可控硅驱动电路.pdf
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1、瑞瑞瑞瑞萨萨萨萨 科科科科 技技技技 硅可控开关元件与三端双向可控硅开关元件硅可控开关元件与三端双向可控硅开关元件 瑞萨科技公司瑞萨科技公司 2004年年2月月 Rev.1 模拟与分立半导体业务组 通用半导体器件分部 通用半导体产品工程部 模拟与分立半导体业务组 通用半导体器件分部 通用半导体产品工程部 2 硅可控开关(硅可控整流器)的工作原理硅可控开关(硅可控整流器)的工作原理硅可控开关(硅可控整流器)的工作原理硅可控开关(硅可控整流器)的工作原理 栅极 (G) 阴极(K) 阳极(A) 符号 阴极(K) 栅极 (G) 阳极(A) P N N P 结构 栅极 信号 电流 (阳极阴极) 电源 t
2、 t t 特性 CR Silicon(硅) Controlled(控制 ) Rectifier (整流器) CR Silicon(硅) Controlled(控制 ) Rectifier (整流器) 硅可控整流器硅可控整流器 (SCR) Semiconductor(半导体) Controlled(控制) Rectifier (整流器)(1957:GE) 硅可控整流器硅可控整流器 (SCR) Semiconductor(半导体) Controlled(控制) Rectifier (整流器)(1957:GE) 电流方向电流方向 (IG) (Vin) (IT) on off on off 封锁 !
3、硅可控开关 无 反向电流通过 3 三端双向可控硅开关的工作原理三端双向可控硅开关的工作原理三端双向可控硅开关的工作原理三端双向可控硅开关的工作原理 端口 2(T2) 端口1(T1) 栅极 (G) 符号结构 端口2(T2) 端口 1(T1) 栅极 (G) P N N N P 特性 三端双向可控硅开关(三端双向可控硅开关(TRIAC) TRIode(三端) AC semiconductor switch (交流半导体开关)(1958:GE) 三端双向可控硅开关(三端双向可控硅开关(TRIAC) TRIode(三端) AC semiconductor switch (交流半导体开关)(1958:GE
4、) BCR Bi-directional (双向) Control (控制) Rectifier(整流器) BCR Bi-directional (双向) Control (控制) Rectifier(整流器) 电流电流 (双向双向) 栅极 信号 电流 ( T1 T2) 电源 t t t (IG) (Vin) (IT) on off on 三端双向可控硅开关 能够通过双向电流 三端双向可控硅开关 能够通过双向电流 4 三端双向可控硅开关与硅可控开关在白色电器系统中的应用三端双向可控硅开关与硅可控开关在白色电器系统中的应用三端双向可控硅开关与硅可控开关在白色电器系统中的应用三端双向可控硅开关与硅
5、可控开关在白色电器系统中的应用 (1)(1) 洗衣机洗衣机 ( 电动机电动机 , 阀门阀门 , 电磁开关电磁开关) M V M RY 微处 理器 洗衣电机洗衣电机 供水阀门供水阀门 排水电机排水电机 自动关闭继电器自动关闭继电器 Vcc 增强系列可用于高绝缘强度 产品 增强系列可用于高绝缘强度 产品 三端双向可控硅开关特点三端双向可控硅开关特点 加强了误操作时并发触发电流 的容量 加强了误操作时并发触发电流 的容量 DIP(16P4) 封装简化了装配封装简化了装配 AY08B4-14 BCR3KM -14LA BCR08AM-14BCR08AM-14BCR08AM-14 BCR12KM -14
