一、雙向可控硅介紹

　　雙向可控硅TRIAC（Triode ACSemiconductor Switch）為三端雙向可控硅開關(guān)，亦稱為雙向晶閘管或雙向可控硅。TRIAC為三端元件，其三端分別為T1 （第二端子或第二陽(yáng)極），T 2（第一端子或第一陽(yáng)極）和G（控制極）亦為一閘極控制開關(guān)，與SCR最大的不同點(diǎn)在于TRIAC無(wú)論于正向或反向電壓時(shí)皆可導(dǎo)通，其符號(hào)構(gòu)造及外型，如圖1所示。

　　二、雙向可控硅的特性及用途

　　1. 雙向可控硅替的主要優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在：

　　（1） 大功率雙向可控硅為無(wú)觸點(diǎn)式開關(guān)，無(wú)火花、壽命長(zhǎng)、體積小、無(wú)噪音；

　　（2）接觸器工作時(shí)，其控制回路需要消耗一定的電能，而可控硅為弱電控制，控制回路耗電微乎其微；

　?。?）接觸器控制電路中，操作者接觸的器件電壓都較高，不安全，而大功率雙向可控硅控制電路中操作者只接觸5~15V的直流低壓電源，非常安全；

　?。?） 大功率雙向可控硅為弱電控制強(qiáng)電，弱電電路更新方便，較容易設(shè)計(jì)出滿足各種要求的控制電路。

　　2. 雙向可控硅替在電路中的主要用途

　　雙向可控硅最基本的用途就是可控整流。大家熟悉的二極管整流電路屬于不可控整流電路。如果把二極管換成晶閘管，就可以構(gòu)成可控整流電路。在正弦交流電壓U2的正半周期間，如果VS的控制極沒有輸入觸發(fā)脈沖Ug，VS仍然不能導(dǎo)通，只有在U2處于正半周，在控制極外加觸發(fā)脈沖Ug時(shí)，晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通。而只有在觸發(fā)脈沖Ug到來(lái)時(shí)，負(fù)載RL上才有電壓UL輸出（波形圖上陰影部分）。Ug到來(lái)得早，晶閘管導(dǎo)通的時(shí)間就早；Ug到來(lái)得晚，晶閘管導(dǎo)通的時(shí)間就晚。通過(guò)改變控制極上觸發(fā)脈沖Ug到來(lái)的時(shí)間，就可以調(diào)節(jié)負(fù)載上輸出電壓的平均值UL（陰影部分的面積大小）。在電工技術(shù)中，常把交流電的半個(gè)周期定為180°，稱為電角度。這樣，在U2的每個(gè)正半周，從零值開始到觸發(fā)脈沖到來(lái)瞬間所經(jīng)歷的電角度稱為控制角α；在每個(gè)正半周內(nèi)晶閘管導(dǎo)通的電角度叫導(dǎo)通角θ。很明顯，α和θ都是用來(lái)表示晶閘管在承受正向電壓的半個(gè)周期的導(dǎo)通或阻斷范圍的。通過(guò)改變控制角α或?qū)ń铅?，改變?fù)載上脈沖直流電壓的平均值UL，實(shí)現(xiàn)了可控整流。

　　三、雙向可控硅觸發(fā)特性

　　由于TRIAC為控制極控制的雙向可控硅，控制極電壓VG極性與陽(yáng)極間之電壓VT1T2四種組合分別如下：

　　（1）。 VT1T2為正， VG為正。

　?。?）。 VT1T2為正， VG為負(fù)。

　?。?）。 VT1T2為負(fù)， VG為正。

　?。?）。 VT1T2為負(fù)， VG為負(fù)。

　　一般最好使用在對(duì)稱情況下（1與4或2與3），以使正負(fù)半周能得到對(duì)稱的結(jié)果，最方便的控制方法則為1與4之控制狀態(tài)，因?yàn)榭刂茦O信號(hào)與VT1T2同極性。

