電子製作中可控硅應用的誤區

　　一、觸發電路的問題

　　圖1a例為555組成的自動水位控制電路，用於水塔自動保持水位。該文製作者考慮到水井和水塔中的水不能帶市電，故555控制系統用變壓器隔離降壓供電。555第3腳輸出脈衝接入雙向可控硅的G點。由於雙向可控硅T1對控制電路是懸空的，555第3腳輸出脈衝根本不能形成觸發電流，可控硅不可能導通。再者，該電路雖採用隔離市電的低壓供電，但控制電路仍然通過G、T1極與市電相連， 當220V輸入端B為火線時， 井水和水塔供水將代有市電電壓，這是絕不允許的!

　　正確的方式見圖1b。可控硅與抽水電機組成抽水控制開關，SCR的觸發由T2與G間接入電阻控制。當水位降低時，控制觸點開路，555第3腳輸出高電平(此電路部分省略)，使Q導通，繼電器J吸合，SCR觸發導通，電機開始運轉。當水位達到時， 觸點經水接通，555第3腳輸出低電平，Q截止，SCR在交流電過零時截止，抽水停止。

　　上述電路因設計考慮不周，出現了不該有的低級錯誤。但類似水塔供水控制系統與市電不隔離的設計，卻常出現在電子書刊中。
　　觸發電路設計不當的第二個例子常見於電子製作稿中，其電路見圖2a， 圖中對電路進行簡化。其實， 無論控制系統完成何種控制，無論是單向還是雙向可控硅， 圖2的觸發電路是不能正常工作的。其問題在於，控制系統發出觸發信號UG，其參考點是共地，而可控硅T1或T2的參考點是負載熱端。實際上， 加到可控硅的觸發電壓UG是與負載端電壓UZ相串聯的。雙向可控硅究竟是T1還是T2為觸發參考點，視觸發信號的相對極性來決定的。如按圖2中標註，T1在下，T2在上， 則UG相對於T1必須是正極性的， 且與T1的電壓同參考電位。但無論T1還是T2作參考點， 按圖2a的接法，可控硅導通時，UZ常近似等於Uin，如此高電壓加到觸發極G和T1之間， 將立即使觸發極被擊穿，可控硅被損壞。

　　改進此電路的方法之一是，採用觸發變壓器隔離控制系統的參考點(如圖2b)， 觸發信號可以由BT33組成鋸齒波發生器受控於控制系統(矩形波也可以)，這樣，不受初級參考點的影響，觸發變壓器次級可直接接在G與T1之間，與負載上電壓無關。

　　另一簡單改進方法是，將負載電路Z移到圖2a的T2與Uin之間。不過，這種用法受到限制，因負載兩端都無法接入任何參考點。

　　二、電感負載的應用

　　近來， 市場上出售一種調光器， 類似某些調光檯燈內控制電路，利用控制RC充電時間。通過雙向二極體控制可控硅的導通角，控制負載電路的功率， 實為調功器。這種調功器用於控制白熾燈、電阻加熱器等電阻性負載，要求可控硅耐壓高於交流電的峰值電壓即可。一般檯燈調光。常用反壓400V的可控硅，考慮到提高可靠性，600V已足夠。

　　交流調功電路中，可控硅是在交流電過零期間關斷， 從理論上講，關斷時電流變化為零，無感應電壓產生。加入RC尖峰抑制電路，是為了抑制可控硅導通時的自感電勢尖峰。如不加入此電路，不但可控硅極易擊穿，負載電路的電感線圈也會產生匝間、或電機繞組間擊穿，這點是決不能忽視的。

三、該無級調壓電路能用嗎?

　　圖3是某電子雜誌刊出的無級直流輸出調壓電路。原作者稱，利用Rc移相網路控制SCR的導通角改變變壓器初級的電流，從而獲得兩路連續可調的2x(0—17V) 的直流輸出電壓，負載電流為800mA 。很明顯，推薦電路(圖3)是普通移相式調功電路和降壓變壓器整流濾波電路的串聯， 從基本原理分析，似乎無大的原則問題。變壓器初級每半周電流有效值隨可控硅導通角變化，次級輸出電壓的峰值、平均電流值都隨之而變。當然，一定負載時輸出整流電壓也必然改變。本人看后，極感興趣，依此原理製作了一台輸出100±40V範圍變化的維修代用直流電源，並依照圖中虛線加入RC吸收迴路。實驗時，該電路一接入電源，距此10米遠的電視機屏幕上即出現兩條緩慢移動的黑帶(從鄰居的責問中得知)，同時，空載下不到十分鐘，SCR即擊穿。更不能容忍的是，降壓變壓器鐵心發出拖拉機啟動時的聲音，室內電度表也發出同樣的聲音，而且，隨著輸出電壓的調低，聲音更大。

　　SCR擊穿后， 本人在市電輸入電路加入RC低通濾波，改用1000V/5A雙向可控硅，變壓器的雜訊和干擾脈衝幅射沒什麼大的變化，只是

　　SCR未擊穿。為了不擾鄰，以及快的速度將輸出電壓調到60V， 用電壓表測量次級電壓，儘管負載電流僅100mA，濾波電容為470uF/100V，但萬用表的錶針抖動呈虛線狀，可見其紋波大到什麼程度。

　　冷靜下來后，仔細分析其原因，得出以下結論：經過移相調功之後，變壓器初級電壓已不是正弦波，而是鋸齒波沿陡峭的前沿形成衝擊磁場，使變壓器、電度表等鐵芯電感發出相當大的雜訊。近似垂直上升的突變電壓，在變壓器初級大電感兩端產生極高的反電勢，因此擊穿可控硅，時間稍長，甚至還要擊穿變壓器初級層間絕緣和電度表的電壓線圈。當調低輸出電壓時，t1減小，t2增大，這種占空比極小的鋸齒形電壓，(見圖中波形)。