定的控制范圍內(nèi)工作，必須使觸發(fā)脈沖能在相應(yīng)的范圍內(nèi)進行移相。同時，無論是在可控整流，有源逆變，還是在交流調(diào)壓的觸發(fā)電路中，為了使每-周波重復(fù)在相同位置上觸發(fā)品閘管，觸發(fā)信號必須與電源同步，即觸發(fā)信號要與主回路電源保持固定的相位關(guān)系。否則，觸發(fā)電路就不能對主回路的輸出電壓Ud進行準確的控制，逆變運行時甚至?xí)斐啥搪肥鹿?。而同步是由相主回路接在同一個電源上的同步變壓器輸出的同步信號來實現(xiàn)的。注：1、什么是移相觸發(fā)電路？有什么作用?移相觸發(fā)是早期觸發(fā)可控硅的觸發(fā)器。它是通過調(diào)速電阻值來改變電容的充放電時間再來改變單結(jié)品管的振蕩頻率，實際改變控制可控硅的觸發(fā)角。早期可控可是依靠這樣改變阻容移相線路來控制，所為移相就是改變可控硅的觸發(fā)角大小，也叫改變可控硅的初相角。故稱移相觸發(fā)線路。2、 同步變壓器二次側(cè)電壓通常取60V，不應(yīng)該過小。否則：1） 、在單相電路中，會使得移相范圍變小，比180度小得多，因為被穩(wěn)壓管削波后的梯形波電壓的前后沿會不夠陡直。2） 、在較小的控制角的情況下，充電電容的值會取得較小，因而不能向單結(jié)品體管供給足夠大的電流，難以觸發(fā)可控硅。3） 、充電電容上面的電位器和電阻也會取值過小，會引起直通的現(xiàn)象。4） 、還影響輸出脈沖的幅值變小，難以觸發(fā)可控硅。綜上，可見電壓過小是不好的。3、 單向晶閘管原理閘管習(xí)慣上稱可控硅（整流元件），英文名為SiliconControlledRectifier，簡寫為SCR。這是一種大功率的半導(dǎo)體器件，它既有單向?qū)щ姷恼髯饔?，又有可以控制的開關(guān)作用，利用它可用較小的功率控制較大的功率。在交、直流電動機調(diào)速系統(tǒng)、調(diào)功系統(tǒng)、隨動系統(tǒng)和無觸點開關(guān)等方面均獲得廣泛的應(yīng)用。如圖所示，它的外部有三個電極：陽極A、陰極C、控制極（門極）G。與二極管不同的是當(dāng)兩端加上正向電壓而控制極不加電壓時，品閘管并不導(dǎo)通，其正向電流很小，處于正向電流阻斷狀態(tài)；當(dāng)加上正向電壓，且控制極上（與陰極間）也加上一個正向電壓時，品閘管便進入導(dǎo)通狀態(tài)，這時管壓降很小（1V左右），這時即使控制電壓消失仍能保持導(dǎo)通狀態(tài)。所以控制電壓沒有必要一直存在。通常采用脈沖形式，以降低觸發(fā)功耗。它不具有自關(guān)斷能力，要切斷負載電流，只有使陽極電流減小到維持電流以下，或加上反向電壓實現(xiàn)關(guān)斷。若在交流回路中應(yīng)用，當(dāng)電流過零和進入負半周時，自動關(guān)斷，為了使其再次導(dǎo)通，必須重加控制信號。雙向控制開關(guān)：品閘管應(yīng)用于交流電路控制時，如圖所示，采用兩個器件反并聯(lián)，以保證電流能夠沿正反兩個方向流通。如果把兩只反并聯(lián)的SCR制作在同一塊硅片上，便構(gòu)成雙向可控硅，控制極共用一個，使電路大大簡化，其特性如下：控制極G上無信號，A1，A2之間呈高阻抗，管子截止。V>1.5V時，不論極性如何，便可利用G觸發(fā)電流控制其導(dǎo)通。A1，A2工作于交流電時，當(dāng)每一半周交替時，純電阻負載一般能夠恢復(fù)截止；但在感性負載情況下，電流相位落后于電壓，電流過零，可能反向電壓超過轉(zhuǎn)折電壓，使管子反向?qū)?。所以要求管子能夠承受這種反向電壓，而且一般要加上RC吸收回路。A1，A2可以調(diào)換使用，觸發(fā)極性可正可負，但觸發(fā)電流有差異。雙向可控硅經(jīng)常用做交流電調(diào)壓調(diào)功、調(diào)溫和無觸點開關(guān)。過去其觸發(fā)脈沖一般都用硬件電路產(chǎn)生，故檢測和控制都不夠靈活，而在單片機控制應(yīng)用系統(tǒng)中則經(jīng)?？