　　上圖4所示為TRIAC之V-I特性曲線，將此圖與SCR之VI特性曲線比較，可看出TRIAC的特性曲線與SCR類似，只是TRIAC正負(fù)電壓均能導(dǎo)通，所以第三象限之曲線與第一象限之曲線類似，故TRIAC可視為兩個(gè)SCR反相并聯(lián)TRIAC之T1-T2的崩潰電壓亦不同，亦可看出正負(fù)半周的電壓皆可以使TRIAC導(dǎo)通，一般使TRIAC截止的方法與SCR相同，即設(shè)法降低兩陽(yáng)極間之電流到保持電流以下TRIAC即截止。

　　四、雙向可控硅使用的注意事項(xiàng)

　　目前交流調(diào)壓多采用雙向可控硅，它具有體積小、重量輕、效率高和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)提高生產(chǎn)效率和降低成本等都有顯著效果，但它也具有過(guò)載和抗干擾能力差，且在控制大電感負(fù)載時(shí)會(huì)干擾電網(wǎng)和自干擾等缺點(diǎn)，下面我們來(lái)談?wù)効煽毓柙谄涫褂弥腥绾伪苊馍鲜鰡?wèn)題。

　　1.靈敏度

　　雙向可控硅是一個(gè)三端元件，但我們不再稱其兩極為陰陽(yáng)極，而是稱作T1和T2極，G為控制極，其控制極上所加電壓無(wú)論為正向觸發(fā)脈沖或負(fù)向觸發(fā)脈沖均可使控制極導(dǎo)通，但是觸發(fā)靈敏度互不相同，即保證雙向可控硅能進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)的最小門極電流IGT是有區(qū)別的。

　　2.可控硅過(guò)載的保護(hù)

　　可控硅元件優(yōu)點(diǎn)很多，但是它過(guò)載能力差，短時(shí)間的過(guò)流，過(guò)壓都會(huì)造成元件損壞，因此為保證元件正常工作，需有條件：

　?。?）外加電壓下允許超過(guò)正向轉(zhuǎn)折電壓，否則控制極將不起作用；

　?。?）可控硅的通態(tài)平均電流從安全角度考慮一般按最大電流的1.5~2倍來(lái)?。?/p>

　?。?）為保證控制極可靠觸發(fā)，加到控制極的觸發(fā)電流一般取大于其額值，除此以外，還必須采取保護(hù)措施，一般對(duì)過(guò)流的保護(hù)措施是在電路中串入快速熔斷器，其額定電流取可控硅電流平均值的1.5倍左右，其接入的位置可在交流側(cè)或直流側(cè)，當(dāng)在交流側(cè)時(shí)額定電流取大些，一般多采用前者，過(guò)電壓保護(hù)常發(fā)生在存在電感的電路上，或交流側(cè)出現(xiàn)干擾的浪涌電壓或交流側(cè)的暫態(tài)過(guò)程產(chǎn)生的過(guò)壓。由于，過(guò)電壓的尖峰高，作用時(shí)間短，常采用電阻和電容吸收電路加以抑制。

　　3.控制大電感負(fù)載時(shí)的干擾電網(wǎng)和自干擾的避免

　　可控硅元件控制大電感負(fù)載時(shí)會(huì)有干擾電網(wǎng)和自干擾的現(xiàn)象，其原因是當(dāng)可控硅元件控制一個(gè)連接電感性負(fù)載的電路斷開或閉合時(shí)，其線圈中的電流通路被切斷，其變化率極大，因此在電感上產(chǎn)生一個(gè)高電壓，這個(gè)電壓通過(guò)電源的內(nèi)阻加在開關(guān)觸點(diǎn)的兩端，然后感應(yīng)電壓一次次放電直到感應(yīng)電壓低于放電所必須的電壓為止，在這一過(guò)程中將產(chǎn)生極大的脈沖束。這些脈沖束疊加在供電電壓上，并且把干擾傳給供電線或以輻射形式傳向周圍空間，這種脈沖具有很高的幅度，很寬的頻率，因而具有感性負(fù)載的開關(guān)點(diǎn)是一個(gè)很強(qiáng)的噪聲源。

