可控硅整流器和三端双向可控硅
本帖最后由 能量海 于 2017-9-8 09:21 编辑
十二章：基础电子学
可控硅整流器和三端双向可控硅
替代使用继电器或半导体闩锁是用可控硅整流器，通常被称为“SCR”（Silicon Controlled Rectifier）或“闸流管”。这种装置通常是以对电流流动的一个极高的电阻而“关闭”的。如果通过施加一个电压到它的栅极连接而使它导通，它持续保持导通，直到一些外部设备中止了流过它的电流。下面的电路显示它是如何运作的：
当电压第一次通过关闭开关S2施加到电路时，可控硅整流器（SCR）处于其关闭状态，所以没有电流提供给负载。如果按下按钮开关S1，电流被输送进入可控硅整流器的栅极，使它导通。当让开关S1打开时，可控硅整流器维持其导通状态，而且它将这样保持着，直到通过它的电流被切断。打开开关S2切断到负载的电流，而可控硅整流器恢复到其关闭状态。一个非常有充分根据的问题是：“到底为什么用可控硅，以及只是用开关S2转动负载开和关？”。答案是，开关S1可以是地毯下的一个防盗铃压垫，而它在开关S2关闭触发报警系统后还能运行一定时间。脚离开压板不会停止报警声。
而这种直流栅锁作用是有很用的，它更常见于用在交流电路中的可控硅整流器。例如，看看此处所示的电路：
120伏交流电源来自右手边，由二极管桥转换为正向正弦波脉冲。这个脉冲电压被施加到负载/可控硅整流器的路径。如果555芯片的引脚3的电压低，则可控硅将依然关闭，而没有电流送入负载设备。如果引脚3上的电压变高，并且施加到负载/可控硅整流器链的电压也高，则可控硅整流器将被切换为导通，给负载供电，直到约一秒钟的1/120后，脉冲电压再次降至零电平。
555芯片接成一个单稳态多谐振荡器和定时元件（120K电阻和10nF电容）使它输出一个1毫秒的脉冲，其长度足以触发可控硅整流器进入其导通态，但又足够短到在电源脉冲再次达到其零电压电平之前结束。555芯片由提升的电源电压被输送至其引脚2，通过电阻的分压器对100K和120K而触发，并且与交流波形同步。555芯片的引脚4可用于切换负载功率开和关。
上示电路中，二极管桥需要将进来的交流波形转换为脉冲直流，如图中所示的红色，因为可控硅整流器只能处理一个方向流动的电流。交流负载设备完全可以用脉冲直流很好地工作，像用一个充分发展的交流波形一样。一个更好的半导体结构是“三端双向可控硅”，它的功能就像两个背靠背的可控硅整流器器件在一个单一的封装里。其电路图如下示：
设备有三个连接：主端子1（MT1）、主端子2（MT2）和栅极。当图中的开关“S”闭合时，三端双向可控硅导通正负电压，施加到其MT1和MT2终端上。开关打开时，设备完全不传导。
如果带有开关“S”的外部电路置于装置内，作为一个常闭电路，则装置变成一个“双向触发二极管”，它可以用来触发一个三端双向可控硅，并给出一个非常简洁的电路，控制功率给一个交流电源设备的项目，如下所示：
这里，可变电阻/电容器对控制交流波形上的点，三端双向可控硅被触发，因此控制每个正弦波周期有多少被递送到电源设备，从而控制传递到设备的平均功率。这类电路非常通用的是用于家庭照明的“变光开关”。
现在回到741芯片。741也可以用来作为非稳态多谐振荡器。电路是：
这个电路的振荡速率由图中标记为“R”的电阻和标记为“C”的电容器控制。电阻越大，振荡速率越低，电容越大，振荡速率越低。
当输出变高，电容器“C”充电，直到它的电压超过了脚3上的中间轨电压，此时741输出走低。电容器现在通过电阻“R”放电，直到其上的电压下降到低于引脚3上的电压，此时输出再次变高。10K电阻连接输出到引脚3，提供某种正反馈，使得741的作用很像一个施密特触发器，锐化开关。
电阻和电容的相同配置应用到一个施密特反相器或施密特与非门，导致完全相同的振荡：
如果你想了解应用741和555芯片的其它方法，我可以推荐初级电子“梅尔·斯拉丁和艾伦·约翰逊的优秀著作《初级电子学》，书号034051373X。
