亿光电子可控硅光耦的特性介绍

发表时间：2022-07-22 08:42

01.导读

Reading guide

Photo Triac 为无接点的开关器件，它可以用微小的讯号（几毫安到几十毫安）控制三端双向可控硅(Triac)的接通和分断，输入端与输出端之间采用光电隔离，输入端加上直流或脉冲讯号，输出端就能从断态转换成通态，Photo Triac Driver 分成零点触发(Zero-cross)和任意相位触发 (Random-Phase)两种类型。

02.三端双向交流开关(TRIAC)的工作原理

Working Principle

三端双向交流开关(TRIAC)是由双向晶闸管(bidirectional thyristor)所组成，代替两个反极性并联的晶闸管(thyristor)，并使用一个触发电路，是目前比较理想的交流开关器件。双向晶闸管可以双向导通，即闸极(Gate; G)加上正或负的触发电压，均能触发双向晶闸管正、反两个方向导通。与单向晶闸管相比较，双向晶闸管的主要的区别是触发之后为双向导通；触发电压不分极性，只要绝对值达到触发门限值即可导通。其内部结构和符号如图 1 所示。

因为 TRIAC 是双向组件，当闸极电流IG不论极性为何，只要1与2间电压小于其额定转态电压时，TRIAC 处于截止状态。两阳极间只有少量的漏电流通过，当闸极电压大于转态电压，TRIAC 为低电阻，电流上升则端电压下降呈现导通状态，一但转态导通，闸极不再有控制作用。

在移去闸极信号后，以下三种方式可将 TRIAC 截止：

(1)中断两端点(1和2)的电压(开路或短路)。

(2)改变两端点(1和2)的电压极性(如使用交流电则会自动截止)。

(3)将导通的电流降低至维持电流以下(可参考图2)。

03.Photo TRIAC Driver 的种类

Classification

零点触发（Zero-Cross , ZC）

一般用于交流电源控制，例如继电器（Relay）驱动、交流开关等应用，因交流电源电压较高，在输出功率较大时，开关的瞬间会有火花产生，进而影响开关、继电器等这类有接点的设备寿命，火花会使接点碳化，导致接点阻抗升高，恶性循环的情况下，造成接点接触不良，就很容易发热，也就越容易失效。零点触发(ZC)，就是在零的交越处，去驱动外部的接点，因火花产生的原因来自于电流，而电流的产生来自于有电压，又因交流电有正负周期的关系，以 60Hz 的交流电来说，每秒钟会有 60 个零交越点，在零点的时候即代表电压为 0V，故此时不会有电流产生，亦即这时导通或关闭开关时，是最不容易产生火花的时候，所以零交越电路所在做的就是在零点的时候，触发开关导通。

通常会使用零点触发的目的，是为了要延长开关接点的寿命，所以在 relay 上应用零交越是很常用的一种设计，但是因为 relay 通常动作的时候激磁会有反应时间，这种时间是没办法控制的，且通常都是毫秒内，对于在零点切换几乎是不可能的事情。因 TRIAC 导通时间较短也较容易控制，故可用TRIAC 取代 relay 做开关控制。

零交越的动作时序应为：

(1)触发零交越IC使TRIAC导通。

(2)Relay开启或放开。

(3)解除零交越。

因输出只在正弦波的零点才会动作或复归，可避免突波或 EMI / RFI ，特别适用于控制阻抗性、电容性和不饱和感抗性等负载，图3 为操作时的波形变化。

随机相位触发（RANDOM-PHASE , RP）

可应用于电磁阀控制、灯具整流器、交流电开关、微处理器与交流电外设的接口，固态继电器、白炽灯调光器、温度控制器及马达控制等，和过零触发的差别在于，它允许在交流正弦电压的任何一个时刻启动输出，控制 TRIAC 的触发角来决定输出功率，各类的调压模块或固态继电器内部作为输出触点的器件均为可控硅，而且都是依靠改变可控硅导通角来达到调压的目的，故输出的电压波形均为缺角的正弦波，因此存在高次谐波，有一定的噪声，具有较强的抗静态电压上升率(dv/dt)的能力，能够保证对感性负载的开/关控制，图4 为操作时的波形变化。