可控硅電路進(jìn)階設計圓“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知識，熟悉的童鞋請略過(guò)，直奔下面電路的盛宴。先行預告一下，五個(gè)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(jiǎn)稱(chēng)，是一種具有三個(gè)PN結的四層結構的大功率半導體器件，亦稱(chēng)為晶閘管。具有體積小、結構相對簡(jiǎn)單、功能強等特點(diǎn)，被廣泛用來(lái)作可控整流、逆變、變頻、調壓、無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)等。以上來(lái)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G和陰極K，如圖1所示。導通條件：當AK間加正向電壓時(shí)，在G級加導通電壓，可控硅導通且保持。若在陽(yáng)極或控制級加反向電壓時(shí)，可控硅就不會(huì )導通?？刂萍壷黄鸬綄ㄗ饔?，不能截止;截止條件：可以斷開(kāi)陽(yáng)極或使可控硅AK級電流小于維持電流。下面開(kāi)始介紹可控硅電路設計：

　　進(jìn)階一：機械式開(kāi)關(guān)

　　單向可控硅用于交流市電時(shí)，通過(guò)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(guò)零的現象，會(huì )使可控硅截止(過(guò)零現象時(shí)常發(fā)生，因為在橋式整流后輸出的是脈動(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(méi)有維持電流就會(huì )發(fā)生過(guò)零現象)。但我們實(shí)際應用中按一下開(kāi)關(guān)它就會(huì )持續得電，這該怎么解決呢?

　　很簡(jiǎn)單：電容。只需要在KG級之間接上一個(gè)容量甚小的電容就可解決問(wèn)題。這是因為可控硅導通之后，會(huì )向電容進(jìn)行充電，在過(guò)零時(shí)，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(kāi)了，要怎么關(guān)呢?沒(méi)錯，只需要在KG級之間加開(kāi)關(guān)SA，由于電容C1的原因SCR一直導通。當SA開(kāi)關(guān)按下時(shí)，C1放電，SCR過(guò)零時(shí)沒(méi)有維持電流而截止，開(kāi)關(guān)的關(guān)斷解決了。

　　出個(gè)題目，這么設計機械開(kāi)關(guān)有什么問(wèn)題?好吧，我公布答案，倆問(wèn)題，一不方便，二成本高。有的同學(xué)肯定想問(wèn)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(kāi)關(guān)，但如何觸發(fā)三極管是個(gè)值得思考的問(wèn)題，大家且想一下。有人說(shuō)可以利用人體自有的感應信號驅動(dòng)三極管基極從而使三極管導通，我得說(shuō)同學(xué)您太機智了，點(diǎn)個(gè)贊。沒(méi)想到也無(wú)妨，咱們繼續往下看。

　　進(jìn)階二：觸摸式電子開(kāi)關(guān)

　　當市電電壓經(jīng)過(guò)橋式整流后，通過(guò)R1和R2進(jìn)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(shí)三極管V1導通，從而SCR亦導通，燈泡得電工作。當需要關(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(guò)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)際應用中是比較悲劇的，因為很麻煩，一個(gè)觸摸開(kāi)，一個(gè)觸摸關(guān)。我猜您肯定想問(wèn)能不能把倆個(gè)觸摸片直接相接，設計出只用一個(gè)金屬片的觸摸開(kāi)關(guān)。很不幸，我想說(shuō)理想很豐滿(mǎn)，現實(shí)很骨感。

　　要將倆觸片合二為一，必須做到一點(diǎn)：當SCR關(guān)斷時(shí)，感應信號只能加給Q1而不進(jìn)入Q2，SCR導通時(shí)感應信號只加給Q2而不進(jìn)入Q1，并且在開(kāi)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，就可設計出單觸片的觸摸開(kāi)關(guān)了，請看進(jìn)階三。