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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。7 ?4 D; Y8 h: W: W# m
7 ?' o6 X2 ?1 ?" ?+ j

2 `+ b, Z5 ?( h: C2 T3 ~; Q( K' W% l$ d# ~8 N
    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。
. L3 j4 ]- h5 T1 N; E+ u! c) X, ?  Y% c4 l/ H. h2 W- N' L

! k+ F  b  p. Z1 L8 m% |8 B: w; @% a/ H" j/ H
    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。  j8 h# [, W9 Q1 d0 M2 _

3 k! P. E/ F2 v8 z: o# d! h6 _( Q; O/ I* \- P1 x# I6 {9 v% e
+ Z, V; J+ R$ s- B
    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。6 y" q) B' r5 F, J

7 G  G7 M3 M' w; Z3 F) G$ e# k% p, p1 E! e
* J( z2 J) {' R  J0 N5 V! y$ R
    下面的内容是本文会涉及到的一些资料的下载地址:1 B. y" j- |. V: O2 t
) G4 G$ k- i* j9 v0 v
    1、ST晶闸管(Thyristors)产品的首页:
7 ?! q+ H0 T, k6 h* v. z4 |3 C  j  U2 l
    http://www.stmicroelectronics.co ... itch/thyristors.asp" t8 d3 k. r( T9 z% j# f

% P' q6 B1 l* S! q3 R9 e" U1 D* h    2、BTA06-600BRG7 [) }  R4 c8 Y' U8 W8 m, g

) H9 b5 c$ g3 ^$ V( ?    http://www.st.com/stonline/products/literature/ds/2936/bta06.pdf* }0 g6 o! U0 _

; o$ K" c' [! r- e" [4 }" c8 A    3、ACS108-6S/ V  Y# l3 u( G/ B9 x- `# q2 s$ N' b

. w0 P! d4 d+ S4 r4 R  ~/ `    http://www.st.com/stonline/products/literature/ds/11962.pdf9 m. g4 t+ |! g3 u# m( D: ]
" Q, v2 O* x7 ?
   
5 b. u8 }. d% Y- ^& Y+ Y3 @& k# M$ c4 Z/ S
    发现本文的标题太难写了。4 _' m2 b5 Q& f1 C! H7 J: p7 H

! @) W" B# P3 X, o" m3 ]" }# w: @$ ^1 _

% w! e7 @! X) x4 t
& J- |, n+ `$ X8 w4 p! N- q7 J! t, X6 ?$ f9 [
正文:& O  N) ^5 y" x! g

+ H  X$ @1 X/ ~% }8 `7 |    废话讲完了,开始正文吧!5 R7 H5 g& e, }( l1 [

5 {: [; [$ q2 m* h3 [6 b0 ^( i. h4 F! h2 `% \5 M9 l

7 i" D9 c/ @9 v8 @4 R% M一、概述6 r* ~) M* g- @- b- j0 [
" x2 n; Z+ t+ N- i% T% O. i
    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:& n; k: T, G8 L6 O* ~9 G
# i% o% o; D" M: B7 k% y) n$ K
/ o  d# H1 O4 ^0 [5 W) A

# x% s* D! Y+ Y! I, Z0 E5 ?3 e6 P8 y1 b1、使用继电器来控制,如电饭煲,洗衣机的水阀:: L' K" I# C! A, B/ L, |8 {$ \8 @& o
$ \. N8 _5 I% S7 i6 k
          http://cache.ourdev.cn/bbs_upload782111/files_6/armok01122328.jpg3 n0 }8 d5 L3 r$ }* [
3 n7 v" d9 f4 @4 w

7 |! `# V4 C$ p- _4 ^- V. k
) \+ l& L, V9 i8 r8 s2、使用大功率的三极管或IGBT来控制:
" t9 C5 d/ X* o  B! Q* K" q/ `, q
          http://cache.ourdev.cn/bbs_upload782111/files_6/armok01122329.jpg1 t  w% S. [' H) Y# O3 f1 H( M

; h" V. V5 S% X& j! b
0 I2 n% r+ m7 o! a6 ]9 a
  P- X7 c7 I- i, N! i3、使用整流桥加三极管:
9 {7 ~2 s/ U( T- d2 X" D4 i- _3 _$ O0 z3 v# R7 T
          http://cache.ourdev.cn/bbs_upload782111/files_6/armok01122330.jpg, c* a' j5 {' X; F

" ^) y$ k* S9 v; ]) l! K* R5 j* T, }3 }% i
) J  d6 w- }% c1 H" }! [
4、使用两个SCR来控制:
6 n* ~4 C% b* _* k/ N; f1 ~. C0 \. {2 f% U
          http://cache.ourdev.cn/bbs_upload782111/files_6/armok01122331.jpg
( v. E8 G; H" g- ?" t0 \3 t  n: @
! V* ~- n9 M; S* H4 q1 [
4 s% n& _) P) r6 W" A4 H5 p
' `$ e! |& c& q5 _7 N* }! v5、使用一个Triac来控制:; {+ R! d- ]0 n

