你的位置:首頁(yè) > 測(cè)試測(cè)量 > 正文
案例分析:可控硅應(yīng)用的三個(gè)設(shè)計(jì)誤區(qū)
發(fā)布時(shí)間:2014-06-14 責(zé)任編輯:lefteye
[導(dǎo)讀]在電子制作中,單向或雙向可控硅常被用作開(kāi)關(guān)、調(diào)壓的執(zhí)行器件,還可以控制直流、交流電路的負(fù)載功率。但是在這個(gè)基本器件的應(yīng)用設(shè)計(jì)中缺存在以下誤區(qū)。本文轉(zhuǎn)自一個(gè)網(wǎng)友對(duì)三個(gè)可控硅應(yīng)用電路設(shè)計(jì)上的錯(cuò)誤分析,很有借鑒意義。
目前有些電子制作文章中,對(duì)可控硅的運(yùn)用常有謬誤之處??梢哉f(shuō),此類(lèi)電子制作稿純粹是杜撰出來(lái)的,不要說(shuō)制作,恐怕作者連起碼的實(shí)驗(yàn)也未做過(guò),這豈不是造成對(duì)初學(xué)者的誤導(dǎo)嗎?! 常見(jiàn)的電路設(shè)計(jì)不當(dāng)之處大約有以下幾點(diǎn)。
誤區(qū)一:觸發(fā)電路設(shè)計(jì)不當(dāng)
若欲使可控硅觸發(fā)導(dǎo)通,除有足夠的觸發(fā)脈沖幅度和正確的極性以外,觸發(fā)電路和可控硅陰極之間必須有共同的參考點(diǎn)。有些電路從表面看,觸發(fā)脈沖被加到可控硅的觸發(fā)極G,但可控硅的陰極和觸發(fā)信號(hào)卻無(wú)共同參考點(diǎn),觸發(fā)信號(hào)并未加到可控硅的G—K之間,可控硅不可能被觸發(fā)。
圖1(a),自動(dòng)水位控制電路(錯(cuò)誤)
圖1(a)例為555組成的自動(dòng)水位控制電路,用于水塔自動(dòng)保持水位。該文制作者考慮到水井和水塔中的水不能帶市電,故555控制系統(tǒng)用變壓器隔離降壓供電。555第3腳輸出脈沖接入雙向可控硅的G點(diǎn)。由于雙向可控硅T1對(duì)控制電路是懸空的,555第3腳輸出脈沖根本不能形成觸發(fā)電流,可控硅不可能導(dǎo)通。再者,該電路雖采用隔離市電的低壓供電,但控制電路仍然通過(guò)G、T1極與市電相連, 當(dāng)220V輸入端B為火線時(shí), 井水和水塔供水將代有市電電壓,這是絕不允許的!
圖1(b), 自動(dòng)水位控制電路(正確)
正確的方式見(jiàn)圖1(b)??煽毓枧c抽水電機(jī)組成抽水控制開(kāi)關(guān),SCR的觸發(fā)由T2與G間接入電阻控制。當(dāng)水位降低時(shí),控制觸點(diǎn)開(kāi)路,555第3腳輸出高電平(此電路部分省略),使Q導(dǎo)通,繼電器J吸合,SCR觸發(fā)導(dǎo)通,電機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)水位達(dá)到時(shí), 觸點(diǎn)經(jīng)水接通,555第3腳輸出低電平,Q截止,SCR在交流電過(guò)零時(shí)截止,抽水停止。
上述電路因設(shè)計(jì)考慮不周,出現(xiàn)了不該有的低級(jí)錯(cuò)誤。但類(lèi)似水塔供水控制系統(tǒng)與市電不隔離的設(shè)計(jì),卻常出現(xiàn)在電子書(shū)刊中。
[page]
圖2,觸發(fā)電路設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)碾娐吩O(shè)計(jì)
觸發(fā)電路設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)牡诙€(gè)例子常見(jiàn)于電子制作稿中,其電路見(jiàn)圖2a, 圖中對(duì)電路進(jìn)行簡(jiǎn)化。其實(shí), 無(wú)論控制系統(tǒng)完成何種控制,無(wú)論是單向還是雙向可控硅, 圖2的觸發(fā)電路是不能正常工作的。其問(wèn)題在于,控制系統(tǒng)發(fā)出觸發(fā)信號(hào)UG,其參考點(diǎn)是共地,而可控硅T1或T2的參考點(diǎn)是負(fù)載熱端。實(shí)際上, 加到可控硅的觸發(fā)電壓UG是與負(fù)載端電壓UZ相串聯(lián)的。雙向可控硅究竟是T1還是T2為觸發(fā)參考點(diǎn),視觸發(fā)信號(hào)的相對(duì)極性來(lái)決定的。如按圖2中標(biāo)注,T1在下,T2在上, 則UG相對(duì)于T1必須是正極性的, 且與T1的電壓同參考電位。但無(wú)論T1還是T2作參考點(diǎn), 按圖2a的接法,可控硅導(dǎo)通時(shí),UZ常近似等于Uin,如此高電壓加到觸發(fā)極G和T1之間, 將立即使觸發(fā)極被擊穿,可控硅被損壞。