6、LA 交流100V 或 交流200V AY08B4-14 BCR3KM -14LA BCR08AM-14BCR08AM-14BCR08AM-14 BCR8KM -14LA BCR8KM -16LA 最高 7千克 200V-240V AY08B4-12 BCR5KM -12LA/LB BCR10KM -12LA/LB 最高 10千克 AY08B4-12 BCR5KM -12LA/LB BCR1AM-12 BCR1AM-12A BCR8KM -12LA/LB 最高 7千克 100V-120V 洗衣槽水 泵 自动关闭 继电器 洗衣槽水 泵 自动关闭 继电器 排水 电机 供水 阀门 洗衣电机 容量输入
7、电压 排水 电机 供水 阀门 洗衣电机 容量输入电压 (交流交流) 洗衣机用三端双向可控硅开关洗衣机用三端双向可控硅开关洗衣机用三端双向可控硅开关洗衣机用三端双向可控硅开关 BCR1AM-12 BCR1AM-12A BCR1AM-12 BCR1AM-12A BCR1AM-12 BCR1AM-12A BCR1AM-12 BCR1AM-12A BCR1AM-12 BCR1AM-12A 5 三端双向可控硅开关与硅可控开关在白色电器系统中的应用三端双向可控硅开关与硅可控开关在白色电器系统中的应用三端双向可控硅开关与硅可控开关在白色电器系统中的应用三端双向可控硅开关与硅可控开关在白色电器系统中的应用(2
8、)(2) 真空吸尘器真空吸尘器 ( 电机电机 ) 20A系列三端双向可控硅开关 最适合于 真空吸尘器 系列三端双向可控硅开关 最适合于 真空吸尘器. 三端双向可控硅开关的特点三端双向可控硅开关的特点 容忍重复的 冲流容忍重复的 冲流 吸尘器用三端双向可控硅开关吸尘器用三端双向可控硅开关吸尘器用三端双向可控硅开关吸尘器用三端双向可控硅开关 BCR2PM-12A BCR3KM-12LA/LB BCR12CM-12LA/LB BCR12KM-12LA/LB 1000 to 1500W BCR2PM-12A BCR3KM-12LA/LB BCR8CM-12LA/LB BCR8KM-12LA/LB 50
9、0W to 1000W AC200V 240V BCR2PM-12A BCR3KM-12LA/LB BCR20AM-12LA/LB BCR20KM-12LA/LB 1000 to 1500W BCR2PM-12A BCR3KM-12LA/LB BCR16CM-12LA/LB 500 to 1000W AC100V 120V 电动刷电机 真空电机容量输入电压 低端型低端型低端型低端型 M 真空电机真空电机 M 安全开关 M 控制电路 高端型高端型高端型高端型真空电机真空电机电动刷电机电动刷电机 6 三端双向可控硅开关与硅可控开关在白色电器系统中的应用三端双向可控硅开关与硅可控开关在白色电器系统中
10、的应用三端双向可控硅开关与硅可控开关在白色电器系统中的应用三端双向可控硅开关与硅可控开关在白色电器系统中的应用(3)(3) 电风扇电风扇 ( 电动机电动机, 电磁开关电磁开关) 电风扇用三端双向可控硅开关电风扇用三端双向可控硅开关电风扇用三端双向可控硅开关电风扇用三端双向可控硅开关 AY08B4-12 BCR08AM-12ABCR08AM-12ABCR08AM-12A AC200V to 240V AY08B4-12 BCR1AM-12BCR1AM-12BCR1AM-12 AC100V to 120V 垂直摆动风扇水平摆动风扇 风扇电机输入电压 垂直摆动风扇水平摆动风扇 风扇电机输入电压 三端
11、双向可控硅开关的特点三端双向可控硅开关的特点 DIP(16P4)封装简化了装配 支持高成本效益系统 封装简化了装配 支持高成本效益系统 M S 微处理器微处理器 电风扇电机电风扇电机电磁开关电磁开关 7 如何使用三端双向可控硅开关元件如何使用三端双向可控硅开关元件 2004年年2月月 Rev.1 模拟与分立半导体器件分部 通用半导体产品工程部 模拟与分立半导体器件分部 通用半导体产品工程部 8 如何使用三端双向可控硅开关元件如何使用三端双向可控硅开关元件如何使用三端双向可控硅开关元件如何使用三端双向可控硅开关元件 (1)(1) 耐压级别的选择耐压级别的选择耐压级别的选择耐压级别的选择 三端双向
