可控硅的一些基本知识
可控硅的一些基本知识
摘要：可控硅(Silicon Controlled Rectifier) 简称SCR，是一种大功率电器元件，也称晶闸管。它具有体积小、效率高、寿命长等优点。在自动控制系统中，可作为大功率驱动器件，实现用小功率控件控制大功率设备。它在交直流电机调速系统、调功系统及随动系统中得到了广泛的应用。可控硅分单向可控硅和双向可控硅两种
可控硅(Silicon Controlled Rectifier) 简称SCR，是一种大功率电器元件，也称晶闸管。它具有体积小、效率高、寿命长等优点。在自动控制系统中，可作为大功率驱动器件，实现用小功率控件控制大功率设备。它在交直流电机调速系统、调功系统及随动系统中得到了广泛的应用。可控硅分单向可控硅和双向可控硅两种。
双向可控硅也叫三端双向可控硅，简称TRIAC。双向可控硅在结构上相当于两个单向可控硅反向连接，这种可控硅具有双向导通功能。其通断状态由控制极G决定。在控制极G上加正脉冲(或负脉冲)可使其正向(或反向)导通。这种装置的优点是控制电路简单，没有反向耐压问题，因此特别适合做交流无触点开关使用。结构编辑大家使用的是单向晶闸管，也就是人们常说的普通晶闸
可控硅管，它是由四层半导体材料组成的，有三个PN结，对外有三个电极
第一层P型半导体引出的电极叫阳极A，第三层P型半导体引出的电极叫控制极G，第四层N型半导体引出的电极叫阴极K。从晶闸管的电路符号
可以看到，它和二极管一样是一种单方向导电的器件，关键是多了一个控制极G，这就使它具有与二极管完全不同的工作特性。以硅单晶为基本材料的P1N1P2N2四层三端器件,起始于1957年，因为它的特性类似于真空闸流管，所以国际上通称为硅晶体闸流管，简称晶闸管T，又因为晶闸管最初的在静止整流方面，所以又被称之为硅可控整流元件，简称为可控硅SCR。在性能上，可控硅不仅具有单向导电性，而且还具有比硅整流元件(俗称"死硅")更为可贵的可控性。它只有导通和关断两种状态。可控硅能以毫安级电流控制大功率的机电设备，如果超过此功率，因元件开关损耗显著增加，允许通过的平均电流相降低，此时，标称电流应降级使用。可控硅的优点很多，例如：以小功率控制大功率，功率放大倍数高达几十万倍;反应极快，在微秒级内开通、关断;无触点运行，无火花、无噪音;效率高，成本低等等。
可控硅的弱点：静态及动态的过载能力较差;容易受干扰而误导通。可控硅从外形上分类主要有：螺栓形、平板形和平底形。可控硅元件的结构不管可控硅的外形如何，它们的管芯都是由P型硅和N 型硅组成的四层P1N1P2N2结构。
见图。它有三个PN结(J1、J2、J3)，从J1结构的P1层引出阳极A，从N2层引出阴级K，从P2层引出控制极G，所以它是一种四层三端的半导体器件。
可控硅结构示意图和符号图
工作原理编辑
结构原件可控硅是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，其等效图解如右图所示。双向可控硅：双向可控硅是一种硅可控整流器件，也称作双向晶闸管。这种器件在电路中能够实现交流电的无触点控制，以小电流控制大电流，具有无火花、动作快、寿命长、可靠性高以及简化电路结构等优点。从外表上看，双向可控硅和普通可控硅很相似，也有三个电极。但是，它除了其中一个电极G仍叫做控制极外，另外两个电极通常却不再叫做阳极和阴极，而统称为主电极Tl和T2。它的符号也和普通可控硅不同，是把两个可控硅反接在一起画成的，如图2所示。它的型号，在我国一般用“3CTS”或“KS”表示;国外的资料也有用“TRIAC”来表示的。双向可控硅的规格、型号、外形以及电极引脚排列依生产厂家不同而有所不同，但其电极引脚多数是按T1、T2、G的顾序从左至右排列(观察时，电极引脚向下，
可控硅为了能够直观地认识晶闸管的工作特性，大家先看这块示教板(图3)。晶闸管VS与小灯泡EL串联起来，通过开关S接在直流电源上。注意阳极A是接电源的正极，阴极K接电源的负极，控制极G通过按钮开关SB接在1.5V直流电源的正极(这里使用的是KP1型晶闸管，若采用KP5型，应接在3V直流电源的正极)。晶闸管与电源的这种连接方式叫做正向连接，也就是说，给晶闸管阳极和控制极所加的都是正向电压。合上电源开关S，小灯泡不亮，说明晶闸管没有导通;再按一下按钮开关SB，给控制极输入一个触发电压，小灯泡亮了，说明晶闸管导通了。这个演示实验给了我们什么启发呢?这个实验告诉我们，要使晶闸管导通，一是在它的阳极A与阴极K之间外加正向电压，二是在它的控制极G与阴极K之间输入一个正向触发电压。晶闸管导通后，松开按钮开关，去掉触发电压，仍然维持导通状态。
晶闸管特点“一触即发”。但是，如果阳极或控制极外加的是反向电压，晶闸管就不能导通。控制极的作用是通过外加正向触发脉冲使晶闸管导通，却不能使它关断。那么，用什么方法才能使导通的晶闸管关断呢?使导通的晶闸管关断，可以断开阳极电源(图3中的开关S)或使阳极电流小于维持导通的最小值(称为维持电流)。如果
晶闸管阳极和阴极之间外加的是交流电压或脉动直流电压，那么，在电压过零时，晶闸管会自行关断。
应用类型图4示出了双向可控硅的特性曲线。
由图可见，双向可控硅的特性曲线是由一、三两个象限内的曲线组合成的。第一象限的曲线说明当加到主电极上的电压使Tc对T1的极性为正时，我们称为正向电压，并用符号U21表示。当这个电压逐渐增加到等于转折电压UBO时，图3(b)左边的可控硅就触发导通，这时的通态电流为I21，方向是从T2流向Tl。从图中可以看到，触发电流越大，转折电压就越低，这种情形和普通可控硅的触发导通规律是一致的，当加到主电极上的电压使Tl对T2的极性为正时，叫做反向电压，并用符号U12表示。当这个电压达到转折电压值时，图3(b)右边的可控硅便触发导通，这时的电流为I12，其方向是从T1到T2。这时双向可控硅的特性曲线，如图4中第三象限所示。四种触发方式
由于在双向可控硅的主电极上，无论加以正向电压或是反向电压，也不管触发信号是正向还是反向，它都能被触发导通，因此它有以下四种触发方式：
(1)当主电极T2对Tl所加的电压为正向电压，控制极G对第一电极Tl所加的也是正向触发信号(图5a)。双向可控硅触发导通后，电流I2l的方向从T2流向T1。由特性曲线可知，这时双向可控硅触发导通规律是按第二象限的特性进行的，又因为触发信号是正向的，所以把这种触发叫做“第一象限的正向触发”或称为I+触发方式。
(2)如果主电极T2仍加正向电压，而把触发信号改为反向信号(图5b)，这时双向可控硅触发导通后，通态电流的方向仍然是从T2到T1。我们把这种触发叫做“第一象限的负触发”或称为I-触发方式。
(3)两个主电极加上反向电压U12(图5c)，输入正向触发信号，双向可控硅导通后，通态电流从T1流向T2。双向可控硅按第三象限特性曲线工作，因此把这种触发叫做Ⅲ+触发方式。
(4)两个主电极仍然加反向电压U12，输入的是反向触发信号(图5d)，双向可控硅导通后，通态电流仍从T1流向T2。这种触发就叫做Ⅲ-触发方式。双向可控硅虽然有以上四种触发方式，但由于负信号触发所需要的触发电压和电流都比较小。工作比较可靠，因此在实际使用时，负触发方式应用较多。
特性编辑常用的有阻容移相桥触发电路、单结晶体管触发电路、晶体三极管触发电路、利用小晶闸管触发大晶闸管的触发电路，等等。可控硅的主要参数有：
1、额定通态平均电流IT 在一定条件下，阳极---阴极间可以连续通过的50赫兹正弦半波电流的平均值。
