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无线电电子与电气工程百科全书 使用双向可控硅开关电源电压。 无线电电子电气工程百科全书
无线电电子与电气工程百科全书 / 时钟、定时器、继电器、负载开关 在业余无线电实践中，经常需要处理切换市电交流电压的问题。 以前，电磁继电器用于打开和关闭电源负载，但随着时间的推移，这并不是最可靠的方式：继电器触点非常容易磨损，特别是在交流电路中使用时，尤其是感性负载时。 此外，为了开启大功率用电设备，需要在绕组中具有大量控制电流的大型继电器。 幸运的是，现代元件基础使得仅使用半导体设备成为可能，而无需使用机电设备。 因此，使用双向晶闸管可以非常方便地切换各种网络负载。 这些半导体器件可以在 40-50 mW 量级的控制功率的影响下，切换高达数十千瓦的网络负载（取决于器件的类型）。 接下来，考虑用于双向可控硅控制的最方便的电路解决方案。 双向可控硅控制的一般原理与传统晶闸管大致相同：如果一到几十毫安的直流电流通过控制电极流到晶闸管阴极，那么一旦晶闸管与晶闸管之间出现约1.2-1.5V的电位差，晶闸管的阳极和阴极，它打开并保持打开状态，直到通过它的电流几乎减小到零（更准确地说，减小到保持电流）。 三端双向可控硅开关元件的打开有点困难，因为相对于“阴极”（未连接到输出外壳）的控制电压的极性必须与设备阳极（外壳）上的电压极性相同。 因此，如果使用三端双向可控硅开关元件来切换交流市电电压，则控制器件必须能够产生交流控制电压，这在逻辑IC上使用控制器件时是相当有问题的。 解决这个问题的一种方法是使用光耦合器。 流过光耦LED的电流可以始终是同一方向，流过光敏电阻的电流方向会随着市电电压的每个半周期而变化，保证双向可控硅的开通。 如果光耦是二极管或晶体管，则必须用其中的两个来控制一个双向可控硅。
我也忍不住要提到光晶闸管。 在一种情况下，有一个晶闸管和一个 LED。 但不幸的是，由于某种原因，他们不生产光敏电阻，但这实际上是一种“资产阶级”固态继电器 - 一种用于切换电源电压的理想设备。 因此，使用光晶闸管，切换电源电压也相当容易（图 2）
三端双向可控硅开关元件也可以通过脉冲控制：控制电压在控制电极上仅存在5-50μs，此时电源电压在经过0后开始上升。此外，通过改变控制脉冲的时间位置在相对于每个半周期开始的 0-10 毫秒内，您可以在 100% 到 0% 的范围内调整提供给负载的功率。 脉冲控制还可以使控制设备更加经济，并且脉冲变压器的使用还可以将网络和控制设备进行电流隔离。 使用变压器还有另一个优点：由于单极脉冲作用下的自感浪涌，会形成一小包快速阻尼的、自然的双极振荡，这很容易打开任何三端双向可控硅开关元件。 如果设计的器件不是用于功率控制，而只是打开/关闭电源负载，则控制脉冲可能不会与电源电压通过 0 同步。 只需将它们以足够高的频率施加到三端双向可控硅开关的控制电极上就足够了，这样，在最不利的条件下，闭合三端双向可控硅开关上的电压在到达之前没有时间增长到超过几伏。控制脉冲。 奇怪的是，使用这种控制方法，引入网络的干扰水平比同步控制低得多。 采用上述原理的电源电压开关的实用电路如图3所示。