. G& N: V, o; F; d) r+ @+ ~. ?          http://cache.ourdev.cn/bbs_upload782111/files_6/armok01122332.jpg
0 a& j1 a  O; |$ W5 }7 j$ T  H  v4 t1 a+ D1 [% r

# T" i* b' @  C7 P
( O' s- U+ L7 W     [, {2 V. R' i& J+ ]

4 @  a/ t) a2 p6 G+ E7 K; i7 r    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。  - D$ G# j6 C! ]
& b  U/ o/ G1 y5 S, S9 K

+ j, R# }/ _! V7 ]) |' c) E4 y" u: i. V: v
    单向可控硅SCR:全称Semiconductor Controlled Rectifier(半导体整流控制器)
& [8 j9 [: w0 C0 I; F' A5 p6 l7 M/ L3 _* b- G  I
http://cache.ourdev.cn/bbs_upload782111/files_6/armok01122333.jpg
0 d( ?0 b( h$ m6 m7 H% j9 O( L5 Y$ s3 `

* ^% v2 Z. q0 U  ^8 @  y* s+ j; k+ W& f, M2 T4 N- s
    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。4 d! R. Z3 K' W
3 ]' R5 A$ s( v- t7 w, T) R
http://cache.ourdev.cn/bbs_upload782111/files_6/armok01122334.jpg; e7 E: ~3 [: O5 T) o
* f1 ~, |9 k$ r% \! G' ^" @
; D# R2 Z) }5 ]; w: K5 I8 y" y( R
0 x& [  p* [% \) T  q
    请注意上述两图中的红紫箭头方向!
, s% U* @. e' G( t3 _# V1 I% ?
" T/ n8 b1 M. u/ Z! u, d9 l; g6 {: b# z) Y
& i9 C% w$ V7 |% l; h
    可控硅的结构原理我就不提了。
3 B+ u# \+ S7 U' K0 c
: Q8 E- p% Y, P% U$ u# Q# W" i4 X, b4 H

6 q4 y% R6 N) k7 Q" g
: a2 |; \' ~4 ^; }. n  |) G9 b4 s/ x6 {
二、可控硅的控制模式
6 v% D: h4 l5 k8 f  {) y4 _8 d# x$ N+ H
    现在我们来看一看通常的可控硅控制模式
6 `# O: d- F4 r1 _% {$ V
9 G1 R$ V8 y) E% ?: J6 s1、On/Off 控制:
" V' i- O# ^7 w
9 X' i, m. A9 Y3 e: p          http://cache.ourdev.cn/bbs_upload782111/files_6/armok01122336.jpg! n; B$ E2 W. @, _4 n* I
" a0 e7 d; F9 k: W5 b& R6 p0 Z
    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
  O3 e4 s* ^# T! j- j* q7 X
4 y( b* M1 d! c- e          http://cache.ourdev.cn/bbs_upload782111/files_6/armok01122337.jpg
- R' O$ u# {5 h1 z
& v7 \8 F! V9 ~) R0 ^    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。4 A& u8 v1 r. p

- `! ^! J3 @. T! k5 v( o          http://cache.ourdev.cn/bbs_upload782111/files_6/armok01122338.jpg# E6 W4 H3 U, G( H0 E' G3 g
, u; [8 |3 ]5 e1 A+ r0 U. b7 W

- i) t3 o. c) i) C% L0 E8 y" J6 q8 g# j5 x0 P
) }" B; G$ n% y
) `. b7 |. \9 F* R
2、相角控制:
0 _8 F, a- d$ }6 t. o! N, ^5 f, \/ h  d9 Q
   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" t3 ^4 n# x. w6 I: O4 }% f

& F: s5 N" B+ X1 O          http://cache.ourdev.cn/bbs_upload782111/files_6/armok01122339.jpg) m- H" q; k. G+ w0 I
. |; R; V6 ?8 }1 F& C
   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! K- C9 @; r3 f# b4 [! P" O
6 @+ t9 b0 @) u3 F1 M
          http://cache.ourdev.cn/bbs_upload782111/files_6/armok01122340.jpg
1 o/ }$ k+ A, a; n8 U
0 H- i* L2 W! v; `
- o. n3 ~% t, |1 @3 ^6 `/ u3 D1 u& b, D6 d& @3 K
7 I3 ?/ w8 j* X

9 Q- g' w& m, S; n! @0 ]: @# h" g5 m  _, O7 Q3 [0 ?- ^( X
* H3 {( p" Y" t: n! F, q5 c0 m3 C
三、9 A8 `2 l' y1 G. b0 Y

% k; J9 s+ ]5 i2 J* \. `6 i    我们知道,可控硅的一个导通周期可以有四步:# {. W6 h: D; M0 i
; a" _: w2 R! h2 L
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!
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发表于 2012-4-1 16:32 | 显示全部楼层
回复 2# jetblack # _0 K: H# W9 i, t5 P3 p
1 [" J5 c8 `- j) G, c( Y4 t4 d

% W! U7 O; |0 `8 y$ @8 D    学习一下!
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发表于 2012-4-1 18:48 | 显示全部楼层
占位学习
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 楼主| 发表于 2012-4-3 22:11 | 显示全部楼层
还有续集!!
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