可控硅及其应用 -- 功率调节、电机调速

傷城~ 2022-09-26 00:27 244阅读 0赞

**可控硅及其应用 -- 功率调节、电机调速**

## **1、可控硅认知** ##

可控硅(SCR – Silicon Controlled Rectifier)，是可控硅整流元件的简称，是一种具有三个PN结的四层结构的大功率半导体器件， 亦称为晶闸管。多用来作可控整流、 逆变、变频、调压、无触点开关等。该器件被P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成。

比较全面的介绍，如百度百科或[http://wenku.baidu.com  /link?url=X8IgXKbffeT5X6reMYXxr2-07fs6k9jifD1sYOX\_IXgwvSUxHVnzhee5CR2JFa8f7P0rvDR9EzRMPsGLj85dWKS1eQw0o28\_UCLnpJu3MN3][http_wenku.baidu.com_ _link_url_X8IgXKbffeT5X6reMYXxr2-07fs6k9jifD1sYOX_IXgwvSUxHVnzhee5CR2JFa8f7P0rvDR9EzRMPsGLj85dWKS1eQw0o28_UCLnpJu3MN3]；

需要注意的是：

### **1-1、为什么其有"以小控大"的可控性呢？** ###

主要了解其结构，分析其相当于一个PNP管和一个NPN管所组成电路。

### **1-2、单向可控硅与双向控硅的区别？** ###

引脚定义不同，触发方式区别，单、双向导通的区别，应用范围。

### **1-3、双向可控硅** ###

特性曲线，四种触发方式，双向可以充分利用交流电的能量，应用范围更广，广泛应用于各种家用电器中，如调速风扇、空调机、电视机、组合音响、声光电路及工业控制等。我们下面也主要使用双向可控硅。

### **1-4、进阶: 如何控制可控硅改变平均输出功率？** ###

过零检测，相位控制、时间比例零位控制和分配式零位控制三种控制模式的对比分析。![20160914120443587][]

### **1-5、进阶：抗干扰电路设计** ###

增加浪涌吸收和抑制电路，即加设阻容吸收回路或串接电感，以避免误触发；增加高频吸收回路，即在交流电源两加设高频旁路电容，以抑制带给电源的干扰；适当增加触发电流，以降低温升；光隅隔离，在G与T1端加设一个几K的电阻，以提高抗干扰能力等。

好，下面看两个应用。

## **2、可控硅应用** ##

### **2-1、一个简单应用：市电AC220V的加热器** ###

该加热器可以调低、中、高三个档位的加热功率，不需要非常精确灵敏的控制，所以使用了较长周期的PWM来实现时间比例零位控制，电路中没有加入一些抗干扰设计（省成本），但需要可硅IC有过零检测特性，具体电路如下图1：

![20160914120444684][]

图1、可控硅控制加热器电路

### **2-2、常见应用：电机调速控制（调节平均功率）** ###

>        相位控制方式可以比较精确的控制电机速度，作用于每一个交流正弦波，改变正弦波每一个正半波和负半波的导通角来控制电压的大小，进而可以调节输出电压和功率大小。

> 电路分为过零检测电路和过零触发电路两部分。

#### **         a.过零检测电路** ####

>  主要使得MCU可以检测到交流电正弦波的零电压发生时间，通过光电耦合器、三极管、比较器等方式实现；
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>  低成本实现过零检测：三极管b极接470K电阻，c极接10k再进MCU外部中断脚，e、b间反接一个二极管保护，可以得到周期10mS的方波。
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>         下面给出的是光耦实现过零检测，比较精确可靠；

#### **         b.过零触发电路** ####

> 当MCU检测到过零信号，可以通过一定延时输出来调节导通角，进而可以调节输出功率大小；
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>        下面给出的是带光耦隔离和高频旁路的过零触发电路。

![20160914120455775][]

图2、电机调速控制电路

## **3、总结** ##

>        可控硅在许多家电和工业控制产品中扮演着非常重要的角色，在很多不同产品应用中，有着不同的电路设计；只有对可控硅有了全面的了解，再多参考、体会前人的设计要点，才能设计出高效可靠的产品。
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[http_wenku.baidu.com_ _link_url_X8IgXKbffeT5X6reMYXxr2-07fs6k9jifD1sYOX_IXgwvSUxHVnzhee5CR2JFa8f7P0rvDR9EzRMPsGLj85dWKS1eQw0o28_UCLnpJu3MN3]: http://wenku.baidu.com/link?url=X8IgXKbffeT5X6reMYXxr2-07fs6k9jifD1sYOX_IXgwvSUxHVnzhee5CR2JFa8f7P0rvDR9EzRMPsGLj85dWKS1eQw0o28_UCLnpJu3MN3
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