改進(jìn)此電路的方法之一是,采用觸發(fā)變壓器隔離控制系統(tǒng)的參考點(diǎn)(如圖2b), 觸發(fā)信號(hào)可以由BT33組成鋸齒波發(fā)生器受控于控制系統(tǒng)(矩形波也可以),這樣,不受初級(jí)參考點(diǎn)的影響,觸發(fā)變壓器次級(jí)可直接接在G與T1之間,與負(fù)載上電壓無(wú)關(guān)。
另一簡(jiǎn)單改進(jìn)方法是,將負(fù)載電路Z移到圖2a的T2與Uin之間。不過(guò),這種用法受到限制,因負(fù)載兩端都無(wú)法接入任何參考點(diǎn)。
誤區(qū)二:電感負(fù)載的應(yīng)用
近來(lái), 市場(chǎng)上出售一種調(diào)光器, 類(lèi)似某些調(diào)光臺(tái)燈內(nèi)控制電路,利用控制RC充電時(shí)間。通過(guò)雙向二極管控制可控硅的導(dǎo)通角,控制負(fù)載電路的功率, 實(shí)為調(diào)功器。這種調(diào)功器用于控制白熾燈、電阻加熱器等電阻性負(fù)載,要求可控硅耐壓高于交流電的峰值電壓即可。一般臺(tái)燈調(diào)光。常用反壓400V的可控硅,考慮到提高可靠性,600V已足夠。
可控硅用于控制電感負(fù)載,譬如電風(fēng)扇、交流接觸器、有變壓器的供電設(shè)備等,則不同。因?yàn)檫@種移相式觸發(fā)電路,可控硅在交流電半周持續(xù)期間導(dǎo)通,半周過(guò)零期間截止。當(dāng)可控硅導(dǎo)通瞬間,加到電感負(fù)載兩端電壓為交流電的瞬時(shí)值, 有時(shí)可能是交流電的最大值。根據(jù)電感的特性,其兩端電壓不可能突變,高電壓加到電感的瞬間產(chǎn)生反向自感電勢(shì), 反對(duì)外加電壓。外加電壓的上升曲線越陡,自感電勢(shì)越高,有時(shí)甚至超過(guò)電源電壓而擊穿可控硅。因此,可控硅控制電感負(fù)載,首先其耐壓要高于電源電壓峰值1.5倍以上。此外,可控硅兩電極間還要并聯(lián)接入RC尖峰吸收電路。常用10— 30Ω/3W 以上電阻和0.1—0.47uF/600V的無(wú)極性電容。
交流調(diào)功電路中,可控硅是在交流電過(guò)零期間關(guān)斷, 從理論上講,關(guān)斷時(shí)電流變化為零,無(wú)感應(yīng)電壓產(chǎn)生。加入RC尖峰抑制電路,是為了抑制可控硅導(dǎo)通時(shí)的自感電勢(shì)尖峰。如不加入此電路,不但可控硅極易擊穿,負(fù)載電路的電感線圈也會(huì)產(chǎn)生匝間、或電機(jī)繞組間擊穿,這點(diǎn)是決不能忽視的。
[page]
誤區(qū)三:無(wú)級(jí)調(diào)壓電路中的應(yīng)用
圖3,無(wú)級(jí)直流輸出調(diào)壓電路
圖3是某電子雜志刊出的無(wú)級(jí)直流輸出調(diào)壓電路。原作者稱(chēng),利用Rc移相網(wǎng)路控制SCR的導(dǎo)通角改變變壓器初級(jí)的電流,從而獲得兩路連續(xù)可調(diào)的2x(0—17V) 的直流輸出電壓,負(fù)載電流為800mA 。很明顯,推薦電路(圖3)是普通移相式調(diào)功電路和降壓變壓器整流濾波電路的串聯(lián), 從基本原理分析,似乎無(wú)大的原則問(wèn)題。變壓器初級(jí)每半周電流有效值隨可控硅導(dǎo)通角變化,次級(jí)輸出電壓的峰值、平均電流值都隨之而變。當(dāng)然,一定負(fù)載時(shí)輸出整流電壓也必然改變。本人看后,極感興趣,依此原理制作了一臺(tái)輸出100±40V范圍變化的維修代用直流電源,并依照?qǐng)D中虛線加入RC吸收回路。實(shí)驗(yàn)時(shí),該電路一接入電源,距此10米遠(yuǎn)的電視機(jī)屏幕上即出現(xiàn)兩條緩慢移動(dòng)的黑帶(從鄰居的責(zé)問(wèn)中得知),同時(shí),空載下不到十分鐘,SCR即擊穿。更不能容忍的是,降壓變壓器鐵心發(fā)出拖拉機(jī)啟動(dòng)時(shí)的聲音,室內(nèi)電度表也發(fā)出同樣的聲音,而且,隨著輸出電壓的調(diào)低,聲音更大。
