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如何用好可控硅

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发表于 2012-4-1 13:39 | 显示全部楼层 |阅读模式
很多人都应该使用过可控硅吧,但有多少人知道在可控硅的应用电路设计中,需要注意什么问题?哪些参数又是需要考虑的?会用一个可控硅很容易,书上抄个电路图下来,就可以,但想用好可控硅可不是那么简单的事情。因之前我说过对于马达驱动写些资料的,这个就全当是我的第一步吧,我知道很多简单的马达控制中会用到可控硅来实现调速。* ~" P/ h$ @* a  q* m# d1 w

; K2 B) o2 Q1 I, `% O" Y% [, ^
+ }, C& O; a% J5 Y8 [' O3 P: x% W
    我计划以ST的一款可控硅数据手册为例,介绍可控硅应用电路设计中哪些参数是需要注意,同时也介绍一款ST的新器件AC Switch。我对它的理解是可使用MCU的IO直接驱动,带有过压保护的可控硅。最后呢,再以ST的一份ST6单片机控制马达的应用笔记为结尾,介绍如何使用MCU来控制Triac。我买的美的的豆浆机用的就是ST的ST6 MCU和ST的可控硅。首先申明我使用可控硅的时间不是很长,如果下述内容有错误,欢迎大家丢鸡蛋,呵呵,记住要是转载需要注明来源哦,要不我可会投诉的。本文档的资料来源于06年初ST在法国的一次培训讲义,加入了一些自己的理解。
$ u0 \, A6 r1 Y$ k4 X1 Y9 T% U
6 o1 b. d4 [1 q) X' S0 s0 @9 {6 ?1 z8 d, Y3 j  V2 D

' p( b' }/ N) V# H* P1 ~) C. f    在写本文之前,我想要做到人有我无,人无我有的“境界”,决定用Google搜索一下,看看有没有类似的文章,呵呵,发现可以找到的都是一些可控硅的原理,这些我就不打算提了,仅解释工作原理。目前没有在网上找到一份有对可控硅电路设计,哪些参数该如何使用的文章。看来这篇帖子的回头率又可以蛮高的了,我要先偷着乐了。
- I! g  K# {! ]* d" l- i$ ?4 |
( r$ \0 X. A; [- W, q" F
5 ]) z1 W( y" E( q3 h3 s  T' Y4 e& B& ]% P. {3 d
    刚才看了一下本本里的可控硅资料,一瞄就看到了BTA06,呵呵,就拿它了。AC Switch吗,就用ACS108-6S吧,本文将会实际的对照原始的Datasheet来解释一些参数,Philips的不要问我,自己找吧。" h0 I! R' ]# b, k" p- u

7 H0 I2 g1 A" r% f! F0 |  d* ]
3 q: {2 C; k9 z1 c1 P( R5 M: a* O  ?; _3 D
    下面的内容是本文会涉及到的一些资料的下载地址:- m. s3 }( b5 S- p5 W+ E
1 _& Y$ ?, G! R6 j$ Q% R( d
    1、ST晶闸管(Thyristors)产品的首页:
; F1 v& N" _0 x( K! Z+ M) X7 ?" y) A$ P: `4 z
    http://www.stmicroelectronics.co ... itch/thyristors.asp
) B1 H2 k4 v9 h: h3 G. F6 ]* i
/ W2 k' t, [. S' i* E& Z    2、BTA06-600BRG; H+ S$ p& f! i, @0 y* S
1 B. o: `9 o' D6 @# k, p% Z/ a3 {5 i/ p0 T
    http://www.st.com/stonline/products/literature/ds/2936/bta06.pdf$ y7 n9 _# X& ^  i9 C
- s% P" s; l/ I/ q
    3、ACS108-6S* Z0 |4 ?9 U; {: m1 N+ D- _, j
$ x# g( a1 z( w. W1 r$ j& H+ L
    http://www.st.com/stonline/products/literature/ds/11962.pdf
5 L3 Z. E; @9 ^5 l4 x: C, c9 c% }$ ?  N3 r3 D9 K' z' L. q+ K  Q
   
. z- Q8 M7 O, f7 G  M4 J5 {  v
, ]( d" Z9 s2 ^7 w& l    发现本文的标题太难写了。
) j: V2 m* H7 w1 A5 K+ a1 g) x" J' E$ g5 e  N1 f

$ \6 C' n  T6 Q$ E# ]1 G! c6 l  Z. T* `/ ]$ b5 ]

