晶閘管（可控硅）具有多種優(yōu)點(diǎn)，例如能夠響應(yīng)低柵極電流從關(guān)斷狀態(tài)開(kāi)啟，能夠切換高電壓等，這就使得晶閘管（可控硅）可以用于各種應(yīng)用。包括：開(kāi)關(guān)、整流、調(diào)節(jié)、保護(hù)等，可控硅用于家電控制，包括照明、溫度控制、風(fēng)扇速度調(diào)節(jié)、加熱和警報(bào)激活。對(duì)于工業(yè)應(yīng)用，可控硅用于控制電機(jī)速度、電池充電和電源轉(zhuǎn)換。

接下來(lái)將對(duì)一些常見(jiàn)的晶閘管（可控硅）應(yīng)用電路進(jìn)行總結(jié)講解，希望能夠?qū)Υ蠹矣袔椭?/p>

一、晶閘管應(yīng)用電路--作為開(kāi)關(guān)

開(kāi)關(guān)操作是晶閘管（可控硅）最重要的應(yīng)用之一。晶閘管（可控硅）通常用作固態(tài)繼電器，并且由于晶閘管（可控硅）中沒(méi)有移動(dòng)部件，因此比電磁繼電器或開(kāi)關(guān)具有更多優(yōu)勢(shì)。

1、直流晶閘管開(kāi)關(guān)電路

這個(gè)簡(jiǎn)單的“開(kāi)關(guān)”晶閘管觸發(fā)電路使用晶閘管作為開(kāi)關(guān)來(lái)控制燈（如下圖所示），但它也可以用作電機(jī)、加熱器或其他一些此類(lèi)直流負(fù)載的開(kāi)關(guān)控制電路。

晶閘管正向偏置，并通過(guò)短暫關(guān)閉常開(kāi)“ON”按鈕S1觸發(fā)導(dǎo)通，該按鈕通過(guò)柵極電阻 RG將柵極端子連接到直流電源，從而允許電流流入柵極。如果 RG 的值相對(duì)于電源電壓設(shè)置得太高，晶閘管可能不會(huì)觸發(fā)。

一旦電路被打開(kāi) “ON”，它會(huì)自我鎖定并保持“ON”，即使在釋放按鈕時(shí)，只要負(fù)載電流大于晶閘管的鎖定電流。按鈕的附加操作，S1 對(duì)電路狀態(tài)沒(méi)有影響，因?yàn)橐坏版i定”，門(mén)將失去所有控制。晶閘管現(xiàn)在完全“導(dǎo)通”（導(dǎo)通），允許滿載電路電流正向流過(guò)器件并返回電池電源。

直流晶閘管開(kāi)關(guān)電路

在直流電路中使用晶閘管作為開(kāi)關(guān)的主要優(yōu)點(diǎn)之一是它具有非常高的電流增益。晶閘管是電流操作器件，因?yàn)樾〉臇艠O電流可以控制大得多的陽(yáng)極電流。

通常包含柵極-陰極電阻器RGK以降低柵極的靈敏度并增加其 dv/dt 能力，從而防止器件的誤觸發(fā)。

由于晶閘管已自鎖到“ON”狀態(tài)，因此只能通過(guò)中斷電源并將陽(yáng)極電流降低到晶閘管最小保持電流 ( I H ) 值以下來(lái)復(fù)位電路。

打開(kāi)常閉的“OFF”按鈕，S 2斷開(kāi)電路，將流過(guò)晶閘管的電路電流降至零，從而迫使它“關(guān)閉”，直到再次應(yīng)用另一個(gè)門(mén)信號(hào)。

2、替代直流晶閘管開(kāi)關(guān)電路

然而上述這種直流晶閘管電路設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)之一是機(jī)械常閉“OFF”開(kāi)關(guān)S2需要足夠大，以在觸點(diǎn)打開(kāi)時(shí)處理流經(jīng)晶閘管和燈的電路功率。如果是這種情況，我們可以用一個(gè)大型機(jī)械開(kāi)關(guān)代替晶閘管。

克服這個(gè)問(wèn)題并減少對(duì)更大更堅(jiān)固的“OFF”開(kāi)關(guān)的需求的一種方法是將開(kāi)關(guān)與晶閘管并聯(lián)，如下圖所示。

這里的晶閘管開(kāi)關(guān)像以前一樣接收所需的端電壓和柵極脈沖信號(hào)，但是先前電路中較大的常閉開(kāi)關(guān)已被與晶閘管并聯(lián)的較小的常開(kāi)開(kāi)關(guān)所取代。開(kāi)關(guān)S2的激活會(huì)立即在晶閘管陽(yáng)極和陰極之間產(chǎn)生短路，通過(guò)將保持電流降低到其最小值以下來(lái)阻止設(shè)備導(dǎo)通。

