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1、第25卷第3期集成电路通讯Vol.25No.32007年9月JICHENGDIANLUTONGXUNSep.2007几种可控硅的触发电路张浩然(中国兵器工业第214研究所蚌埠233042)摘要对可控硅的基本原理进行了阐述并例举了几种典型应用。关键词可控硅触发电路若栅极电流为Ig,则可控硅阴极电流为Ik=1引言Ia+Ig。从而可以得出可控硅阳极电流为:可控硅在自动控制,机电领域,工业电气及家I=(Ic0+Iga2)/(1-(a1+a2))(1)电等方面都有广泛的应用。可控硅是一种有源开硅PNP管和硅NPN管相应的电流放大系数a1关元件,平时它保持在非导通状态,直到由一个较和a
2、2随其发射极电流的改变而急剧变化如图3示。小的控制信号对其触发或称"点火"使其导通,一旦被点火就算撤离触发信号它也保持导通状态,要使其截止可在其阳极与阴极间加上反向电压或将流过可控硅的电流减少到某一个值以下。2基本原理可控硅是三端器件,它有J1、J2、J3三个PN图1可控硅原理图结构成,如图1所示。可以把它中间的PN结分成两部分,构成一个PNP型三极管和一个NPN型三极管的复合管,如图2所示。当可控硅承受正向阳极电压时,为使可控硅导通,必须使承受反向电压的PN结J2失去阻挡作用。图2中每个晶体管的集电极电流同时就是另一个晶体管的基极电流,因此,两个互相复合的晶体管电路,当有
3、足够的栅极电流Ig流入时,就会形成强烈的正反馈,图2可控硅原理图造成两晶体管饱和导通。设PNP管和NPN管的当可控硅承受正向阳极电压,而栅极未受电集电极电流相应为Ic1和Ic2;发射极电流相应为Ia压的情况下,式(1)中,Ig=0,(a1+a2)很小,阳极和Ik;电流放大系数相应为a1=Ic1/Ia和a2=Ic2/电流Ia≈Ic0可控硅处于正向阻断状态。在正向阳Ik,设流过J2结的反相漏电电流为Ic0,可控硅的极电压下,从栅极G流入电流Ig,由于足够大的阳极电流等于两管的集电极电流和漏电流的总Ig流经NPN管的发射结,从而提高其电流放大系和:数a2,产生足够大的集电极电流I
4、c2流过PNP管Ia=Ic1+Ic2+Ic0或Ia=a1Ia+a2Ik+Ic0的发射结,并提高了PNP管的电流放大系数a1,38集成电路通讯第25卷第3期产生更大的集电极电流Ic1流经NPN管的发射结。这样强烈的正反馈过程迅速进行。a2随发射极电流增加而(a1+a2)≈1时,式(1)中的分母1-(a1+a2)≈0,因此提高了可控硅的阳极电流Ia,这时流过可控硅的电流完全由主回路的电压和回路电阻决定。可控硅已处于正向导通状态。图4直流触发电路图3电流放大系数随发射极电流的变化式(1)中,在可控硅导通后,1-(a1+a2)≈0,即使此时栅极电流Ig=0,可控硅仍能保持原来的阳极
5、电流Ia而继续导通,栅极已失去作用。如果不断地减小电源电压或增大回路电阻,使阳极电流Ia减小到维持电流IH以下时,由于a1和a2迅速下降,当1-(a1+a2)≈1时,可控硅恢复阻断状态。图5相位触发电路3典型应用4实际应用可控硅在实际应用中的栅极触发回路有多种要满足需要的性能,选择适合特定应用的可形式,概括起来有直流触发电路,交流触发电路,控硅非常重要。可控硅分成两大系列:敏感栅可相位触发电路等。控硅以及标准器件。敏感栅可控硅的最小栅极触直流触发电路:如图4是一个电视机常用的发电流大约为几十微安,而标准可控硅的栅极触过压保护电路,当E+电压过高时A点电压也变发电流则达到了几
6、毫安的范围。然而栅极敏感度高,当它高于稳压管DZ的稳压值时DZ导通,可的提高也会带来损失,即降低了抗dv/dt变化的控硅D受触发而导通将E+短路,使保险丝RJ熔能力。可控硅以及双向可控硅非常容易地为加到断,从而起到过压保护的作用。端口上高的dv/dt所触发,并通过器件上的寄生相位触发电路:相位触发电路实际上是交流电容将电荷耦合到栅极上。敏感栅可控硅可以经触发电路的一种,如图5,这个电路是利用RC回受阳极阴极之间大约10V/us的dv/dt变化,而标路控制触发信号的相位。当R值较小时,RC时准可控硅则可以经受更高的dv/dt变化,通常高间常数较小,触发信号的相移较小,因此负载
7、获得达400V/μs。较大的电功率;当R值较大时,RC时间常数较我们在某引信电路中选用标准快速小电流可大,触发信号的相移较大,因此负载获得较小的电控硅来控制火工品的起爆。如图6电路主要是由功率。这个典型的电功率无级调整电路在日常生555定时器和可控硅级联而成。555定时器控制活中有很多电气产品中都应用它。第25卷第3期集成电路通讯39可控硅的导通和关断时间,C1为耦合电容,C2为栅极触发电压对维持电流有影响,减小栅极的下储能电容。在可控硅导通期间储能器件释放能量拉电阻,可以增大可控硅的维持电流。而增大阳使引信火工品
