经济三端双向可控硅控制。方案、说明

经济型三端双向可控硅开关元件控制。无线电电子电气工程百科全书

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其中最紧迫的问题是降低双向可控硅控制电流的平均值。作者提供了一个非常有趣的方法来解决这个问题。

在许多情况下，使用三端双向可控硅开关元件代替两个反并联三端双向可控硅开关元件更为合理，因为除其他外，它可以减小设备的尺寸和成本。然而，三端双向可控硅开关元件需要相对较大的控制电流，这在一定程度上限制了它们在简单的无变压器设备中的使用，这些设备通过抑制过电压的镇流器元件直接由市电供电。在众所周知的无变压器家庭自动化设备中，使用光晶闸管或继电器中间元件来降低三端双向可控硅开关电流。

三端双向可控硅开关元件的脉冲控制可以显着降低平均开启电流。 [1] 中考虑了类似的解决方案，其中描述了一个控制单元，该控制单元在电源电压的每个半周期开始时生成断开脉冲。该器件可成功地与有源负载配合使用，但与有源电感（电机或变压器绕组）配合使用时，其运行效果将无法令人满意，并且在某些情况下由于负载电路中电源电压和电流之间的相移而无法运行，以及由于负载电流增加的限制率（低负载效应）。

如果您使设备与电源电压的暂停同步，而不是与负载电流的暂停同步，则可以解决该问题，并且使用双向可控硅本身作为负载电流传感器很方便。底线是，当双向可控硅的主端子1和2之间存在很小的电压时，即开路时，电流流过它，并且如果这些端子之间存在大于的正电压或负电压恒定的开启电压，则关闭。因此，三端双向可控硅开关管脚1和2之间的电压必须同步。同时，与根据“不少于”原则生成开启电流的传统控制单元相比，监控双向可控硅上的电压可以显着降低平均控制电流，因为它在双向可控硅开启后自动停止。

在图中。图 1 显示了实现所述方法的三端双向可控硅开关控制单元的简化图。根据[1]中描述的电路，三端双向可控硅开关状态传感器由晶体管 VT3 - VT1 和电阻器 R4、R5、R2 组装而成，如果三端双向可控硅开关 VS1 开路，则产生高输出电平。

经济三端双向可控硅控制

一旦闭合三端双向可控硅开关的端子 1 和 2 之间的电压超过 12V，晶体管 VT3 或 VT1、VT2 就会打开，具体取决于该电压的极性。在这两种情况下，晶体管VT4都打开，并且打开电流流经晶体管VT6、电阻器R0,15和三端双向可控硅开关元件的控制电极。该电流的值（大约 6 A）决定了电阻器 RXNUMX 的电阻。

一旦三端双向可控硅开关打开，其上的电压将降低至 1 ... 1,5 V，这将导致所有晶体管关闭并终止三端双向可控硅开关的打开电流。如果通过三端双向可控硅开关元件的电流未达到保持电流极限（这可能是在感性负载或小有源负载的情况下的情况），则三端双向可控硅开关元件将闭合并且将重复该过程，直到三端双向可控硅开关元件可靠地打开。

在有源负载的情况下，通常一个断开脉冲就足够了，但在有源电感负载的情况下，可能需要几个。此外，在有源负载的情况下，该器件消耗的电流约为 0,3 mA，在存在电感元件的情况下，电流消耗高达 3 mA。从前述可知，控制单元适应负载类型并产生严格足以打开三端双向可控硅开关元件的电流。

在图中。图 2 显示了双向可控硅控制单元的实用图。该节点直接由交流电源供电，就像 RH 负载一样。电源电压对二极管 VD5、VD6 上的半波整流器进行整流，并将齐纳二极管 VD15 稳定在 4 V 的电平。多余的电源电压由电容器 C3 消除。

经济三端双向可控硅控制

电阻R12在器件开启时限制通过整流二极管的浪涌电流，电阻R11在器件关闭后对电容器C3放电。电容器C1平滑整流电压的纹波。

从端子 A 和 D 移除的 15 V 稳定电压也为功能单元供电，这决定了整个设备的用途。在有源负载情况下，功能单元消耗的电流不得超过 7 mA；在 cosφ>5 的有源感性负载情况下，功能单元消耗的电流不得超过 0,7 mA。

