雙向可控硅的特點及應(yīng)用 雙向可控硅觸發(fā)電路設(shè)計技巧

雙向可控硅簡介

雙向可控硅是在普通可控硅的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的，它不僅能代替兩只反極性并聯(lián)的可控硅，而且僅需一個觸發(fā)電路，是比較理想的交流開關(guān)器件。其英文名稱TRIAC即三端雙向交流開關(guān)之意。

雙向可控硅的特點及應(yīng)用

雙向可控硅可被認(rèn)為是一對反并聯(lián)連接的普通可控硅的集成，工作原理與普通單向可控硅相同。雙向可控硅有兩個主電極T1和T2， 一個門極G， 門極使器件在主電極的正反兩個方向均可觸發(fā)導(dǎo)通，所以雙向可控硅在第1和第3象限有對稱的伏安特性。雙向可控硅門極加正、負(fù)觸發(fā)脈沖都能使管子觸發(fā)導(dǎo)通，因此有四種觸發(fā)方式。雙向可控硅應(yīng)用為正常使用雙向可控硅，需定量掌握其主要參數(shù)，對雙向可控硅進(jìn)行適當(dāng)選用并采取相應(yīng)措施以達(dá)到各參數(shù)的要求。

·耐壓級別的選擇： 通常把VDRM(斷態(tài)重復(fù)峰值電壓)和 VR R M(反向重復(fù)峰值電壓)中較小的值標(biāo)作該器件的額定電壓。 選用時，額定電壓應(yīng)為正常工作峰值電壓的2~3倍，作為允許的操作過電壓裕量。

·電流的確定： 由于雙向可控硅通常用在交流電路中，因此不用平均值而用有效值來表示它的額定電流值。由于可控硅的過載能力比一般電磁器件小，因而一般家電中選用可控硅的電流值為實際工作電流值的2~3倍。 同時， 可控硅承受斷態(tài)重復(fù)峰值電壓VD R M 和反向重復(fù)峰值電壓 V R R M 時的峰值電流應(yīng)小于器件規(guī)定的IDRM 和 IRRM。

·通態(tài)(峰值)電壓 VT M 的選擇： 它是可控硅通以規(guī)定倍數(shù)額定電流時的瞬態(tài)峰值壓降。為減少可控硅的熱損耗，應(yīng)盡可能選擇VT M 小的可控硅。

·維持電流： IH 是維持可控硅保持通態(tài)所必需的最小主電流，它與結(jié)溫有關(guān)，結(jié)溫越高， 則 IH 越小。

·電壓上升率的抵制： dv/dt指的是在關(guān)斷狀態(tài)下電壓的上升斜率，這是防止誤觸發(fā)的一個關(guān)鍵參數(shù)。此值超限將可能導(dǎo)致可控硅出現(xiàn)誤導(dǎo)通的現(xiàn)象。由于可控硅的制造工藝決定了 A2 與 G 之間會存在寄生電容。

雙向可控硅觸發(fā)電路設(shè)計技巧

1、過零檢測電路

圖1和圖2中主要介紹了雙向可控硅使用的兩種情況，我們可以清晰的看出，圖1的目的是提高效率，而圖2則顯示了過零檢測電路A、B兩點電壓輸出波形。在圖1中，為了提高效率，使觸發(fā)脈沖與交流電壓同步，要求每隔半個交流電的周期輸出一個觸發(fā)脈沖，且觸發(fā)脈沖電壓應(yīng)大于4V，脈沖寬度應(yīng)大于20us。圖中BT為變壓器，TPL521-2為光電耦合器，起隔離作用。當(dāng)正弦交流電壓接近零時，光電耦合器的兩個發(fā)光二極管截止，三極管T1基極的偏置電阻電位使之導(dǎo)通，產(chǎn)生負(fù)脈沖信號，T1的輸出端接到單片機(jī)80C51的外部中斷0的輸入引腳，以引起中斷。在中斷服務(wù)子程序中使用定時器累計移相時間，然后發(fā)出雙向可控硅的同步觸發(fā)信號。這樣的電路檢測就是過零檢測電路。

2、過零觸發(fā)電路

過零觸發(fā)電路的圖示就是圖3，在圖片中，我們可以看到光電耦合雙向可控硅驅(qū)動器。光電偶爾雙向可控硅驅(qū)動器是光電耦合器的一種，用來驅(qū)動雙向可控硅BCR并且起到隔離的作用，R6為觸發(fā)限流電阻，R7為BCR門極電阻，防止誤觸發(fā)，提高抗干擾能力。當(dāng)單片機(jī)80C51的P1.0引腳輸出負(fù)脈沖信號時T2導(dǎo)通，MOC3061導(dǎo)通，觸發(fā)BCR導(dǎo)通，接通交流負(fù)載。另外，若雙向可控硅接感性交流負(fù)載時，由于電源電壓超前負(fù)載電流一個相位角，因此，當(dāng)負(fù)載電流為零時，電源電壓為反向電壓，加上感性負(fù)載自感電動勢el作用，使得雙向可控硅承受的電壓值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電源電壓。雖然雙向可控硅反向?qū)?，但容易擊穿，故必須使雙向可控硅能承受這種反向電壓。一般在雙向可控硅兩極間并聯(lián)一個RC阻容吸收電路，實現(xiàn)雙向可控硅過電壓保護(hù)，圖3中的C2、R8為RC阻容吸收電路。