" n2 {+ o, O2 O' i. f' Z& u* w. U/ ?/ @5 ]& Y/ q/ s
正文:
+ W. `5 C7 C( P0 u+ E
/ N5 K- P1 h) r( h    废话讲完了,开始正文吧!
# s1 R. _/ ]" O7 N. g+ l$ E; a% i5 @/ S/ f, r

2 o) F0 X; i- G: r
, S2 d1 R- l3 {一、概述/ S6 S$ Y$ u- X8 W" R: a6 q

1 L; B( B0 ~! l" \* r: {    在日常的控制应用中我们都通常会遇到需要开关交流电的应用,一般控制交流电的时候,我们会使用很多种方法,如:
4 _9 t( V& ^5 w, T( v
' `& J" _4 I. S* ]4 ^! @) M! p$ x1 x; L
3 Z* Y5 D8 k  W% c3 Y3 X
1、使用继电器来控制,如电饭煲,洗衣机的水阀:6 I' X/ |8 c$ |$ G
/ S: Z) r1 f1 V7 W: |! W& ^; ~
          http://cache.ourdev.cn/bbs_upload782111/files_6/armok01122328.jpg
2 m* F" o( e+ A* D* u
) z+ F+ |: j# I) W0 U2 j+ W, e  m# z& t' c  v
% \0 s0 K6 S7 A. N+ G0 ^; i  x
2、使用大功率的三极管或IGBT来控制:
$ n5 b7 u+ d3 C6 L. F  t5 P. ]% H+ n0 e' b# ?# b: H
          http://cache.ourdev.cn/bbs_upload782111/files_6/armok01122329.jpg/ \$ n1 N- ^7 b4 e
0 z% B$ q  G1 F

/ U7 z, w6 k0 y0 x$ J# K. o9 Q' o$ H, Y
3、使用整流桥加三极管:3 d/ r( O, Q% {- A

  F: a. i+ p4 j1 m, Y, V          http://cache.ourdev.cn/bbs_upload782111/files_6/armok01122330.jpg4 [# i5 X  P# u2 M

1 P7 x( L8 O3 W4 E
, S$ F% Y+ N( P" ?, J5 U+ s6 M, o7 H
4、使用两个SCR来控制:1 a5 z4 j% k% A+ R- O& f

$ h! O# w4 k3 L. R1 V- C  w          http://cache.ourdev.cn/bbs_upload782111/files_6/armok01122331.jpg
+ t4 s1 g. L, l5 i+ x% i$ y) }, j7 h! O9 t5 p; N; w
8 {+ b& N, F, Y$ [) Z

6 D: H3 T5 h* q( J" {5、使用一个Triac来控制:* i. s& j8 T" `3 _7 L5 \* s7 q
) k6 K8 H% J6 s( {) ]! ~3 N0 n
          http://cache.ourdev.cn/bbs_upload782111/files_6/armok01122332.jpg7 G# M4 U8 _5 S8 y' w* b0 s8 d
3 Y8 [9 u6 O& u$ b& Z% i
0 j8 B5 z1 ?7 y( W

% _- o8 X: O+ `* x6 o' f8 L( \. R   
# ^$ z6 {. c" @9 D9 k3 H% S# x, L# Y& G* ^; ~9 O1 k
    晶闸管(Thyristor)又叫可控硅,按照其工作特性又可分单向可控硅(SCR)、双向可控硅(TRIAC)。其中双向可控硅又分四象限双向可控硅和三象限双向可控硅。同时可控硅又有绝缘与非绝缘两大类,如ST的可控硅用BT名称后的“A”、与“B”来区分绝缘与非绝缘。  
" m: \! H6 Z& @. s' E) ^
& K, Y9 ?  Q/ Y5 y4 n: Q$ c9 W2 {  O& z4 l0 L- {7 M

7 s+ j7 }: L* Q: r    单向可控硅SCR:全称Semiconductor ControlLED Rectifier(半导体整流控制器)
8 s; A$ q( j% k: s. V8 {% o& X5 C4 y( |% {2 O3 W: ]
http://cache.ourdev.cn/bbs_upload782111/files_6/armok01122333.jpg7 \( N! b6 z$ y4 g

- _# I/ x9 _4 n2 L9 [: V+ W% c
3 d' r6 V4 u7 h' q; K" R% V# _: L' _) B) i1 ?5 _4 I
    双向可控硅TRIAC:全称Triode ACSemiconductor Switch(三端双向可控硅开关),也有厂商使用Bi-directional Controlled Rectifier(BCR)来表示双向可控硅。
5 ^) d( l4 K8 l: }- I* w
) ]0 w. v3 J, r/ P! jhttp://cache.ourdev.cn/bbs_upload782111/files_6/armok01122334.jpg
- f8 e5 [% m5 _9 s' k! r. d- W* K
# E" ?( F9 X& \7 p4 x7 O& Z" l+ `; M' U- S$ k" d

% K0 i7 c$ w# Y4 \) J0 Z    请注意上述两图中的红紫箭头方向!
* @. b' ?% n3 |: u9 v8 x( B% u! B, K, |; r( {) }9 m
/ b; @$ H: B  q+ U) i  ~$ t( ?

