如何使用可控硅


前言: 
    很多人都應該使用過可控硅吧,但有多少人知道在可控硅的應用電路設計中,需要注意什么問題?哪些參數又是需要考慮的?會用一個可控硅很容易,書上抄個電路圖下來,就可以,但想用好可控硅可不是那么簡單的事情。因之前我說過對於馬達驅動寫些資料的,這個就全當是我的第一步吧,我知道很多簡單的馬達控制中會用到可控硅來實現調速。 

    我計划以ST的一款可控硅數據手冊為例,介紹可控硅應用電路設計中哪些參數是需要注意,同時也介紹一款ST的新器件AC Switch。我對它的理解是可使用MCU的IO直接驅動,帶有過壓保護的可控硅。最后呢,再以ST的一份ST6單片機控制馬達的應用筆記為結尾,介紹如何使用MCU來控制Triac。我買的美的的豆漿機用的就是ST的ST6 MCU和ST的可控硅。首先申明我使用可控硅的時間不是很長,如果下述內容有錯誤,歡迎大家丟雞蛋,呵呵,記住要是轉載需要注明來源哦,要不我可會投訴的。本文檔的資料來源於06年初ST在法國的一次培訓講義,加入了一些自己的理解。 

    在寫本文之前,我想要做到人有我無,人無我有的“境界”,決定用Google搜索一下,看看有沒有類似的文章,呵呵,發現可以找到的都是一些可控硅的原理,這些我就不打算提了,僅解釋工作原理。目前沒有在網上找到一份有對可控硅電路設計,哪些參數該如何使用的文章。看來這篇帖子的回頭率又可以蠻高的了,我要先偷着樂了。 

    剛才看了一下本本里的可控硅資料,一瞄就看到了BTA06,呵呵,就拿它了。AC Switch嗎,就用ACS108-6S吧,本文將會實際的對照原始的Datasheet來解釋一些參數,Philips的不要問我,自己找吧。 

    下面的內容是本文會涉及到的一些資料的下載地址: 
    1、ST晶閘管(Thyristors)產品的首頁:  
    http://www.stmicroelectronics.com.cn/stonline/products/families/thyristors

_acswitch/thyristors.asp 
    2、BTA06-600BRG 
    http://www.st.com/stonline/products/literature/ds/2936/bta06.pdf 
    3、ACS108-6S 
    http://www.st.com/stonline/products/literature/ds/11962.pdf 
     
    發現本文的標題太難寫了。 


正文: 
    廢話講完了,開始正文吧! 

一、概述 
    在日常的控制應用中我們都通常會遇到需要開關交流電的應用,一般控制交流電的時候,我們會使用很多種方法,如: 

1、使用繼電器來控制,如電飯煲,洗衣機的水閥: 
           

2、使用大功率的三極管或IGBT來控制: 
           

3、使用整流橋加三極管: 
           

4、使用兩個SCR來控制: 
           

5、使用一個Triac來控制: 
           

    
    晶閘管(Thyristor)又叫可控硅,按照其工作特性又可分單向可控硅(SCR)、雙向可控硅(TRIAC)。其中雙向可控硅又分四象限雙向可控硅和三象限雙向可控硅。同時可控硅又有絕緣與非絕緣兩大類,如ST的可控硅用BT名稱后的“A”、與“B”來區分絕緣與非絕緣。   

    單向可控硅SCR:全稱Semiconductor Controlled Rectifier(半導體整流控制器) 
 

    雙向可控硅TRIAC:全稱Triode ACSemiconductor Switch(三端雙向可控硅開關),也有廠商使用Bi-directional Controlled Rectifier(BCR)來表示雙向可控硅。 
 

    請注意上述兩圖中的紅紫箭頭方向! 

    可控硅的結構原理我就不提了。 


二、可控硅的控制模式 
    現在我們來看一看通常的可控硅控制模式 
1、On/Off 控制: 
           
    對於這樣的一個電路,當通過控制信號來開關Triac時,我們可以看到如下的電流波形 
           
    通常對於一個典型的阻性的負載使用該控制方法時,可以看到控制信號、電流、相電壓的關聯。 
           


2、相角控制: 
   也叫導通角控制,其目的是通過觸發可控硅的導通時間來實現對電流的控制,在簡單的馬達與調光系統中多可以看到這種控制方法 
           
   在典型的阻性負載中,通過控制觸發導通角a在0~180之間變化,從而實現控制電流的大小
           



三、 
    我們知道,可控硅的一個導通周期可以有四步: 


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