2、正向阻断峰值电压VPF 在控制极开路未加触发信号，阳极正向电压还未超过导能电压时，可以重复加在可控硅两端的正向峰值电压。可控硅承受的正向电压峰值，不能超过手册给出的这个参数值。
3、反向阻断峰值电压VPR 当可控硅加反向电压，处于反向关断状态时，可以重复加在可控硅两端的反向峰值电压。使用时，不能超过手册给出的这个参数值。
4、触发电压VGT 在规定的环境温度下，阳极---阴极间加有一定电压时，可控硅从关断状态转为导通状态所需要的最小控制极电流和电压。
5、维持电流IH 在规定温度下，控制极断路，维持可控硅导通所必需的最小阳极正向电流。许多新型可控硅元件相继问世，如适于高频应用的快速可控硅，可以用正或负的触发信号控制两个方向导通的双向可控硅，可以用正触发信号使其导通，用负触发信号使其关断的可控硅等等。
分类编辑可控硅有多种分类方法。
(一)按关断、导通及控制方式分类：可控硅按其关断、导通及控制方式可分为普通可控硅、双向可控硅、逆导可控硅、门极关断可控硅(GTO)、BTG可控硅、温控可控硅和光控可控硅等多种。
(二)按引脚和极性分类：可控硅按其引脚和极性可分为二极可控硅、三极可控硅和四极可控硅。
(三)按封装形式分类：可控硅按其封装形式可分为金属封装可控硅、塑封可控硅和陶瓷封装可控硅三种类型。其中，金属封装可控硅又分为螺栓形、平板形、圆壳形等多种;塑封可控硅又分为带散热片型和不带散热片型两种。
可控硅开关
(四)按电流容量分类：可控硅按电流容量可分为大功率可控硅、中功率可控硅和小功率可控硅三种。通常，大功率可控硅多采用金属壳封装，而中、小功率可控硅则多采用塑封或陶瓷封装。
(五)按关断速度分类：可控硅按其关断速度可分为普通可控硅和高频(快速)可控硅。
(六)过零触发-一般是调功，即当正弦交流电交流电电压相位过零点触发，必须是过零点才触发，导通可控硅。
(七)非过零触发-无论交流电电压在什么相位的时候都可触发导通可控硅，常见的是移相触发，即通过改变正弦交流电的导通角(角相位)，来改变输出百分比。可控硅型号编辑按一机部IBI144一75的规定，普通型可控硅称为KP型可控硅整流元件(又叫KP型硅闸流管》。普通可控硅的型号采用如下格式标注:
图片1额定速态平均屯成系列共分为14个，如表1一5所示。正反向重复蜂值屯压级别规定1000V以下的管子每100V为一级，1000V以上的管子每200V为一级。取电压教除以100做为级别标志，如表1-6所示。通态平均电压组别依电压大小分为9组，用宇毋表示，如表1一所示。例如.KP500-12D表示的是通态平均电流为500A,额定
(正反向重复峰值)电压为1200V，管压降(通态平均电压)为
0.6---0.7V的普通型可控硅。
综上所述，小结如下:
(1)可控硅一般做成螺栓形和平板形，有三个电极，用硅半导体材料制成的管芯由PNPN四层组成
(2)可控硅由关断转为导通必须同时具备两个条件:
(1〕受正向阳极电压;
(2)受正向门极电压。
(3)可控硅导通后，当阳极电流小干维持电流In时.可控硅关断。
(4)可控硅的特性主要是:1.阳极伏安特性曲线，2.门极伏安特性区。
(5)应在额定参数范围内使用可控硅。选择可控硅主要确定两个参致:
主要参数编辑电流⒈额定通态电流(IT)即最大稳定工作电流，俗称电流。常用可控硅的IT一般为一安到几十安。⒉反向重复峰值电压(VRRM)或断态重复峰值电压(VDRM)，俗称耐压。常用可控硅的VRRM/VDRM一般为几百伏到一千伏。⒊控制极触发电流(IGT)，俗称触发电流。常用可控硅的IGT一般为几微安到几十毫安。4，在规定环境温度和散热条件下，允许通过阴极和阳极的电流平均值。
封装形式编辑常用可控硅的封装形式有TO-92、TO-126、TO-202AB、TO-220、TO-220ABC、TO-3P、SOT-89、TO-251、TO-252、SOT-23、SOT23-3L等
用途编辑普通晶闸管最基本的用途就是可控整流。大家熟悉的二极管整流电路属于不可控整流电路。如果把二极管换成晶闸管，就可以构成可控整流电路。以最简单的单相半波可控整流电路为例，在正弦交流电压U2的正半周期间，如果VS的控制极没有输入触发脉冲Ug，VS仍然不能导通，只有在U2处于正半周，在控制极外加触发脉冲Ug时，晶闸管被触发导通。画出它的波形(c)及(d)，只有在触发脉冲Ug到来时，负载RL上才有电压UL输出。Ug到来得早，晶闸管导通的时间就早;Ug到来得晚，晶闸管导通的时间就晚。通过改变控制极上触发脉冲Ug到来的时间，就可以调节负载上输出电压的平均值UL。在电工技术中，常把交流电的半个周期定为180°，称为电角度。这样，在U2的每个正半周，从零值开始到触发脉冲到来瞬间所经历的电角度称为控制角α;在每个正半周内晶闸管导通的电角度叫导通角θ。很明显，α和θ都是用来表示晶闸管在承受正向电压的
半个周期的导通或阻断范围的。通过改变控制角α或导通角θ，改变负载上脉冲直流电压的平均值UL，实现了可控整流。
1：小功率塑封双向可控硅通常用作声光控灯光系统。额定电流：IA小于2A。2：大;中功率塑封和铁封可控硅通常用作功率型可控调压电路。像可调压输出直流电源等等。3：大功率高频可控硅通常用作工业中;高频熔炼炉等。
鉴别编辑可控硅从外形上分主要有螺旋式、平板式和平底式三种，螺旋式的应用较多。可控硅有三个电极---阳极(A)阴极(C)和控制极(G)。它有管芯是P型导体和N型导体交迭组成的四层结构，共有三个PN结。可控硅和只有一个PN结的硅整流二极度管在结构上迥然不同。可控硅的四层结构和控制极的引用，为其发挥“以小控大”的优异控制特性奠定了基础。在应用可控硅时，只要在控制极加上很小的电流或电压，就能控制很大的阳极电流或电压。电流容量达几百安培以至上千安培的可控硅元件。一般把5安培以下的可控硅叫小功率可控硅，50安培以上的可控硅叫大功率可控硅。
电压测方法可控硅为什么其有“以小控大”的可控性呢?下面我们用图表-27来简单分析可控硅的工作原理。首先，可以把从阴极向上数的第一、二、三层看面是一只NPN型号晶体管，而二、三四层组成另一只PNP型晶体管。其中第二、第三层为两管交迭共用。当在阳极和阴极之间加上一个正向电压Ea，又在控制极G和阴极C之间(相当BG1的基一射间)输入一个正的触发信号，BG1将产生基极电流Ib1，经放大，BG1将有一个放大了β1倍的集电极电流IC1。因为BG1集
电极与BG2基极相连，IC1又是BG2的基极电流Ib2。BG2又把比
Ib2(Ib1)放大了β2的集电极电流IC2送回BG1的基极放大。
如此循环放大，直到BG1、BG2完全导通。实际这一过程是“一触即发”的过程，对可控硅来说，触发信号加入控制极，可控硅立即导通。导通的时间主要决定于可控硅的性能。可控硅一经触发导通后，由于循环反馈的原因，流入BG1基极的电流已不只是初始的Ib1，而是经过BG1、BG2放大后的电流(β1*β2*Ib1)这一电流远大于Ib1，足以保持BG1的持续导通。此时触发信号即使消失，可控硅仍保持导通状态只有断开电源Ea或降低Ea，使BG1、BG2中的集电极电流小于维持导通的最小值时，可控硅方可关断。当然，如果Ea极性反接，BG1、BG2由于受到反向电压作用将处于截止状态。这时，即使输入触发信号，可控硅也不能工作。反过来，Ea接成正向，而触动发信号是负的，可控硅也不能导通。另外，如果不加触发信号，而正向阳极电压大到超过一定值时，可控硅也会导通，但已属于非正常工作情况了。可控硅这种通过触发信号(小的触发电流)来控制导通(可控硅中通过大电流)的可控特性，正是它区别于普通硅整流二极管的重要特征。普通可控硅的三个电极可以用万用表欧姆挡R×100挡位来测。大家知道，晶闸管G、K之间是一个PN结(a)，相当于一个二极管，G 为正极、K为负极，所以，按照测试二极管的方法，找出三个极中的两个极，测它的正、反向电阻，电阻小时，万用表黑表笔接的是控制极G，可以用刚才演示用的示教板电路。接通电源开关S，按一下按钮开关SB，灯泡发光就是好的，不发光就是坏的。
