可控硅开关原理及分类

Release time：2022-08-29
author：Ameya360
source：网络
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　　可控硅开关又叫晶闸管，是晶体闸流管（Thyristor）的简称，故称可控硅，它是一种大功率开关型半导体器件，在电路中用文字符号为“V”、“VT”表示（旧标准中用字母“SCR”表示）。

　　可控硅开关也即是俗称无触点开关,用双向可控硅,或者单向可控硅为开关器件，具有开关速度快丶带负载能力强，功耗小，无噪声等特点。广泛应用于各种自动化控制电路中。

　　可控硅开关的工作原理如下：

　　（1）导通

　　栅极悬空时，BG1和BG2截止，没有电流流过负载电阻RL。

　　栅极输入一个正脉冲电压（注入触发电流Ig）时，BG2导通，VCE（BG2）下降，VBE（BG1）升高。

　　正反馈过程：

　　Ig↑→Ic2↑→Ia↑→Ic1↑→Ig↑ 使BG1和BG2进入饱和导通状态。

　　电路很快从截止状态进入导通状态。

       由于正反馈的作用栅极Ig没有触发将保持导通状态不变

可控硅开关原理及分类

　　（2）截止

　　阳极—阴极加上反向电压

　　BG1和BG2截止。

　　加大负载电阻RL使电流减少BG1和BG2的基电流也将减少。

　　当减少到某一个值时由于电路的正反馈作用，电路翻转为截止状态。

　　这个电流为维持电流IH

　　可控硅开关的分类

　　按关断、导通及控制方式分类

　　可控硅按其关断、导通及控制方式可分为普通可控硅、双向可控硅、逆导可控硅、门极关断可控硅（GTO）、BTG可控硅、温控可控硅和光控可控硅等多种。

　　按引脚和极性分类

　　可控硅按其引脚和极性可分为二极可控硅、三极可控硅和四极可控硅

　　按封装形式分类

　　可控硅按其封装形式可分为金属封装可控硅、塑封可控硅和陶瓷封装可控硅三种类型。其中，金属封装可控硅又分为螺栓形、平板形、圆壳形等多种；塑封可控硅又分为带散热片型和不带散热片型两种。

　　按电流容量分类

　　可控硅按电流容量可分为大功率可控硅、中功率可控硅和小功率可控硅三种。通常，大功率可控硅多采用金属壳封装，而中、小功率可控硅则多采用塑封或陶瓷封装。

　　按关断速度分类

　　可控硅按其关断速度可分为普通可控硅和高频（快速）可控硅。

　　可控硅开关应用

　　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。实际上，可控硅的功用不仅是整流，它还可以用作无触点开关以快速接通或切断电路，实现将直流电变成交流电的逆变，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，其有体积小、效率高、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、军事科研以至商业、民用电器等方面争相采用的元件。


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如何抑制开关电源产生的电磁干扰？常见的EMC/EMI问题和解决方案分享
行业新闻

