Simulink之晶闸管（可控硅SCR）

晶闸管又称可控硅，属于半控型器件。

电器符号

外形

原理

导通：阳极-阴极加正向电压，门极-阴极加合适的正向电压。

关断：阳极电流减小到一定数值以下。（晶闸管一旦导通，门极即失去控制作用）

特性

在门极电流Ig1=0的情况下，逐渐加大正向阳极电压，晶闸管处于断态，只有很小的正向漏电流；增加正向阳极电压，当达到转折电压Ubo时，漏电流突然剧增，自身压降很小，晶闸管正向导通（门极电流越大，阳极电压转折点越低；正常情况下不允许把阳极电压加到Ubo来使晶闸管导通）。正常情况下，通过门极输入触发电流Ig，使晶闸管导通。逐步减小阳极电流，当电流小于维持电流Ih时，晶闸管阻断。

晶闸管承受反向阳极电压，晶闸管阻断；电压增加到一定数值，漏电流增加较快；继续增加晶闸管击穿损坏。

主要参数

正向重复峰值电压Udrm：在门极断开和晶闸管阻断情况下，可重复加在晶闸管两端的正向峰值电压。正向不重复峰值电压Udsm，Udrm=Udsm*80%。

反向重复峰值电压Urrm：在门极断开的情况下，可重复加在晶闸管两端的反向峰值电压。反向不重复峰值电压Ursm，Urrm=Ursm*80%。

额定电压Uvtn：Udrm和Urrm的较小值并向下取整（百伏）。

额定电流Ivt：长期允许通过的最大工频半波电流的平均值。

通态平均电压Uvt：额定电流时，晶闸管阳极和阴极间电压降的平均值。当晶闸管流过较大的恒定直流电流时，其通态平均电压比厂家定义值要大，约1.5V。

维持电流Ih和擎住电流Il：门极开路时，能维持晶闸管继续导通的最小电流称为维持电流Ih；门极加上触发晶闸管导通后立即撤除触发电压，此时器件维持导通所需电流称为擎住电流Il。

门极触发电流Igt：室温、阳极电压6V直流电压时，晶体管从阻断到完全开通所需的最小门极直流电流。

门极触发电压Ugt：对应于门极触发电流时的电压。

断态电压临界上升率du/dt：门极断路条件下，器件从断态转入通态的最低电压上升率。

通态电流临界上升率di/dt：由门极触发晶闸管使其导通时，能够承受而不导致损坏的通态电流的最大上升率。

选型

额定电流原则：确定电路最大电流Ivtm，Ivt=(1.5~2)*(Ivdm/1.57)。

额定电压原则：确定电路最大反向或反向电压Uvtm，Uvt = (2~3)*Uvtm。

派生器件

双向晶闸管：把一对反并联的普通晶闸管集成在同一硅片，只用一个门极触发的组合器件。G端加+/-电压，都可以导通晶闸管，但从触发灵敏度上将1+ > 1- = 3- > 3+。

快速晶闸管：工作频率几十~几千Hz，开通时间1~2us，关断时间几~几十us。

光控晶闸管：使用光信号触发晶闸管导通。

门极驱动

晶闸管触发主要有移相触发、过零触发和脉冲列调制触发等。对触发脉冲得要求如下：

1.为减小门极损耗，广泛采用脉冲触发信号。

2.触发脉冲应用足够的功率，并留有一定的余量。

3.触发脉冲应有一定的宽度，脉冲的前沿应尽可能陡，使器件在触发导通后，阳极电流能迅速上升超过擎住电流而维持导通。对于电感性负载，由于电感会抵制电流上升，因而触发脉冲的宽度应更大一些或采用双窄脉冲；有些则需要强触发脉冲。

4.触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相范围必须满足电路要求。

脉冲电路与晶闸管的连接方式：

1.直接连接：主电路和触发电路采用导线直接连接。由于主电路电压较高，采用直接连接易造成操作不安全，主电路又往往干扰触发电路，所以这种连接常用在一些简单设备中。

2.光耦合器连接：光耦合器是一种将电信号转换为光信号，又将光信号转换为电信号的半导体器件。它将发光和受光的元器件密封在同一管壳里，以光为媒介传递信号。光耦合器的发光源通常选砷化镓发光二极管，而受光部分采用硅光敏二极管及光敏晶体管。光耦合器具有可实现输入和输出间电隔离、绝缘性好、抗干扰能力强的优点，在用微机组成的触发电路中经常采用。

3.脉冲变压器耦合连接：脉冲变压器能很好地把一次侧的脉冲信号传输到二次绕组，二次绕组与晶体管连接，主电路与控制电路具有良好的电器绝缘。

仿真模型

路径