中心議題：
- 可控硅觸發(fā)電路的設計誤區
- 電感負載的不當應用
- 不可用的無(wú)級直流輸出調壓電路
在電子制作中，運用單向或雙向可控硅作為開(kāi)關(guān)、調壓的執行器件是很方便的，而且還可以控制直流、交流電路的負載功率。但是，目前有些電子制作文章中，對可控硅的運用常有謬誤之處。常見(jiàn)的電路設計不當之處大約有以下幾點(diǎn)。
一、觸發(fā)電路的問(wèn)題
若欲使可控硅觸發(fā)導通，除有足夠的觸發(fā)脈沖幅度和正確的極性以外，觸發(fā)電路和可控硅陰極之間必須有共同的參考點(diǎn)。有些電路從表面看，觸發(fā)脈沖被加到可控硅的觸發(fā)極G，但可控硅的陰極和觸發(fā)信號卻無(wú)共同參考點(diǎn)，觸發(fā)信號并未加到可控硅的G—K之間，可控硅不可能被觸發(fā)。
圖1a例為555組成的自動(dòng)水位控制電路，用于水塔自動(dòng)保持水位。該文制作者考慮到水井和水塔中的水不能帶市電，故555控制系統用變壓器隔離降壓供電。555第3腳輸出脈沖接入雙向可控硅的G點(diǎn)。由于雙向可控硅T1對控制電路是懸空的，555第3腳輸出脈沖根本不能形成觸發(fā)電流，可控硅不可能導通。再者，該電路雖采用隔離市電的低壓供電，但控制電路仍然通過(guò)G、T1極與市電相連， 當220V輸入端B為火線(xiàn)時(shí)， 井水和水塔供水將代有市電電壓，這是絕不允許的!
正確的方式見(jiàn)圖1b?？煽毓枧c抽水電機組成抽水控制開(kāi)關(guān)，SCR的觸發(fā)由T2與G間接入電阻控制。當水位降低時(shí)，控制觸點(diǎn)開(kāi)路，555第3腳輸出高電平(此電路部分省略)，使Q導通，繼電器J吸合，SCR觸發(fā)導通，電機開(kāi)始運轉。當水位達到時(shí)， 觸點(diǎn)經(jīng)水接通，555第3腳輸出低電平，Q截止，SCR在交流電過(guò)零時(shí)截止，抽水停止。
上述電路因設計考慮不周，出現了不該有的低級錯誤。但類(lèi)似水塔供水控制系統與市電不隔離的設計，卻常出現在電子書(shū)刊中。
觸發(fā)電路設計不當的第二個(gè)例子常見(jiàn)于電子制作稿中，其電路見(jiàn)圖2， 圖中對電路進(jìn)行簡(jiǎn)化。其實(shí)， 無(wú)論控制系統完成何種控制，無(wú)論是單向還是雙向可控硅， 圖2的觸發(fā)電路是不能正常工作的。其問(wèn)題在于，控制系統發(fā)出觸發(fā)信號UG，其參考點(diǎn)是共地，而可控硅T1或T2的參考點(diǎn)是負載熱端。實(shí)際上， 加到可控硅的觸發(fā)電壓UG是與負載端電壓UZ相串聯(lián)的。雙向可控硅究竟是T1還是T2為觸發(fā)參考點(diǎn)，視觸發(fā)信號的相對極性來(lái)決定的。如按圖2中標注，T1在下，T2在上， 則UG相對于T1必須是正極性的， 且與T1的電壓同參考電位。但無(wú)論T1還是T2作參考點(diǎn)， 按圖2的接法，可控硅導通時(shí)，UZ常近似等于Uin，如此高電壓加到觸發(fā)極G和T1之間， 將立即使觸發(fā)極被擊穿，可控硅被損壞。
改進(jìn)此電路的方法之一是，采用觸發(fā)變壓器隔離控制系統的參考點(diǎn)， 觸發(fā)信號可以由BT33組成鋸齒波發(fā)生器受控于控制系統(矩形波也可以)，這樣，不受初級參考點(diǎn)的影響，觸發(fā)變壓器次級可直接接在G與T1之間，與負載上電壓無(wú)關(guān)。
另一簡(jiǎn)單改進(jìn)方法是，將負載電路Z移到圖2的T2與Uin之間。不過(guò)，這種用法受到限制，因負載兩端都無(wú)法接入任何參考點(diǎn)。
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二、電感負載的應用
近來(lái)， 市場(chǎng)上出售一種調光器， 類(lèi)似某些調光臺燈內控制電路，利用控制RC充電時(shí)間。通過(guò)雙向二極管控制可控硅的導通角，控制負載電路的功率， 實(shí)為調功器。這種調功器用于控制白熾燈、電阻加熱器等電阻性負載，要求可控硅耐壓高于交流電的峰值電壓即可。一般臺燈調光。常用反壓400V的可控硅，考慮到提高可靠性，600V已足夠。