如何抑制开关电源产生的电磁干扰？常见的EMC/EMI问题和解决方案分享

　　开关电源在运行过程中常常会产生电磁干扰(Electromagnetic Interference，EMI)，可能对周围的电子设备、通信系统及无线网络造成负面影响。因此，有效抑制开关电源产生的电磁干扰对电子产品设计非常重要。本文将探讨如何抑制开关电源产生的电磁干扰，以及常见的电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility，EMC)和电磁干扰(EMI)问题及相应的解决方案。　　01抑制开关电源电磁干扰的方法　　1.1 滤波器　　输入滤波器：在开关电源输入端添加滤波器，可以有效地滤除高频噪声，减少电磁辐射。　　输出滤波器：在输出端加入滤波器，可以降低输出端的电磁干扰，保证输出电压的纹波度。　　1.2 地线设计　　良好接地：确保设备的各个部分有良好的接地，减少地回路导致的辐射和传导干扰。　　1.3 屏蔽技术　　屏蔽罩：采用金属屏蔽罩覆盖开关电源模块，阻隔电磁波的辐射，减少外界干扰。　　1.4 布线设计　　合理布线：合理设计信号线和电源线的走向和距离，减少互相干扰。　　02常见的EMC/EMI问题与解决方案　　2.1 互相干扰　　问题：不同电路之间由于电磁耦合引起相互干扰。　　解决方案：合理隔离信号线和电源线，避免过近布线;采用屏蔽罩等技术隔离电路。　　2.2 辐射干扰　　问题：开关电源工作时产生的高频电磁波辐射影响周围设备。　　解决方案：添加滤波器、使用屏蔽罩、优化地线设计等方式减少辐射。　　2.3 传导干扰　　问题：开关电源通过电源线传导干扰到其他设备。　　解决方案：优化电源线的布局，增加滤波器，确保接地良好。　　2.4 选择合适元件　　问题：使用不合适的元件可能导致电磁干扰问题。　　解决方案：选择符合EMC标准的元件，如滤波电容、电感等，以降低干扰。　　为了验证设备的电磁兼容性，通常需要进行EMC测试并获得认证。主要的EMC测试包括辐射测试和传导测试，以确保设备符合相关的国际或行业标准。　　在当今电子产品日益普及的背景下，抑制开关电源产生的电磁干扰显著重重要。有效的EMI抑制不仅可以提高产品的性能和可靠性，还可以避免对周围环境和其他设备造成干扰。通过采取合适的措施，如滤波器、良好的接地设计、屏蔽技术和合理的布线规划，可以有效减少开关电源产生的电磁干扰。
2025-12-29 15:22 reading：343
如何为开关电源（如Buck电路）计算和选择合适的电感、电容
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如何为开关电源（如Buck电路）计算和选择合适的电感、电容

　　在电子系统中，开关电源是一种常见的电源转换器，用于将输入电压转换为所需输出电压。在开关电源设计中，合适的电感和电容的选择非常重要。本文将深入探讨如何计算和选择开关电源(如Buck电路)中的电感和电容，以实现良好的性能和稳定性。　　1. 什么是Buck电路?　　Buck电路是一种常见的降压型开关电源电路，通过调节开关管的通断来实现输入电压向下转换为输出电压。在Buck电路中，电感和电容是关键元件，用于滤波、储能和稳定电压输出。　　2. 如何选择合适的电感?　　2.1 电感的作用　　电感在Buck电路中起着平滑输出电流、储存能量和限制电流波动等重要作用。正确选择电感可以提高转换效率和减小输出波纹电流。　　2.2 电感选取方法　　计算工作电流范围：根据负载电流和开关频率确定工作电流范围。　　计算感应电压：根据电感公式和最大负载电流计算感应电压。　　选择合适的电感值：结合电感公式和典型值，选择能够支持所需电流且具备合适感应电压的电感。　　3. 如何选择合适的输出电容?　　3.1 输出电容的功能　　输出电容在Buck电路中用于储存能量、减小输出电压波纹并提供稳定输出电压。　　3.2 电容选取方法　　计算输出电压波纹：根据负载电流变化和输出电压要求，计算所需的输出电压波纹。　　根据电容公式选择：结合输出电压波纹要求和开关频率，选择合适容值的输出电容。　　4. 常见问题与解决方案　　4.1 输出电压波动大　　解决方案：增加输出电容容值或更换更低ESR(等效串联电阻)的电解电容。　　4.2 效率低或温升过高　　解决方案：重新计算电感值，优化布局，降低开关损耗，或选择功率损耗更小的电感和电容。　　在设计Buck电路时，正确计算和选择电感和电容可以帮助提高转换效率、稳定性和输出质量。设计人员需要综合考虑工作条件、输出要求和性能指标，结合理论计算和实际经验，选取适合的电感和电容，以确保开关电源系统的稳定可靠运行。
2025-12-24 11:49 reading：370
如何调试和解决开关电源的“启动失败”问题（尤其是重载或容性负载下）
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如何调试和解决开关电源的“启动失败”问题（尤其是重载或容性负载下）

