雙向可控硅觸發(fā)電路

雙向可控硅是一種功率半導(dǎo)體器件，也稱雙向晶閘管，在單片機控制系統(tǒng)中，可作為功率驅(qū)動器件，由于雙向可控硅沒有反向耐壓問題，控制電路簡單，因此特別適合做交流無觸點開關(guān)使用。雙向可控硅接通的一般都是一些功率較大的用電器，且連接在強電網(wǎng)絡(luò)中，其觸發(fā)電路的抗干擾問題很重要，通常都是通過光電耦合器將單片機控制系統(tǒng)中的觸發(fā)信號加載到可控硅的控制極。為減小驅(qū)動功率和可控硅觸發(fā)時產(chǎn)生的干擾，交流電路雙向可控硅的觸發(fā)常采用過零觸發(fā)電路。過零觸發(fā)是指在電壓為零或零附近的瞬間接通。由于采用過零觸發(fā)，因此上述電路還需要正弦交流電過零檢測電路。

1 過零檢測電路

電路設(shè)計如圖1 所示，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)生負脈沖信號，T1的輸出端接到單片機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。過零檢測電路A、B 兩點電壓輸出波形如圖2 所示。

2 過零觸發(fā)電路

電路如圖3所示，圖中MOC3061為光電耦合雙向可控硅驅(qū)動器，也屬于光電耦合器的一種，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。當單片機80C51 的P1. 0 引腳輸出負脈沖信號時T2 導(dǎo)通，MOC3061 導(dǎo)通，觸發(fā)BCR 導(dǎo)通，接通交流負載。另外，若雙向可控硅接感性交流負載時，由于電源電壓超前負載電流一個相位角，因此，當負載電流為零時，電源電壓為反向電壓，加上感性負載自感電動勢el 作用，使得雙向可控硅承受的電壓值遠遠超過電源電壓。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，圖3 中的C2 、R8 為RC 阻容吸收電路。

雙向可控硅十大使用準則

準則1：為了導(dǎo)通閘流管（或雙向可控硅），必須有門極電流≧IGT，直至負載電流達到≧IL。這條件必須滿足，并按可能遇到的最低溫度考慮。

準則2：要斷開（切換）閘流管（或雙向可控硅），負載電流必須間，使能回復(fù)至截止狀態(tài)。在可能的最高運行溫度下必須滿足上述條件。

準則3：設(shè)計雙向可控硅觸發(fā)電路時，只要有可能，就要避開3+象限（WT2-，+）。

準則4：為減少雜波吸收，門極連線長度降至最低。返回線直接連至MT1（或陰極）。若用硬線，用螺旋雙線或屏蔽線。門極和MT1間加電阻1kΩ或更小。高頻旁路電容和門極間串接電阻。另一解決辦法，選用H系列低靈敏度雙向可控硅。

準則5：若dVD/dt或dVCOM/dt可能引起問題，在MT1和MT2間加入RC緩沖電路。若高dICOM/dt可能引起問題，加入一幾mH的電感和負載串聯(lián)。另一種解決辦法，采用Hi-Com雙向可控硅。

準則6：假如雙向可控硅的VDRM在嚴重的、異常的電源瞬間過程中有可能被超出，采用下列措施之一：負載上串聯(lián)電感量為幾μH的不飽和電感，以限制dIT/dt；用MOV跨接于電源，并在電源側(cè)增加濾波電路。

準則7：選用好的門極觸發(fā)電路，避開3+象限工況，可以最大限度提高雙向可控硅的dIT/dt承受能力。

準則8：若雙向可控硅的dIT/dt有可能被超出，負載上最好串聯(lián)一個幾μH的無鐵芯電感或負溫度系數(shù)的熱敏電阻。另一種解決辦法：對電阻性負載采用零電壓導(dǎo)通。

準則9：器件固定到散熱器時，避免讓雙向可控硅受到應(yīng)力。固定，然后焊接引線。不要把鉚釘芯軸放在器件接口片一側(cè)。

準則10：為了長期可靠工作，應(yīng)保證Rthj-a足夠低，維持Tj不高于Tjmax，其值相應(yīng)于可能的最高環(huán)境溫度。

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