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可控硅模块工作原理,双向可控硅好坏判断

两极双向可控硅用万用表测量好坏

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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。

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2过零触发电路

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。

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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。

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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。

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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-,+)。

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。

双向晶闸管又称为双向可控硅,是通过一定的半导体工艺制的具有双向控制功能,但只有一个控制极G的器件,在空调等产品中得到了广泛的应用,如用双向晶闸管进行交流调压和交流通断控制等。

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双向晶闸管

双向晶闸管

双向晶闸管从结构上看是一种NPNPN型5层结构的半导体器件,有两个主极T1和T2,另有一个控制极G,相当于一对反并联的普通晶闸管,双向晶闸管不仅在主电极T2为正向或反向(相当于主电极下)的情况下都能导通,而且不论控制极G是正向或反向(相对于主电极下)也都能触发导通,因而双向晶闸管有4种工作状态,满足任何一种触发状态,双向晶闸管可触发导通。双向晶闸管的符号及外形如图下所示:

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双向晶闸管的符号和外形

二、双向晶闸管的检测方法

用万用表R×1档,测出晶闸管相互导通的两个脚,这两个脚与第3脚均不通,即第3脚为T2极,相互导通的两即为T1极和G极。

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双向晶闸管

双向晶闸管

2、双向晶闸管质量好坏的判别

检测双向晶闸管时,先判断T2极,由于控制极G与T1近,与T2较远,因此G-T1之间正反向电阻都很小。

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双向晶闸管

双向晶闸管

用万用表R×1档测量时,G-T1之间呈现低阻,即正反向电阻仪为几十欧,而G-T2、T2-T1之间正反向电阻为无穷大。如果测某脚与其他两脚都不通,就可确定该脚是T2极。

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双向晶闸管

双向晶闸管

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双向晶闸管

双向晶闸管

上述过程判断了双向晶闸管的触发能力。如果用上述测量方法都不能使双向晶闸管触发导通,说明管了已损坏。该方法只能检查1A以下的品闸管,如被测晶阐管大于3A,管了就很难维持导通。

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双向晶闸管

双向晶闸管

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