测量方法鉴别可控硅三个极的方法很简单，根据P-N结的原理，只要用万用表测量一下三个极之间的电阻值就可以。阳极与阴极之间的正向和反向电阻在几百千欧以上，阳极和控制极之间的正向和反向电阻在几百千欧以上(它们之间有两个P-N结，而且方向相反，因此阳极和控制极正反向都不通) [1] 。控制极与阴极之间是一个P-N结，因此它的正向电阻大约在几欧-几百欧的范围，反向电阻比正向电阻要大。可是控制极二极管特性是不太理想的，反向不是完全呈阻断状态的，可以有比较大的电流通过，因此，有时测得控制极反向电阻比较小，并不能说明控制极特性不好。另外，在测量控制极正反向电阻时，万用表应放在R*10或R*1挡，防止电压过高控制极反向击穿。若测得元件阴阳极正反向已短路，或阳极与控制极短路，或控制极与阴极反向短路，或控制极与阴极断路，说明元件已损坏。可控硅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。实际上，可控硅的功用不仅是整流，它还可以用作无触点开关以快速接通或切断电路，实现将直流电变成交流电的逆变，将一种频率的交流电变成另一种频率的交流电，等等。可控硅和其它半导体器件一样，其有体积小、效率高、稳定性好、工作可靠等优点。它的出现，使半导体技术从弱电领域进入了强电领域，成为工业、农业、交通运输、军事科研以至商业、民用电器等方面争相采用的元件。
主要生产厂家编辑主要厂家品牌：ST，NXP/PHILIPS，NEC，ON/MOTOROLA，RENESAS/MITSUBISHI，LITTELFUSE/TECCOR，TOSHIBA，JX ，SANREX，SANKEN ，SEMIKRON ，EUPEC，IR，JBL等。
术语编辑IT(AV)--通态平均电流VRRM--反向重复峰值电压IDRM--断态重复峰值电流ITSM--通态一个周波不重复浪涌电流
VTM--通态峰值电压IGT--门极触发电流VGT--门极触发电压IH--维持电流dv/dt--断态电压临界上升率di/dt--通态电流临界上升率Rthjc--结壳热阻ⅥSO--模块绝缘电压Tjm--额定结温VDRM--断态重复峰值电压IRRM--反向重复峰值电流IF(AV)--正向平均电流PGM--门极峰值功率PG----门极平均功率
延伸阅读编辑
1、栅极上的噪声电平在有电噪声的环境中，如果栅极上的噪声电压超过VGT，并有足够的栅电流激发可控硅(晶闸管)内部的正反馈，则也会被触发导通。应用安装时，首先要使栅极外的连线尽可能短。当连线不能很短时，可用绞线或屏蔽线来减小干扰的侵入。在然后G与MT1之间加一个1KΩ的电阻来降低其灵敏度，也可以再并联一个100nf的电容，来滤掉高频噪声。
2、关于转换电压变化率当驱动一个大的电感性负载时，在负载电压和电流间有一个很大的相移。当负载电流过零时，双向可控硅(晶闸管)开始换向，但由于相移的关系，电压将不会是零。所以要求可控硅(晶闸管)要迅速关断这个电压。如果这时换向电压的变化超过允许值时，就没有足够的时间使结间的电荷释放掉，而被迫使双向可
控硅(晶闸管)回到导通状态。为了克服上述问题，可以在端子MT1和MT2之间加一个RC网络来限制电压的变化，以防止误触发。一般，电阻取100R，电容取100nF。值得注意的是此电阻不能省掉。
3、关于转换电流变化率当负载电流增大，电源频率的增高或电源为非正弦波时，会使转换电流变化率变高，这种情况最易在感性负载的情况下发生，很容易导致器件的损坏。此时可以在负载回路中串联一只几毫亨的空气电感。
4、关于可控硅(晶闸管)开路电压变化率DVD/DT在处于截止状态的双向可控硅(晶闸管)两端加一个小于它的VDFM的高速变化的电压时，内部电容的电流会产生足够的栅电流来使可控硅(晶闸管)导通。这在高温下尤为严重，在这种情况下可以在MT1和MT2间加一个RC缓冲电路来限制VD/DT，或可采用高速可控硅(晶闸管)。
5、关于连续峰值开路电压VDRM在电源不正常的情况下，可控硅(晶闸管)两端的电压会超过连续峰值开路电压VDRM的最大值，此时可控硅(晶闸管)的漏电流增大并击穿导通。如果负载能允许很大的浪涌电流，那么硅片上局部的电流密度就很高，使这一小部分先导通。导致芯片烧毁或损坏。另外白炽灯，容性负载或短路保护电路会产生较高的浪涌电流，这时可外加滤波器和钳位电路来防止尖峰(毛刺)电压加到双向可控硅(晶闸管)上
可控硅调光原理
3. 双向可控硅调光电路分析 左图是一个典型的双向可控硅 调光器电路，电位器POT1和电阻R1、 R2 与电容C2构成移相触发网络，当 C2的端电压上升到双向触发二极管 D1的阻断电压时，D1击穿，双向可 控硅TRIAC被触发导通，灯泡点亮。 调节POT1可改变C2的充电时间常数，TRAIC的电压导通角随之改变，也就改变了流过灯泡的电流，结果使得白炽灯的亮度随着POT1的调节而变化。POT1上的联动开关SW1在亮度调到最暗时可以关断输入电源，实现调光器的开关控制。 可控硅可控硅一旦被触发导通后，将持续导通到交流电压过零时才会截止。可控硅承担着流过白炽灯的工作电流，由于白炽灯在冷态时的电阻值非常低，再考虑到交流电压的峰值，为避免开机时的大电流冲击，选用可控硅时要留有较大的电流余量。 触发电路触发脉冲应该有足够的幅度和宽度才能使可控硅完全导通，为了保证可控硅在各种条件下均能可靠触发，触发电路所送出的触发电压和电流必须大于可控硅的触发电压UGT与触发电流I GT的最小值，并且触发脉冲的最小宽度要持续到阳极电流上升到维持电流（即擎住电流I L）以上，否则可控硅会因为没有完全导通而重新关断。 保护电阻 R2是保护电阻，用来防止POT1调整到零电阻时，过大的电流造成半导体器件的损坏。R2太大又会造成可调光范围变小，所以应适当选择。 功率调整电阻 R1决定白炽灯可调节到的最小功率，若不接入R1，则在POT1调整到最大值时，白炽灯将完全熄灭，这在家庭应用中会造成一定不便。接入R1后，当POT1调整到最大值时，由于R1的并联分流作用，仍有一定电流给C2充电，实现白炽灯的最小功率可以调节，若将R1换为可变电阻器，则可实现更精确的调节，以确保量产的一致性。同时R1还有改善电位器线性的作用，使灯光变化更适合人眼的感光特性。 电位器小功率调光器一般都选择带开关的电位器，在调光至最小时可以联动切断电源，这种电位器通常分为推动式（PUSH）和旋转式（ROTARY ）两种。对于功率较大的调光器，由于开关触点通过的电流太大，一般将电位器和开关分开安装，以节省材料成本。考虑到调光特性曲线的要求，一般都选择线性电位器，这种电位器的电阻带是均匀分布的，单位长度的阻值相等，其阻值变化与滑动距离或转角成直线关系。 滤波网络由于被可控硅斩波后的电压不再呈现正弦波形，由此产生大量谐波干扰，严重污染电网系统，所以要采取有效的滤波措施来降低谐波污染。图中L1和C1构成的滤波网络用来消除可控硅工作时产生的这种干扰，以便使产品符合相关的电磁兼容要求，避免对电视机、收音机等设备的影响。 温度保险丝对于大功率的调光器或用于组群安装的调光器，内部温升比平时要高，在电路中安装一只温度保险，可以在异常温升时切断电路，防止灾害事故的发生。 3.1可控硅的缓冲保护 可控硅在电路中工作时，它的开关状态并不是瞬间完成的。可控硅刚导通时的等效阻抗还很大，这时如果电流上升很快，就会造成很大的开通损耗；同样，在可控硅接近完全关断
