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直流电路中的可控硅整流器(SCR)
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直流电路中的可控硅整流器(SCR)

分类:
公司新闻
作者:
西安瑞新
来源:
http://www.xarxdz.com/
2022/07/12 15:01
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今天小编给大家来介绍直流电路中的可控硅整流器

可控硅作为直流开关。

SCR 作为 Crowbar 安全装置。

图 6.1.1 使用晶闸管的直流控制

直流电源开关

晶闸管可用于控制交流或直流负载,并可用于切换低压低电流设备以及电源(线路)电压下的非常大电流。图 6.1.1 显示了控制直流负载(例如小型直流电机)的晶闸管的简单示例。此处的电机通过 BT151 晶闸管连接到 12V 直流电源,但在晶闸管导通之前不会运行。这是通过暂时关闭“启动”开关来实现的,该开关向晶闸管的栅极端子提供电流脉冲。电机现在随着晶闸管的开启而运行,并且它的电阻现在非常低。

当启动开关恢复到常开状态时,不再有栅极电流,但晶闸管继续导通,在直流电路中,电流将继续流动,电机继续运行。启动开关的任何进一步操作现在都无效。只有当电流降低到低于晶闸管的保持电流阈值时,晶闸管才会关断。

这是通过暂时关闭“停止”开关使晶闸管短路来实现的。电路电流现在流过停止开关而不是通过晶闸管,晶闸管立即关闭,因为 SCR 电流现在减小到小于保持电流值。停止电机也可以通过使用与晶闸管串联的常闭开关来实现,当按下该开关时,还会暂时阻止电流流过晶闸管足够长的时间以使晶闸管关闭。

虽然这个简单的电路可以工作,但从图 6.1.1 随附的视频中可以看出,不难想象更简单的方法来打开和关闭小型电机。然而,该原理在使用计算机控制直流电机等情况下很有用。计算机输出产生的小电流用于触发晶闸管(通常通过光耦合器件提供电气隔离)。然后,晶闸管可以为电机或其他设备提供所需的任何更高值的电流。晶闸管的使用,连同一些适当的额外电路,还允许远程切换电路或设备,例如由无线电信号触发。

图 6.1.2 Crowbar 过压保护

可控硅撬棒电路

另一种使用晶闸管的直流操作是“Crowbar”电路,用作过压保护装置。该电路被称为撬棍,因为它的动作与撬棍的快速打击一样微妙。经常会发现这样的电路会阻止电源电路在故障条件下输出高于正常电压的电压。

其基本思想是,例如,如果直流电源线中的故障导致输出高于其规定的电压值,则会感应到这种“过压”并导致在电源输出和接地之间连接一个正常不导通的 SCR非常迅速地打开。这可以有不同的保护动作,如图 6.1.2 所示,其中最简单的一种是熔断保险丝,然后完全关闭电源,需要维修技术人员的注意才能使电路重新工作。这通常被选为最安全的选项,因为在允许电路再次工作之前,应检查并消除原始过电压的原因。

在图 6.1.2 中,稳压 5V 直流电源的输出由一个 6.2V 齐纳二极管 D1 检测,其阳极通过 R1 保持在接近 0V 的电压。这个 100Ω 电阻确保如果 5V 电源线超过其规定限值,则有足够的电流流过齐纳二极管,从而在 SCR 栅极提供足够的电流来开启 SCR。还必须注意确保 SCR 不会被 5V 线路上出现的任何快速电压尖峰意外触发,例如由于供电电路中的其他开关设备。因此,C1 连接在 SCR 的栅极和阴极之间,以降低任何非常短的干扰脉冲的幅度,前提是它们的存在时间不足以将 C1 充电到足够高的电平以触发 SCR。

使用晶闸管熔断保险丝的原因是保险丝不会立即熔断,它们通过在过电流流过足够长的时间以使可熔元件发热并熔化时熔断来操作。这可能需要足够长的时间,以使过电压已经破坏了许多半导体元件。然而,晶闸管的开启时间非常快(BT151 约为 2 s),因此在发生过电压和保险丝熔断之间的短时间内,整个电源输出电流将流过晶闸管,而不是流经电路被提供。

尽管类似于图 6.1.2 的电路被广泛使用,但依靠熔断器来保护复杂的低压半导体电路可能无法提供合适的保护。然而,我们的电源模块 2.2串联电压调节器中描述了一种改进的电路,它可以在不熔断保险丝的情况下防止过压情况,并且仅依赖于半导体的几乎即时动作。

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