關(guān)于使用驅(qū)動(dòng)器本身及其輸入電路的應(yīng)用分析

本文檔徹底討論了隨機(jī)相交三端雙向可控硅驅(qū)動(dòng)器及其最常見的應(yīng)用。將從三端雙向可控硅開關(guān)驅(qū)動(dòng)器的基本電氣描述開始。接下來(lái)是關(guān)于使用驅(qū)動(dòng)器本身及其輸入電路的討論。最后一部分將是設(shè)備的應(yīng)用示例。

結(jié)構(gòu)

MOC30XX系列隨機(jī)相位（非零交叉）雙向可控硅驅(qū)動(dòng)器由鋁砷化鎵紅外LED組成，該LED光耦合至硅檢測(cè)器芯片。這兩個(gè)芯片采用6引腳DIP封裝進(jìn)行組裝，在LED和輸出檢測(cè)器之間提供7.5KVAC（PEAK）的絕緣。這些輸出檢測(cè)器芯片設(shè)計(jì)用于驅(qū)動(dòng)雙向可控硅，以控制115和220V交流電源線上的負(fù)載。檢測(cè)器芯片是一個(gè)復(fù)雜的設(shè)備，其功能與小型雙向可控硅相同，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)較大雙向可控硅的柵極（例如飛兆半導(dǎo)體的FKPF12N80）所需的信號(hào)。MOC30XX三端雙向可控硅開關(guān)元件能夠以最少的附加組件數(shù)量控制較大功率的三端雙向可控硅開關(guān)元件。

基本電氣說(shuō)明

AlGaAs LED在10 mA時(shí)的標(biāo)稱正向壓降為1.3 V，反向擊穿電壓大于3V。流經(jīng)LED的最大電流為60 mA。

在關(guān)閉狀態(tài)下，檢測(cè)器在任一方向上的最小阻斷電壓均為250 Vdc。在開啟狀態(tài)下，檢測(cè)器將在任一方向通過(guò)100 mA電流，并且
整個(gè)器件的壓降小于3V。一旦觸發(fā)進(jìn)入導(dǎo)通（導(dǎo)電）狀態(tài)，即使沒(méi)有電流流過(guò)LED，檢測(cè)器也將保留在那里，直到終端電流降至保持電流以下（通常為100μA）以下，此時(shí)檢測(cè)器恢復(fù)為關(guān)（非）狀態(tài)。 -導(dǎo)電）狀態(tài)。通過(guò)超過(guò)正向阻斷電壓，以超過(guò)靜態(tài)dv / dt額定值的速率跨檢測(cè)器的電壓斜坡或來(lái)自LED的光子，可以使檢測(cè)器進(jìn)入開啟狀態(tài)。

光耦合隨機(jī)相位三重驅(qū)動(dòng)器的示意圖

規(guī)格保證了當(dāng)流過(guò)LED的電流等于或大于IFT（max）規(guī)格時(shí)，觸發(fā)檢測(cè)器進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。例如，MOC3011M至少需要10mA的LED電流才能保證導(dǎo)通。相似的器件MOC3012M具有完全相同的特性，只是它僅需要5 mA的觸發(fā)即可。

由于這些設(shè)備看起來(lái)基本上像一個(gè)小型的光觸發(fā)三端雙向可控硅開關(guān)元件，因此我們選擇如圖1所示來(lái)表示它。

將MOC3011M用作雙向可控硅驅(qū)動(dòng)器

簡(jiǎn)單的三端雙向可控硅開關(guān)門控電路

圖2顯示了使用MOC3011M的簡(jiǎn)單雙向晶閘管驅(qū)動(dòng)電路。MOC3011M的最大浪涌電流額定值通過(guò)以下公式設(shè)置R1的最小值：

