雙向晶閘管觸發(fā)電路

調(diào)壓器電路主要由阻容移相電路和雙向晶閘管兩部分組成。單獨(dú)畫(huà)出這兩部分電路（上圖），R5、RP和C5構(gòu)成阻容移相電路。

合上電源開(kāi)關(guān)S，交流電 源電壓通過(guò)R5、RP向電容器C5充電，當(dāng)電容器C5兩端的電壓上升到略高于雙向觸發(fā)二極管ST的轉(zhuǎn)折電壓時(shí)，ST和雙向晶閘管VS相繼導(dǎo)通，負(fù)載RL得 電工作。

當(dāng)交流電源電壓過(guò)零瞬間，雙向晶閘管自行關(guān)斷，接著C5又被電源反向充電，重復(fù)上述過(guò)程。分析電路時(shí)，大家應(yīng)該意識(shí)到，觸發(fā)電路是工作在交流電路 中的，交流電壓的正、負(fù)半周分別會(huì)發(fā)出正、負(fù)觸發(fā)脈沖送到雙向晶閘管的控制極，使管子在正、負(fù)半周內(nèi)對(duì)稱地導(dǎo)通一次。

改變RP的阻值，就改變了C5的充電 速度，也就改變了雙向晶閘管的導(dǎo)通角，相應(yīng)地改變了負(fù)載RL上的交流電壓，實(shí)現(xiàn)了交流調(diào)壓。

雙向晶閘管實(shí)現(xiàn)ACS交流開(kāi)關(guān)觸發(fā)電路

標(biāo)準(zhǔn)雙向晶閘管和無(wú)緩沖器的雙向晶閘管以及90年代初推出的ACS系列產(chǎn)品是大家最熟悉的固態(tài)開(kāi)關(guān)產(chǎn)品，這些開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通都是由柵電流觸發(fā)的，但是，根據(jù)所采用的技術(shù)或設(shè)計(jì)，該電流可以是從柵極灌入的電流或者源出到柵極的電流。因此，觸發(fā)電路必須考慮AC開(kāi)關(guān)類型，然后正確地觸發(fā)AC開(kāi)關(guān)。對(duì)于ACS開(kāi)關(guān)，因?yàn)椴捎霉杞Y(jié)構(gòu)，所以柵電流只能是從柵極灌入。

在某些情況下，控制電路還必須與交流電源電壓隔離，例如，當(dāng)微控制器參考電壓與AC開(kāi)關(guān)參考電壓不同時(shí)，控制電路必須與交流電源電壓隔離。當(dāng)一個(gè)新電器采用一個(gè)變頻器控制3相電機(jī)時(shí)，如果微控制器連接在直流電壓軌上，而且ACS開(kāi)關(guān)以線路電壓為參考電壓，控制電路就必須與交流電源電壓隔離。如果設(shè)計(jì)人員想要從線路上隔離全部低壓電路，控制電路也必須與交流電源電壓隔離。這種解決方案通常情況下成本昂貴，因?yàn)槭褂靡粋€(gè)絕緣性能良好的用戶界面、使所有電子電路都以線路為參考電壓的解決方案更簡(jiǎn)單，控制面板上只有幾個(gè)按鈕的電器設(shè)計(jì)就屬于這種情況。

標(biāo)準(zhǔn)的雙向晶閘管觸發(fā)電路電壓隔離解決方案是在雙向晶閘管的A2和G端子上串聯(lián)一個(gè)光電雙向晶閘管。當(dāng)然，還需串聯(lián)一個(gè)電阻，以降低光電晶閘管上的柵電流。這種驅(qū)動(dòng)解決方案適合所的雙向晶閘管。因此，當(dāng)雙向晶閘管上的電壓在導(dǎo)通前是正電壓時(shí)，正柵極電流觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通，相反，當(dāng)晶閘管導(dǎo)通前是負(fù)電壓時(shí)，負(fù)柵極電流觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通。因此，雙向晶閘管在Q1和Q3象限內(nèi)導(dǎo)通。

如前文所述，ACS開(kāi)關(guān)只能由負(fù)電流觸發(fā)。如果使用光電晶閘管驅(qū)動(dòng)ACS開(kāi)關(guān)，ACS只能在負(fù)偏壓時(shí)導(dǎo)通（因?yàn)樵谪?fù)偏壓時(shí)柵電流是負(fù)電流），這將導(dǎo)致ACS開(kāi)關(guān)只能半周期導(dǎo)通。

這種開(kāi)關(guān)模式不適用于大多數(shù)應(yīng)用，但是，有些新應(yīng)用只需要半周期導(dǎo)通模式。例如，內(nèi)置一個(gè)二極管的咖啡機(jī)電泵和洗衣機(jī)艙門鎖電磁鐵，這些應(yīng)用都只需一個(gè)半周期導(dǎo)通操作。