梢岳密浖a(chǎn)生觸發(fā)脈沖。為什么可控整流電路的觸發(fā)電路必須和主電路同步品閘管具有單向?qū)щ娦院驼驅(qū)煽匦?，品閘管由斷態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橥☉B(tài)應(yīng)同時具備兩個條件：其一是品閘管的陽極電位要高于陰極電位；其二是在門極和陰極間施加具有一定功率的正向電壓，這一電壓是由觸發(fā)電路提供的，也叫觸發(fā)電壓或觸發(fā)信號。由于品閘管導(dǎo)通以后，門極上的觸發(fā)信號就失去控制作用，為了減少門極損耗及觸發(fā)電路的功率，一般不用交流或直流觸發(fā)信號，而用脈沖形式的觸發(fā)信號，故品閘管對觸發(fā)電路的基本要求是：1、 觸發(fā)電路發(fā)出的觸發(fā)信號應(yīng)具有足夠大的功率，即觸發(fā)電壓和電流必須大于品閘管的門極觸發(fā)電壓VGT、門極觸發(fā)電流IGT，使門極的工作點在門極伏安特性的可靠觸發(fā)區(qū)內(nèi)，但瞬時功率和平均功率都不能超過門極瞬時功率極限和門極平均功率線。2、 不該觸發(fā)時，觸發(fā)電路因漏電流產(chǎn)生的漏電壓應(yīng)小于門極不觸發(fā)電壓VGD。3、 由于品閘管的導(dǎo)通需要一定的時間，不是一觸就通，只有當(dāng)品閘管的陽極電流即主回路的電流上升到品閘管的擎住電流IL以上時，管子才能導(dǎo)通，所以觸發(fā)脈沖信號應(yīng)有足夠的寬度，一般為2050s1ms50Hz18。4、 觸發(fā)脈沖前沿要陡，特別是串并聯(lián)使用的品閘管.要采用強觸發(fā)措施。5、 觸發(fā)脈沖應(yīng)與主回路同步，且有足夠的移相范圍。例電阻性負載下的三相半波和三相全控橋整流電路，移相范圍分別為01500120()時，皆為090觸發(fā)脈沖要有足夠的移相范圍并且要與主回路電源同步。為了保證品閘管變流裝置能在給定的控制范圍內(nèi)工作，必須使觸發(fā)脈沖能在相應(yīng)的范圍內(nèi)進行移相。同時，無論是在可控整流、有源逆變還是在交流調(diào)壓的觸發(fā)電路中，為了使每一周波重復(fù)在相同位置上觸發(fā)品閘管，觸發(fā)信號必須與電源同步，即觸發(fā)信號要與主回路電源保持固定的相位關(guān)系。否則，觸發(fā)電路就不能對主回路的輸出電壓Ud進行準確的控制，逆變運行時甚至?xí)斐啥搪肥鹿?，而同步是由相主回路接在同一個電源上的同步變壓器輸出的同步信號來實現(xiàn)的。晶閘管對觸發(fā)電路有哪些要求品閘管具有單向?qū)щ娦院驼驅(qū)煽匦?，品閘管由斷態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橥☉B(tài)應(yīng)同時具備兩個條件：其一是品閘管的陽極電位要高于陰極電位；其二是在門極和陰極間施加具有一定功率的正向電壓，這一電壓是由觸發(fā)電路提供的，也叫觸發(fā)電壓或觸發(fā)信號。由于品閘管導(dǎo)通以后，門極上的觸發(fā)信號就失去控制作用，為了減少門極損耗及觸發(fā)電路的功率，一般不用交流或直流觸發(fā)信號，而用脈沖形式的觸發(fā)信號，故品閘管對觸發(fā)電路的基本要求是：1、觸發(fā)電路發(fā)出的觸發(fā)信號應(yīng)具有足夠大的功率，即觸發(fā)電壓和電流必須大于品閘管的門極觸發(fā)電壓VGT、門極觸發(fā)電流IGT，使門極的工作點在門極伏安特性的可靠觸發(fā)區(qū)內(nèi)，但瞬時功率和平均功率都不能超過門極瞬時功率極限和門極平均功率線。2、 不該觸發(fā)時，觸發(fā)電路因漏電流產(chǎn)生的漏電壓應(yīng)小于門極不觸發(fā)電壓VGD。3、 由于品閘管的導(dǎo)通需要一定的時間，不是一觸就通，只有當(dāng)品閘管的陽極電流即主回路的電流上升到品閘管的擎住電流IL以上時，管子才能導(dǎo)通，所以觸發(fā)脈沖信號應(yīng)有足夠的寬度，