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如何避免可控硅在其使用中出現(xiàn)過載等問題

發(fā)布時(shí)間:2013-01-10 責(zé)任編輯:Lynnjiao

【導(dǎo)讀】目前交流調(diào)壓多采用雙向可控硅,它具有過載和抗干擾能力差,且在控制大電感負(fù)載時(shí)會(huì)干擾電網(wǎng)和自干擾等缺點(diǎn),下面我們來談?wù)効煽毓柙谄涫褂弥腥绾伪苊馍鲜鰡栴}。

靈敏度
  
雙向可控硅是一個(gè)三端元件,但我們不再稱其兩極為陰陽極,而是稱作T1和T2極,G為控制極,其控制極上所加電壓無論為正向觸發(fā)脈沖或負(fù)向觸發(fā)脈沖均可使控制極導(dǎo)通,在圖1所示的四種條件下雙向可控硅均可被觸發(fā)導(dǎo)通,但是觸發(fā)靈敏度互不相同,即保證雙向可控硅能進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)的最小門極電流IGT是有區(qū)別的,其中(a)觸發(fā)靈敏度最高,(b)觸發(fā)靈敏度最低,為了保證觸發(fā)同時(shí)又要盡量限制門極電流,應(yīng)選擇(c)或(d)的觸發(fā)方式。

可控硅過載的保護(hù)
  
可控硅元件優(yōu)點(diǎn)很多,但是它過載能力差,短時(shí)間的過流,過壓都會(huì)造成元件損壞,因此為保證元件正常工作,需有條件(1)外加電壓下允許超過正向轉(zhuǎn)折電壓,否則控制極將不起作用;(2)可控硅的通態(tài)平均電流從安全角度考慮一般按最大電流的1.5~2倍來取;(3)為保證控制極可靠觸發(fā),加到控制極的觸發(fā)電流一般取大于其額值,除此以外,還必須采取保護(hù)措施,一般對(duì)過流的保護(hù)措施是在電路中串入快速熔斷器,其額定電流取可控硅電流平均值的1.5倍左右,其接入的位置可在交流側(cè)或直流側(cè),當(dāng)在交流側(cè)時(shí)額定電流取大些,一般多采用前者,過電壓保護(hù)常發(fā)生在存在電感的電路上,或交流側(cè)出現(xiàn)干擾的浪涌電壓或交流側(cè)的暫態(tài)過程產(chǎn)生的過壓。由于,過電壓的尖峰高,作用時(shí)間短,常采用電阻和電容吸收電路加以抑制。

控制大電感負(fù)載時(shí)的干擾電網(wǎng)和自干擾的避免
  
可控硅元件控制大電感負(fù)載時(shí)會(huì)有干擾電網(wǎng)和自干擾的現(xiàn)象,其原因是當(dāng)可控硅元件控制一個(gè)連接電感性負(fù)載的電路斷開或閉合時(shí),其線圈中的電流通路被切斷,其變化率極大,因此在電感上產(chǎn)生一個(gè)高電壓,這個(gè)電壓通過電源的內(nèi)阻加在開關(guān)觸點(diǎn)的兩端,然后感應(yīng)電壓一次次放電直到感應(yīng)電壓低于放電所必須的電壓為止,在這一過程中將產(chǎn)生極大的脈沖束。這些脈沖束疊加在供電電壓上,并且把干擾傳給供電線或以輻射形式傳向周圍空間,這種脈沖具有很高的幅度,很寬的頻率,因而具有感性負(fù)載的開關(guān)點(diǎn)是一個(gè)很強(qiáng)的噪聲源。 

四種條件下雙向可控硅均可被觸發(fā)導(dǎo)通
圖1:四種條件下雙向可控硅均可被觸發(fā)導(dǎo)通

電路圖
圖2:電路圖

為防止或減小噪聲,對(duì)于移相控制式交流調(diào)壓一般的處理方法有電感電容濾波電路,阻容阻尼電路和雙向二極管阻尼電路及其它電路。

電感電容濾波電路,如圖2(a)所示,由電感電容構(gòu)成諧振回路,其低通截止頻率為f=1/2πIc,一般取數(shù)十千赫低頻率。

雙向二極管阻尼電路,如圖2(b)所示。由于二極管是反向串聯(lián)的,所以它對(duì)輸入信號(hào)極性不敏感。當(dāng)負(fù)載被電源激勵(lì)時(shí),抑制電路對(duì)負(fù)載無影響。當(dāng)電感負(fù)載線圈中電流被切斷時(shí),則在抑制電路中有瞬態(tài)電流流過,因此就避免了感應(yīng)電壓通過開關(guān)接點(diǎn)放電,也就減小了噪聲,但是要求二極管的反向電壓應(yīng)比可能出現(xiàn)的任何瞬態(tài)電壓高。另一個(gè)是額定電流值要符合電路要求。

電阻電容阻尼電路,如圖2(C)所示,利用電容電壓不能突變的特性吸收可控硅換向時(shí)產(chǎn)生的尖峰狀過電壓,把它限制在允許范圍內(nèi)。串接電阻是在可控硅阻斷時(shí)防止電容和電感振蕩,起阻尼作用,另外阻容電路還具有加速可控硅導(dǎo)通的作用。

另外一種防止或減小噪聲的方法是利用通斷比控制交流調(diào)壓方式,其原理是采用過零觸發(fā)電路,在電源電壓過零時(shí)就控制雙向可控硅導(dǎo)通和截止,即控制角為零,這樣在負(fù)載上得到一個(gè)完整的正弦波,但其缺點(diǎn)是適用于時(shí)間常數(shù)比通斷周期大的系統(tǒng),如恒溫器。

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