晶闸管开关电路的应用与原理

1.单相晶闸管无触头开关电路

电路简介

晶闸管原称可控硅（SCR），它不仅具有硅整流器的特性，更重要的是它的工作过程可以控制，能以小功率信号去控制大功率系统，可作为强电与弱电的接口，属于用途十分广泛的功率电子器件。晶闸管分单向晶闸管和双向晶闸管两种，在电子设备里，晶闸管主要应用于可控整流、交流调压、电子开关、逆变等。

晶闸管无触头开关可用于低压400V系统容性负载的通断控制，无冲击涌流，无过电压，工作时无噪声，允许频繁投切，安装、接线简单方便，特别适合配套快速投切SVC低压动态无功补偿装置使用。

单相晶闸管导通条件：一是晶闸管阳极与阴极间必须加正向电压，二是门极也要加正向电压。以上两个条件必须同时具备，晶闸管才会处于导通状态。另外，晶闸管一旦导通后，即使降低门极电压或去掉门极电压，晶闸管仍然导通。

晶闸管关断条件：降低或去掉加在晶闸管阳极至阴极之间的正向电压，使阳极电流小于最小维持电流以下。

单相晶闸管无触头开关电路如图5-16所示。

电路原理

图5-16a所示是晶闸管单相交流调压电路，在电路中，晶闸管VT作为开关使用，其导通角不需要调节。在需要接通电路时时，让两个反向并联晶闸管都正向全导通（或触发延迟角为零）；在需要切断电路时，对两个晶闸管不进行触发即可。

在图5-16b中只用一个晶闸管，当交流电压为正半周时，晶闸管VT受正向电压作用，但未加触发脉冲时，它一直处于阻断状态，整流桥不通，交流电路因而被切断；在给晶闸管加一系列高频触发脉冲时，它全导通，负载得到交流电流。

图5-16 单相晶闸管开关电路

应用技巧

晶闸管是一种大功率半导体器件，它能控制较大的电流和功率。图5-17所示为晶闸管控制的照明不间断电源。交流电源停电时，自动地转换为直流电源供电。

图5-17 照明不间断电源的电路

2.双向晶闸管无触头开关电路

电路简介

双向晶闸管相当于两个普通晶闸管的反并联，因此用它来做电子开关是很好的选择。使用双向晶闸管与使用普通晶闸管相比在制作无触头开关装置时，能够大大减少管子的使用数量（少一半），因此主控电路（触发电路）变得更加简单，从而可大幅度降低整机生产成本，提高整机可靠性。图5-18所示为双向晶闸管无触头开关电路。

图5-18 双向晶闸管无触头开关电路(www.xing528.com)

电路原理

按下控制按钮SB₁时，负载得电工作，负载R_L上的220V电压经电容器C₁降压、二极管VD整流、稳压二极管VS稳压、电容器C₂滤波后得到的直流电压，经过电位器RP限流后加到双向晶闸管VT的G极和T₁极间，松开SB₁时，VT的T₂、T₁极加上了电压，G极和T₁极间也因C₂上的电压不能突变而加上了电压，满足了VT导通条件，VT进入导通状态。此后，市电通过处于通态的VT加到R₁上的交流220V电压，被变换成直流电压后加到VT的G极和T₁极间，使VT继续保持在导通状态。

VT导通后，两个按下SB₂，则VT的G极和T₁极间的电压降为0，VT立即进入截止状态，R_L上的220V电压便消失，而C₂通过RP和VT的G、T₁极间电阻迅速放电，使VT的触发电压变为0，因而松开SB₂后，VT不会重新导通。

友情提示

实验表明，当C₂的容量在100～330μF范围内，SB₁触发VT导通有效，而且SB₁、SB₂不会出现“迟钝”现象。

知识窗

晶闸管的测试：

晶闸管分单向晶闸管和双向晶闸管两种，都是三个电极。单向晶闸管有阳极A、阴极K、门极G三个引脚。双向晶闸管有第一阳极A₁（T₁），第二阳极A₂（T₂）、门极G三个引脚。

（1）单、双向晶闸管的判别：先任测两个极，若正、反测指针均不动（R×1档），可能是A、K或G、A极（对单向晶闸管）也可能是T₂、T₁或T₂、G极（对双向晶闸管）。若其中有一次测量指示为几十至几百欧，则必为单向晶闸管。且红表笔所接为K极，黑表笔接的为G极，剩下即为A极。若正、反向测指示均为几十至几百欧，则必为双向晶闸管。再将旋钮拨至R×1或R×10档复测，其中必有一次阻值稍大，则稍大的一次红表笔接的为G极，黑表笔所接为T₁极，余下的是T₂极。

（2）性能的差别：将旋钮拨至R×1档，对于1～6A单向晶闸管，红表笔接K极，黑表笔同时接通G、A极，在保持黑表笔不脱离A极状态下断开G极，指针应指示几十欧至100Ω，此时晶闸管已被触发，且触发电压低（或触发电流小）。然后瞬时断开A极再接通，指针应退回位置，则表明晶闸管良好。

对于1～6A双向晶闸管，红表笔接T₁极，黑表笔同时接G、T₂极，在保证黑表笔不脱离T₂极的前提下断开G极，指针应指示为几十至一百多欧（视晶闸管电流大小、厂家不同而异）。然后将两表笔对调，重复上述步骤测一次，指针指示还要比上一次稍大十几至几十欧，则表明晶闸管良好，且触发电压（或电流）小。若保持接通A极或T₂极及时断开G极，指针立即退回位置，则说明晶闸管触发电流太大或损坏。

3.停电自锁开关电路

双向晶闸管由于具有体积小、重量轻、耐压高、容量大、效率高、使用维护简单、触发电路简单、工作稳定可靠等优点，以双向晶闸管为核心控制器件对供电线路进行停电控制，是一种较常用的方法，图5-19所示为停电自锁开关电路。

图5-19 停电自锁开关电路

电路原理

电网供电正常时，该停电自锁开关像普通开关一样使用。按一下SB₁，220V交流电经R₁和R₂分压给双向晶闸管VT提供一触发电压，使双向晶闸管导通。晶闸管导通后，在电源电压正半周期间，少量电流经R₄、VD₁向C₁充电，同时经R₃、R₂分压触发晶闸管；在负半周期间，C₁向R₃和R₂放电并触发双向晶闸管，这样使双向晶闸管继续导通，保证负载正常工作。

一旦电网突然停电，C₁上的电荷经R₃和R₂放电。在电网恢复供电后，由于SB₁常开，C₁上又无电压，不能使双向晶闸管触发导通，电路呈断开自锁状态，因此没有电流流过负载。只有重按一下SB₁，负载才能正常工作，从而有效地防止了因断电后恢复供电造成的浪费和事故。从而实现自锁作用。

友情提示

动断按钮SB₂用于正常供电情况下关断电路。