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产品案例

可控硅光耦EL3021需要做回路设计

发布日期:2022-05-17

我们以可控硅光耦EL3063为例,一般的设计电路可以举例为以下图示,具体的元件参数可能不详细,仅供参考!

 

 光耦电路

零点触发(Zero-Cross)
上图为零点触发(Zero-Cross)的基本触发电路,𝑅 𝑀 为阻性负载时,因电流受限于 Power TRIAC 的 Gate 触发电流(𝐼 𝐻𝑇 ),故可不须电阻 R;R 主要是应用在电感性负载应用中,防止TRIAC Driver 可能造成的破坏
如果限流电阻 R 的值过高,可能会造成 TRIAC 错误的相位控制,如果 TRIAC 在峰值电压附近进入非导通状态,并且缓冲器电容对 TRIAC 放电,电阻 R 可限制流过 TRIAC Driver 的电流。电阻 R 的计算方式:假设电压为 110V 有效值,最大峰值驱动电流等于 1A,可以计算出 R 值。
R =𝑉 𝑃𝑓𝑎𝑘/𝐽 𝑃𝑓𝑎𝑘=110√2/1= 155 𝑝ℎ𝑛 ,可以选择较常用的电阻值 160ohm。
 
RG 只有在 Power TRIAC 或 SCR 的内部 Gate 阻抗极高时才需要,如果没有𝑅 𝐻 ,抗噪性能和热稳定性会非常差,𝑅 𝐻 的阻值范围为 100~500ohm,𝑅 𝐻 会增加𝐼 𝐻𝑇 电流,而𝑅 𝐻 和 R 一起使用,会造成过零时间与 Power TRIAC 触发时间之间的非预期延迟或相移。
 
Power TRIAC 需要特定的触发电流(𝐼 𝐻𝑇 )和触发电压(𝑉 𝐻𝑇 )才能使其导通,𝑇 1 和𝑇 2 两端点之间有最小线路电压𝑉 𝑇 ,即使 TRIAC Driver 已被触发为导通状态。最小线路电压𝑉 𝑇 的值为触发电路中所有压降相加得到:
𝑉 𝑇 = 𝑉 𝑅 + 𝑉 𝑇𝑁 + 𝑉 𝐻𝑇
电流 I 除了(𝐼 𝐻𝑇 )之外,还包含了流过𝑅 𝐻 上的电流。
I = 𝐼 𝑅𝐻 + 𝐼 𝐻𝑇
将 Power TRIAC 所需的 Gate 触发电压𝑉 𝐻𝑇 除以𝑅 𝐻 可以得到𝐼 𝑅𝐻 =𝑉 𝐺𝑇/𝑅 𝐺
所以,I =𝑉 𝐺𝑇/𝑅 𝐺+ 𝐼 𝐻𝑇 , 𝑉 𝑅 = 𝐼 𝑋 𝑅 = ( 𝑉 𝐺𝑇/𝑅 𝐺+ 𝐼 𝐻𝑇 )𝑅
𝑉 G𝑇 和𝐼 G𝑇 可由 Power TRIAC 的规格书上得知,𝑉 𝑇𝑁 由 TRIAC Driver 的规格书上得知,因此可以知道 R 和𝑅G 决定于𝑉 𝑇 的值。
在𝑉 𝑇 已知的情况下,非预期相位延迟角度𝜃 𝑑 以及触发延迟时间𝑢 𝑑 可由下式求得:
𝜃 𝑑 = 𝑡𝑖𝑜 −1
𝑉 𝑇/𝑉 𝑝𝑓𝑎𝑘= 𝑡𝑖𝑜 −1*𝑅(𝑉 𝐺𝑇 𝑅 𝐺 +𝐽 𝐺𝑇 )+𝑉 𝑇𝑀 +𝑉 𝐺𝑇 ⁄𝑉 𝑝𝑓𝑎𝑘
𝑢 𝑑 =𝜃 𝑒/90 X1/4𝑓
 
我们近期遇到客人应用光耦EL3021实际设计的电路为:

光耦电路

上图缺少光耦EL3021中的可控硅控制回路,不好控制光耦EL3021的触发电流也不好控制后电路的可控硅驱动,客人的理由是单面板不好加这个R19"回路"电阻,或许不想改PCB设计,不知道客人是否已有其他方法改善

光耦尺寸图

EL3021包含一个砷化镓的红外发光二极管发光耦合到一个双向可控硅,红外发光二极管在5~15mA正向电流作用下发出足够强度的红外线,触发输出部分。输出部分是一个硅光敏双向可控硅,在红外线的作下可双向导通。该器件为六引脚双列直插式封装,其引脚配置和内部结构见下图。双向可控硅光耦器件是一种单片机输出与双向可控硅之间较理想的接口器件,可以控制负载在交流115~240V工作。

 

6PIN双向可控硅光耦EL3021特点

1. 峰值击穿电压(耐压)250V

2. 输入端与输出端高隔离电压高(5000Vrms)

3. 双列直插式封装

4. 符合RoHS环保与无铅制程

5. 安规认证通过:UL,VDE,SEMKO,NEMKO,DEMKO,FIMKO,CSA

 

6PIN双向可控硅光耦EL3021额定最大值

1. 输入端红外发射管顺向电流最大60mA;反向电压最大6V;功率消耗最大100mW(高于85℃时,额定值降低因素:3.8mW/℃)

2. 输出端最高耐压VDRM,EL3010:250V。重复的冲击电流峰值ITSM:1安培。功率消耗最大300mW(高于85℃时,额定值降低因素:7.4mW/℃)

3. 总的功率消耗:330mW

4. 工作温度:-55~+100℃

5. 储存温度:-55~+125℃

6. 输入端与输出端高隔离电压达5000Vrms

7. 焊锡温度:260℃

 

6PIN脚 过零双向可控硅光耦EL3021电子特性:

输入端:

1. 顺向电压VF平均1.18V,最大1.5V(顺向电流10mA);

2. 反向电流IR最大10uA(反向电压:6V)

输出端:

1. 阻断电流峰值IDRM:100nA

2. 通态峰值电压VTM:2.5V(ITRMS:100mA)

3. 通态电流临界上升率但dv/dt:平均100V/us

传输特性:

1. LED触发电流IFT:15mA(主要终端电压:3V)

2. 维持电流IH:平均250uA

 

可控硅光耦EL3021用途:

1. 温度控制

2. 静态交流电源开关

3. 交流电115~240V的微处理器控制

4. 交流电动机驱动器

5. 灯具整流器

6. 白炽灯调光器

7. 电磁/阀控制器

 

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文章关键词:光耦,电路设计、电子回路,可控硅、驱动
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