简易单向可控硅交流调压器原理图及工作原理介绍
简易可控硅交流调压器原理图及工作原理介绍 本文介绍一台电路简单、装置容易、控制方便的可控硅交流调压器，这可用作家用电器的调压装置，进行照明灯调光，电风扇调速、电熨斗调温等控制。这台调压器的输出功率达100W，一般家用电器都能使用。 可控硅交流调压器电路原理： 电路图如下可控硅交流调压器由可控整流电路和触发电路两部分组成，其电路原里图如下图所示。从图中可知，二极管D1—D4组成桥式整流电路，双基极二极管T1构成张弛振荡器作为可控硅的同步触发电路。当调压器接上市电后，220V交流电通过负载电阻RL经二极管D1—D4整流，在可控硅SCR的A、K两端形成一个脉动直流电压，该电压由电阻R1降压后作为触发电路的直流电源。在交流电的正半周时，整流电压通过R4、W1对电容C 充电。当充电电压Uc达到T1管的峰值电压Up时，T1管由截止变为导通，于是电容C通过T1管的e、b1结和R2迅速放电，结果在R2上获得一个尖脉冲。这个脉冲作为控制信号送到可控硅SCR的控制极，使可控硅导通。可控硅导通后的管压降很低，一般小于1V，所以张弛振荡器停止工作。当交流电通过零点时，可控硅自关断。当交流电在负半周时，电容 。 C又从新充电……如此周而复始，便可调整负载RL上的功率了 调压器的调节电位器选用阻值为470KΩ的WH114-1型合成碳膜电位器，这种电位器可以直接焊在电路板上，电阻除R1要用功率为1W的金属膜电阻外，其佘的都用功率为1/8W 的碳膜电阻。D1—D4选用反向击穿电压大于300V、最大整流电流大于0.3A的硅整流二极管,如2CZ21B、2CZ83E、2DP3B等。SCR选用正向与反向电压大于300V、额定平均电流大于1A的可控硅整流器件，如国产3CT系例。
电工必备基础知识
电工必备基础知识 1、左零右火。 2、三相五线制用颜色黄、绿、红、淡蓝色分别表示U、V、W、N保护接地线双颜色（PE）。 3、变压器在运行中，变压器各相电流不应超过额定电流；最大不平衡电流不得超过额定电流的25%。变压器投入运行后应定期进行检修。 4、同一台变压器供电的系统中，不宜保护接地和保护接零混用。 5、电压互感器二次线圈的额定电压一般为100V。 6、电压互感器的二次侧在工作时不得短路。因短路时将产生很大的短路电流，有可能烧坏互感器，为此电压互感器的一次，二次侧都装设熔断器进行保护。 7、电压互感器的二次侧有一端必须接地。这是为了防止一，二次线圈绝缘击穿时，一次高压窜入二次侧，危及人身及设备的安全。 8、电流互感器在工作时二次侧接近于短路状况。二次线圈的额定电流一般为5A 9、电流互感器的二次侧在工作时决不允许开路， 10、电流互感器的二次侧有一端必须接地，防止其一、二次线圈绝缘击穿时，一次侧高压窜入二次侧。 11、电流互感器在联接时，要注意其一、二次线圈的极性，我国互感器采用减极性的标号法。 12、安装时一定要注意接线正确可靠，并且二次侧不允许接熔断器或开关。即使因为某种原因要拆除二次侧的仪表或其他装置时，也必须先将二次侧短路，然后再进行拆除。 13、低压开关是指1KV以下的隔离开关、断路器、熔断器等等 14、低压配电装置所控制的负荷，必须分路清楚，严禁一闸多控和混淆。 15、低压配电装置与自备发电机设备的联锁装置应动作可靠。严禁自备发电设备与电网私自并联运行。 16、低压配电装置前后左右操作维护的通道上应铺设绝缘垫，同时严禁在通道上堆放其他物品。 17、接设备时：先接设备，后接电源。 18、拆设备时：先拆电源，后拆设备。 19、接线路时：先接零线，后接火线。 20、拆线路时：先拆火线，后拆零线。 21、低压熔断器不能作为电动机的过负荷保护。 22、熔断器的额定电压必须大于等于配电线路的工作电压。 23、熔断器的额定电流必须大于等于熔体的额定电流。 24、熔断器的分断能力必须大于配电线路可能出现的最大短路电流。 25熔体额定电流的选用，必须满足线路正常工作电流和电动机的起动电流。 26、对电炉及照明等负载的短路保护，熔体的额定电流等于或稍大于负载的额定电流。 27、对于单台电动机，熔体额定电流≥（1.5-2.5）电机额定电流 28、熔体额定电流在配电系统中，上、下级应协调配合，以实现选择性保护目的。下一级应比上一级小。 29、瓷插式熔断器应垂直安装，必须采用合格的熔丝，不得以其他的铜丝等代替熔丝。 30、螺旋式熔断器的电源进线应接在底座的中心接线端子上，接负载的出线应接在螺纹壳的接线端子上。 31、更换熔体时，必须先将用电设备断开，以防止引起电弧。 32熔断器应装在各相线上。在二相三线或三相四线回路的中性线上严禁装熔断器。 33、熔断器主要用作短路保护。
可控硅调速电路
可控硅调压调速原理 小功率分体机室内风机目前用的是PG调速塑封电机，为单向异步电容运转电动机。为了满足空调正常的运转，达到制冷、制热能力的平衡，所以必须保证室内风机的转速满足系统的要求，并保持转速的稳定。因此采用可控硅调压调速的方法来调节风机的转速。 1.电路原理图 2.工作原理简介 可控硅调速是用改变可控硅导通角的方法来改变电动机端电压的波形，从而改变电动机端电压的有效值，达到调速的目的。 当可控硅导通角α1=180°时，电动机端电压波形为正弦波，即全导通状态；（图示两种状态）当可 控硅导通角α1 <180°时，电动机端电压波形如图实 线所示，即非全导通状态，有效值减小；α1越小， 导通状态越少，则电压有效值越小，所产生的磁场越 小，则电机的转速越低。但这时电动机电压和电流波 形不连续，波形差，故电动机的噪音大，甚至有明显 的抖动，并带来干扰。这些现象一般是在微风或低风 速时出现，属正常。由以上的分析可知，采用可控硅 调速其电机转速可连续调节。 3.各元器件作用及注意事项 3.1D15、R28、R29、E9、Z1、R30、C1组成降压、整流、虑波稳压电路，获得相对直流电压 12V，通过光电偶合器PC817给双向可控硅BT131提供门极电压； 3.2R25、C15组成RC阻容吸收网络，解决可控硅导通与截止对电网的干扰，使其符合EMI测试标准；同时防止可控硅两端电压突变，造成无门极信号误导通。 3.3TR1选用1A/400V双向可控硅，TR1有方向性，T1、T2不可接反，否则电路不能正常工作。 3.4L2为扼流线圈，防止可控硅回路中电流突变，保护TR1，由于它是储能元件，在TR1关断和导通过程中，尖峰电压接近50V，R24容易受冲击损坏，因此禁止将L2放置在TR1前端。
晶闸管的结构以及工作基本知识
一、晶闸管的基本结构 晶闸管（SemiconductorControlled Rectifier 简称SCR ）是一种四层结构（PNPN ）的大功率半导体器件,它同时又被称作可控整流器或可控硅元件。它有三个引出电极，即阳极（A ）、阴极（K ）和门极（G ）。其符号表示法和器件剖面图如图1所示。 图1 符号表示法和器件剖面图 普通晶闸管是在N 型硅片中双向扩散P 型杂质（铝或硼），形成211P N P 结构，然后在2P 的大部分区域扩散N 型杂质（磷或锑）形成阴极，同时在2P 上引出门极，在1P 区域形成欧姆接触作为阳极。
