可控硅電路進(jìn)階設(shè)計(jì)圓“五”曲

　　今天咱們討論一個(gè)很神奇也很常用的元件--可控硅，首先自然是先普及下基礎(chǔ)知識(shí)，熟悉的童鞋請(qǐng)略過，直奔下面電路的盛宴。先行預(yù)告一下，五個(gè)電路設(shè)計(jì)，驚喜不斷，請(qǐng)大家HOLD住。

　　可控硅，是可控硅整流元件(Silicon Controlled Rectifier，SCR)的簡(jiǎn)稱，是一種具有三個(gè)PN結(jié)的四層結(jié)構(gòu)的大功率半導(dǎo)體器件，亦稱為晶閘管。具有體積小、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)等特點(diǎn)，被廣泛用來作可控整流、逆變、變頻、調(diào)壓、無觸點(diǎn)開關(guān)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(huì)用。下面介紹其工作原理，單向可控硅有三個(gè)電極分別是陽(yáng)極A、控制級(jí)G和陰極K，如圖1所示。導(dǎo)通條件：當(dāng)AK間加正向電壓時(shí)，在G級(jí)加導(dǎo)通電壓，可控硅導(dǎo)通且保持。若在陽(yáng)極或控制級(jí)加反向電壓時(shí)，可控硅就不會(huì)導(dǎo)通。控制級(jí)只起到導(dǎo)通作用，不能截止;截止條件：可以斷開陽(yáng)極或使可控硅AK級(jí)電流小于維持電流。下面開始介紹可控硅電路設(shè)計(jì)：

　　進(jìn)階一：機(jī)械式開關(guān)

　　單向可控硅用于交流市電時(shí)，通過橋式整流電路后，在G級(jí)加導(dǎo)通電壓后可控硅就被導(dǎo)通，但由于交流電過零的現(xiàn)象，會(huì)使可控硅截止(過零現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，因?yàn)樵跇蚴秸骱筝敵龅氖敲}動(dòng)直流電，會(huì)有個(gè)零點(diǎn)電壓，電壓為零點(diǎn)時(shí)可控硅沒有維持電流就會(huì)發(fā)生過零現(xiàn)象)。但我們實(shí)際應(yīng)用中按一下開關(guān)它就會(huì)持續(xù)得電，這該怎么解決呢?

　　很簡(jiǎn)單：電容。只需要在KG級(jí)之間接上一個(gè)容量甚小的電容就可解決問題。這是因?yàn)榭煽毓鑼?dǎo)通之后，會(huì)向電容進(jìn)行充電，在過零時(shí)，電容對(duì)控制級(jí)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(guān)呢?沒錯(cuò)，只需要在KG級(jí)之間加開關(guān)SA，由于電容C1的原因SCR一直導(dǎo)通。當(dāng)SA開關(guān)按下時(shí)，C1放電，SCR過零時(shí)沒有維持電流而截止，開關(guān)的關(guān)斷解決了。

　　出個(gè)題目，這么設(shè)計(jì)機(jī)械開關(guān)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(xué)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(dǎo)通與截止代替機(jī)械開關(guān)，但如何觸發(fā)三極管是個(gè)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(yīng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)三極管基極從而使三極管導(dǎo)通，我得說同學(xué)您太機(jī)智了，點(diǎn)個(gè)贊。沒想到也無妨，咱們繼續(xù)往下看。

　　進(jìn)階二：觸摸式電子開關(guān)

　　當(dāng)市電電壓經(jīng)過橋式整流后，通過R1和R2進(jìn)行分壓，在控制端建立約15V的直流電壓。當(dāng)人體觸摸到金屬片M1時(shí)三極管V1導(dǎo)通，從而SCR亦導(dǎo)通，燈泡得電工作。當(dāng)需要關(guān)斷時(shí)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(shí)關(guān)斷，其中C1為抗干擾電容，避免誤動(dòng)作。R4、R5作用是避免發(fā)生觸電事故，太大會(huì)降低感應(yīng)靈敏度，5M歐以上即可，一般取10M歐更為安全。

　　其實(shí)這個(gè)電路在實(shí)際應(yīng)用中是比較悲劇的，因?yàn)楹苈闊?，一個(gè)觸摸開，一個(gè)觸摸關(guān)。我猜您肯定想問能不能把倆個(gè)觸摸片直接相接，設(shè)計(jì)出只用一個(gè)金屬片的觸摸開關(guān)。很不幸，我想說理想很豐滿，現(xiàn)實(shí)很骨感。

　　要將倆觸片合二為一，必須做到一點(diǎn)：當(dāng)SCR關(guān)斷時(shí)，感應(yīng)信號(hào)只能加給Q1而不進(jìn)入Q2，SCR導(dǎo)通時(shí)感應(yīng)信號(hào)只加給Q2而不進(jìn)入Q1，并且在開和關(guān)之間有一定的延時(shí)，不然會(huì)暗滅交替也是不可行的，所以這個(gè)想法打住。

　　還有個(gè)主意，可以利用SCR控制級(jí)的電壓變化進(jìn)行控制，之間加個(gè)三極管組成延時(shí)電路，就可設(shè)計(jì)出單觸片的觸摸開關(guān)了，請(qǐng)看進(jìn)階三。