在这篇文章中,我们学习了触发可控硅的基本方法,并讨论了正确的连接可控硅端子的方法。
双向可控硅是固态双向晶闸管,可在120伏或240伏交流电源系统上切换交流半周期。可控硅可以与交流线路同步或异步激活(接通和锁存)。然而,如果可控硅的栅端电流刚好低于其最低保持阈值,它将在每个交流半周期(180电度)完成时立即关闭。
同步切换vs异步切换
在异步开关中,可控硅在相周期的任意点随机触发ON。因此,可控硅的异步开关会产生大量的射频干扰(RFI),特别是在第一个开关周期。
在同步可控硅开关中,每个交流半周期的开关周期一致到达同一时刻(通常在过零周期之后),因此产生可忽略的RFI。
本文所介绍的电路均采用异步电源开关。图1-8描述了用于基本ON/OFF交流线路开关的一些异步可控硅电源开关电路。
如何连接可控硅
可控硅有3个终端,分别是MT1、MT2和Gate。MT代表主终端。因此,主端子MT1和MT2用于通过220V或120V交流市电供电的重型交流市电负载的开关。这种开关是响应施加在可控硅栅端上的直流电压。
新爱好者经常感到困惑,并问MT1和MT2终端应该如何配置交流负载和通过直流在门?
请记住,连接可控硅MT1和MT2端子的正确方法是确保交流负载总是与MT2端子串联,并且MT1直接与市电供电的另一条交流线路相连。
另外,非常重要的一点是,与MT1端子相关联的交流线必须也与直流电源的负极或接地线相连接,直流电源用于触发可控硅栅极。不这样做将不允许可控硅响应门信号。
双向可控硅开关
图1所示为使用可控硅的基本交流电源开关。该可控硅电路可用于控制交流电源流向灯,加热器,电机,和各种其他器具和设备。然而,该电路的可控硅应具有适当的功率处理能力,以可靠地开关交流电源为特定的应用。
本文原理图中的所有元件都选择了120伏、50/ 60hz的交流开关。当开关S1断开时,可调式可调式断开,作为一个断开开关。然而,当开关S1闭合时,它作为闭合开关工作,在每个交流半周期开始时,由市电交流线通过负载和R1供电。
当可控硅打开时,其主端电压下降到只有几百毫伏,因此R1和S1产生的电流相对可以忽略不计。请记住,一旦S1初始关闭,可控硅的打开阈值不与交流线同步,但它与后续的交流半周期同步。
由电阻R1和电容C1组成的缓冲网络可以降低电压峰值感应负载切换当电流和电压不相时。本文所讨论的大多数可控硅电路都包含缓冲连接。可控硅的工作原理类似于一个电源开关,可以由来自交流电源的直流电源驱动,如下图2所示。
每个正线半周期充电电容器C1到+10伏通过电阻R1和齐纳二极管D1。当S1打开时,来自C1的电荷启动可控硅。这里电阻R1总是暴露在接近整个交流线路电压。
因此,它需要一个重要的额定功率(在我们的情况下5瓦)。由于这个电路的所有部分都是“主动的”,它可以产生致命的触电危险。此外,由于缺少隔离器或互补机制,该电路不可能与外部控制电路集成。
使用光耦合器的隔离可控硅控制
下面的下一个图3演示了如何修改图2中的电路,使其更容易与外部控制电路连接。双极结晶体管Q1代替开关S1,由光耦合器(或光隔离器)IC1的输出级操作。
在这个系统中,一个红外发光二极管(IRED)光学连接到一个光电晶体管上。在这些应用中,任何市面上可用的晶体管输出光隔离器都可以实现。
其中包括TIL111、TIL 112、4N27和4N28等光耦合器。使用电阻R1,一个5伏或更大的直流源可以用来为光耦合器供电。只有当开关S1将输入电路的电源连接到一个5伏或更大的电源时,可控硅才接通。
光耦合器的典型隔离值(Viso)为5000伏交流电压,有些额定电压高达7500伏交流电压。这意味着直流输入电路与由交流线路供电的可控硅输出侧电路完全隔离。
通过用适当的电子探测器代替S1,这种基本的可控硅开关电路可以被修改,以提供任何所需的自动“远程”可控硅开关。
下面的图4显示了图3所示电路的修改。
