雙向可控硅是一種功率半導(dǎo)體器件，也稱雙向晶閘管，在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，可作為功率驅(qū)動器件，由于雙向可控硅沒有反向耐壓問題，控制電路簡單，因此特別適合做交流無觸點(diǎn)開關(guān)使用。雙向可控硅接通的一般都是一些功率較大的用電器，且連接在強(qiáng)電網(wǎng)絡(luò)中，其觸發(fā)電路的抗干擾問題很重要，通常都是通過光電耦合器將單片機(jī)控制系統(tǒng)中的觸發(fā)信號加載到可控硅的控制極。為減小驅(qū)動功率和可控硅觸發(fā)時產(chǎn)生的干擾，交流電路雙向可控硅的觸發(fā)常采用過零觸發(fā)電路。（過零觸發(fā)是指在電壓為零或零附近的瞬間接通，由于采用過零觸發(fā)，因此需要正弦交流電過零檢測電路）

雙向可控硅分為三象限、四象限可控硅，四象限可控硅其導(dǎo)通條件如下圖：

總的來說導(dǎo)通的條件就是：G極與T1之間存在一個足夠的電壓時并能夠提供足夠的導(dǎo)通電流就可以使可控硅導(dǎo)通，這個電壓可以是正、負(fù)，和T1、T2之間的電流方向也沒有關(guān)系。因?yàn)殡p向可控硅可以雙向?qū)ǎ詻]有正極負(fù)極，但是有T1、T2之分

雙向可控硅觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)方案

雙向可控硅是一種功率半導(dǎo)體器件，也稱雙向晶閘管，在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，可作為功率驅(qū)動器件，由于雙向可控硅沒有反向耐壓問題，控制電路簡單，因此特別適合做交流無觸點(diǎn)開關(guān)使用。雙向可控硅接通的一般都是一些功率較大的用電器，且連接在強(qiáng)電網(wǎng)絡(luò)中，其觸發(fā)電路的抗干擾問題很重要，通常都是通過光電耦合器將單片機(jī)控制系統(tǒng)中的觸發(fā)信號加載到可控硅的控制極。為減小驅(qū)動功率和可控硅觸發(fā)時產(chǎn)生的干擾，交流電路雙向可控硅的觸發(fā)常采用過零觸發(fā)電路。過零觸發(fā)是指在電壓為零或零附近的瞬間接通。由于采用過零觸發(fā)，因此上述電路還需要正弦交流電過零檢測電路。

過零檢測電路

電路設(shè)計(jì)如圖1 所示，為了提高效率，使觸發(fā)脈沖與交流電壓同步，要求每隔半個交流電的周期輸出一個觸發(fā)脈沖，且觸發(fā)脈沖電壓應(yīng)大于4V ，脈沖寬度應(yīng)大于20us.圖中BT 為變壓器，TPL521 - 2 為光電耦合器，起隔離作用。當(dāng)正弦交流電壓接近零時，光電耦合器的兩個發(fā)光二極管截止，三極管T1基極的偏置電阻電位使之導(dǎo)通，產(chǎn)生負(fù)脈沖信號，T1的輸出端接到單片機(jī)80C51 的外部中斷0 的輸入引腳，以引起中斷。在中斷服務(wù)子程序中使用定時器累計(jì)移相時間，然后發(fā)出雙向可控硅的同步觸發(fā)信號。過零檢測電路A、B 兩點(diǎn)電壓輸出波形如圖2 所示。

