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可控矽電路圖最簡單的

科技 更新时间:2024-12-26 00:50:09
可控矽對于電子工程師來說是個重要的元器件,對于一個合格的硬件工程師來說,必須要掌握可控矽的電路設計。可控矽在各個領域應用廣泛,常用來做各種大功率負載的開關。相比繼電器,可控矽有很多優勢,繼電器在開關動作時會産生電火花,在某些工業環境由于安全原因這是不允許的,繼電器在開關動作時觸點會發生氧化,影響繼電器壽命,而這些缺點可控矽都能避免。可控矽(Silicon Controlled Rectifier) 簡稱SCR,可控矽分單向可控矽和雙向可控矽兩種。雙向可控矽也叫三端雙向可控矽,簡稱TRIAC。雙向可控矽在結構上相當于兩個單向可控矽反向連接,這種可控矽具有雙向導通功能。其通斷狀态由控制極G決定。在控制極G上加正脈沖(或負脈沖)可使其正向(或反向)導通。

可控矽電路圖最簡單的(簡單粗暴--5分鐘搞定可控矽電路應用)1

單向可控矽工作原理

單向可控矽的電流是從陽極流向陰極,交流電過零點時截止,如圖交流電的負半周時,單向可控矽是不導通的,在正半周時,隻有控制栅極有觸發信号時,可控矽才導通。

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雙向可控矽工作原理

雙向可控矽的電流能從T1極流向T2極,也能從T2極流向T1極,交流電過零點時截止,隻有控制栅極有正向或負向的觸發信号時,可控矽才導通。


接下來我們講解下使用最多的雙向可控矽的一些電路應用

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上圖中,VCC和交流電其中一端是連接在一起的,這樣就能保證單片機是輸出低電平信号觸發可控矽,這樣可控矽觸發工作在第3象限,上圖中避免可控矽觸發使用高電平信号,避免可控矽觸發工作在第4象限。若運行在第4象限由于雙向可控矽的内部結構,門極離主載流區域較遠,導緻需要更高的Igt,由 Ig 觸發到負載電流開始流動,兩者之間遲後時間較長,導緻要求 Ig 維持較長時間,另外一個缺點就是會導緻低得多的 dIT/dt 承受能力,若控制負載具有高dI/dt 值(例如白熾燈的冷燈絲),門極可能發生強烈退化。查閱可控矽BT134器件規格書,也明确說明觸發工作在第4象限,Igt需求更大。如下圖:

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上圖第1個主要是應用在低端類的産品上,常見的如家裡的吊扇,第2個圖加入單片機控制。

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其它應用場合


電路的觸發方式

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栅極電路

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上圖是主要的可控矽栅極的觸發電路


雙向可控矽的應用主要事項:

1.在使用雙向可控矽控制電感性負載時,一般要如下面所示連接 RC 吸收電路 , 以抑制施加到器件上的 (dv/dt)c 值。當用雙向可控矽開關控制電感性負載(L型負載)時,如在轉換期間由于電流延遲的作用, (di/dt)c 和 (dv/dt)c 超過某個值時,可能因為(di/dt)c 和(dv/dt)c,不需栅極信号而進入導通狀态,從而變得無法控制。

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RC吸收回路的參數取值,我們常見的馬達控制場合,常用的選取電阻為100歐。電容為0.01uF. 而起到噪聲保護的作用的,接在控制栅極和T1之間的電阻和電容的參數,可根據環境和EMC效果酌情選取。

2.根據公式,Rg=(Vcc-Vgt)/Igt(Rg為栅極電阻),栅極電流和栅極電阻Rg和栅極電壓Vgt有關。

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栅極觸發電流Igt的設定,應有足夠的餘量,要充分考慮低溫最惡劣的環境,可控矽的結溫特性确定了在低溫下的Igt需求更大,如下圖:

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栅極觸發電流Igt的設定,還需考慮栅極觸發電壓Vgt的因素,同樣,也要充分考慮低溫最惡劣的環境,可控矽的結溫特性确定了在低溫下的Vgt需求更大,如下圖:

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考慮以上兩個因素,設定栅極電流Igt時,通常按規格書要求的1.5倍來設定,故栅極電阻Rg的選取需謹慎選取。

3.當遇到嚴重的、異常的電源瞬間過程, T2上 電壓可能超過 VDRM,此時 T2 和 T1 間的漏電将達到一定程度,并使雙向可控矽自發導通,

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若負載允許高湧入電流通過,在矽片導通的小面積上可能達到極高的局部電流密度。這可能導緻矽片

的燒毀。白熾燈、電容性負載和消弧保護電路都可能導緻強湧入電流。由于超過 VDRM 或 dVD/dt 導緻雙向可控矽導通,這不完全威脅設備安全。而是随之而來的 dIT/dt 很可能造成破壞。原因是,導通擴散至整個結需要時間,此時允許的 dIT/dt 值低于正常情況下用門極信号導通時的允許值。假如過程中限制 dIT/dt 到一較低的值,雙向可控矽可能可以幸存。為此,可在負載上串聯一個幾μH的不飽和(空心)電感。如上述解決方法不能接受,或不實際時,可代替的方法是增加過濾和箝位電路,防止尖峰脈沖到達雙向可控矽。使用壓敏電阻器,作為“軟”電壓箝位器,跨接在電源上, 壓敏電阻上遊增加電感、電容濾波電路。

4.通常具有高初始湧入電流的常見負載是白熾燈,冷态下電阻低。對于這種電阻性負載,若在電源電壓的峰值開始導通, dIT/dt 将具有最大值。假如這值有可能超過雙向可控矽的 dIT/dt 值,最好在負載上串聯一隻幾μH 的電感加以限制,或串聯負溫度系數的熱敏電阻。需要注意的是,電感在最大電流下不能飽和。一旦飽和,電感将跌落,再也不能限制 dIT/dt。無鐵芯的電感符合這個條件。一個更巧妙的解決辦法是采用零電壓導通,不必接入任何限制電流的器件。電流可以從正弦波起點開始逐漸上升。

注意:零電壓導通隻能用在電阻性負載。對于電感性負載,由于電壓和電流間存在相位差,使用這方法會引起“半波”或單極導通,可能使電感性負載飽和,導緻破壞性的高峰電流,以及過熱。


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