12、可控硅开关的耐压三端双向可控硅开关的耐压 (VDRM) = 电源电压的电源电压的2倍或倍或3倍倍 电源电压电源电压VDRM AC (V) 使用位置使用位置 (V) 100V 线路线路 100V 线路日本线路日本 600 120V 线路美国线路美国 100V 线路电容电机的逆向运行线路电容电机的逆向运行 200V 线路线路 220V 线路中国,亚洲线路中国,亚洲 220V 240V 线路 亚洲,欧洲 线路 亚洲,欧洲 200V 线路线路 (240V) 可逆电机可逆电机 700 800 1000 600 9 如何使用三端双向可控硅开关元件如何使用三端双向可控硅开关元件如何使用三端双向可控硅开关元件
13、如何使用三端双向可控硅开关元件(2)(2) 电流的确定电流的确定电流的确定电流的确定 (1) (1) 无冲流时无冲流时无冲流时无冲流时 ( ( 加热器负载加热器负载加热器负载加热器负载 ) ) (负载电流负载电流) 1.31.5 三端双向可控硅开关的允许电流 三端双向可控硅开关的允许电流 例例. 6A 1.5 = 9 适用适用 10A 级别三端双向可控硅开关级别三端双向可控硅开关 *根据目录决定散热片的尺寸根据目录决定散热片的尺寸 (2)(2)有冲流时有冲流时有冲流时有冲流时 ( ( 电灯电灯电灯电灯, , 变压器变压器变压器变压器, , 电动机负载电动机负载电动机负载电动机负载 ) ) 必须
14、计算冲流,并进行详细的热计算必须计算冲流,并进行详细的热计算. 向我们提供下列数据,瑞萨公司 会为你计算向我们提供下列数据,瑞萨公司 会为你计算. a) 环境温度环境温度 (Ta) b) 冲流的峰值冲流的峰值 (Ip) c) 恒定电流值恒定电流值 (IT(RMS) d) 运行序列:导通期运行序列:导通期( )秒, 关断期秒, 关断期( ) 秒秒 * 散热片散热片: 材料材料, 尺寸尺寸, 涂覆涂覆, ,热阻,热阻Rth(f-a)(如能提供的话)(如能提供的话). 10 如何使用三端双向可控硅开关元件如何使用三端双向可控硅开关元件如何使用三端双向可控硅开关元件如何使用三端双向可控硅开关元件(3)
15、(3) 选择选择选择选择 CR CR 吸收电路吸收电路吸收电路吸收电路 在用三端双向可控硅开关控制电感性负载时,一般要如下面所示连接 CR 吸收电路 ,以抑 止施加到器件上的 (dv/dt)c 值。 在用三端双向可控硅开关控制电感性负载时,一般要如下面所示连接 CR 吸收电路 ,以抑 止施加到器件上的 (dv/dt)c 值。 当用三端双向可控硅开关控制电感性负载(L型负载)时,如在转换期间由于电 流延迟的作用 当用三端双向可控硅开关控制电感性负载(L型负载)时,如在转换期间由于电 流延迟的作用, ( ( ( (di/dt)cdi/dt)cdi/dt)cdi/dt)c 和和和和 (dv/dt)c
16、 (dv/dt)c (dv/dt)c (dv/dt)c 超过某个值时,可能因为超过某个值时,可能因为 超过某个值时,可能因为超过某个值时,可能因为( ( ( (di/dt)cdi/dt)cdi/dt)cdi/dt)c 和和和和 ( ( ( (dv/dt)cdv/dt)cdv/dt)cdv/dt)c,不需栅极信号而进入导通状态,从而变得无法控制。,不需栅极信号而进入导通状态,从而变得无法控制。,不需栅极信号而进入导通状态,从而变得无法控制。,不需栅极信号而进入导通状态,从而变得无法控制。 AC 100V 线路:线路: C=0.01F0.47F R=47100 AC 200V 线路:线路: C=0
17、.01F0.47F R=47100 C:0.01F0.47F, ,R=47100 * * 用于噪声保护用于噪声保护用于噪声保护用于噪声保护 11 如何使用三端双向可控硅开关元件如何使用三端双向可控硅开关元件如何使用三端双向可控硅开关元件如何使用三端双向可控硅开关元件(4)(4) 三端双向可控硅开关可通过施加正的或负的栅极信号打开。三端双向可控硅开关在施 加正向或反向电压时均可通过栅极信号打开。三端双向可控硅开关可按下面四种模式 用栅极信号触发。 三端双向可控硅开关可通过施加正的或负的栅极信号打开。三端双向可控硅开关在施 加正向或反向电压时均可通过栅极信号打开。三端双向可控硅开关可按下面四种模式