变压器 T1 采用尺寸为 K1000X2000X10 的 6-4 NM 铁氧体环制成，包含两个相同的绕组，每个绕组约 50 匝。 直径为0,1-0,2毫米的漆包绝缘绕组线。 绕组的相互绝缘非常彻底！ 绕组的相位无关紧要，因为由于 VD2 二极管，次级绕组上会感应出双极性脉冲。 选择电阻器 R2 可调节控制脉冲的持续时间。 它越小，控制器件的电流消耗越低，但在很短的脉冲下，并非所有晶闸管都有时间打开，因此，如果需要提高效率，R2必须选择在清晰的边界处。三端双向可控硅开关元件的打开。 可以将控制系统消耗的电流降低至10mA以下，这对于采用电容镇流器的电源来说非常方便。 采用图3所示的控制电路，也可以使用一对传统的晶闸管来接通网络负载，只需在变压器上补充另一个相同的绕组，并用晶闸管代替双向晶闸管即可，如图4所示。 . XNUMX. 您也可以使用一个晶闸管，但将其包含在适当功率的二极管电桥的对角线上。
现在许多外国制造的电子元件已经可供无线电爱好者使用。 其中有三端双向可控硅开关元件，非常适合打开/关闭网络负载。 目前最实惠、最常见的是飞利浦 BT134-500 和 BT136-500 型三端双向可控硅开关元件。 这些器件采用塑料外壳制成：BT134 - 与 KT815 晶体管类似，但没有孔；BT136 - 与 KT805 晶体管类似，带有安装法兰。 据卖家介绍，BT134的额定电流为6A，BT136的额定电流为12A，但在很多网站上都可以看到这两款双向可控硅的额定电流均不超过4A，闭合状态下可承受500V的电压。 遗憾的是，笔者无法从飞利浦网站上查看文档，因为全是PDF文档，而且DOS下没有最新版本的查看器。 这些三端双向可控硅开关元件的一个显着特点并不在于它们的小尺寸（同样的情况下还有国内塑料制成的 TS106-10-...），而是它们的控制方式：这些三端双向可控硅开关元件由负极性控制电压打开对于任何方向的电流通过双向可控硅开关的“阴极”。 这使您可以放弃使用光耦合器和匹配的脉冲变压器。 开关与电容器电源的实用图如图 5 所示。
控制装置在“关闭”状态下的电流消耗为 1.2 mA，在“开启”状态下为 5 mA，这使得可以在电源中使用非常小的电容器 0,2 μF 400 V。该装置（图5）实际上是许多电子设备的基础，因为在三个自由逻辑元件DD1上您可以收集很多有趣的东西。 上图。 图6(a)示出了闪光器的示意图，6(b)-光继电器，6(c)-当传感器E1接触水面时用于打开/关闭泵的自动机器，6(d)-a时间继电器。 实现触摸开关非常容易（图7）。
诚然，当在逻辑元件上构建发生器时，当使用光指示时，消耗的电流可能会增加，那么电容C1就必须增加。 选择所需容量非常简单：在所有工作模式下，设备都会测量通过齐纳二极管的电流，电流必须至少为 1-2 mA，且不超过 30 mA。 最常用的电容C1为0.47或0.68uF*400V。 本文讨论的设备切换的负载功率仅取决于三端双向可控硅开关元件（晶闸管）的类型和电线的粗细:-) 请参阅表 1。 表 1. 不同类型双向可控硅和晶闸管的允许负载功率
该表还给出了散热器的大致尺寸。 一般来说，给定开路三端双向可控硅开关元件两端的电压降约为 1V，可以假设三端双向可控硅开关元件中消耗的功率在数值上等于通过它的电流。 为了耗散这种功率，您需要一个与方形板面积相同的散热器，其边长在数值上等于耗散功率（以厘米为单位）。 本文不提供有关双向可控硅KU208G使用的数据和图表。 这并非巧合，因为这些三端双向可控硅开关元件显示出其最差的一面并且无法在任何设备中可靠地工作。 许多不同年份生产的KU208G样品在闭合状态下电流大得令人无法接受，并且在电压下长时间停留后，它们在闭合状态下强烈发热，然后发生击穿。 也许他们需要以某种特殊的方式包含在内？ 我还认为提醒无线电爱好者注意电气安全是我的责任，因为上述许多电路都与网络有电流连接！ 在使用烙铁爬入设备之前，请不要冒险并拔掉设备的插头。 文学
作者：安德烈·沙里
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