替代直流晶閘管開(kāi)關(guān)電路

3、交流晶閘管電路

當(dāng)連接到交流交流電源時(shí)，晶閘管的行為與之前的直流連接電路不同。這是因?yàn)榻涣麟娫磿?huì)周期性地反轉(zhuǎn)極性，因此交流電路中使用的任何晶閘管都會(huì)自動(dòng)反向偏置，導(dǎo)致它在每個(gè)周期的一半時(shí)間內(nèi)“關(guān)閉”，如下圖的交流晶閘管電路。

下面晶閘管觸發(fā)電路在設(shè)計(jì)上與 DC SCR 電路相似，只是省略了額外的“OFF”開(kāi)關(guān)和包含防止反向偏壓施加到柵極的二極管D1 。

在正弦波形的正半周期期間，器件正向偏置，但開(kāi)關(guān)S 1打開(kāi)，零柵極電流施加到晶閘管并保持“關(guān)斷”。在負(fù)半周期，器件被反向偏置，并且無(wú)論開(kāi)關(guān)S 1的狀態(tài)如何，都將保持“關(guān)閉” 。

如果開(kāi)關(guān) S1 閉合，則在每個(gè)正半周期開(kāi)始時(shí)，晶閘管完全“關(guān)斷”，但不久之后將有足夠的正觸發(fā)電壓，因此柵極上存在電流以打開(kāi)晶閘管和燈“開(kāi)” .

晶閘管現(xiàn)在在正半周期內(nèi)鎖定為“ON”，當(dāng)正半周期結(jié)束且陽(yáng)極電流低于保持電流值時(shí)，晶閘管將再次自動(dòng)變?yōu)椤癘FF”。

交流晶閘管電路

在下一個(gè)負(fù)半周期期間，器件完全“關(guān)閉”，直到下一個(gè)正半周期，當(dāng)該過(guò)程自身重復(fù)并且晶閘管再次導(dǎo)通時(shí)，只要開(kāi)關(guān)閉合。

然后在這種情況下，燈將僅從交流電源接收一半的可用功率，因?yàn)榫чl管的作用類(lèi)似于整流二極管，并且僅在正向偏置時(shí)的正半周期內(nèi)傳導(dǎo)電流。晶閘管繼續(xù)為燈提供一半的功率，直到開(kāi)關(guān)打開(kāi)。

如果可以快速打開(kāi)和關(guān)閉開(kāi)關(guān) S1，以便晶閘管在每個(gè)正半周期的“峰值”（90 度）點(diǎn)接收其柵極信號(hào)，則器件將僅導(dǎo)通正半周半周期。換句話說(shuō)，傳導(dǎo)只會(huì)在正弦波的二分之一期間發(fā)生，并且這種情況會(huì)導(dǎo)致燈接收“四分之一”或從交流電源獲得的總功率的四分之一。

通過(guò)準(zhǔn)確地改變柵極脈沖和正半周期之間的時(shí)序關(guān)系，晶閘管可以提供負(fù)載所需的任何百分比的功率，介于 0% 和 50% 之間。顯然，使用這種電路配置，它不能為燈提供超過(guò) 50% 的功率，因?yàn)楫?dāng)它被反向偏置時(shí)，它不能在負(fù)半周期內(nèi)導(dǎo)通。考慮下面的電路。

二、晶閘管應(yīng)用電路--進(jìn)行功率控制電路

晶閘管能夠控制傳輸?shù)截?fù)載的功率。通常需要根據(jù)負(fù)載要求（例如電機(jī)速度控制和調(diào)光器）來(lái)改變提供給負(fù)載的功率。

在這種情況下，用傳統(tǒng)的可調(diào)電位器改變功率不是一種可靠的方法，因?yàn)楣暮艽蟆榱私档痛蠊β孰娐分械倪@種功耗，晶閘管是功率控制器件的最佳選擇。

1、晶閘管交流功率控制電路--半波相位控制

相位控制是晶閘管交流功率控制的最常見(jiàn)形式，可以如下圖所示構(gòu)建基本的交流相位控制電路。這里晶閘管柵極電壓通過(guò)觸發(fā)二極管D1從 RC 充電電路獲得。

