可控硅的幾種典型應用電路

晶閘管，又稱可控硅（單向ＳＣＲ、雙向ＢＣＲ）是一種４層的（ＰＮＰＮ）三端器件。在電子技術和工業控制中，被派作整流和電子開關等用場。在這裡，筆者介紹它們的基本特性和幾種典型應用電路。
１． 鎖存器電路。
圖１是一種由繼電器Ｊ、電源（＋１２Ｖ）、開關Ｋ１和微動開關Ｋ２組成的鎖存器電路。當電源開關Ｋ１閉合時，因Ｊ迴路中的開關Ｋ２和其觸點Ｊ－１是斷開的，繼電器Ｊ不工作，其觸點Ｊ－２也未閉合，所以電珠Ｌ不亮。一旦人工觸動一下Ｋ２，Ｊ得電菇活，對應的觸點Ｊ－１、Ｊ－２閉合，Ｌ點亮。此時微動開關Ｋ２不再起作用（已自鎖）。要使電珠Ｌ熄滅，只有斷開電源開關Ｋ１使繼電器釋放，電珠Ｌ才會熄滅。所以該電路具有鎖存器（Ｊ－１自鎖）的功能。
圖２電路是用單向可控硅ＳＣＲ代替圖１中的繼電器Ｊ，仍可完成圖１的鎖存器功能，即開關Ｋ１閉合時，電路不工作，電珠Ｌ不亮。當觸動一下微動開關Ｋ２時，ＳＣＲ因電源電壓通過Ｒ１對門極加電而被觸發導通且自鎖，Ｌ點亮，此時Ｋ２不再起作用，要使Ｌ熄滅，只有斷開Ｋ１。由此可見，圖２電路也具有鎖存器的功能。
圖２與圖１雖然都具有鎖存器功能，但它們的工作條件仍有區別：
（１）圖１的鎖存功能是利用繼電器觸點的閉合維持其Ｊ線圈和Ｌ的電流，但圖２中，是利用ＳＣＲ自身導通完成鎖存功能。
（２）圖１的Ｊ與控制器件Ｌ完全處於隔離狀態，但圖２中的ＳＣＲ與Ｌ不能隔離。所以在實際應用電路中，常把圖１和圖２電路混合使用，完成所需的鎖存器功能。
２． 單向可控硅ＳＣＲ振蕩器。
圖３電路是利用ＳＣＲ的鎖存性製作的低頻振蕩器電路。
圖中的揚聲器ＬＳ（８Ω／０．５Ｗ）作為振蕩器的負載。當電路接上電源時，由於電源通過Ｒ１對Ｃ１充電，初始時，Ｃ１電壓很低，Ａ、Ｂ端的電位器Ｗ的分壓不能觸發ＳＣＲ，ＳＣＲ不導通。當Ｃ１充得電壓達到一定值時，Ａ、Ｂ端電壓升高，ＳＣＲ被觸發而導通。一旦ＳＣＲ導通，電容器Ｃ１通過ＳＣＲ和ＬＳ放電，結果Ａ、Ｂ 端的電壓又下降，當Ａ、Ｂ端電壓下降到很低時，又使ＳＣＲ截止，一旦ＳＣＲ截止，電容器Ｃ１又通過Ｒ１充電，這種充放電過程反覆進行形成電路的振蕩，此時ＬＳ發出響聲。電路中的Ｗ可用來調節ＳＣＲ門極電壓的大小，以達到控制振蕩器的頻率變化。按圖中元件數據，Ｃ１取值為０．２２～４μＦ，電路均可正常工作。
３． ＳＣＲ半波整流穩壓電源。
如圖４電路，是一種輸出電壓為＋１２Ｖ的穩壓電源。
該電路的特點是變壓器Ｂ將２２０Ｖ的電壓變換為低壓（１６～２０Ｖ），採用單向可控硅ＳＣＲ半波整流。ＳＣＲ的門極Ｇ從Ｒ１、Ｄ１和Ｄ２的迴路中的Ｃ點取出約１３．４Ｖ的電壓作為ＳＣＲ門陰間的偏置電壓。電容器Ｃ１起濾波和儲能作用。在輸出ＣＤ端可獲得約＋１２Ｖ的穩壓。
