雙向可控硅觸發電路

雙向可控硅是一種功率半導體器件，也稱雙向晶閘管，在單片機控制系統中，可作為功率驅動器件，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，且連接在強電網絡中，其觸發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中的觸發信號加載到可控硅的控制極。為減小驅動功率和可控硅觸發時產生的干擾，交流電路雙向可控硅的觸發常采用過零觸發電路。過零觸發是指在電壓為零或零附近的瞬間接通。由于采用過零觸發，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

電路設計如圖1 所示，為了提高效率，使觸發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脈沖，且觸發脈沖電壓應大于4V ，脈沖寬度應大于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光二極管截止，三極管T1基極的偏置電阻電位使之導通，產生負脈沖信號，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。在中斷服務子程序中使用定時器累計移相時間，然后發出雙向可控硅的同步觸發信號。過零檢測電路A、B 兩點電壓輸出波形如圖2 所示。

2 過零觸發電路

電路如圖3所示，圖中MOC3061為光電耦合雙向可控硅驅動器，也屬于光電耦合器的一種，用來驅動雙向可控硅BCR 并且起到隔離的作用，R6 為觸發限流電阻，R7為BCR門極電阻，防止誤觸發，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 導通，MOC3061 導通，觸發BCR 導通，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導通，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一個RC阻容吸收電路，實現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，使能回復至截止狀態。在可能的最高運行溫度下必須滿足上述條件。

準則3：設計雙向可控硅觸發電路時，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。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，并在電源側增加濾波電路。

準則7：選用好的門極觸發電路，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，負載上最好串聯一個幾μH的無鐵芯電感或負溫度系數的熱敏電阻。另一種解決辦法：對電阻性負載采用零電壓導通。

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

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

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