可控硅電路進階設計圓“五”曲

　　今天咱們討論一個很神奇也很常用的元件--可控硅，首先自然是先普及下基礎知識，熟悉的童鞋請略過，直奔下面電路的盛宴。先行預告一下，五個電路設計，驚喜不斷，請大家HOLD住。

　　可控硅，是可控硅整流元件(Silicon Controlled Rectifier，SCR)的簡稱，是一種具有三個PN結的四層結構的大功率半導體器件，亦稱為晶閘管。具有體積小、結構相對簡單、功能強等特點，被廣泛用來作可控整流、逆變、變頻、調壓、無觸點開關等。以上來自百度百科，良苦用心是讓大家知道這東西太重要了，搞電子的得會用。下面介紹其工作原理，單向可控硅有三個電極分別是陽極A、控制級G和陰極K，如圖1所示。導通條件：當AK間加正向電壓時，在G級加導通電壓，可控硅導通且保持。若在陽極或控制級加反向電壓時，可控硅就不會導通。控制級只起到導通作用，不能截止;截止條件：可以斷開陽極或使可控硅AK級電流小于維持電流。下面開始介紹可控硅電路設計：

　　進階一：機械式開關

　　單向可控硅用于交流市電時，通過橋式整流電路后，在G級加導通電壓后可控硅就被導通，但由于交流電過零的現(xiàn)象，會使可控硅截止(過零現(xiàn)象時常發(fā)生，因為在橋式整流后輸出的是脈動直流電，會有個零點電壓，電壓為零點時可控硅沒有維持電流就會發(fā)生過零現(xiàn)象)。但我們實際應用中按一下開關它就會持續(xù)得電，這該怎么解決呢?

　　很簡單：電容。只需要在KG級之間接上一個容量甚小的電容就可解決問題。這是因為可控硅導通之后，會向電容進行充電，在過零時，電容對控制級放電，向可控硅提供觸發(fā)電流，如圖2所示。

　　既然開了，要怎么關呢?沒錯，只需要在KG級之間加開關SA，由于電容C1的原因SCR一直導通。當SA開關按下時，C1放電，SCR過零時沒有維持電流而截止，開關的關斷解決了。

　　出個題目，這么設計機械開關有什么問題?好吧，我公布答案，倆問題，一不方便，二成本高。有的同學肯定想問還有解決方法，bingo，大家肯定都想到了，就利用三極管的導通與截止代替機械開關，但如何觸發(fā)三極管是個值得思考的問題，大家且想一下。有人說可以利用人體自有的感應信號驅動三極管基極從而使三極管導通，我得說同學您太機智了，點個贊。沒想到也無妨，咱們繼續(xù)往下看。

　　進階二：觸摸式電子開關

　　當市電電壓經過橋式整流后，通過R1和R2進行分壓，在控制端建立約15V的直流電壓。當人體觸摸到金屬片M1時三極管V1導通，從而SCR亦導通，燈泡得電工作。當需要關斷時只需要輕觸金屬片M2就可以使C3上的電荷被釋放掉。SCR于過零時關斷，其中C1為抗干擾電容，避免誤動作。R4、R5作用是避免發(fā)生觸電事故，太大會降低感應靈敏度，5M歐以上即可，一般取10M歐更為安全。

　　其實這個電路在實際應用中是比較悲劇的，因為很麻煩，一個觸摸開，一個觸摸關。我猜您肯定想問能不能把倆個觸摸片直接相接，設計出只用一個金屬片的觸摸開關。很不幸，我想說理想很豐滿，現(xiàn)實很骨感。

　　要將倆觸片合二為一，必須做到一點：當SCR關斷時，感應信號只能加給Q1而不進入Q2，SCR導通時感應信號只加給Q2而不進入Q1，并且在開和關之間有一定的延時，不然會暗滅交替也是不可行的，所以這個想法打住。

　　還有個主意，可以利用SCR控制級的電壓變化進行控制，之間加個三極管組成延時電路，就可設計出單觸片的觸摸開關了，請看進階三。