在性能上,可控硅不仅具有单向导电性,而且还具有比硅整流元件(俗称"死硅")更为可贵的可控性。它只有导通和关断两种状态。
可控硅(SCR)是一种半导体器件,也称为晶闸管。它可以通过控制其门电压来控制电流的流动。SCR常用于直流电源的电压调节、交流电源的功率控制、电机的启动和停止等方面。
可控硅是可控硅整流元件的简称,是一种具有三个PN结的四层结构的大功率半导体器件,一般由两晶闸管反向连接而成。它的功能不仅是整流,还可以用作无触点开关的快速接通或切断;实现将直流电变流电的逆变;将一种频率的交流电变成另一种频率的交流电等等。可控硅和其它半导体器件一样,有体积小、效***、稳定性好、工作可靠等优点。它的出现,使半导体技术从弱电领域进入了强电领域,成为工业、农业、交通运输、科研以至商业、民用电器等方面争相采用的元件。目前可控硅在自动控制、机电应用、工业电气及家电等方面都有广泛的应用。
可控硅从外形上区分主要有螺旋式、平板式底式三种。螺旋式应用较多。
可控硅有三个----阳(A)、阴(C)和控制(G),管芯是P型导体和N型导体交迭组成的四层结构,共有三个PN结,与只有一个PN结的硅整流二管在结构上迥然不同。可控硅的四层结构和控制的引入,为其发挥“以小控大”的优异控制特性奠定了基础。可控硅应用时,只要在控制加上很小的电流或电压,能控制很大的阳电流或电压。目前已能制造出电流容量达几百安培以至上千安培的可控硅元件。一般把5安培以下的可控硅叫小功率可控硅,50安培以上的可控硅叫大功率可控硅。
我们可以把从阴向上数的、二、三层看面是一只N管,而二、三、四层组成另一只PNP型晶体管。其中***、第三层为两管交迭共用。可画出图1的等效电路图。当在阳和阴之间加上一个正向电压E,又在控制G和阴C之间(相当BG2的基一射间)输入一个正的触发信号,BG2将产生基电流Ib2,经放大,BG2将有一个放大了β的集电电流IC2。因为BG2集电与BG1基相连,IC2又是BG1的基电流Ib1。BG1又把Ib1(Ib2)放大了β1的集电电流IC1送回BG2的基放大。如此循环放大,直到BG1、BG2完全导通。事实上这一过程是“一触即发”的,对可控硅来说,触发信号加到控制,可控硅立即导通。导通的时间主要决定于可控硅的性能。
可控硅一经触发导通后,由于循环反馈的原因,流入BG2基的电流已不只是初始的Ib2,而是经过BG1、BG2放大后的电流(β1*β2*Ib2),这一电流远大于Ib2,足以保持BG2的持续导通。此时触发信号即使消失,可控硅仍保持导通状态,只有断开电源E或降低E的输出电压,使BG1、BG2的集电电流小于维持导通的小值时,可控硅方可关断。当然,如果E性反接,BG1、BG2受到反向电压作用将处于截止状态。这时,即使输入触发信号,可控硅也不能工作。反过来,E接成正向,而触动发信号是负的,可控硅也不能导通。另外,如果不加触发信号,而正电压大到超过一定值时,可控硅也会导通,但已属于非正常工作情况了。
可控硅这种通过触发信号(小触发电流)来控制导通(可控硅中通过大电流)的可控特性,正是它区别于普通硅整流二管的重要特征。
可控硅技术是具有半个多世纪的技术,在可控硅调光技术之后,照明行业有采用0/1-10V模拟调光、DMX512与DALI等数字调光协议技术。但是,可控硅调光技术却有着一定的的优势,一个是历史传承原因,另外一个无需信号线,不用改变原有线路的简便性,成本低、施工方便比较受工程方欢迎,所以可控硅调光电源还是占据调光电源的市场份额。大家都说可控硅调光要做匹配测试到底在匹配什么?一般可控硅产品仍具有兼容性等问题尽管多个跨国大LED驱动IC的厂开发出了可以兼容现有可控硅调光器的IC芯片来,一般电源公司的可控硅电源都是利用这种通用IC方案实现的,针对市面上有几百上千种不同规格的可控硅和晶体管调光开关,实际上所开发的IC根本不可能兼容大多数的可控硅开关,兼容性比较低,兼容一直困扰整个行业。经常会听到工程客户说找了很多厂家的电源,都没有办法兼容到光控制系统。除此之外大多数可控硅电源还有许多较常见的问题像调光效果不好、调光范围窄、容易出现闪烁等。
兼容性,是调光器与调光电源的匹配说到可控硅调光的兼容性问题,其中一个常见问题在于通常切相调光器在调光时所产生的和小触发角存在着很大的不一致,导致LED灯具调光性能的差异化。不不同的触发角的变动范围都大,如此一来,其导通时间和施加给负载的功率也会出现变化。相切调光器的导通周期都与LED的工作电流直接相关,并因此而影响着灯具的发光量。假设LED驱动电源具有固定的调光曲线,针对不同的调光器,该驱动电源电路的性能表现也会不一样。此外,调光曲线上的非线性都会加剧调光器之间的性能差异。
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