晶閘管（可控硅）具有多種優(yōu)點，例如能夠響應低柵極電流從關斷狀態(tài)開啟，能夠切換高電壓等，這就使得晶閘管（可控硅）可以用于各種應用。包括：開關、整流、調(diào)節(jié)、保護等，可控硅用于家電控制，包括照明、溫度控制、風扇速度調(diào)節(jié)、加熱和警報激活。對于工業(yè)應用，可控硅用于控制電機速度、電池充電和電源轉(zhuǎn)換。

接下來將對一些常見的晶閘管（可控硅）應用電路進行總結(jié)講解，希望能夠?qū)Υ蠹矣袔椭?/p>

一、晶閘管應用電路--作為開關

開關操作是晶閘管（可控硅）最重要的應用之一。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）中沒有移動部件，因此比電磁繼電器或開關具有更多優(yōu)勢。

1、直流晶閘管開關電路

這個簡單的“開關”晶閘管觸發(fā)電路使用晶閘管作為開關來控制燈（如下圖所示），但它也可以用作電機、加熱器或其他一些此類直流負載的開關控制電路。

晶閘管正向偏置，并通過短暫關閉常開“ON”按鈕S1觸發(fā)導通，該按鈕通過柵極電阻 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 的值相對于電源電壓設置得太高，晶閘管可能不會觸發(fā)。

一旦電路被打開 “ON”，它會自我鎖定并保持“ON”，即使在釋放按鈕時，只要負載電流大于晶閘管的鎖定電流。按鈕的附加操作，S1 對電路狀態(tài)沒有影響，因為一旦“鎖定”，門將失去所有控制。晶閘管現(xiàn)在完全“導通”（導通），允許滿載電路電流正向流過器件并返回電池電源。

直流晶閘管開關電路

在直流電路中使用晶閘管作為開關的主要優(yōu)點之一是它具有非常高的電流增益。晶閘管是電流操作器件，因為小的柵極電流可以控制大得多的陽極電流。

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)，因此只能通過中斷電源并將陽極電流降低到晶閘管最小保持電流 ( I H ) 值以下來復位電路。

打開常閉的“OFF”按鈕，S 2斷開電路，將流過晶閘管的電路電流降至零，從而迫使它“關閉”，直到再次應用另一個門信號。

2、替代直流晶閘管開關電路

然而上述這種直流晶閘管電路設計的缺點之一是機械常閉“OFF”開關S2需要足夠大，以在觸點打開時處理流經(jīng)晶閘管和燈的電路功率。如果是這種情況，我們可以用一個大型機械開關代替晶閘管。

克服這個問題并減少對更大更堅固的“OFF”開關的需求的一種方法是將開關與晶閘管并聯(lián)，如下圖所示。

這里的晶閘管開關像以前一樣接收所需的端電壓和柵極脈沖信號，但是先前電路中較大的常閉開關已被與晶閘管并聯(lián)的較小的常開開關所取代。開關S2的激活會立即在晶閘管陽極和陰極之間產(chǎn)生短路，通過將保持電流降低到其最小值以下來阻止設備導通。

替代直流晶閘管開關電路

3、交流晶閘管電路

當連接到交流交流電源時，晶閘管的行為與之前的直流連接電路不同。這是因為交流電源會周期性地反轉(zhuǎn)極性，因此交流電路中使用的任何晶閘管都會自動反向偏置，導致它在每個周期的一半時間內(nèi)“關閉”，如下圖的交流晶閘管電路。

下面晶閘管觸發(fā)電路在設計上與 DC SCR 電路相似，只是省略了額外的“OFF”開關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，但開關S 1打開，零柵極電流施加到晶閘管并保持“關斷”。在負半周期，器件被反向偏置，并且無論開關S 1的狀態(tài)如何，都將保持“關閉” 。

如果開關 S1 閉合，則在每個正半周期開始時，晶閘管完全“關斷”，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晶閘管和燈“開” .