在本设计中,使用电容C1和串联电阻R1,以及背对背齐纳二极管D5和D6,双向可控硅在每条线路上交流驱动半周。可控硅栅极电流的大小由C1的交流线路阻抗决定,而电容C1的功耗几乎为零。
由晶体管Q1负载的齐纳二极管D5、D6和R3的串联连接,通过使用二极管D1、D2、D3和D4构建的桥式整流耦合。当晶体管Q1关闭时,桥桥基本上是打开的,可控硅TR1在每个交流半周期开始后打开。
一旦晶体管Q1打开,D5、D6和R3就会出现类似短路的情况,关闭可控硅栅极电流,最终关闭可控硅TR1。来自隔离外部输入级的光耦驱动晶体管Q1,因此可控硅通常是通的,但当开关S1关闭时,可控硅立即关闭。
使用直流触发可控硅
图5和图6如下所示,说明了如何使用变压器电源和晶体管开关的直流电源来激活可控硅交流电源开关。当S1闭合时,晶体管和可控硅都打开;当S1闭合时,两个器件都关闭。在图5中,开关S1可以由一个传感器设备代替,该传感器设备可以检测并响应物理变化。
晶体管Q1可以是一个BC557晶体管,图中没有显示。
例如,如果环境温度下降到预定水平以下,可以加入热敏电阻来激活可控硅电路。类似地,可以安装光导电池来检测光电平,压力传感器可以检测空气或液体压力的变化,流量计可以对液体或空气流量的变化作出反应。
请注意,图5电路,是“带电的”,会造成致命的电击威胁。
下面的图6演示了如何使用光耦合器来控制图5电路。由于光耦合器的存在,该电路可以通过一个完全独立和隔离的外部电路来驱动。
通过单结晶体管触发
图7和图8如下所示,描述了通过完全隔离的外部电路触发可控硅的许多不同方法。
放置在脉冲产生松弛振荡器中的单结晶体管(UJT)提供了这两种电路中的触发操作。振荡器电路包含UJT Q2,在这两个电路中提供触发脉冲。它的工作频率为许多kHz,并通过脉冲变压器T1将输出脉冲馈送到可控硅门,以确保预期的隔离。
在振荡器的ON周期中,由于UJT设备的相对较高的工作频率,可控硅在每个交流半周期开始时立即打开。在UJT Q2的发射极和基座B2之间连接了一个电阻R3,在发射极和基座B1之间连接了一个电容C1, UJT Q2现在就像一个松弛振荡器一样工作。在这种配置下,UJT能够在电容器电压达到一定阈值时,快速切换到高速充电/放电电容器。
电容器放电所消耗的时间可以用锯齿的频率计算来计算,大约是1/ time。在图7电路中,由于Q1与UJT的主时序电阻R3是串联的,所以当S1闭合时,UJT和可控硅才接通。
另一方面,在上面的图8中,由于Q1与图8电路中UJT的一次时序电容C1并联,UJT和可控硅只在S1断开时闭合。S1可以被每一个电路中的传感器或传感器所替代,以提供前面提到的自动电源开关操作。
短剑P说
请原谅我的无知,但我不明白为什么人们想要这样做,而不只是使用机械开关。也许是遥控开关?但许多电路确实有机械触发,所以我仍然不明白它的好处是什么。
Swagatam说
这是因为机械开关体积大,容易磨损,并且在操作时产生噪音和火花。电路图中显示的小开关仅用于指示用途,它们实际上可以用传感器或其他形式的外部信号输入代替。
短剑p说
谢谢你!
哈利文森特说
你好,Swagatam先生,我正在寻找电压传感电路来控制继电器启动我的太阳能逆变器时,太阳能电池达到15.5 v,你知道什么合适的吗??
谢谢提前
谨致哈里·文森特
Swagatam说
你好Harry,你可以应用以下电路来控制太阳能电池板电压:
你将不得不调整10k预设设置准确的跳闸电压水平。
哈利文森特说
非常感谢你的巡回演出,斯瓦塔姆。感谢
Swagatam说
谢谢哈利!很高兴你喜欢!
摩西说
上面的描述很精彩。请给我看一份有关可控硅调节交流电机或可控制2000w功率的调光器的原理图
Swagatam说
谢谢你摩西。我已经有一个光衰减器相关文章,其可控硅可以升级控制较重的负载。
摩西说
谢谢先生,我已经看过了,非常有用。
Swagatam说
欢迎你,摩西!