双向晶闸管交流调压电路详解

双向晶闸管通常与双向二极管配合组成交流调压电路。

图7-48 双向二极管

a)实物外形 b)符号

1.双向二极管

(1)外形与符号

双向二极管又称双向触发二极管，它在电路中可以双向导通。双向二极管的实物外形和电路符号如图7-48所示。

(2)性质

普通二极管有单向导电性,而双向二极管具有双向导电性，但它的导通电压通常比较高。下面通过图7-49所示电路来说明双向二极管性质。

1)加正向电压。在图7-49a所示电路中,将双向二极管VD与可调电源E连接起来。当电源电压较低时,VD不能导通,随着电源电压的逐渐调高,当调到某一值时(如30V),VD马上导通,有从上往下的电流通过双向二极管。

图7-49 双向二极管的性质说明

a)正向导通 b)反向导通

2)加反向电压。在图7-49b所示电路中,将电源的极性调换后再与双向二极管VD连接起来。当电源电压较低时,VD不能导通,随着电源电压的逐渐调高,当调到某一值时(如30V),VD马上导通,有从下向上的电流通过双向二极管。

综上所述,不管加正向电压还是反向电压，只要电压达到一定值，双向二极管就能导通。

(3)特性曲线

双向二极管的性质可用图7-50所示的曲线来表示,坐标中的横轴表示双向二极管两端的电压,纵坐标表示流过双向二极管的电流。

从图7-50中可以看出,当触发二极管两端加正向电压时,如果两端电压低于U_B1电压,流过的电流很小,双向二极管不能导通,一旦两端的正向电压达到U_B1(称为触发电压),马上导通,流过的电流增大,同时双向二极管两端的电压会略有下降(低于U_B1)。

同样地,当触发二极管两端加反向电压时,在两端电压低于U_B2电压时不能导通,只有两端的正向电压达到U_B2时才能导通,导通后的双向二极管两端的电压会略有下降(低于U_B2)。

从图7-50中还可以看出,双向二极管正、反向特性相同，具有对称性，故双向二极管极性没有正、负之分。

双向二极管的触发电压较高,30V左右最为常见,双向二极管的触发电压一般有20~60V、100~150V和200~250V三个等级。(www.xing528.com)

图7-50 双向二极管特性曲线

(4)检测

双向二极管的检测包括好坏检测和触发电压检测。

1)好坏检测。万用表拨至R×1k挡,测量双向二极管正、反向电阻,如图7-51所示。若双向二极管正常,正、反向电阻均为无穷大。若测得的正、反向电阻很小或为0,说明双向二极管漏电或短路,不能使用。

2)触发电压检测。检测双向二极管的触发电压方法如下:

第一步:如图7-52所示,将双向二极管与电容、电阻和耐压大于300V的二极管接好,再与220V市电连接。

图7-51 双向二极管好坏检测

第二步:将万用表拨至直流50V挡,红、黑表笔分别接被测双向二极管的两极,然后观察指针位置,如果指针在表盘上摆动(时大时小),指针所指最大电压即触发二极管的触发电压。图7-52中指针指的最大值为30V,则触发二极管的触发电压值约为30V。

第三步:将双向二极管两极对调,再测两端电压,正常该电压值应与第二步测得的电压值相等或相近。两者差值越小,表明触发二极管对称性越好,即性能越好。

图7-52 双向二极管触发电压的检测

2.双向晶闸管

图7-53所示是一种由双向二极管和双向晶闸管构成的交流调压电路。

图7-53 由双向二极管和双向晶闸管构成的交流调压电路

电路工作过程说明如下:当交流电压U正半周到来时,U的极性是上正下负,该电压经负载R_L、电位器RP对电容C充得上正下负的电压,随着充电的进行,当C的上正下负电压达到一定值时,该电压使双向二极管VD导通,电容C的正电压经VD送到VTH的G极,VTH的G极电压较主极T₁的电压高,VTH被正向触发,两个主极T₂、T₁之间随之导通,有电流流过负载R_L。在220V电压过零时,流过晶闸管VTH的电流为0,VTH由导通转为截止。

当220V交流电压负半周到来时,电压U的极性是上负下正,该电压对电容C反向充电,先将上正下负的电压中和,然后再充得上负下正电压,随着充电的进行,当C的上负下正电压达到一定值时,该电压使双向二极管VD导通,上负电压经VD送到VTH的G极,VTH的G极电压较主极T₁电压低,VTH被反向触发,两个主极T₁、T₂之间随之导通,有电流流过负载R_L。在220V电压过零时,VTH由导通转入截止。

从上面的分析可知,只有在晶闸管导通期间,交流电压才能加到负载两端,晶闸管导通时间越短,负载两端得到的交流电压有效值越小,而调节电位器RP的值可以改变晶闸管导通时间,进而改变负载上的电压。例如RP滑动端下移,RP阻值变小,220V电压经RP对电容C充电电流大,C上的电压很快上升到使双向二极管导通的电压值,晶闸管导通提前,导通时间长,负载上得到的交流电压有效值高。