過零觸發(fā)電路

電路如圖3 所示，圖中MOC3061 為光電耦合雙向可控硅驅(qū)動器，也屬于光電耦合器的一種，用來驅(qū)動雙向可控硅BCR 并且起到隔離的作用，R6 為觸發(fā)限流電阻，R7 為BCR 門極電阻，防止誤觸發(fā)，提高抗干擾能力。當(dāng)單片機(jī)80C51 的P1. 0 引腳輸出負(fù)脈沖信號時T2 導(dǎo)通，MOC3061 導(dǎo)通，觸發(fā)BCR 導(dǎo)通，接通交流負(fù)載。另外，若雙向可控硅接感性交流負(fù)載時，由于電源電壓超前負(fù)載電流一個相位角，因此，當(dāng)負(fù)載電流為零時，電源電壓為反向電壓，加上感性負(fù)載自感電動勢el 作用，使得雙向可控硅承受的電壓值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電源電壓。雖然雙向可控硅反向?qū)?，但容易擊穿，故必須使雙向可控硅能承受這種反向電壓。一般在雙向可控硅兩極間并聯(lián)一個RC阻容吸收電路，實(shí)現(xiàn)雙向可控硅過電壓保護(hù)，圖3 中的C2 、R8 為RC 阻容吸收電路。

總結(jié)

雙向可控硅過零觸發(fā)電路主要應(yīng)用于單片機(jī)控制系統(tǒng)的交流負(fù)載控制電路，可以控制電爐、交流電機(jī)等大功率交流設(shè)備，經(jīng)過實(shí)踐證明工作安全、可靠。本文重點(diǎn)介紹了過零檢測、觸發(fā)電路。至于軟件設(shè)計(jì)比較簡單，當(dāng)過零檢測電路檢測到過零時產(chǎn)生中斷請求，只要在中斷服務(wù)程序中通過單片機(jī)80C51 的P1. 0 引腳發(fā)出觸發(fā)脈沖即可觸發(fā)雙向可控硅導(dǎo)通。

雙向可控硅四象限觸發(fā)方式介紹

雙向可控硅是在普通可控硅的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的，它不僅能代替兩只反極性并聯(lián)的可控硅，而且僅需一個觸發(fā)電路，是目前比較理想的交流開關(guān)器件。其英文名稱TRIAC即三端雙向交流開關(guān)之意。

盡管從形式上可將雙向可控硅看成兩只普通可控硅的組合，但實(shí)際上它是由7只晶體管和多只電阻構(gòu)成的功率集成器件。小功率雙向可控硅一般采用塑料封裝，有的還帶散熱板。大功率雙向可控硅大多采用RD91型封裝。

從雙向可控硅的結(jié)構(gòu)看它屬于NPNPN五層器件。三個電極分別是T1、T2、G。因該器件可以雙向?qū)ǎ食T極G以外的兩個電極統(tǒng)稱為主端子，用T1、T2。表示，不再劃分成陽極或陰極。其特點(diǎn)是：當(dāng)G極和T2極相對于T1的電壓均為正時，T2是陽極，T1是陰極。反之，當(dāng)G極和T2 極相對于T1的電壓均為負(fù)時，T1變成陽極，T2為陰極。雙向可控硅的伏安特性見下圖，由于正、反向特性曲線具有對稱性，所以它可在任何一個方向?qū)ā?

雙向可控硅不管門極加正向電壓還是反向電壓，只要所加的門極電壓和門極驅(qū)動電流足夠大，雙向可控硅均會被觸發(fā)導(dǎo)通。根據(jù)雙向可控硅的主回路電壓及門極電壓的正負(fù)，可將雙向可控硅的觸發(fā)情況分為四種情況。用坐標(biāo)系來表示則可分為四個象限。

如下圖所示為雙向可控硅四個象限的觸發(fā)情況：

初次按觸雙向可控硅時，人們常會想一個問題：雙向可控硅的門極到底要加正電壓還負(fù)電壓可控硅才可能導(dǎo)通？如前所述，雙向可控硅不管門極加正電壓還是負(fù)電壓其均可導(dǎo)通。因?yàn)殡p向可控硅內(nèi)部集成了門極觸發(fā)電路。但有兩個基本條件，即門極電壓大小和門極電流大小。門極電壓不能過低，門極電壓太低可控硅不能導(dǎo)到，一般雙向可控硅廠家都將門極觸發(fā)電壓做到幾伏以便使主控IC可以用較低的電壓將觸發(fā)；門極觸發(fā)電流不能過小，如果門極觸發(fā)電流太小雙向可控硅同樣不能導(dǎo)通。一般門極觸發(fā)電流需要十幾毫安到幾百毫安。

如下表格為雙向可控硅四象限觸發(fā)方式：