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

交流晶閘管電路

在下一個負半周期期間，器件完全“關閉”，直到下一個正半周期，當該過程自身重復并且晶閘管再次導通時，只要開關閉合。

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，因為晶閘管的作用類似于整流二極管，并且僅在正向偏置時的正半周期內(nèi)傳導電流。晶閘管繼續(xù)為燈提供一半的功率，直到開關打開。

如果可以快速打開和關閉開關 S1，以便晶閘管在每個正半周期的“峰值”（90 度）點接收其柵極信號，則器件將僅導通正半周半周期。換句話說，傳導只會在正弦波的二分之一期間發(fā)生，并且這種情況會導致燈接收“四分之一”或從交流電源獲得的總功率的四分之一。

通過準確地改變柵極脈沖和正半周期之間的時序關系，晶閘管可以提供負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 50% 的功率，因為當它被反向偏置時，它不能在負半周期內(nèi)導通。考慮下面的電路。

二、晶閘管應用電路--進行功率控制電路

晶閘管能夠控制傳輸?shù)截撦d的功率。通常需要根據(jù)負載要求（例如電機速度控制和調(diào)光器）來改變提供給負載的功率。

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，因為功耗很大。為了降低大功率電路中的這種功耗，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 通過電阻 R1 隨交流電源電壓充電。只有當A點的電壓上升到足以使觸發(fā)二極管 D1導通并且電容器放電到晶閘管的柵極時，柵極才會被激活，從而將其“導通”。導通開始的正半周期的持續(xù)時間由可變電阻 R1設置的 RC 時間常數(shù)控制。

交流相位功率控制電路

增加 R1 的值會延遲提供給晶閘管柵極的觸發(fā)電壓和電流，這反過來會導致器件導通時間滯后。因此，可以將器件導通的半周期的分數(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晶閘管，將交流電轉(zhuǎn)換為通過晶閘管的單向電流，而更常見的方法是使用兩個反向并聯(lián)的晶閘管。更實用的方法是使用單個雙向可控硅，因為該設備可以雙向觸發(fā)，因此適合交流開關應用。

三、晶閘管應用電路--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)的二極管連接到負責觸發(fā) 晶閘管的柵極。

晶閘管應用電路--半波整流

在交流輸入信號的負半周期期間，可控硅反向偏置。因此，沒有電流流過負載。

在輸入的負半周期期間，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。因此電流開始流向負載。

如果柵極電流較高，則 晶閘管開啟時的電源電壓將較低。晶閘管開始導通的角度稱為觸發(fā)角。對于這個整流器電路，觸發(fā)角只能在正半周期內(nèi)變化。

因此，通過改變觸發(fā)角或柵極電流（通過改變該電路中的電阻），可以使 晶閘管導通部分或全部正半周期，從而改變饋入負載的平均功率。

四、晶閘管應用電路--全波整流

在全波整流器中，輸入電源的正波和負波都被整流。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。通過施加適當?shù)臇艠O信號，SCR1 開啟，因此負載電流開始流過它。

在輸入的負半周期，SCR2 正向偏置，SCR1 反向偏置。柵極觸發(fā)時，SCR2 開啟，因此負載電流流過 SCR2。

因此，通過改變 SCR 的觸發(fā)電流，傳遞給負載的平均功率會發(fā)生變化。

五、晶閘管應用電路--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 SCR 來獲得全波整流。在輸入的正半周期內(nèi)，SCR1 和 SCR2 處于導通狀態(tài)。在負半周期間，SCR3 和 SCR4 處于導通狀態(tài)。每個晶閘管的導通角通過改變各自的柵極電流來調(diào)整。因此，負載兩端的輸出電壓會發(fā)生變化。

晶閘管應用電路--全波橋式整流

除了以上所說的，晶閘管還可以應用于電池充電器、AC加熱器控制、簡單的雨報警電路、防盜報警電路等。