電路工作時，當Ａ點低壓交流為正半周時，ＳＣＲ導通對Ｃ１充電。當充電電壓接近Ｃ點電壓或交流輸入負半周時，ＳＣＲ截止，所以Ｃ１上充得電壓（即輸出端ＣＤ）不會高於Ｃ點的穩壓值。只有儲能電容Ｃ１輸出端對負載放電，其電壓低於Ｃ點電壓時，在Ａ點的正半周電壓才會給Ｃ１即時補充充電，以維持輸出電壓的穩定。圖４電路與電池配合已成功用於某設備作後備電源。該穩壓電源，按圖中參數其輸出電流可達２～３Ａ。
　 ４． ＳＣＲ全波整流穩壓電源。
上述的半波整流穩壓電源，其缺點是電源的效率低，其紋波也較大。圖５的ＳＣＲ全波整流穩壓電源，完全克服了上述的缺點。該電路的輸出電壓也為１２Ｖ（也可改接成其他電壓輸出）。該電路實際是由圖４的兩個半波整流和穩壓電路組合而成。Ｄ１、ＳＣＲ１、Ｄ４等工作在交流的正半周；Ｄ２、ＳＣＲ２、Ｄ６等工作在交流的負半周，他們共同向輸出的Ｃ、Ｄ端提供電流。電路中的Ｄ３、Ｄ５起隔離作用，即Ｄ３是防止Ａ點交流負半周時，其電流通過Ｒ１；Ｄ５是防止Ａ點交流正半周時，其電流通過Ｒ２的。電路的其他工作過程與上期圖４相同。


５． 雙向可控硅和固體繼電器（ＳＳＲ）。
利用雙向可控硅ＢＣＲ製作調光器是ＢＣＲ最常見的應用，這裡不再複述。筆者剖析過一種Ｓｈａｒｐ（夏普）固體繼電器ＳＳＲ（Ｓ２０１Ｓ０２型）產品的內部電路，以此說明ＢＣＲ的應用，如圖６所示。由圖可見，該ＳＳＲ產品是由雙向可控硅ＢＣＲ和光耦合交流過零觸發電路共同組成的，因此該ＳＳＲ的效率高（即功耗小）、自身引起的電雜訊（脈衝式干擾）很小。利用圖６的內部電路，讀者完全可以自制ＳＳＲ，並把他應用到控制電路中。
如圖７可控制交流（２２０Ｖ）電源的插座電路。
圖中的光耦合器ＭＯＣ３０４１為ＢＣＲ提供交流過流觸發信號。一般ＭＯＣ３０４１的輸入控制電流約２０ｍＡ，所以當控制信號為５Ｖ時，其限流電阻取２７０Ω。圖中的Ｒ２是控制ＢＣＲ門極（Ｇ）觸發電流的，該值應隨使用ＢＣＲ型號而調整的，一般６Ａ／７００Ｖ的ＢＣＲ，其Ｇ極所需的觸發電流約１０ｍＡ，即可可靠觸發ＢＣＲ工作。圖中的Ｚ為交流電源插座。當圖７中的控制信號輸出５Ｖ電平時，ＢＣＲ導通，Ｚ上即有２２０Ｖ的電壓輸出，反之，Ｚ無輸出電壓。
６． 抑制ＲＦ干擾的輔助電路 當電路中使用了可控硅作多種控制電路時，一般應附加抑制ＲＦ干擾的輔助電路，尤其是使用了雙向可控硅的電路。一般抑制ＲＦ干擾的電路是加在交流電源的輸入端，如圖８所示。
電路中的電感Ｌ１、Ｌ２和電容器Ｃ１的值已在圖中標註。