双向可控硅控制电路VS1由电容器C2、电阻器R10和晶体管VT5组成。该电容器上积累的电压通过电阻器R1和晶体管VT10施加到双向可控硅VS5的控制电极。该电阻将开启电流限制为 0,15 A。

在断开脉冲之间的间歇期间，电容器 C2 通过电阻器 R9 从稳定电压充电。同时，该电阻器与电容器C1一起形成RC滤波器，不会将脉冲噪声从双向可控硅控制电路传递到功能和控制节点的电源电路。

晶体管VT5由组装在晶体管VT2和二极管VD1-VD3上的逻辑元件ZILI-NOT控制。逻辑元件输出端的控制使能高电平将出现在以下情况：首先，来自功能节点的低电平到达控制节点的引脚 B；其次，双向可控硅 VS1 上的电压达到 12V；第三，电容器C2 充电至 10V 电压，足以打开三端双向可控硅开关元件。

三端双向可控硅开关上的电压由其状态传感器监测，该状态传感器组装在晶体管VT3、VT4、VT6和电阻器R6、R8、R13和R14上，其操作如上所述。有效低电平信号从功能节点的输出馈送到输出 B，然后馈送到相位控制节点的输入（如下所述），以及 ZIL 逻辑元件 - NOT 的输入之一。

电容器C2上的电压由装配在晶体管VT1和电阻器R3-R5上的单元监控。如果电容器C2被充电至10V的电压，来自晶体管VT1集电极的低有效电平被提供给ZILI-NOT元件的输入之一。

为了获得与所描述的双向可控硅控制单元相关的完整装置（热稳定器、调光器等），需要连接一个或另一个功能单元，这将决定装置的指定功能。

在图中。图3显示了功能单元的图，该功能单元允许基于所描述的三端双向可控硅开关控制装置构建用于培养箱的两位热稳定器。温度传感器是单结晶体管VT1。在此模式下操作该晶体管的长期经验表明，它具有良好的灵敏度和时间稳定性，非常适合此角色。

经济三端双向可控硅控制

晶体管VT1的基极到基极电阻包含在测量电桥的臂中，由电阻器R1-R3和调谐电阻器R4或R5组成，具体取决于开关SA1的位置。电桥的输出电压提供给运算放大器 DA1 上组装的比较器的输入。电阻器 R6 提供约 ±0,25°C 的温度“滞后”。

当使用具有不同字母索引的KT117晶体管时，必须首先使用选择的电阻器R3粗略地平衡电桥，然后在+4°C的温度下使用电阻器R40和+5°C的电阻器R38精确地平衡电桥。测量电桥和运算放大器由 VD1R7 参数稳定器供电。

允许实现三端双向可控硅开关相位控制的功能节点方案如图 4 所示。四。

经济三端双向可控硅控制

该器件的工作原理是从控制节点（从引脚 B）移除同步信号，并以可调节的延迟将其传输到逻辑元件 3OR - NOT 节点的输入之一（到引脚 B）。可调延迟由四个反相器组装而成。

反相器DD1.1通过二极管VD1和电阻R1组成的串联电路，使电容器C1保持放电状态，而双向可控硅上没有电压（即双向可控硅开路）。当三端双向可控硅开关元件上出现12V电压时，DD1.1元件的高负电平关闭VD1二极管，并且通过电阻器R1、R2开始对电容器C3充电。

一旦电容器 C1 上的电压达到由反相器 DD1.3、DD1.4 和电阻器 R4、R5 组装的施密特触发器的触发阈值，电容器 C1.2 就会切换。触发器的高输出电平反转元件 DD1，之后低电平进入双向可控硅控制单元的输入（引脚 B）。电阻器 R1 减缓电容器 CXNUMX 的放电，从而在有源电感负载的情况下形成一系列断开脉冲。

控制单元采用双向可控硅TC2-10、TC2-16、TC2-25、TC112-10、TC112-16、TC122-25进行测试，无需任何初步选型，均工作稳定。当使用其他双向可控硅时，建议选择电阻R10，以获得参考文献推荐的必要开路控制电流。

控制单元的印刷电路板图如图5所示。 XNUMX.

（点击放大）

它由厚度为 1,5 毫米的单面箔玻璃纤维层压板制成。

文学

Biryukov S. 双向可控硅热稳定剂。 - 广播，1998 年，第 1 期，p。 50, 51.
D.G. 零检测器。 - 青年设计师，1987 年，第 2 期，p。 16.

作者：V.Volodin，乌克兰敖德萨

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