　　在开关电源系统中，“启动失败”是一种常见且令人烦恼的问题，特别是在重载或容性负载条件下。这种情况可能导致电源无法正常启动或持续工作，严重影响整个系统的稳定性和可靠性。本文将探讨如何调试和解决开关电源启动失败问题，特别是在面对重载或容性负载时。　　1. 开关电源启动失败的原因　　1.1 过载保护　　在重载情况下，开关电源可能会触发过载保护机制，导致启动失败以保护电路和元件不受损坏。　　1.2 容性负载　　当开关电源连接到容性负载(如大容值的电容)时，电源启动时需要克服电容的充电电流峰值，可能导致启动困难或失败。　　1.3 其他原因　　电压波动、短路、过压、过温等因素也可能导致开关电源启动失败。　　2. 调试步骤　　2.1 检查输出　　首先检查开关电源输出是否有电压输出。若没有输出，可能是电源模块故障或输入电压异常导致启动失败。　　2.2 检查负载情况　　确认负载状态，尤其是是否处于重载或连接容性负载的情况，这些情况可能导致启动失败。　　2.3 检查保护装置　　检查过载保护、短路保护等功能是否触发，导致电源无法正常启动。重置保护功能后再次尝试启动。　　2.4 观察启动过程　　观察启动过程中开关电源的工作状态、指示灯等，判断是否出现异常情况。　　3. 解决方法　　3.1 提高启动电流能力　　对于容性负载情况，可以通过提高开关电源的启动电流能力来应对启动失败问题。选择具备更大启动电流能力的电源模块或升级电源设备。　　3.2 添加软启动电路　　在设计中添加软启动电路，逐渐增加输出电压并减小上升时间，有助于降低启动时的冲击电流，避免启动失败。　　3.3 调整保护参数　　对于过载保护等保护参数，可以适当调整参数设置，延迟保护动作时间或提高保护阈值，以确保在合理范围内对异常负载做出响应。　　3.4 优化电路布局　　优化电路布局，减小信号线长度、降低回流路径电感等措施，有助于减少启动时的干扰和电磁辐射，提高启动成功率。　　4. 注意事项　　在调试和解决开关电源启动失败问题时，务必注意安全，避免直接接触高压部分。　　可以使用专业的测试设备(如示波器、多用表)进行测量和诊断，以便更准确地确定问题所在。
2025-12-24 11:46 reading：373
一文详解为什么开关电源在空载或轻载时无法正常启动或工作不稳定
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一文详解为什么开关电源在空载或轻载时无法正常启动或工作不稳定

　　开关电源是现代电子设备中常用的电源供应方式，但有时在空载或轻载情况下可能出现无法正常启动或工作不稳定的问题。本文将探讨这种现象背后的原因和可能的解决方法。　　1. 开关电源基本原理　　1.1 工作原理　　开关电源通过高频开关元件进行快速切换，将输入电压转换成稳定的输出电压，以供给各种电子设备使用。　　1.2 控制电路　　开关电源内部包含控制电路，负责监测输入电压、负载情况等参数，并调节开关元件的工作状态，以保持输出电压稳定。　　2. 为何在空载或轻载时出现问题?　　2.1 最小负载要求　　开关电源一般需要一定的最小负载才能正常工作，如果在空载或负载较轻的情况下，可能无法维持正常的工作状态。　　2.2 控制电路失效　　当负载较轻时，控制电路可能无法准确检测输出电压波动，导致无法正确调节输出，从而造成工作不稳定。　　2.3 谐振频率问题　　高频开关元件的谐振频率需要匹配负载，如果负载过轻，可能无法达到合适的谐振频率，影响电路稳定性。　　3. 解决方法　　3.1 增加最小负载　　可通过添加电阻等方式增加最小负载，使开关电源能够在空载或轻载情况下正常工作。　　3.2 优化控制电路　　对控制电路进行优化，提高对输出电压变化的检测灵敏度，确保在各种负载情况下都能稳定工作。　　3.3 调整谐振频率　　根据负载情况调整谐振频率，使其更好地适应当前负载状态，提高电路稳定性。　　4. 案例分析　　4.1 某型号开关电源　　在某型号开关电源中，发现在轻载时无法正常启动或工作不稳定，经过分析发现是由于最小负载要求不符合导致的。　　4.2 解决方案　　通过增加最小负载的方式，成功解决了该型号开关电源在空载或轻载时的工作异常问题，确保了其正常稳定运行。　　开关电源在空载或轻载时无法正常启动或工作不稳定是一个常见问题，可能由最小负载要求、控制电路失效或谐振频率问题等多种因素引起。通过增加最小负载、优化控制电路和调整谐振频率等方法，可以有效解决这类问题，确保开关电源的正常运行和稳定性。
2025-12-18 14:26 reading：366
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