图2、晶闸管载流子分布 二、晶闸管的伏安特性 晶闸管导通与关断两个状态是由阳极电压、阳极电流和门极电流共同决定的。通常用伏安特性曲线来描述它们之间的关系，如图3所示。
图3 晶闸管的伏安特性曲线 当晶闸管AK V 加正向电压时，1J 和3J 正偏，2J 反偏，外加电压几乎全部降落在2J 结上，2J 结起到阻断电流的作用。随着AK V 的增大，只要BO AK V V <，通过阳极电流A I 都很小，因而称此区域为正向阻断状态。当AK V 增大超过BO V 以后，阳极电流突然增大，特性曲线过负阻过程瞬间变到低电压、大电流状态。晶闸管流过由负载决定的通态电流T I ，器件压降为1V 左右，特性曲线CD 段对应的状态称为导通状态。通常将BO V 及其所对应的BO I 称之为正向转折电压和转折电流。晶闸管导通后能自身维持同态，从通态转换到断态，通常是不用门极信号而是由外部电路控制，即只有当电流小到称为维持电流H I 的某一临界值以下，器件才能被关断。 当晶闸管处于断态（BO AK V V <）时，如果使得门极相对于阴极为正，给门极通以电流G I ，那么晶闸管将在较低的电压下转折导通。转折电压BO V 以及转折电流BO I 都是G I 的函数，G I 越大，BO V 越小。如图3所示，晶闸管一旦导通后，即使去除门极信号，器件仍然然导通。 当晶闸管的阳极相对于阴极为负，只要RO AK V V <，A I 很小，且与G I 基本无关。但反向电压很大时（RO AK V V ≈），通过晶闸管的反向漏电流急剧增大，表现出晶闸管击穿，因此称RO V 为反向转折电压和转折电流。 三、晶闸管的静态特性 晶闸管共有3个PN 结，特性曲线可划分为（0~1）阻断区、（1~2）转折区、（2~3）负阻区及（3~4）导通区。如图5所示。
可控硅调光原理
可控硅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，一般由两晶闸管反向连接而成。它的功能不仅是整流，还可以用作无触点开关的快速接通或切断；实现将直流电变成交流电的逆变；将一种频率的交流电变成另一种频率的交流电等等。可控硅和其它半导体器件一样，有体积小、效率高、稳定性好、工作可靠等优点。它的出现，使半导体技术从弱电领域进入了强电领域，成为工业、农业、交通运输、军事科研以至商业、民用电器等方面争相采用的元件。目前可控硅在自动控制、机电应用、工业电气及家电等方面都有广泛的应用。 可控硅从外形上区分主要有螺旋式、平板式和平底式三种。螺旋式应用较多。 可控硅有三个极----阳极(A)、阴极(C)和控制极(G)，管芯是P型导体和N型导体交迭组成的四层结构，共有三个PN 结，与只有一个PN结的硅整流二极管在结构上迥然不同。可控硅的四层结构和控制极的引入，为其发挥“以小控大”的优异控制特性奠定了基础。可控硅应用时，只要在控制极加上很小的电流或电压，就能控制很大的阳极电流或电压。目前已能制造出电流容量达几百安培以至上千安培的可控硅元件。一般把5安培以下的可控硅叫小功率可控硅，50安培以上的可控硅叫大功率可控硅。 我们可以把从阴极向上数的第一、二、三层看面是一只NPN型号晶体管，而二、三、四层组成另一只PNP型晶体管。其中第二、第三层为两管交迭共用。可画出图1的等效电路图。当在阳极和阴极之间加上一个正向电压E，又在控制极G和阴极C之间(相当BG2的基一射间)输入一个正的触发信号，BG2将产生基极电流Ib2，经放大，BG2将有一个放大了β2 倍的集电极电流IC2 。因为BG2集电极与BG1基极相连，IC2又是BG1 的基极电流Ib1 。BG1又把Ib1(Ib2)放大了β1的集电极电流IC1送回BG2的基极放大。如此循环放大，直到BG1、BG2完全导通。事实上这一过程是“一触即发”的，对可控硅来说，触发信号加到控制极，可控硅立即导通。导通的时间主要决定于可控硅的性能。 可控硅一经触发导通后，由于循环反馈的原因，流入BG2基极的电流已不只是初始的Ib2 ，而是经过BG1、BG2放大后的电流(β1*β2*Ib2)，这一电流远大于Ib2，足以保持BG2的持续导通。此时触发信号即使消失，可控硅仍保持导通状态，只有断开电源E或降低E的输出电压，使BG1、BG2 的集电极电流小于维持导通的最小值时，可控硅方可关断。当然，如果E极性反接，BG1、BG2受到反向电压作用将处于截止状态。这时，即使输入触发信号，可控硅也不能工作。反过来，E接成正向，而触动发信号是负的，可控硅也不能导通。另外，如果不加触发信号，而正向阳极电压大到超过一定值时，可控硅也会导通，但已属于非正常工作情况了。 可控硅这种通过触发信号(小触发电流)来控制导通(可控硅中通过大电流)的可控特性，正是它区别于普通硅整流二极管的重要特征。 由于可控硅只有导通和关断两种工作状态，所以它具有开关特性，这种特性需要一定的条件才能转化，此条件见表1 表1 可控硅导通和关断条件
初学者电子基础知识
初学者电子基础知识！（转载） 江华冯收录于2010-07-30 阅读数：查看收藏数：120 公众公开 原文来源 初学电子知识,请先把“电”当做“水”,“电路”就等于“水路”;接着了解一些常用名词术语,对照实物认识几种常用的电子元件及其功能;最后动手做一些实验. 任何电子产品都是电子元件组成的,学习电子技术就要先学电子元件. 电子元件的组合就成了电子电路,这也是基础知识.有了电子元件、电子电路的知识,电子工具也会用了,你就应该多动手进行产品实战了. 学电子最能尽快受益的莫过于自装音响和功放了.欣赏音乐本身是一种美的享受,可是能用自己的成果来享受则更是达到一种新的境界. 懂电子的朋友学电脑比不懂电子朋友学电脑要快要容易.懂电子的朋友用电脑是由电脑内部学到外部,不懂电子的朋友则是从电脑外部学到电脑内部. 什么是“场”?运动场常指大家可以做运动的一个范围,电场是指电产生作用力的一个范围,磁场是指磁产生作用力的一个范围,其它类同. 导体,电比较容易通过的物体.绝缘体,电比较难通过的物体.导体和绝缘体并没有明显的介限,导体和绝缘体是导电能力相差很多很多倍的两个物体相对而言的. 有很多物体,它们在常见的不同的物理情况(温度、电场、磁场、光照、掺杂等等)下呈现出不同的导电状态.我们称这类物体为半导体. 有了导体、绝缘体和半导体,就可以生产出各种各样的电子元件,我们就可以方便简单的检测和利用电能了. 开关实际上是一个短路器和开路器,是一个电阻在零欧姆和无穷大两个阻值上变换的元件,这跟自来水开关的效果和原理是一样的. 任何时候,只要有电流流过,就必定有一个闭合的通路.这个通路就是电流回路.不考虑电源内部的情况下,电流一定是从正极流向负极. 电源相当于一个特殊的电子元件,有闭合的通路才能产生电流.没有导体以及其它电子元件连接成闭合的通路就不会产生电流. 没有回路就一定没有电流,有电流就一定有回路.(交流电流并不需要物理上的通路,真空、空气也能形成电流回路.) 两个不同的水位线存在一个水差,就是水压.水压之间有一根水管的话,水就会流动,水流动就会受到阻力.水管越细,阻力越大,水流越小;水压越高,水流越大.电压是指两个物体之间的电势差,就是电压.如果电压之间有一个导电通路的话,这个通路里面就会产生电流.电阻越大,电流越小;电压越高,电流越大. 水压、水流、水阻.水流动的方向是从高处流向低处(不算抽水机在内);对应电的比喻:电压、电流、电阻.电流动的方向是从正极流向负极(不算电源在内). 两个水位之间的水位差等于水压;两个电极之间的电势差等于电压.高水位相当于正电极,低水位相当于负电极.