　　五、雙向可控硅導(dǎo)通和截止的條件

　　導(dǎo)通：在T1極和T2極和電源負(fù)載構(gòu)成了回路，而且T1極和T2極之間有電壓時(shí)（當(dāng)然要大于管壓降），G極對(duì)T1極有大于“觸發(fā)電流”的電流流過(guò)后（即觸發(fā)后）；

　　截止：導(dǎo)通的T1，T2電流小于“維持電流”后。 G極不一定要求是脈沖觸發(fā)信號(hào)，只要達(dá)到“觸發(fā)電流”就可以觸發(fā)了，但是用脈沖觸發(fā)有一些好處：1）觸發(fā)時(shí)間準(zhǔn)確，2）脈沖寬度可以窄一點(diǎn)（大于可控硅從截止到導(dǎo)通轉(zhuǎn)變時(shí)間，一般純電阻負(fù)載50微秒時(shí)間就可以了，電感負(fù)載時(shí)要寬），這樣可以減少?zèng)_觸脈沖電路的功率。

　　六、雙向可控硅的十條黃金規(guī)則

　　1. 為了導(dǎo)通閘流管（或雙向可控硅），必須有門極電流≧IGT ，直至負(fù)載電流達(dá)到≧ IL 。這條件必須滿足，并按可能遇到的最低溫度考慮。

　　2. 要斷開（切換）閘流管（或雙向可控硅），負(fù)載電流必須《IH， 并維持足夠長(zhǎng)的時(shí) 間，使能回復(fù)至截止?fàn)顟B(tài)。在可能的最高運(yùn)行溫度下必須滿足上述條件。

　　3. 設(shè)計(jì)雙向可控硅觸發(fā)電路時(shí)，只要有可能，就要避開3+象限（WT2-，+）。

　　4. 為減少雜波吸收，門極連線長(zhǎng)度降至最低。返回線直接連至MT1（或陰極）。若 用硬線，用螺旋雙線或屏蔽線。門極和MT1間加電阻1k倩蚋 8咂蹬月返縟鶯兔偶浯擁繾琛A硪喚餼靄旆ǎ∮肏系列低靈敏度雙向可控硅。

　　5. 若dVD/dt或dVCOM/dt可能引起問(wèn)題，在MT1和MT2間加入RC緩沖電路。 若高dICOM/dt可能引起問(wèn)題，加入一幾mH的電感和負(fù)載串聯(lián)。 另一種解決辦法，采用Hi-Com雙向可控硅。

　　6. 假如雙向可控硅的VDRM在嚴(yán)重的、異常的電源瞬間過(guò)程中有可能被超出，采用下 列措施之一： 負(fù)載上串聯(lián)電感量為幾霩的不飽和電感，以限制dIT/dt; 用MOV跨接于電源，并在電源側(cè)增加濾波電路。

　　7. 選用好的門極觸發(fā)電路，避開3+象限工況，可以最大限度提高雙向可控硅的 dIT/dt承受能力。

　　8. 若雙向可控硅的dIT/dt有可能被超出，負(fù)載上最好串聯(lián)一個(gè)幾霩的無(wú)鐵芯電感 或負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。另一種解決辦法：對(duì)電阻性負(fù)載采用零電壓導(dǎo)通。

　　9. 器件固定到散熱器時(shí)，避免讓雙向可控硅受到應(yīng)力。固定，然后焊接引線。不要把 鉚釘芯軸放在器件接口片一側(cè)。

　　10. 為了長(zhǎng)期可靠工作，應(yīng)保證Rthj-a足夠低，維持Tj不高于Tjmax ，其值相應(yīng)于可能的 最高環(huán)境溫度。