R1（最小值）= Vin（pk）/1.2A

如果我們使用115 Vac的額定線電壓Vin（pk）= 180 V，則：

R1（最小值）= Vin（pk）/1.2A = 150歐姆

實(shí)際上，這將是一個(gè)150或180歐姆的電阻器。如果三端雙向可控硅開關(guān)元件的IGT = 100 mA且VGT = 2 V，則觸發(fā)三端雙向可控硅開關(guān)元件所需的電壓Vin將由下式給出：

VinT = R1?IGT + VGT + VTM = 20 V

電阻性負(fù)載

驅(qū)動(dòng)電阻性負(fù)載時(shí)，可以使用圖2所示的電路。白熾燈和電阻加熱元件是使用115 Vac的兩大類電阻負(fù)載。主要限制是必須將三次自由桿轉(zhuǎn)移選擇用于維持適當(dāng)?shù)睦擞枯d荷。白熾燈有時(shí)會(huì)吸收一個(gè)峰值電流，稱為“閃絡(luò)”，該電流可能會(huì)非常高，三端雙向可控硅開關(guān)元件應(yīng)使用保險(xiǎn)絲保護(hù)或額定足夠高的電流以維持該電流。

感性負(fù)載-轉(zhuǎn)換dv / dt

感性負(fù)載（電動(dòng)機(jī)，螺線管，磁體等）對(duì)于雙向可控硅和MOC3011M都存在問(wèn)題，因?yàn)殡妷汉碗娏鞅舜送唷Ｓ捎谌穗p向可控硅開關(guān)元件在零電流下關(guān)閉，因此當(dāng)施加的電流為零但施加的電壓較高時(shí)，它可能試圖關(guān)斷。對(duì)于三端雙向可控硅開關(guān)元件來(lái)說(shuō)，這似乎是施加電壓的突然上升，如果上升速率超過(guò)三端雙向可控硅開關(guān)元件的換向dv / dt或MOC3011M的靜態(tài)dv / dt，則會(huì)接通三端雙向可控硅開關(guān)元件。

輸入電路

電阻器輸入
當(dāng)輸入條件得到良好控制時(shí)，例如從邏輯門驅(qū)動(dòng)MOC3011M時(shí)，只需一個(gè)電阻器即可將門與MOC3011M的輸入LED相連。應(yīng)該選擇電阻器以將流入LED的電流設(shè)置為最小10 mA但不大于50 mA。15 mA是一個(gè)合適的值，它可以使LED隨時(shí)間顯著降低，并確保耦合器具有較長(zhǎng)的使用壽命。高于15 mA的電流不會(huì)改善性能，并且可能會(huì)加速LED固有的老化過(guò)程。假設(shè)在15 mA時(shí)正向壓降為1.5 V，則可以通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的公式來(lái)計(jì)算輸入電阻。

RI =（VCC – 1.5）/0.015

輸入保護(hù)電路

MOC3011M輸入保護(hù)電路

在某些應(yīng)用中，例如固態(tài)繼電器，其中輸入電壓變化很大，設(shè)計(jì)人員可能希望限制施加到MOC3011M LED上的電流。圖3所示電路可在非關(guān)鍵范圍內(nèi)的輸入電壓范圍內(nèi)正確驅(qū)動(dòng)MOC3011M，同時(shí)可保護(hù)輸入LED避免意外施加反極性。

應(yīng)用實(shí)例

在240 Vac線路上使用MOC3011M MOC3011M
的額定電壓不夠高，無(wú)法直接在240 Vac線路上使用。但是，設(shè)計(jì)者可以串聯(lián)其中兩個(gè)。當(dāng)以這種方式使用時(shí)，需要兩個(gè)電阻器來(lái)均衡其兩端的電壓降。

固態(tài)繼電器

固態(tài)繼電器

圖4顯示了一個(gè)完整的通用固態(tài)繼電器，該固態(tài)繼電器通過(guò)輸入保護(hù)被感性負(fù)載吸收。當(dāng)設(shè)計(jì)人員對(duì)輸入和輸出條件有更多控制時(shí)，他可以消除其特定應(yīng)用所需的那些組件，以使電路更具成本效益。

編輯：hfy