億光電子可控硅光耦的特性介紹

2022-07-22 08:42

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01.導讀

Reading guide

Photo Triac 為無接點的開關器件，它可以用微小的訊號（幾毫安到幾十毫安）控制三端雙向可控硅(Triac)的接通和分斷，輸入端與輸出端之間采用光電隔離，輸入端加上直流或脈沖訊號，輸出端就能從斷態轉換成通態，Photo Triac Driver 分成零點觸發(Zero-cross)和任意相位觸發 (Random-Phase)兩種類型。

02.三端雙向交流開關(TRIAC)的工作原理

Working Principle

三端雙向交流開關(TRIAC)是由雙向晶閘管(bidirectional thyristor)所組成，代替兩個反極性并聯的晶閘管(thyristor)，并使用一個觸發電路，是目前比較理想的交流開關器件。雙向晶閘管可以雙向導通，即閘極(Gate; G)加上正或負的觸發電壓，均能觸發雙向晶閘管正、反兩個方向導通。與單向晶閘管相比較，雙向晶閘管的主要的區別是觸發之后為雙向導通；觸發電壓不分極性，只要絕對值達到觸發門限值即可導通。其內部結構和符號如圖 1 所示。

因為 TRIAC 是雙向組件，當閘極電流IG不論極性為何，只要1與2間電壓小于其額定轉態電壓時，TRIAC 處于截止狀態。兩陽極間只有少量的漏電流通過，當閘極電壓大于轉態電壓，TRIAC 為低電阻，電流上升則端電壓下降呈現導通狀態，一但轉態導通，閘極不再有控制作用。

在移去閘極信號后，以下三種方式可將 TRIAC 截止：

(1)中斷兩端點(1和2)的電壓(開路或短路)。

(2)改變兩端點(1和2)的電壓極性(如使用交流電則會自動截止)。

(3)將導通的電流降低至維持電流以下(可參考圖2)。

03.Photo TRIAC Driver 的種類

Classification

零點觸發（Zero-Cross , ZC）

一般用于交流電源控制，例如繼電器（Relay）驅動、交流開關等應用，因交流電源電壓較高，在輸出功率較大時，開關的瞬間會有火花產生，進而影響開關、繼電器等這類有接點的設備壽命，火花會使接點碳化，導致接點阻抗升高，惡性循環的情況下，造成接點接觸不良，就很容易發熱，也就越容易失效。零點觸發(ZC)，就是在零的交越處，去驅動外部的接點，因火花產生的原因來自于電流，而電流的產生來自于有電壓，又因交流電有正負周期的關系，以 60Hz 的交流電來說，每秒鐘會有 60 個零交越點，在零點的時候即代表電壓為 0V，故此時不會有電流產生，亦即這時導通或關閉開關時，是最不容易產生火花的時候，所以零交越電路所在做的就是在零點的時候，觸發開關導通。

通常會使用零點觸發的目的，是為了要延長開關接點的壽命，所以在 relay 上應用零交越是很常用的一種設計，但是因為 relay 通常動作的時候激磁會有反應時間，這種時間是沒辦法控制的，且通常都是毫秒內，對于在零點切換幾乎是不可能的事情。因 TRIAC 導通時間較短也較容易控制，故可用TRIAC 取代 relay 做開關控制。

零交越的動作時序應為：

(1)觸發零交越IC使TRIAC導通。

(2)Relay開啟或放開。

(3)解除零交越。

因輸出只在正弦波的零點才會動作或復歸，可避免突波或 EMI / RFI ，特別適用于控制阻抗性、電容性和不飽和感抗性等負載，圖3 為操作時的波形變化。

隨機相位觸發（RANDOM-PHASE , RP）

可應用于電磁閥控制、燈具整流器、交流電開關、微處理器與交流電外設的接口，固態繼電器、白熾燈調光器、溫度控制器及馬達控制等，和過零觸發的差別在于，它允許在交流正弦電壓的任何一個時刻啟動輸出，控制 TRIAC 的觸發角來決定輸出功率，各類的調壓模塊或固態繼電器內部作為輸出觸點的器件均為可控硅，而且都是依靠改變可控硅導通角來達到調壓的目的，故輸出的電壓波形均為缺角的正弦波，因此存在高次諧波，有一定的噪聲，具有較強的抗靜態電壓上升率(dv/dt)的能力，能夠保證對感性負載的開/關控制，圖4 為操作時的波形變化。