可控硅调压电路图
可控硅调压电路图 可控硅是一种新型的半导体器件，它具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、动作快以及使用方便等优点，目前交流调压器多采用可控硅调压器。这里介绍一台电路简单、装置容易、控制方便的可控硅交流调压器，这可用作家用电器的调压装置，进行照明灯调光，电风扇调速、电熨斗调温等控制。这台调压器的输出功率达100W，一般家用电器都能使用。 1：电路原理： 可控硅交流调压器由可控整流电路和触发电路两部分组成，其电路原里图如下图所示。从图中可知，二极管D1—D4组成桥式整流电路，双基极二极管T1构成张弛振荡器作为可控硅的同步触发电路。当调压器接上市电后，220V交流电通过负载电阻RL经二极管D1—D4整流，在可控硅SCR的A、K两端形成一个脉动直流电压，该电
压由电阻R1降压后作为触发电路的直流电源。在交流电的正半周时，整流电压通过R4、W1对电容C充电。当充电电压Uc达到T1管的峰值电压Up时，T1管由截止变为导通，于是电容C通过T1管的e、b1结和R2迅速放电，结果在R2上获得一个尖脉冲。这个脉冲作为控制信号送到可控硅SCR的控制极，使可控硅导通。可控硅导通后的管压降很低，一般小于1V，所以张弛振荡器停止工作。当交流电通过零点时，可控硅自关断。当交流电在负半周时，电容C又从新充电……如此周而复始，便可调整负载RL上的功率了。 2：元器件选择 调压器的调节电位器选用阻值为470KΩ的WH114-1型合成碳膜电位器，这种电位器可以直接焊在电路板上，电阻除R1要用功率为1W的金属膜电阻外，其佘的都用功率为1/8W的碳膜电阻。D1—D4选用反向击穿电压大于300V、最大整流电流大于0.3A的硅整流二极管,如2CZ21B、2CZ83E、2DP3B等。SCR选用正向与反向电压大于300V、额定平均电流大于1A的可控硅整流器件，如国产3CT系例。
气动基础知识
第2章 气动基础知识 2.1 气动技术常用单位换算 各换算关系入表2.1所示： 2.2 气动技术常用公式： 一、基本单位：长度l:m ，质量m ：kg ，时间t ：S ，体积：m 3或l 一、基本公式： （一） 力(Force): a m F ?= （2s m kg N ? =）； 牛顿定律 （二） 重量(weight)：g m G ?= （2 s m kg N ?=）； （三） 压力： A F P = ( 2 m N Pa = )； 1Pa=10-5bar 上式为巴斯卡原理(Pascal’s theory) （四） 波义尔定律：见图2.1（说明压力与体 积成反比） 2211V P V P = （五） 查理定律（charle ’s Law ）： 图2.1波义尔定律
22 2111T V P T V P = 说明压力与体积的变 化与温度成正比。 （六） 流量公式：V A Q ?= （s m m s m ? =23）说明 了流量为管路截面积 与流速之乘积，见图2.2。 （七） 自由空气的体积流量： T T P P Q Q a a a ? ? =（ANR m3／min ）或（ N L ／min ） Qa 为我们在一定温度、一定压力作 用下的气体流量转换为在统一标准的自由空气下的体积流量提供了计算方法。在选择空压机、气动三联件及各种样本说明书中所提到的流量、额定流量,都是指自由空气的体积流量。只有在共同的压力标准下评价气体流量的大小才有意义。自由空气状态下单位时间内的体积流量,可用ANR 表示。也可写成 Nl/min 。 （八） 密度：V m = ρ（3 /m kg ） 单位体积的质量 （九） 伯努利力定理 (Bernoulli’s Equation) 常数=+ +2 21v gh p ρρ p 为单位体积流体的压力能，gh ρ为单位体积流体位能，2 21v ρ为单位体积流体的动 能。因此，上述伯努利方程的物理意义是：在密闭管道内作恒定流动的理想流体具有三种形式的能量，即压力能、位能和动能。在流动过程中，三种能量可以相互转化，但各个过流断面上三种能量之和恒为定值。当流体速度愈快，其压力愈低，反之速度减低，压力增加，如图图2.3所示。 （十） 气缸的相关计算： 1． 气缸截面积计算： 42 D A π= （m 2）D:气缸内径(m) 2． 理论力：P A F ?=（N ）P:压力（Pa ） 3． 实际力估算： （1） 单作用气缸的实际正向力：P A F ?=)85.0~4.0( （2） 双作用气缸的实际正向力：P A F ?=)9.0~6.0( （3） 双作用气缸的实际反向力： P d D F ?-=)(4) 9.0~6.0(22π d:活塞杆直径 （十一） 气缸每分钟空气消耗量计算： 图2.3 理想流体伯努利方程 图2.2 流体的流量计算
晶闸管的基础知识和在可控整流技术方面的应用
上海交通职业技术学院 学生毕业论文 毕业论文题目晶闸管的基础知识和在可控整流技术方 面的应用 专业港口物流设备与自动控制 学号0910032 姓名 指导老师
目录 目录 (1) 摘要 (2) 1 绪论 (3) 1.1 课题背景及发展方向 (3) 1.2 本文主要工作 (3) 2 晶闸管元件 (4) 2.1晶闸管元件简介 (4) 2.1.1.单向晶闸管的工作原理和主要参数 (4) 2.1.2 双向晶闸管的工作原理和主要参数 (7) 3.晶闸管的应用 (10) 3.1 单相半波可控整流电路 (11) 3.1.1电阻性负载 (11) 3.1.2电感性负载及续流二极管 (13) 3.1.3反电动势负载 (17) 结束语 (19) 参考文献 (20) 致谢 (21)
晶闸管的基础知识和在可控整流技术 方面的应用 李坤清 摘要：晶闸管是晶体闸流管的简称，俗称可控硅整流器（SCR ,Silicon Controlled Rectifier）,简称可控硅，其规范术语是反向阻断三端晶闸管。晶闸管是一种既具有开关作用，又具有整流作用的大功率半导体器件，应用于可控整流变频、逆变及无触点开关等多种电路。对它只要提供一个弱点触发信号，就能控制强电输出。所以说它是半导体器件从弱电领域进入强电领域的桥梁。目前为止，晶闸管是电子工业中应用最广泛的半导体器件，尽管有各种不同的新型半导体材料不断出现，但半导体材料中98%仍是硅材料，硅材料仍是集成电路产业的基础，其中晶闸管具有体积小、重量轻、功率高、寿命长等优点而得到广泛应用。晶闸管的作用主要有以下几种，1.变流整流，2.调压，3. 变频，4.开关（无触点开关）。普通晶闸管最基本的用途就是可控整流。大家熟悉的二极管整流电路属于不可控整流电路。如果把二极管换成晶闸管，就可以构成可控整流电路、逆变、电机调速、电机励磁、无触点开关及自动控制等方面。在电工技术中，常把交流电的半个周期定为180°，称为电角度。这样，在U2的每个正半周，从零值开始到触发脉冲到来瞬间所经历的电角度称为控制角α；在每个正半周内晶闸管导通的电角度叫导通角θ。很明显，α和θ都是用来表示晶闸管在承受正向电压的半个周期的导通或阻断范围的。通过改变控制角α或导通角θ，改变负载上脉冲直流电压的平均值UL，实现了可控整流。晶闸管的功用不仅是整流，它还可以用作无触点开关以快速接通或切断电路，实现将直流电变成交流电的逆变，将一种频率的交流电变成另一种频率的交流电，等等。本文主要论述晶闸管的基本原理、主要参数以及在可控整流技术方面的应用。 关键词：晶闸管可控硅半导体可控整流技术
LED可控硅调光原理及问题
LED可控硅调光原理及问题 时间：2010-11-19 20:26:44 来源：作者： 1.前言 如今，LED照明已成为一项主流技术。LED手电筒、交通信号灯和车灯比比皆是，各个国家正在推动用LED灯替换以主电源供电的住宅、商业和工业应用中的白炽灯和荧光灯。换用高能效LED 照明后，实现的能源节省量将会非常惊人。仅在中国，据政府*估计，如果三分之一的照明市场转向LED 产品，他们每年将会节省1亿度的用电量，并可减少2900万吨的二氧化碳排放量。然而，仍有一个障碍有待克服，那就是调光问题。 白炽灯使用简单、低成本的前沿可控硅调光器就可以很容易地实现调光。因此，这种调光器随处可见。固态照明替换灯要想真正获得成功的话，就必须能够使用现有的控制器和线路实现调光。 白炽灯泡就非常适合进行调光。具有讽刺意味的是，正是它们的低效率和随之产生的高输入电流，才是调光器工作良好的主要因素。白炽灯泡中灯丝的热惯性还有助于掩盖调光器所产生的任何不稳定或振荡。在尝试对LED灯进行调光的过程中遇到了大量问题，常常会导致闪烁和其他意想不到的情况。要想弄清原因，首先有必要了解可控硅调光器的工作原理、LED灯技术以及它们之间的相互关系。 2.可控硅调光的原理 图1所示为典型的前沿可控硅调光器，以及它所产生的电压和电流波形。 图1 前沿可控硅调光器 电位计R2调整可控硅(TRIAC) 的相位角，当VC2超过DIAC的击穿电压时，可控硅会在每个AC电压前沿导通。当可控硅电流降到其维持电流(IH)以下时，可控硅关断，且必须等到C2 在下个半周期重新充电后才能再次导通。灯泡灯丝中的电压和电流与调光信号的相位角密切相关，相位角的变化范围介于0度(接近0度)到180度之间。 3.LED调光存在的问题 用于替换标准白炽灯的LED灯通常包含一个LED阵列，确保提供均匀的光照。这些LED以串联方式连接在一起。每个LED的亮度由其电流决定，LED的正向电压降约为3.4 V，通常介于2.8 V 到4.2 V之间。LED灯串应当由恒流电源提供驱动，必须对电流进行严格控制，以确保相邻LED灯之间具有高匹配度。 LED灯要想实现可调光，其电源必须能够分析可控硅控制器的可变相位角输出，以便对流向LED的恒流进行单向调整。在维持调光器正常工作的同时做到这一点非常困难，往往会导致性能不佳。