, w" y7 O  a- H1 x' ^0 J6 `$ t; C    可控硅的结构原理我就不提了。8 N1 }# M! W. v1 i* S% |# d4 r' t
. e! G& a$ E7 f+ [0 D! k
- V/ @; S0 b  h, S3 `1 G

* n( a8 X7 \1 e! W; V
8 m; [/ d; j; H/ y- r# G
& J5 G4 s0 G: e' ?! y二、可控硅的控制模式: v2 d7 m. B9 V$ C

. z/ F# [+ _' [& N: l/ {! T    现在我们来看一看通常的可控硅控制模式
1 v9 ]* R. E" Q) w
+ S8 d3 B& ?  u* }1、On/Off 控制:
# Y2 ]% V! M, f  j; P% t9 p3 a( Q* f* `& h0 |- A
          http://cache.ourdev.cn/bbs_upload782111/files_6/armok01122336.jpg
! u5 J' Q) @" p: I/ w# [) {% s; P  Z+ i$ I  R
    对于这样的一个电路,当通过控制信号来开关Triac时,我们可以看到如下的电流波形' W- H9 H; L% z5 c
4 e0 [6 T# ^# j. F5 \7 b
          http://cache.ourdev.cn/bbs_upload782111/files_6/armok01122337.jpg* w8 Z9 u% }( b5 R' a

; k5 d0 W6 D% W; B9 o    通常对于一个典型的阻性的负载使用该控制方法时,可以看到控制信号、电流、相电压的关联。( \3 X8 |4 \/ p2 x, L
$ n2 C9 m) W% t2 g" S: \
          http://cache.ourdev.cn/bbs_upload782111/files_6/armok01122338.jpg9 g* x0 n1 B( {! m' U8 w- Q
+ O; H7 G  H2 P% _# J8 @

5 C1 U) [0 ?& g/ J# T; f, v: b. y! A$ P3 ~$ i
8 T8 i. @( G( ^3 g$ d3 H
7 }. [( @  J# v  d* I' |- f
2、相角控制:
; a3 Q. d1 q7 l! b# R2 ?7 x6 A3 L2 F$ Z, \
   也叫导通角控制,其目的是通过触发可控硅的导通时间来实现对电流的控制,在简单的马达与调光系统中多可以看到这种控制方法% I9 b4 N' ?) W; C5 S( C

5 Q$ E" R. `  j- X- v6 m* [! j, d          http://cache.ourdev.cn/bbs_upload782111/files_6/armok01122339.jpg
! L$ \1 P* @9 r5 C. V. h! M. S4 ~9 {3 B6 @
   在典型的阻性负载中,通过控制触发导通角a在0~180之间变化,从而实现控制电流的大小# I) e$ R* p$ w/ d

! U& K7 B; ]" L          http://cache.ourdev.cn/bbs_upload782111/files_6/armok01122340.jpg
3 J; G5 e" @; P/ j4 T" H4 n# y8 q, ^3 A5 y

. r8 R; e+ S* o' }( G' V% L* b6 @7 R: x/ s
* V. E; w* o( M# S7 r8 T0 Y+ ~; S

3 x: T' U/ _( H8 o) N# S' c  V: Q
+ v8 n) ~3 g# P8 U' Z7 p* b
( B0 ~$ V1 j6 q. l- Z4 L三、
" N4 a; {! I6 I  S: a4 ]; z0 P. I- m# S! [
    我们知道,可控硅的一个导通周期可以有四步:" j, }, e$ Y. }& K$ `" X
# I2 n9 m* X  q. [( d6 j+ C
http://cache.ourdev.cn/bbs_upload782111/files_6/armok01122343.jpg
发表于 2012-4-1 15:28 | 显示全部楼层
前排占位,好好学习!
发表于 2012-4-1 16:32 | 显示全部楼层
回复 2# jetblack 2 W" I" c. m0 O, s% [
* g! g7 w$ \. I3 D2 |8 |4 J
# p- ~* p( W! X) m9 O; @4 t
    学习一下!
发表于 2012-4-1 18:48 | 显示全部楼层
占位学习
 楼主| 发表于 2012-4-3 22:11 | 显示全部楼层
还有续集!!

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