双向可控硅使用准则_触发电路_工作原理图_双向可控硅测量好坏

　　双向可控硅介绍

　　“双向可控硅”：是在普通可控硅的基础上发展而成的，它不仅能代替两只反极性并联的可控硅，而且仅需一个触发电路，是比较理想的交流开关器件。其英文名称TRIAC即三端双向交流开关之意。

　　两极双向可控硅用万用表测量好坏

　　方法一： 测量极间电阻法。将万用表置于皮R×1k档，如果测得T2－T1、T2－G之间的正反向电阻接近∞，而万用表置于R×10档测得T1－G之间的正反向电阻在几十欧姆 时，就说明双向可控硅是好的，可以使用；反之，若测得T2－T1，、T2－G之间的正反向电阻较小甚或等于零．而Tl－G之间的正反向电阻很小或接近于零时．就说明双向可控硅的性能变坏或击穿损坏。不能使用；如果测得T1－G之间的正反向电阻很大（接近∞）时，说明控制极G与主电极T1之间内部接触不良或开路损坏，也不能使用。

　　方法二： 检查触发导通能力。万用表置于R×10档：①如图，1（a）所示，用黑表笔接主电极T2，红表笔接T1，即给T2加正向电压，再用短路线将G与T1（或T2）短接一下后离开，如果表头指针发生了较大偏转并停留在一固定位置，说明双向可控硅中的一部分（其中一个单向可控硅）是好的，如图1（b）所示，改黑表笔接主电极T1，红表笔接T2，即给T1加正向电压，再用短路线将G与T1（或T2）短接一下后离开，如果结果同上，也证明双向可控硅中的另一部分（其中的一个单向可控硅是好的。测试到止说明双向可控硅整个都是好的，即在两个方向（在不同极性的触发电压证）均能触发导通。

　　方法三：检查触发导通能力。如图2所示．取一只10uF左右的电解电容器，将万用 表置于R×10k档（V电压），对电解电容器充电3~5s后用来代替图1中的短路线，即利用电容器上所充的电压作为触发信号，然后再将万用表置于R×10档，照图2（b）连接好后进行测试。测试时，电容C的极性可任意连接，同样是碰触一下后离开，观察表头指针偏转情况，如果测试结果与“方法二’相同，就证明双向可控硅是好的。

　　双向可控硅触发电路

　　双向可控硅是一种功率半导体器件，也称双向晶闸管，在单片机控制系统中，可作为功率驱动器件，由于双向可控硅没有反向耐压问题，控制电路简单，因此特别适合做交流无触点开关使用。双向可控硅接通的一般都是一些功率较大的用电器，且连接在强电网络中，其触发电路的抗干扰问题很重要，通常都是通过光电耦合器将单片机控制系统中的触发信号加载到可控硅的控制极。为减小驱动功率和可控硅触发时产生的干扰，交流电路双向可控硅的触发常采用过零触发电路。过零触发是指在电压为零或零附近的瞬间接通。由于采用过零触发，因此上述电路还需要正弦交流电过零检测电路。

　　1 过零检测电路

　　电路设计如图1 所示，为了提高效率，使触发脉冲与交流电压同步，要求每隔半个交流电的周期输出一个触发脉冲，且触发脉冲电压应大于4V ，脉冲宽度应大于20us.图中BT 为变压器，TPL521 - 2 为光电耦合器，起隔离作用。当正弦交流电压接近零时，光电耦合器的两个发光二极管截止，三极管T1基极的偏置电阻电位使之导通，产生负脉冲信号，T1的输出端接到单片机80C51 的外部中断0 的输入引脚，以引起中断。在中断服务子程序中使用定时器累计移相时间，然后发出双向可控硅的同步触发信号。过零检测电路A、B 两点电压输出波形如图2 所示。

　　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。