可控硅晶闸管的基础知识
关于可控硅 一、可控硅的概念和结构？ 晶闸管又叫可控硅。自从20世纪50年代问世以来已经发展成了一个大的家族，它的主要成员有单向晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、快速晶闸管，等等。今天大家使用的是单向晶闸管，也就是人们常说的普通晶闸管，它是由四层半导体材料组成的，有三个PN结，对外有三个电极〔图2(a)〕：第一层P型半导体引出的电极叫阳极A，第三层P型半导体引出的电极叫控制极G，第四层N型半导体引出的电极叫阴极K。从晶闸管的电路符号〔图2(b)〕可以看到，它和二极管一样是一种单方向导电的器件，关键是多了一个控制极G，这就使它具有与二极管完全不同的工作特性。 二、可控硅的种类 可控硅有多种分类方法。 （一）按关断、导通及控制方式分类：可控硅按其关断、导通及控制方式可分为普通可控硅、双向可控硅、逆导可控硅、门极关断可控硅（GTO）、BTG可控硅、温控可控硅和光控可控硅等多种。 （二）按引脚和极性分类：可控硅按其引脚和极性可分为二极可控硅、三极可控硅和四极可控硅。 （三）按封装形式分类：可控硅按其封装形式可分为金属封装可控硅、塑封可控硅和陶瓷封装可控硅三种类型。其中，金属封装可控硅又分为螺栓形、平板形、圆壳形等多种；塑封可控硅又分为带散热片型和不带散热片型两种。 （四）按电流容量分类：可控硅按电流容量可分为大功率可控硅、中功率可控硅和小功率可控硅三种。通常，大功率可控硅多采用金属壳封装，而中、小功率可控硅则多采用塑封或陶瓷封装。 (五）按关断速度分类：可控硅按其关断速度可分为普通可控硅和高频（快速）可控硅。 图2 三、晶闸管的主要工作特性 为了能够直观地认识晶闸管的工作特性，大家先看这块示教板(图3)。晶闸管VS与小灯泡EL串联起来，通过开关S接在直流电源上。注意阳极A是接电源的正极，阴极K接电源的负极，控制极G通过按钮开关SB接在3V直流电源的正极(这里使用的是KP5型晶闸管，若采用KP1型，应接在1.5V直流电源的正极)。晶闸管与电源的这种连接方式叫做正向连接，也就是说，给晶闸管阳极和控制极所加的都是正向电压。现在我们合上电源开关S，小灯泡不亮，说明晶闸管没有导通；再按一下按钮开关SB，给控制极输入一个触发电压，小灯泡亮了，说明晶闸管导通了。这个演示实验给了我们什么启发呢? 图3 这个实验告诉我们，要使晶闸管导通，一是在它的阳极A与阴极K之间外加正向电压，二是在它的控制极G与阴极K之间输入一个正向触发电压。晶闸管导通后，松开按钮开关，去掉触发电压，仍然维持导通状态。 晶闸管的特点：是“一触即发”。但是，如果阳极或控制极外加的是反向电压，晶闸管就不能导通。控制极的作用是通过外加正向触发脉冲使晶闸管导通，却不能使它关断。那么，用什么方法才能使导通的晶闸管关断呢?使导通的晶闸管关断，可以断开阳极电源(图3中的开关S)或使阳极电流小于维持导通的最小值(称为维持电流)。如果晶闸管阳极和阴极之间外加
气动元件基础知识篇
气动元件基础知识篇 第一章概述 气压传动是一种动力传动形式，也是一种能量转换装置，它利用气体的压力来传递能量，与机械传动相比有很多优点，所以近十机年来发展速度很快。目前在很多国民经济领域中，如机床工业，工程机械，冶金，轻工及国防部门应用日益广泛，随着现代科学技术事业的发展气动液压技术已成为一项专门的应用技术领域，目前我国气动元件，液压元件已逐步标准化，规范化，系列化。气压传动的动力传递介质是来自于取之不尽的空气，环境污染小，工程实现容易，所以气压传动较液压传动来说，更是一种易于推广普及实现工业自动化的应用技术，近年来，气动技术在机械，化工，电子，电气，纺织，食品，包装，印刷，轻工，汽车等行业，有尤其在各种自动化生产装备和生产线中得到了广泛的应用，极大地提高了制造业的生产效率和产品质量，作为重要机械基础的气动及液压执行元件的应用，引起了世界各国产业界的普遍重视，气动行业已成为工业国家发展速度最快的行业之一。另一方面，市场的需求和高速发展的自动化技术也促进气动技术的不断发展。 本教案的编是为公司内部有关人员的短期培训需要而编写，其内容特点是从气动技术基础知识入手，以我公司研制开发的各种气动元件为主，着力介绍其主要工作原理，以及他们相互之间的共性，及个性特点，及正确使用维护保养进行系统阐述。 第二章气动元件 第一节气源设备 定义：产生处理和储存压缩空气的设备 空压机按压力方式可分成1.低压型0.2—1MPa 2.中压型1.0—10MPa 3.高压型>10Mpa 按工作原理可分为：容积型；速度型 按结构形式可分为：活塞式；滑片式；螺杆式； 空压机输出压力Pc=P+∑△P P—气动执行元件的最高使用压力Mpa ∑△P—气动系统总压力损失0.15—0.2Mpa 空压机安装地点—周围空气必须清洁，粉尘少，湿度少，温度低，通风好，以保证吸入空气质量。 后冷却器—风冷式，水冷式 空压输出的压缩空气温度可达120℃以上，在此温度下，空气中的水分完全呈气态，其作用是将出口的高温空气，冷却至40℃以下，将大量的水蒸汽和油雾器冷凝成液态水滴和油滴以便将它们清除掉。 压缩空气出口温度为：≤100℃时可用风冷 >100℃空气量很大时，用水冷式。 气罐 作用：1.消除压力脉动 2.依靠绝热膨胀及自然冷却降温，进一步分离掉压缩空气中的水分和油分。
十二篇可控硅交流调压电路解析
第一篇： 可控硅是一种新型的半导体器件，它具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、动作快以及使用方便等优点，目前交流调压器多采用可控硅调压器。这里介绍一台电路简单、装置容易、控制方便的可控硅交流调压器，这可用作家用电器的调压装置，进行照明灯调光，电风扇调速、电熨斗调温等控制。这台调压器的输出功率达100W，一般家用电器都能使用。 1：电路原理：电路图如下 可控硅交流调压器由可控整流电路和触发电路两部分组成，其电路原里图如下图所示。从图中可知，二极管D1—D4组成桥式整流电路，双基极二极管T1构成张弛振荡器作为可控硅的同步触发电路。当调压器接上市电后，220V交流电通过负载电阻RL经二极管D1—D4整流，在可控硅SCR的A、K两端形成一个脉动直流电压，该电压由电阻R1降压后作为触发电路的直流电源。在交流电的正半周时，整流电压通过R4、W1对电容C充电。当充电电压Uc达到T1管的峰值电压Up时，T1管由截止变为导通，于是电容C通过T1管的e、b1结和R2迅速放电，结果在R2上获得一个尖脉冲。这个脉冲作为控制信号送到可控硅SCR的控制极，使可控硅导通。可控硅导通后的管压降很低，一般小于1V，所以张弛振荡器停止工作。当交流电通过零点时，可控硅自关断。当交流电在负半周时，电容C又从新充电……如此周而复始，便可调整负载RL上的功率了。 2：元器件选择 调压器的调节电位器选用阻值为470KΩ的WH114-1型合成碳膜电位器，这种电位器可以直接焊在电路板上，电阻除R1要用功率为1W的金属膜电阻外，其佘的都用功率为1/8W的碳膜电阻。D1—D4选用反向击穿电压大于300V、最大整流电流大于0.3A的硅整流二极管,如2CZ21B、2CZ83E、2DP3B等。SCR选用正向与反向电压大于300V、额定平均电流大于1A的可控硅整流器件，如国产3CT系例。 第二篇： 本例介绍的温度控制器，具有SB260取材方便、性能可靠等特点，可用于种子催芽、食用菌培养、幼畜饲养及禽蛋卵化等方面的温度控制，也可用于控制电热毯、小功率电暖器等家用电器。
气动技术基本知识