十二章：基础电子学
可控硅整流器和三端双向可控硅
替代使用继电器或半导体闩锁是用可控硅整流器，通常被称为“SCR”（Silicon Controlled Rectifier）或“闸流管”。这种装置通常是以对电流流动的一个极高的电阻而“关闭”的。如果通过施加一个电压到它的栅极连接而使它导通，它持续保持导通，直到一些外部设备中止了流过它的电流。下面的电路显示它是如何运作的：
当电压第一次通过关闭开关S2施加到电路时，可控硅整流器（SCR）处于其关闭状态，所以没有电流提供给负载。如果按下按钮开关S1，电流被输送进入可控硅整流器的栅极，使它导通。当让开关S1打开时，可控硅整流器维持其导通状态，而且它将这样保持着，直到通过它的电流被切断。打开开关S2切断到负载的电流，而可控硅整流器恢复到其关闭状态。一个非常有充分根据的问题是：“到底为什么用可控硅，以及只是用开关S2转动负载开和关？”。答案是，开关S1可以是地毯下的一个防盗铃压垫，而它在开关S2关闭触发报警系统后还能运行一定时间。脚离开压板不会停止报警声。
而这种直流栅锁作用是有很用的，它更常见于用在交流电路中的可控硅整流器。例如，看看此处所示的电路：
120伏交流电源来自右手边，由二极管桥转换为正向正弦波脉冲。这个脉冲电压被施加到负载/可控硅整流器的路径。如果555芯片的引脚3的电压低，则可控硅将依然关闭，而没有电流送入负载设备。如果引脚3上的电压变高，并且施加到负载/可控硅整流器链的电压也高，则可控硅整流器将被切换为导通，给负载供电，直到约一秒钟的1/120后，脉冲电压再次降至零电平。
555芯片接成一个单稳态多谐振荡器和定时元件（120K电阻和10nF电容）使它输出一个1毫秒的脉冲，其长度足以触发可控硅整流器进入其导通态，但又足够短到在电源脉冲再次达到其零电压电平之前结束。555芯片由提升的电源电压被输送至其引脚2，通过电阻的分压器对100K和120K而触发，并且与交流波形同步。555芯片的引脚4可用于切换负载功率开和关。
上示电路中，二极管桥需要将进来的交流波形转换为脉冲直流，如图中所示的红色，因为可控硅整流器只能处理一个方向流动的电流。交流负载设备完全可以用脉冲直流很好地工作，像用一个充分发展的交流波形一样。一个更好的半导体结构是“三端双向可控硅”，它的功能就像两个背靠背的可控硅整流器器件在一个单一的封装里。其电路图如下示：
设备有三个连接：主端子1（MT1）、主端子2（MT2）和栅极。当图中的开关“S”闭合时，三端双向可控硅导通正负电压，施加到其MT1和MT2终端上。开关打开时，设备完全不传导。
如果带有开关“S”的外部电路置于装置内，作为一个常闭电路，则装置变成一个“双向触发二极管”，它可以用来触发一个三端双向可控硅，并给出一个非常简洁的电路，控制功率给一个交流电源设备的项目，如下所示：
这里，可变电阻/电容器对控制交流波形上的点，三端双向可控硅被触发，因此控制每个正弦波周期有多少被递送到电源设备，从而控制传递到设备的平均功率。这类电路非常通用的是用于家庭照明的“变光开关”。
现在回到741芯片。741也可以用来作为非稳态多谐振荡器。电路是：
这个电路的振荡速率由图中标记为“R”的电阻和标记为“C”的电容器控制。电阻越大，振荡速率越低，电容越大，振荡速率越低。
当输出变高，电容器“C”充电，直到它的电压超过了脚3上的中间轨电压，此时741输出走低。电容器现在通过电阻“R”放电，直到其上的电压下降到低于引脚3上的电压，此时输出再次变高。10K电阻连接输出到引脚3，提供某种正反馈，使得741的作用很像一个施密特触发器，锐化开关。
电阻和电容的相同配置应用到一个施密特反相器或施密特与非门，导致完全相同的振荡：
如果你想了解应用741和555芯片的其它方法，我可以推荐初级电子“梅尔·斯拉丁和艾伦·约翰逊的优秀著作《初级电子学》，书号034051373X。
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