如果線路電壓施加到柵極和COM端子上，ACS開(kāi)關(guān)內(nèi)部P-N結(jié)可能會(huì)被燒毀，因?yàn)樵撻_(kāi)關(guān)的耐擊穿電壓大約10V。當(dāng)開(kāi)關(guān)處理瞬變電壓或光電晶閘管短路時(shí)，就會(huì)發(fā)生這種情況。解決辦法是在COM-G結(jié)上并聯(lián)一個(gè)低壓或高壓二極管，或者給光電晶雙向閘管串聯(lián)一個(gè)低壓或高壓二極管（圖1）。注意，在第二種情況（光電雙向晶閘管串聯(lián)一個(gè)二極管）中，可以用一個(gè)陽(yáng)極連接ACS柵極的反向隔離光電單向晶閘管替代光電雙向晶閘管。

圖1–采用光電雙向晶閘管的半周期ACS開(kāi)關(guān)控制解決方案

對(duì)于家電，大多數(shù)負(fù)載采用全周期控制模式。為確保ACS開(kāi)關(guān)每個(gè)周期都能導(dǎo)通，我們必須修改前面的電路示意圖。解決辦法是增加一個(gè)低壓電容，用于在開(kāi)始正電流導(dǎo)通時(shí)施加一個(gè)柵極電流。如圖2所示，該解決方案還使用兩個(gè)低壓二極管，工作原理如圖3所示。

1：光電雙向晶閘管導(dǎo)通，電容C充電，直到VGT為止（~0.7V）。然后，ACS在第3象限導(dǎo)通，IGT電流小于第2象限的柵導(dǎo)通電流。

2：ACS保持通態(tài)，直到下一個(gè)零電流交叉點(diǎn)為止。G-COM電壓降至-0.7V，電容C充電。

3：ACS開(kāi)關(guān)電流增強(qiáng)，VG-COM電壓升高，電容C通過(guò)G極和COM極放電，并在柵極上施加最大10mA的峰流，使ACS開(kāi)關(guān)導(dǎo)通。

若想施加更大的柵電流，須選用330μF左右的電容。

應(yīng)該注意的是，ACS開(kāi)關(guān)每個(gè)周期都將會(huì)關(guān)斷，電容C利用這段時(shí)間充電。當(dāng)端子上的電壓超過(guò)大約10V時(shí)，ACS開(kāi)關(guān)將會(huì)導(dǎo)通。因?yàn)榫€路電流沒(méi)有切斷，所以這種特性不會(huì)導(dǎo)致EMI干擾過(guò)大。因?yàn)殡娙軨的原因，線路電流的波形仍然近似正弦波。

這三個(gè)電路圖還能修改，在電阻R和光電雙向晶閘管之間增加一個(gè)阻容緩沖電路，可以提高最終開(kāi)關(guān)的抗干擾性，擴(kuò)大柵脈寬，更好地觸發(fā)交流開(kāi)關(guān)。

圖2–采用光電雙向晶閘管的全周期ACS開(kāi)關(guān)控制解決方案

圖3–圖2電路的工作曲線圖

雙向晶閘管調(diào)溫型電熱毯電路

如下圖所示電路為雙向晶閘管調(diào)溫型電熱毯電路，可實(shí)現(xiàn)功率和溫度無(wú)級(jí)連續(xù)可調(diào)。合上開(kāi)關(guān)S后，當(dāng)晶閘管V處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，輸入電壓經(jīng)RL、L、RP、R3向電容C3充電，當(dāng)C3兩端電壓達(dá)到雙向二極管VD的轉(zhuǎn)折導(dǎo)通電壓時(shí)，VD導(dǎo)通，C3上的電壓通過(guò)VD觸發(fā)雙向晶閘管V。V導(dǎo)通后，便有電流流過(guò)電熱絲RL，使RL發(fā)熱，并將觸發(fā)電路短接，C3通過(guò)R3、RP、V回路放電，這種狀態(tài)一直維持到交流電壓過(guò)零點(diǎn)。當(dāng)交流電壓過(guò)零時(shí)，V關(guān)斷，C3又開(kāi)始充電，重復(fù)上述過(guò)程。

由于觸發(fā)電路工作于交流電路，在交流電壓正負(fù)半周分別發(fā)出一個(gè)正脈沖和負(fù)脈沖觸發(fā)V，V在正、負(fù)半周內(nèi)對(duì)稱地各導(dǎo)通一次。減少電位器RP的阻值，可使C3充電速度加快，縮短C3兩端電壓達(dá)到VD轉(zhuǎn)折導(dǎo)通電壓的時(shí)間，即減少了 V的控制角，增大了導(dǎo)通角，使輸出電壓升高，反之則輸出電壓降低，因而可調(diào)整電熱毯的發(fā)熱功率。圖中，EL是電源指示燈，Rl、R3是限流電阻；R2、C2組成晶閘管的保護(hù)電路，L、C1組成低通濾波電路，用來(lái)防止射頻干擾。