气动技术基本知识 1. 气动技术中常用的单位 1个大气压=760mmHg =1.013bar =101kpa 压力单位换算 1N/㎡=bar 105-=1002.17-?kgf/m ㎡=1002.15-?kgf/c ㎡ 1kgf/c ㎡=0.1Mpa 2. 气动控制装置的特点 ⑴空气廉价且不污染环境，用过的气体可直接排入大气 ⑵速度调整容易 ⑶元件结构紧凑，可靠性高 ⑷受湿度等环境影响小 ⑸使用安全便于实现过载保护 ⑹气动系统的稳定性差 ⑺工作压力低，功率重量比小 ⑻元件在行程中途停止精度低 3. 气动系统的组成 气动系统基本由下列装置和元件组成 (1)气源装置——气动系统的动力源提供压缩空气 (2)空气处理装置——调节压缩空气的洁净度及压力 (3)控制元件 方向控制元件——切换空气的流向 流量控制元件——调节空气的流量 (4)逻辑元件——与或非 (5)执行元件——将压力能转换为机械功 (6)辅助元件——保证气动装置正常工作的一些元件 压缩机 a ）气源装置 储气罐 后冷却器 过滤器 油雾分离器 减压阀 b ）空气调节 油雾器
处理装置空气净化单元 干燥器 其它 电磁阀气缸 气压控制阀带终端开关气缸方向控制阀机械操作阀带制动器气缸 手动阀气缸带锁气缸 其它带电磁阀气缸 其它 速度控制阀 C）控制元件速度控制阀d）执行元件 节流阀 摆动缸 回转执行件 逻辑阀 空气马达管子接头 消音器 e）辅助元件压力计 其它 污染物质的去除能力 污染物质过滤器油雾分离器干燥器 水蒸气 微小水雾 微小油雾 水滴 固体杂质 × × × ○ ○ × ○ ○ ○ ○ ○ ○ × ○ × 表1 二、空气处理元件 压缩空气中含有各种污染物质。由于这些污染物质降低了气动元件的使用寿命。并且会经常造成元件的误动作和故障。表1列出了各种空气处理元件对污染物的清除能力。 1．空气滤清器 空气滤清器又称为过滤器、分水滤清器或油水分离器。它的作用在于分离压缩空气中的水分、油分等杂质，使压缩空气得到初步净化。
可控硅基础知识
可控硅基础知识 可控硅实际上就是类似于二极管，但又点不同，就是可控硅是可以控制的，当可控硅加了正向电压，并收到触发脉冲时，才可以导通。下面给你我整理的资料： 第二章晶闸管特性介绍 晶闸管是实现整流回馈单元的核心器件，故用一章专门来陈述其特性。 硅晶体闸流管简称晶闸管，俗称可控硅。它是一种大功率的交流新器件，主要用于大功率的交流电能与直流电能之间的相互转换----将交流电转变为直流电，其输出的直流电具有可控性；将直流电转变为交流电，称为逆变。 2.1晶闸管的结构及符号 晶闸管主要有：普通型、双向型、可关断型。在晶闸管的整流技术中使用的主要是普通型。 普通型晶闸管的结构及符号如下图所示。晶闸管有三个极：阳极A、阴极K、门极G。图中A为阳极，利用它与散热器固定，达到良好散热的目的，另一端是阴极K，细引线为门极G。 2.2晶闸管的工作原理 （a）结构（b）工作原理 图2-2 晶闸管工作原理 不论哪种结构形式的晶闸管，管芯都是有四层（PNPN）半导体和三端（A、G、K）引线构成。因此它有三个PN结，由最外层的P层和N层分别引出阳极和阴极，中间P层引出门极，如上图(a）所示。 可以将三个PN结和4层半导体看成是由PNP型和NPN型两个三极管连接而成的，如上图(b）所示，则每个三极管的基极跟另一个三极管的集电极相连接，阳极A相当于V1管的发射极，阴极K相当于V2管的发射极，门极相当于V2管的基极。那么，普通型晶闸管不仅具有硅整流二极管所具有的正向导通，反向截止相似的特性，更重要的是它的正向导通是可以控制的，起这种控制作用的就是门极。 2.2.1 门极不加正向电压 当晶闸管加上正向电压UA（即阳极接电源正极，阴极接电源负极）时，因为UG=0，虽然V2管集电极上有正向电压，但V2管的基极没有注入电流，所以V2管不能够导通，所以V2管的集电极跟发射极没有电流，即IA=0，而V2管的集电极恰好是V1管的基极，因而V1管无法导通，所以整个晶闸管不能正向导通。当晶闸管加上反向电压的时候，此时V1、V2管的发射极均被加了反向电压，处于反向偏置状态，两个管均截止，晶闸管也处于关断状态。 经过上面的分析可以得出以下结论：晶闸管不仅具有反向阻断能力（跟硅整流二极管类似），而且具有正向阻断能力，也就是说，只要不加门极电压，不管晶闸管收到正向电压还是反向电压，晶闸管都将处于截止状态。 2.2.2 门极加正向电压 当晶闸管加正向电压时，V1、V2管的集电极都处于反向偏置状态。此时给门极加上正向电压，就相当于给V2管的发射极加正向偏置电压，那么V2管导通，同时产生了基极电流IB2，根据放大的关系，V2集电极的电流为β2IB2，而这个电流恰恰是V1管的基极电流IB1（=β2IB2），V管也因此正向导通，其集电极电流为IC1= β1IB1，这股电流又作为V2的基极电流注入V2管使电流进一步得到放大，这样，电流便在两个三极管间形成了强烈的正反馈，使得V1、V2管最终都进入饱和状态，此时，晶闸管便完全导通。 2.2.3晶闸管导通后的截止 晶闸管导通后，可以看到，V1、V2管的基极始终有电流流过，而此时，即便门极电压取消，晶闸管仍然处于导通状态，此时晶闸管已经失去控制作用，也就是说，门极电压的控制作用仅仅是在晶闸管未完全导通之前。 那么，晶闸管导通之后，如何使其关断呢？一是可以减小阳极电流，使其小到不能维持正反馈。二是给晶闸管加一个零电压或反向电压，使得V1、V2管都处于反向截止状态，此时即便存在门极电压，晶闸管也会关断。 综合上面的分析，可以得出以下结论： （1）晶闸管具有跟硅整流二极管相似的特性，反向截止，正向导通，而且正向是可以控制的导通，可以通过门极电压来选择晶闸管导通的时刻。 （2）晶闸管完全导通后，门极便失去其控制作用。如果想让完全导通的晶闸管关断，必须做到两点：一是使阳极电流减小到无法维持正反馈的地步，二是给阳极加一个零电压或者反向电压。 2.3 晶闸管的触发电路 要想使晶闸管触发导通，必须给门极加一个正向的触发电压，等晶闸管完全导通后，此电压可有可无，因此可以在恰当的时刻给门极一个触发脉冲。 常用的触发电路是单结型晶体管电路，又叫双基极二极管，它有一个发射极，两个基极。制作过程就是在一块高阻率的N型硅基片上做两个接触电阻很小的极。
交流调压原理—可控硅
6.1 交流调压电路 交流调压电路采用两单向晶闸管反并联（图6-1(a)）或双向晶闸（图6-1（b）），实现对交流电正、负半周的对称控制，达到方便地调节输出交流电压大小的目的，或实现交流电路的通、断控制。因此交流调压电路可用于异步电动机的调压调速、恒流软起动，交流负载的功率调节，灯光调节，供电系统无功调节，用作交流无触点开关、固态继电器等，应用领域十分广泛。 图6-1 交流调压电路 交流调压电路一般有三种控制方式，其原理如图6-2所示。 图6-2 交流调压电路控制方式 （1）通断控制 通断控制是在交流电压过零时刻导通或关断晶闸管，使负载电路与交流电源接通几个周波，然后再断开几个周波，通过改变导通周波数与关断周波数的比值，实现调节交流电压大小的目的。 通断控制时输出电压波形基本正弦，无低次谐波，但由于输出电压时有时无，电压调节不连续，会分解出分数次谐波。如用于异步电机调压调速，会因电机经常处于重合闸过程而出现大电流冲击，因此很少采用。一般用于电炉调温等交流功率调节的场合。 （2）相位控制 与可控整流的移相触发控制相似，在交流的正半周时触发导通正向晶闸管、负半周时触发导通反向晶闸管，且保持两晶闸的移相角相同，以保证向负载输出正、负半周对称的交流电压波形。 相位控制方法简单，能连续调节输出电压大小。但输出电压波形非正弦，含有
丰富的低次谐波，在异步电机调压调速应用中会引起附加谐波损耗，产生脉动转矩等。 （3）斩波控制 斩波控制利用脉宽调制技术将交流电压波形分割成脉冲列，改变脉冲的占空比即可调节输出电压大小。 斩波控制输出电压大小可连续调节，谐波含量小，基本上克服了相位及通断控制的缺点。由于实现斩波控制的调压电路半周内需要实现较高频率的通、断，不能采用晶闸管，须采用高频自关断器件，如GTR、GTO、MOSFET、IGBT等。 实际应用中，采取相位控制的晶闸管型交流调压电路应用最广，本章将分别讨论单相及三相交流调压电路。 6.1.1 单相交流调压电路 单相交流调压电路原理图如图6-1所示，其工作情况与负载性质密切相关。 1．电阻性负载 纯电阻负载时交流调压电路输出电压、输出电流波形如图6-3所示。电路 工作过程是：在电源电压正半周、移相控制角时刻，触发导通晶闸管VT1，使正半周的交流电压施加到负载电阻上，电流、电压波形相同。当电压过零时，VT1 因电流为零而关断。在控制角为时触发导通VT2，负半周交流电压施加在负载上，当电压再次过零时，VT2因电流为零而关断，完成一个周波的对称输出。 当时，输出电压最大；当时。改变控制角大小可获得大小可调的交流电压输出，其波形为“缺块”正弦波。正因为电压波形有缺损，