可控硅用于控制電感負載，譬如電風(fēng)扇、交流接觸器、有變壓器的供電設備等，則不同。因為這種移相式觸發(fā)電路，可控硅在交流電半周持續期間導通，半周過(guò)零期間截止。當可控硅導通瞬間，加到電感負載兩端電壓為交流電的瞬時(shí)值， 有時(shí)可能是交流電的最大值。根據電感的特性，其兩端電壓不可能突變，高電壓加到電感的瞬間產(chǎn)生反向自感電勢， 反對外加電壓。外加電壓的上升曲線(xiàn)越陡，自感電勢越高，有時(shí)甚至超過(guò)電源電壓而擊穿可控硅。因此，可控硅控制電感負載，首先其耐壓要高于電源電壓峰值1.5倍以上。此外，可控硅兩電極間還要并聯(lián)接入RC尖峰吸收電路。常用10— 30Ω/3W 以上電阻和0.1—0.47uF/600V的無(wú)極性電容。
交流調功電路中，可控硅是在交流電過(guò)零期間關(guān)斷， 從理論上講，關(guān)斷時(shí)電流變化為零，無(wú)感應電壓產(chǎn)生。加入RC尖峰抑制電路，是為了抑制可控硅導通時(shí)的自感電勢尖峰。如不加入此電路，不但可控硅極易擊穿，負載電路的電感線(xiàn)圈也會(huì )產(chǎn)生匝間、或電機繞組間擊穿，這點(diǎn)是決不能忽視的。
三、該無(wú)級直流輸出調壓電路能用嗎?
圖3是某電子雜志刊出的無(wú)級直流輸出調壓電路。原作者稱(chēng)，利用Rc移相網(wǎng)路控制SCR的導通角改變變壓器初級的電流，從而獲得兩路連續可調的2x(0—17V) 的直流輸出電壓，負載電流為800mA 。很明顯，推薦電路(圖3)是普通移相式調功電路和降壓變壓器整流濾波電路的串聯(lián)， 從基本原理分析，似乎無(wú)大的原則問(wèn)題。變壓器初級每半周電流有效值隨可控硅導通角變化，次級輸出電壓的峰值、平均電流值都隨之而變。當然，一定負載時(shí)輸出整流電壓也必然改變。本人看后，極感興趣，依此原理制作了一臺輸出100±40V范圍變化的維修代用直流電源，并依照圖中虛線(xiàn)加入RC吸收回路。實(shí)驗時(shí)，該電路一接入電源，距此10米遠的電視機屏幕上即出現兩條緩慢移動(dòng)的黑帶(從鄰居的責問(wèn)中得知)，同時(shí)，空載下不到十分鐘，SCR即擊穿。更不能容忍的是，降壓變壓器鐵心發(fā)出拖拉機啟動(dòng)時(shí)的聲音，室內電度表也發(fā)出同樣的聲音，而且，隨著(zhù)輸出電壓的調低，聲音更大。
SCR擊穿后， 本人在市電輸入電路加入RC低通濾波，改用1000V/5A雙向可控硅，變壓器的噪聲和干擾脈沖幅射沒(méi)什么大的變化，只是SCR未擊穿。為了不擾鄰，以及快的速度將輸出電壓調到60V， 用電壓表測量次級電壓，盡管負載電流僅100mA，濾波電容為470uF/100V，但萬(wàn)用表的表針抖動(dòng)呈虛線(xiàn)狀，可見(jiàn)其紋波大到什么程度。
冷靜下來(lái)后，仔細分析其原因，得出以下結論：經(jīng)過(guò)移相調功之后，變壓器初級電壓已不是正弦波，而是鋸齒波沿陡峭的前沿形成沖擊磁場(chǎng)，使變壓器、電度表等鐵芯電感發(fā)出相當大的噪聲。近似垂直上升的突變電壓，在變壓器初級大電感兩端產(chǎn)生極高的反電勢，因此擊穿可控硅，時(shí)間稍長(cháng)，甚至還要擊穿變壓器初級層間絕緣和電度表的電壓線(xiàn)圈。當調低輸出電壓時(shí)，t1減小，t2增大，這種占空比極小的鋸齒形電壓，(見(jiàn)圖中波形)。
一般的濾波電路是無(wú)能為力的， 除非將負載電流減到極小，或濾波電路采用LC濾波。無(wú)論如何，占空比極小的電源還是不能適應的，其電壓平均值將隨負載大幅度變化。電壓調得越低，其紋波濾除越困難，這是很明顯的。實(shí)驗中發(fā)現，若在小范圍內調整，如變壓器初級電壓在180～220V之間變化， 上述噪聲明顯減小，次級紋波也降低， 但又有何價(jià)值呢?