SCR擊穿后, 本人在市電輸入電路加入RC低通濾波,改用1000V/5A雙向可控硅,變壓器的噪聲和干擾脈沖幅射沒(méi)什么大的變化,只是SCR未擊穿。為了不擾鄰,以及快的速度將輸出電壓調(diào)到60V, 用電壓表測(cè)量次級(jí)電壓,盡管負(fù)載電流僅100mA,濾波電容為470uF/100V,但萬(wàn)用表的表針抖動(dòng)呈虛線狀,可見(jiàn)其紋波大到什么程度。
冷靜下來(lái)后,仔細(xì)分析其原因,得出以下結(jié)論:經(jīng)過(guò)移相調(diào)功之后,變壓器初級(jí)電壓已不是正弦波,而是鋸齒波沿陡峭的前沿形成沖擊磁場(chǎng),使變壓器、電度表等鐵芯電感發(fā)出相當(dāng)大的噪聲。近似垂直上升的突變電壓,在變壓器初級(jí)大電感兩端產(chǎn)生極高的反電勢(shì),因此擊穿可控硅,時(shí)間稍長(zhǎng),甚至還要擊穿變壓器初級(jí)層間絕緣和電度表的電壓線圈。當(dāng)調(diào)低輸出電壓時(shí),t1減小,t2增大,這種占空比極小的鋸齒形電壓,(見(jiàn)圖中波形)。
一般的濾波電路是無(wú)能為力的, 除非將負(fù)載電流減到極小,或?yàn)V波電路采用LC濾波。無(wú)論如何,占空比極小的電源還是不能適應(yīng)的,其電壓平均值將隨負(fù)載大幅度變化。電壓調(diào)得越低,其紋波濾除越困難,這是很明顯的。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),若在小范圍內(nèi)調(diào)整,如變壓器初級(jí)電壓在180~220V之間變化, 上述噪聲明顯減小,次級(jí)紋波也降低, 但又有何價(jià)值呢?若讀者感興趣,不妨一試!
特別推薦
- 利用自動(dòng)化技術(shù)賦能中國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)代化
- 三極管電路輸入電壓阻抗
- 晶振怎么用,你真的知道嗎?
- 康佳特推出搭載AMD 銳龍嵌入式 8000系列的COM Express緊湊型模塊
- 村田推出3225尺寸車(chē)載PoC電感器LQW32FT_8H系列
- 思特威推出超星光級(jí)系列4MP圖像傳感器SC485SL
- HOLTEK新推出HT32F59045脈搏血氧儀MCU
技術(shù)文章更多>>
- 車(chē)用開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)頻率定多高才不影響EMC?
- 貿(mào)澤推出針對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施和智慧城市的工程技術(shù)資源中心
- “扒開(kāi)”超級(jí)電容的“外衣”,看看超級(jí)電容“超級(jí)”在哪兒
- DigiKey 誠(chéng)邀各位參會(huì)者蒞臨SPS 2024?展會(huì)參觀交流,體驗(yàn)最新自動(dòng)化產(chǎn)品
- 提前圍觀第104屆中國(guó)電子展高端元器件展區(qū)
技術(shù)白皮書(shū)下載更多>>
- 車(chē)規(guī)與基于V2X的車(chē)輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車(chē)安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車(chē)模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車(chē)用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門(mén)搜索
濾波電感
濾波器
路由器設(shè)置
鋁電解電容
鋁殼電阻
邏輯IC
馬達(dá)控制
麥克風(fēng)
脈沖變壓器
鉚接設(shè)備
夢(mèng)想電子
模擬鎖相環(huán)
耐壓測(cè)試儀
逆變器
逆導(dǎo)可控硅
鎳鎘電池
鎳氫電池
紐扣電池
歐勝
耦合技術(shù)
排電阻
排母連接器
排針連接器
片狀電感
偏光片
偏轉(zhuǎn)線圈
頻率測(cè)量?jī)x
頻率器件
頻譜測(cè)試儀
平板電腦