电子制作中可控硅应用的误区

目前有些电子制作文章中，对可控硅的运用常有谬误之处。常见的电路设计不当之处大约有以下几点。

　　一、触发电路的问题

　　若欲使可控硅触发导通，除有足够的触发脉冲幅度和正确的极性以外，触发电路和可控硅阴极之间必须有共同的参考点。有些电路从表面看，触发脉冲被加到可控硅的触发极G，但可控硅的阴极和触发信号却无共同参考点，触发信号并未加到可控硅的G—K之间，可控硅不可能被触发。

　　图1a例为555组成的自动水位控制电路，用于水塔自动保持水位。该文制作者考虑到水井和水塔中的水不能带市电，故555控制系统用变压器隔离降压供电。555第3脚输出脉冲接入双向可控硅的G点。由于双向可控硅T1对控制电路是悬空的，555第3脚输出脉冲根本不能形成触发电流，可控硅不可能导通。再者，该电路虽采用隔离市电的低压供电，但控制电路仍然通过G、T1极与市电相连， 当220V输入端B为火线时， 井水和水塔供水将代有市电电压，这是绝不允许的!

　　正确的方式见图1b。可控硅与抽水电机组成抽水控制开关，SCR的触发由T2与G间接入电阻控制。当水位降低时，控制触点开路，555第3脚输出高电平(此电路部分省略)，使Q导通，继电器J吸合，SCR触发导通，电机开始运转。当水位达到时， 触点经水接通，555第3脚输出低电平，Q截止，SCR在交流电过零时截止，抽水停止。

　　上述电路因设计考虑不周，出现了不该有的低级错误。但类似水塔供水控制系统与市电不隔离的设计，却常出现在电子书刊中。

　　触发电路设计不当的第二个例子常见于电子制作稿中，其电路见图2a， 图中对电路进行简化。其实， 无论控制系统完成何种控制，无论是单向还是双向可控硅， 图2的触发电路是不能正常工作的。其问题在于，控制系统发出触发信号UG，其参考点是共地，而可控硅T1或T2的参考点是负载热端。实际上， 加到可控硅的触发电压UG是与负载端电压UZ相串联的。双向可控硅究竟是T1还是T2为触发参考点，视触发信号的相对极性来决定的。如按图2中标注，T1在下，T2在上， 则UG相对于T1必须是正极性的， 且与T1的电压同参考电位。但无论T1还是T2作参考点， 按图2a的接法，可控硅导通时，UZ常近似等于Uin，如此高电压加到触发极G和T1之间， 将立即使触发极被击穿，可控硅被损坏。

　　改进此电路的方法之一是，采用触发变压器隔离控制系统的参考点(如图2b)， 触发信号可以由BT33组成锯齿波发生器受控于控制系统(矩形波也可以)，这样，不受初级参考点的影响，触发变压器次级可直接接在G与T1之间，与负载上电压无关。

　　另一简单改进方法是，将负载电路Z移到图2a的T2与Uin之间。不过，这种用法受到限制，因负载两端都无法接入任何参考点。

　　二、电感负载的应用

　　近来， 市场上出售一种调光器， 类似某些调光台灯内控制电路，利用控制RC充电时间。通过双向二极管控制可控硅的导通角，控制负载电路的功率， 实为调功器。这种调功器用于控制白炽灯、电阻加热器等电阻性负载，要求可控硅耐压高于交流电的峰值电压即可。一般台灯调光。常用反压400V的可控硅，考虑到提高可靠性，600V已足够。

　　可控硅用于控制电感负载，譬如电风扇、交流接触器、有变压器的供电设备等，则不同。因为这种移相式触发电路，可控硅在交流电半周持续期间导通，半周过零期间截止。当可控硅导通瞬间，加到电感负载两端电压为交流电的瞬时值， 有时可能是交流电的最大值。根据电感的特性，其两端电压不可能突变，高电压加到电感的瞬间产生反向自感电势， 反对外加电压。外加电压的上升曲线越陡，自感电势越高，有时甚至超过电源电压而击穿可控硅。因此，可控硅控制电感负载，首先其耐压要高于电源电压峰值1.5倍以上。此外，可控硅两电极间还要并联接入RC尖峰吸收电路。常用10— 30Ω/3W 以上电阻和0.1—0.47uF/600V的无极性电容。

　　交流调功电路中，可控硅是在交流电过零期间关断， 从理论上讲，关断时电流变化为零，无感应电压产生。加入RC尖峰抑制电路，是为了抑制可控硅导通时的自感电势尖峰。如不加入此电路，不但可控硅极易击穿，负载电路的电感线圈也会产生匝间、或电机绕组间击穿，这点是决不能忽视的。