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作者：Abel Raynus 來源：Armatron International公司 日期：2009-10-31 雙向可控硅是雙向交流開關(guān)，可以在最高600V電壓下控制高達(dá)25A rms電流的負(fù)載。它們用于電機(jī)速度、加熱器和白熾燈的控制。邏輯型雙向可控硅對微控制器驅(qū)動器件尤有吸引力。微控制器輸出端口可以直接驅(qū)動一只雙向可控硅，因?yàn)榭煽毓璧挠|發(fā)電流只有3~10mA。與所有電子器件一樣，雙向可控硅也存在一些內(nèi)部問題，在將其用于某個設(shè)計以前可以檢測這些問題。 
圖1，雙向可控硅測試儀用一只開關(guān)轉(zhuǎn)換測試信號的極性。 圖1是一個簡單而成本低廉的測試設(shè)備，它可測試Littelfuse公司的L2004F31、L2004F61、L2004L1和 L4004V6TP雙向可控硅，也可以用于測試任何其它的引線式雙向可控硅，因?yàn)樗袠?biāo)準(zhǔn)封裝（包括TO-220AB、TO-202AB、TO-251和 Ipak）都有相同的管腳布局。用一個IC插座可以便于插入待測雙向可控硅。這種方法也適用于SMD（表面貼裝器件），前提是能找到或創(chuàng)建一個合適的測試插槽。極性開關(guān)S1是一只DPDT（雙刀雙擲）器件，用于檢查雙向的導(dǎo)通性。切換開關(guān)S2是瞬時SPST（單刀單擲）按鍵器件，通過電阻R2連接?xùn)艠O（Pin 3）與MT2（Pin 2），以觸發(fā)待測的雙向可控硅（圖1）。
表1，雙向可控硅的測試 測試過程只花不到5s，包含4個步驟（表1）。LED向測試操作者顯示每個步驟的結(jié)果。如果所有四步測試均獲通過，則雙向可控硅合格。在制造期間要再做一次雙向可控硅測試，以保證裝配板沒有問題，雙向可控硅工作正常。這一測試可節(jié)約時間與人工，避免整件產(chǎn)品裝配完后才發(fā)現(xiàn)問題。做此測試時雙向可控硅已焊在電路板上。使用的電源電壓為標(biāo)稱120/220V AC。測試應(yīng)對DUT有最小影響，并使用最少的時間與工作量。測試中用雙向可控硅測試儀代替一個負(fù)載。從測試儀到DUT的連接可以有變化，而且要確保在連接120/220V AC時采取一些安全措施。
圖2，對于阻性負(fù)載，測試儀用兩只LED指示兩個方向的成功與失敗。 針對驅(qū)動阻性負(fù)載的雙向可控硅要用不同的測試設(shè)備，如白熾燈或加熱器（圖2）。每只LED檢查一個方向的導(dǎo)通性。當(dāng)雙向可控硅關(guān)閉時，兩只 LED均熄滅。而在打開時，兩只LED均應(yīng)發(fā)光。對于感性負(fù)載（如電機(jī)），雙向可控硅要并聯(lián)一個由C1和R1組成的RC緩沖電路（圖3）。不幸的是，緩沖電路會使測試電路產(chǎn)生一個小的電流泄漏，即使在雙向可控硅已關(guān)閉的情況下。圖3中的電路表示如何用電阻R2和一只交流擊穿電壓為95V的氖燈，避免這個問題。
圖3，對于感性負(fù)載，增加一個氖燈來盡量減少泄漏電流。 圖1、圖2和圖3中測試結(jié)果的指示器均為LED。有些情況下，雙向可控硅的測試是一個多任務(wù)測試系統(tǒng)的一部分，用于檢查整個設(shè)備的其它元件或參數(shù)，包括雙向可控硅。這種測試包含一個測量序列，系統(tǒng)操作者只獲得兩個可能信號中的一個：合格或不合格。這些測試采用一種基于微控制器的系統(tǒng)。因此，所有接口信號均為數(shù)字格式：高或低。
圖4，一只光耦將雙向可控硅與大地隔離開來。 你也可以通過使用微控制器的ADC從而用模擬信號。不過，一般不采用這種方法，因?yàn)榈投宋⒖刂破髦械腁DC數(shù)量有限，并且需要更復(fù)雜的軟件。如果雙向可控硅的MT1管腳接地，則微控制器與待測雙向可控硅的接口就沒有問題。在多數(shù)情況下，MT1和MT2是與大地隔離的。當(dāng)有這種情況時，可以用一只光耦，如California Eastern Laboratories的PS2501-2（圖4）。它包含兩個光學(xué)耦合的隔離器，由LED和NPN光電晶體管組成，最大電壓為80V。
圖5，RC濾波器使你可以采用PWM信號。 如果雙向可控硅的輸出包含一個脈沖序列，例如是用于電機(jī)速度或燈光亮度控制的一個PWM（脈沖寬度調(diào)制）信號，則要在微控制器的ADC輸入端前使用一個低通RC濾波器（圖5）。該濾波器的時間常數(shù)t=R6×C2取決于PWM信號周期與占空比。測試鏈中的測量應(yīng)不早于3t~5t。使用微控制器的 ADC需要額外的固件。為避免這種要求，可以使用一個比較器（如美國國家半導(dǎo)體公司的LM393），將濾波器后的電壓與一個基準(zhǔn)電壓作比較，從而為微控制器的輸入端產(chǎn)生一個邏輯高電平。參考文獻(xiàn)1描述了一種替代性方案，它用最少的外接元件解決了固件復(fù)雜的難題。 參考文獻(xiàn)1 1. Raynus, Abel, “Microcontroller detects pulses,” EDN, July 24, 2008, pg 58, www.edn.com/article/CA6578137. |
