2 过零触发电路
电路如图3所示,图中MOC3061为光电耦合双向可控硅驱动器,也属于光电耦合器的一种,用来驱动双向可控硅BCR 并且起到隔离的作用,R6 为触发限流电阻,R7为BCR门极电阻,防止误触发,提高抗干扰能力。当单片机80C51 的P1. 0 引脚输出负脉冲信号时T2 导通,MOC3061 导通,触发BCR 导通,接通交流负载。另外,若双向可控硅接感性交流负载时,由于电源电压超前负载电流一个相位角,因此,当负载电流为零时,电源电压为反向电压,加上感性负载自感电动势el 作用,使得双向可控硅承受的电压值远远超过电源电压。虽然双向可控硅反向导通,但容易击穿,故必须使双向可控硅能承受这种反向电压。一般在双向可控硅两极间并联一个RC阻容吸收电路,实现双向可控硅过电压保护,图3 中的C2 、R8 为RC 阻容吸收电路。
双向可控硅结构原理图
双向可控硅属于NPNPN五层器件,三个电极分别是T1、T2、G。尽管从形式上可将双向可控硅看成两只普通可控硅的组合,但实际上它是由7只晶体管和多只电阻构成的功率集成器件。
因该器件可以双向导通,故除门极G以外的两个电极统称为主端子,用T1、T2。表示,不再划分成阳极或阴极。其特点是,当G极和T2极相对于T1,的电压均为正时,T2是阳极,T1是阴极。反之,当G极和T2极相对于T1的电压均为负时,T1变成阳极,T2为阴极。双向可控硅由于正、反向特性曲线具有对称性,所以它可在任何一个方向导通。
相比于单向可控硅,双向可控硅在原理上最大的区别就是能双向导通,不再有阳极阴极之分,取而代之以T1和T2,其结构示意图如下图2(a)所示,如果不考虑G级的不同,把它分割成图2(b)所示,可以看出相当于两个单向可控硅反向并联而成,如图2(c)所示连接。
双向可控硅工作原理
双向可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件,共有三个PN结,分析原理时,可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成。
当阳极A加上正向电压时,BG1和BG2管均处于放大状态。此时,如果从控制极G输入一个正向触发信号,BG2便有基流ib2流过,经BG2放大,其集电极电流ic2=β2ib2。因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连,所以ib1=ic。
此时,电流ic2再经BG1放大,于是BG1的集电极电流ic1=β1ib1=β1β2ib2。这个电流又流回到BG2的基极,表成正反馈,使ib2不断增大,如此正向馈循环的结果,两个管子的电流剧增,可控硅使饱和导通。
由于BG1和BG2所构成的正反馈作用,所以一旦可控硅导通后,即使控制极G的电流消失了,可控硅仍然能够维持导通状态,由于触发信号只起触发作用,没有关断功能,所以这种可控硅是不可关断的。
由于可控硅只有导通和关断两种工作状态,所以它具有开关特性,这种特性需要一定的条件才能转化,条件如下:
双向可控硅十大使用准则
准则1:为了导通闸流管(或双向可控硅),必须有门极电流≧IGT,直至负载电流达到≧IL。这条件必须满足,并按可能遇到的最低温度考虑。
准则2:要断开(切换)闸流管(或双向可控硅),负载电流必须间,使能回复至截止状态。在可能的最高运行温度下必须满足上述条件。
准则3:设计双向可控硅触发电路时,只要有可能,就要避开3 象限(WT2-, )。
准则4:为减少杂波吸收,门极连线长度降至最低。返回线直接连至MT1(或阴极)。若用硬线,用螺旋双线或屏蔽线。门极和MT1间加电阻1kΩ或更小。高频旁路电容和门极间串接电阻。另一解决办法,选用H系列低灵敏度双向可控硅。
规则5:若dVD/dt或dVCOM/dt可能引起问题,在MT1和MT2间加入RC缓冲电路。若高dICOM/dt可能引起问题,加入一几mH的电感和负载串联。另一种解决办法,采用Hi-Com双向可控硅。
准则6:假如双向可控硅的VDRM在严重的、异常的电源瞬间过程中有可能被超出,采用下列措施之一:负载上串联电感量为几μH的不饱和电感,以限制dIT/dt;用MOV跨接于电源,并在电源侧增加滤波电路。
准则7:选用好的门极触发电路,避开3 象限工况,可以最大限度提高双向可控硅的dIT/dt承受能力。
准则8:若双向可控硅的dIT/dt有可能被超出,负载上最好串联一个几μH的无铁芯电感或负温度系数的热敏电阻。另一种解决办法:对电阻性负载采用零电压导通。
准则9:器件固定到散热器时,避免让双向可控硅受到应力。固定,然后焊接引线。不要把铆钉芯轴放在器件接口片一侧。
准则10:为了长期可靠工作,应保证Rthj-a足够低,维持Tj不高于Tjmax,其值相应于可能的最高环境温度。