在晶閘管正向偏置的正半周期期間，電容 C 通過(guò)電阻 R1 隨交流電源電壓充電。只有當(dāng)A點(diǎn)的電壓上升到足以使觸發(fā)二極管 D1導(dǎo)通并且電容器放電到晶閘管的柵極時(shí)，柵極才會(huì)被激活，從而將其“導(dǎo)通”。導(dǎo)通開(kāi)始的正半周期的持續(xù)時(shí)間由可變電阻 R1設(shè)置的 RC 時(shí)間常數(shù)控制。

交流相位功率控制電路

增加 R1 的值會(huì)延遲提供給晶閘管柵極的觸發(fā)電壓和電流，這反過(guò)來(lái)會(huì)導(dǎo)致器件導(dǎo)通時(shí)間滯后。因此，可以將器件導(dǎo)通的半周期的分?jǐn)?shù)控制在 0 到 180 o之間，這意味著可以調(diào)整燈消耗的平均功率。但是，晶閘管是單向器件，因此在每個(gè)正半周期內(nèi)最多只能提供 50% 的功率。

有多種方法可以使用“晶閘管”實(shí)現(xiàn) 100% 全波交流控制。一種方法是在二極管橋式整流器電路中包含單個(gè)晶閘管，將交流電轉(zhuǎn)換為通過(guò)晶閘管的單向電流，而更常見(jiàn)的方法是使用兩個(gè)反向并聯(lián)的晶閘管。更實(shí)用的方法是使用單個(gè)雙向可控硅，因?yàn)樵撛O(shè)備可以雙向觸發(fā)，因此適合交流開(kāi)關(guān)應(yīng)用。

三、晶閘管應(yīng)用電路--半波整流

下面的電路顯示了使用了晶閘管的單相半波整流電路，與可變電阻串聯(lián)的二極管連接到負(fù)責(zé)觸發(fā) 晶閘管的柵極。

晶閘管應(yīng)用電路--半波整流

在交流輸入信號(hào)的負(fù)半周期期間，可控硅反向偏置。因此，沒(méi)有電流流過(guò)負(fù)載。

在輸入的負(fù)半周期期間，晶閘管正向偏置。如果改變電阻以使最小觸發(fā)電流施加到柵極，則 晶閘管將打開(kāi)。因此電流開(kāi)始流向負(fù)載。

如果柵極電流較高，則 晶閘管開(kāi)啟時(shí)的電源電壓將較低。晶閘管開(kāi)始導(dǎo)通的角度稱(chēng)為觸發(fā)角。對(duì)于這個(gè)整流器電路，觸發(fā)角只能在正半周期內(nèi)變化。

因此，通過(guò)改變觸發(fā)角或柵極電流（通過(guò)改變?cè)撾娐分械碾娮瑁梢允?晶閘管導(dǎo)通部分或全部正半周期，從而改變饋入負(fù)載的平均功率。

四、晶閘管應(yīng)用電路--全波整流

在全波整流器中，輸入電源的正波和負(fù)波都被整流。因此，與半波整流器相比，直流電壓的平均值較高，紋波含量也較少。

下圖顯示了由兩個(gè)與中心抽頭變壓器相連的可控硅組成的全波整流電路。

晶閘管應(yīng)用電路--全波整流

在輸入的正半周期內(nèi)，SCR1 正向偏置，SCR2 反向偏置。通過(guò)施加適當(dāng)?shù)臇艠O信號(hào)，SCR1 開(kāi)啟，因此負(fù)載電流開(kāi)始流過(guò)它。

在輸入的負(fù)半周期，SCR2 正向偏置，SCR1 反向偏置。柵極觸發(fā)時(shí)，SCR2 開(kāi)啟，因此負(fù)載電流流過(guò) SCR2。

因此，通過(guò)改變 SCR 的觸發(fā)電流，傳遞給負(fù)載的平均功率會(huì)發(fā)生變化。

五、晶閘管應(yīng)用電路--全波橋式整流

除了使用中心抽頭變壓器，還可以在橋式配置中使用四個(gè) SCR 來(lái)獲得全波整流。在輸入的正半周期內(nèi)，SCR1 和 SCR2 處于導(dǎo)通狀態(tài)。在負(fù)半周期間，SCR3 和 SCR4 處于導(dǎo)通狀態(tài)。每個(gè)晶閘管的導(dǎo)通角通過(guò)改變各自的柵極電流來(lái)調(diào)整。因此，負(fù)載兩端的輸出電壓會(huì)發(fā)生變化。

晶閘管應(yīng)用電路--全波橋式整流

除了以上所說(shuō)的，晶閘管還可以應(yīng)用于電池充電器、AC加熱器控制、簡(jiǎn)單的雨報(bào)警電路、防盜報(bào)警電路等。