关于使用驱动器本身及其输入电路的应用分析

本文档彻底讨论了随机相交三端双向可控硅驱动器及其最常见的应用。将从三端双向可控硅开关驱动器的基本电气描述开始。接下来是关于使用驱动器本身及其输入电路的讨论。最后一部分将是设备的应用示例。

结构

MOC30XX系列随机相位（非零交叉）双向可控硅驱动器由铝砷化镓红外LED组成，该LED光耦合至硅检测器芯片。这两个芯片采用6引脚DIP封装进行组装，在LED和输出检测器之间提供7.5KVAC（PEAK）的绝缘。这些输出检测器芯片设计用于驱动双向可控硅，以控制115和220V交流电源线上的负载。检测器芯片是一个复杂的设备，其功能与小型双向可控硅相同，产生驱动较大双向可控硅的栅极（例如飞兆半导体的FKPF12N80）所需的信号。MOC30XX三端双向可控硅开关元件能够以最少的附加组件数量控制较大功率的三端双向可控硅开关元件。

基本电气说明

AlGaAs LED在10 mA时的标称正向压降为1.3 V，反向击穿电压大于3V。流经LED的最大电流为60 mA。

在关闭状态下，检测器在任一方向上的最小阻断电压均为250 Vdc。在开启状态下，检测器将在任一方向通过100 mA电流，并且
整个器件的压降小于3V 。一旦触发进入导通（导电）状态，即使没有电流流过LED，检测器也将保留在那里，直到终端电流降至保持电流以下（通常为100μA）以下，此时检测器恢复为关（非）状态。 -导电）状态。通过超过正向阻断电压，以超过静态dv / dt额定值的速率跨检测器的电压斜坡或来自LED的光子，可以使检测器进入开启状态。

光耦合随机相位三重驱动器的示意图

规格保证了当流过LED的电流等于或大于IFT（max）规格时，触发检测器进入导通状态。例如，MOC3011M至少需要10mA的LED电流才能保证导通。相似的器件MOC3012M具有完全相同的特性，只是它仅需要5 mA的触发即可。

由于这些设备看起来基本上像一个小型的光触发三端双向可控硅开关元件，因此我们选择如图1所示来表示它。

将MOC3011M用作双向可控硅驱动器

简单的三端双向可控硅开关门控电路

图2显示了使用MOC3011M的简单双向晶闸管驱动电路。MOC3011M的最大浪涌电流额定值通过以下公式设置R1的最小值：

R1（最小值）= Vin（pk）/1.2A

如果我们使用115 Vac的额定线电压Vin（pk）= 180 V，则：

R1（最小值）= Vin（pk）/1.2A = 150欧姆

实际上，这将是一个150或180欧姆的电阻器。如果三端双向可控硅开关元件的IGT = 100 mA且VGT = 2 V，则触发三端双向可控硅开关元件所需的电压Vin将由下式给出：

VinT = R1•IGT + VGT + VTM = 20 V

电阻性负载

驱动电阻性负载时，可以使用图2所示的电路。白炽灯和电阻加热元件是使用115 Vac的两大类电阻负载。主要限制是必须将三次自由杆转移选择用于维持适当的浪涌载荷。白炽灯有时会吸收一个峰值电流，称为“闪络”，该电流可能会非常高，三端双向可控硅开关元件应使用保险丝保护或额定足够高的电流以维持该电流。

感性负载-转换dv / dt

感性负载（电动机，螺线管，磁体等）对于双向可控硅和MOC3011M都存在问题，因为电压和电流彼此同相。由于三端双向可控硅开关元件在零电流下关闭，因此当施加的电流为零但施加的电压较高时，它可能试图关断。对于三端双向可控硅开关元件来说，这似乎是施加电压的突然上升，如果上升速率超过三端双向可控硅开关元件的换向dv / dt或MOC3011M的静态dv / dt，则会接通三端双向可控硅开关元件。

输入电路

电阻器输入
当输入条件得到良好控制时，例如从逻辑门驱动MOC3011M时，只需一个电阻器即可将门与MOC3011M的输入LED相连。应该选择电阻器以将流入LED的电流设置为最小10 mA但不大于50 mA。15 mA是一个合适的值，它可以使LED随时间显着降低，并确保耦合器具有较长的使用寿命。高于15 mA的电流不会改善性能，并且可能会加速LED固有的老化过程。假设在15 mA时正向压降为1.5 V，则可以通过一个简单的公式来计算输入电阻。

RI =（VCC – 1.5）/0.015

输入保护电路

MOC3011M输入保护电路

在某些应用中，例如固态继电器，其中输入电压变化很大，设计人员可能希望限制施加到MOC3011M LED上的电流。图3所示电路可在非关键范围内的输入电压范围内正确驱动MOC3011M，同时可保护输入LED避免意外施加反极性。

应用实例

在240 Vac线路上使用MOC3011M MOC3011M
的额定电压不够高，无法直接在240 Vac线路上使用。但是，设计者可以串联其中两个。当以这种方式使用时，需要两个电阻器来均衡其两端的电压降。

固态继电器

 

 

固态继电器

图4显示了一个完整的通用固态继电器，该固态继电器通过输入保护被感性负载吸收。当设计人员对输入和输出条件有更多控制时，他可以消除其特定应用所需的那些组件，以使电路更具成本效益。

编辑：hfy