18、 用栅极信号触发。 GATE T2TERMINAL + - - + T2 G + - + - T2 G - + + - T2 G - + - + T2 G 模式模式模式模式(1) (1) 模式模式模式模式(3) (3) 模式模式模式模式(2)(2) 模式模式模式模式(4) (4) 电路的触发模式电路的触发模式 12 如何使用三端双向可控硅开关元件如何使用三端双向可控硅开关元件如何使用三端双向可控硅开关元件如何使用三端双向可控硅开关元件(5)(5) 栅极电路栅极电路栅极电路栅极电路 三端双向可控硅开关 有四个触发模式并可用于下面的组合三端双向可控硅开关 有四个触发模式并可用于下面的组合 模式模式
19、模式模式(1)(3)(1)(3)模式模式模式模式(2)(3)(2)(3) 模式模式模式模式(1)(4)(1)(4) 栅极触发电路的例子栅极触发电路的例子 SBS , SBS , diacdiac继电器继电器光电耦合器光电耦合器 脉冲变压器脉冲变压器IC , IC , 晶体管晶体管晶体管振荡器晶体管振荡器 IC , IC , 晶体管晶体管 r r BCR1AM BCR1AM 的辅助触发器的辅助触发器 13 如何使用三端双向可控硅开关元件如何使用三端双向可控硅开关元件如何使用三端双向可控硅开关元件如何使用三端双向可控硅开关元件(6)(6) 如何设计栅极电路如何设计栅极电路如何设计栅极电路如何设计栅
20、极电路例例例例. BCR8KM. BCR8KM- -12LA12LA 考虑工作温度为考虑工作温度为 -20. 栅极触发电流栅极触发电流栅极触发电流栅极触发电流(IGT1) = IGT(max25) = 30mA 2.0 1.8 = 108mA 1. 1. 栅极触发电流栅极触发电流栅极触发电流栅极触发电流 栅极电阻栅极电阻栅极电阻栅极电阻(RG) (Vcc-VGT1) / IGT1 (5.0V-1.8V) / 108mA 29.6 29.6 欧姆欧姆欧姆欧姆 3.3.栅极电阻栅极电阻栅极电阻栅极电阻 栅极触发电电压栅极触发电电压栅极触发电电压栅极触发电电压 (VGT1) = VGT(max25)
21、 = 1.5V 1.2 = 1.8V 2.2.栅极触发电电压栅极触发电电压栅极触发电电压栅极触发电电压 : : IGT的温度依赖性的温度依赖性 IGT( 额定额定) = 30mA (max) = 2.0 Ta =-20 ( 栅极触发电流结温特性栅极触发电流结温特性) : :Temperature dependability of VGT VGT(ratings)=1.5V (max) =1.2 Ta=-20 ( 栅极触发电压栅极触发电压 结温特性结温特性 ) : :Temperature dependability of gate width = 1.8 Ta =-20 ( 栅极触发电流栅极触
22、发电流 栅极电流脉宽特性栅极电流脉宽特性 ) 栅极 Vcc T2 T1 地 IG RG tw IG 栅极电流 14 瑞萨三端双向可控硅开关与硅可控开关产品瑞萨三端双向可控硅开关与硅可控开关产品 2004年年2月月 Rev.1 模拟与分立半导体器件分部 通用半导体产品工程部 模拟与分立半导体器件分部 通用半导体产品工程部 15 各种各种各种各种应用应用应用应用需求下需求下需求下需求下三端双向可控硅开关三端双向可控硅开关三端双向可控硅开关三端双向可控硅开关/ /硅可控开关硅可控开关硅可控开关硅可控开关的特点的特点的特点的特点 * 平面工艺平面工艺 * 容忍高电压容忍高电压 * 开发小型封装开发小型
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