SciTech-EECS-用MCU的 GPIO 或 OpAmp运放的Output 适配驱动 高电压 的 MOS管/IGBT/可控硅 甚至是 220V及以上的 阻性/感性/容性负载的

TRIAC是“双向可控硅”，SCR是“单向可控硅”；

• 有半导体产商为直接驱动TRIAC与SCR而设计的配对光耦，
  可以极大简化驱动电路设计。非常方便的用MCU信号，直接隔离控制高压大电流设备。
• 在售此类光耦有: https://www.digikey.cn/zh/products/detail/onsemi/MOC3052M/281234
  其实产商多有一个类型的高压可控硅直接驱动光耦：MOC3051/2/3, 3061/2/3, 3071/2/3, 3081/2/3, ...

\(\large V_{GS} 与 V_{DS}\)决定的FET"四个工作区":
注意:

• \(\large V_{GS} <= V_{GS(th)}\) 时，FET的"D-S沟道关断态", \(\large V_{DS}\)无作用。
• \(\large V_{GS} > V_{GS(th)}\) 时，FET的"D-S沟道导通态"(即使 \(\large V_{DS}=0,\ I_{d}=0\))。
  • \(\large \bf{ V_{DS} < ( V_{GS} - V_{GS(th)} ) }\) 为“非饱和: 可变电阻区”
    \(\large V_{GS}\)一定时, \(\large \bf{ R_{DS} }\ 几乎不因\ V_{DS}\ 而变化\), \(\large I_{d}与V_{DS}是线性关系\)(恒阻特性)
  • \(\large \bf{ V_{DS} > ( V_{GS} - V_{GS(th)} ) }\) 为“饱和: 恒定电流区”
    \(\large V_{GS}\)一定时, \(\large \bf{ I_{d} }\ 几乎不因\ V_{DS}\ 而变化\), \(\large R_{DS}与V_{DS}是线性关系\)(恒流特性)
• 击穿区 : \(\large \bf{ V_{DS} > V_{V(BR)DSS} }\).

MCU 或 OpAmp 用 三极管适配 以驱动 高Vgs电压的MOS管

下图电路解析:
当I/O为电平时,三极管导通 ,拉低MOS管G极
, 30V电源不导通;
当I/O为低电平时, 三极管不导通, 拉高MOS管栅极, 30V电源导通.

电路必要性:
MCU的GPIO( 或OpAmp输出) 电压(3.3V,5V) 无法直接控制(无法打开或关断)MOS管, 通过三极管适配能驱动M0S管带 大负载。

问题:那个小电容是做什么的?

用单片机控制220V交流电的通断方法

• 来源：璀璨电子俱乐部 • 作者：璀璨电子俱乐部 • 2020-06-25 10:38

做好强电、弱电隔离。

首先220V交流电的：

• 负载是多大(额定功率，正常输出功率)；
• 负载类别是感性？阻性？容性?

0 先上一款实际应用电路图:

没错，这款电路实际是“九阳豆浆机”用光耦隔离驱动可控硅，

以控制数百瓦功率的220V交流电动机，实现豆浆打粉精磨。
这款豆浆机已用快15年，仍然非常可靠。
220V交流电动机, 通过高电压的专用光耦3052隔离，
注意MOC3052不是普通光耦，之所以如此简捷，就是用到专用光耦驱动；
由MCU的GPIO驱动电路图如下：

电路图注解：

• (M):220V电动机, 电感性负载, 大概600W额定功率,
  用BCR8PM(600V, 8A)可控硅管驱动,两导通极并联RC保护电路(R52与C52一组) ；
• [RG]:220V电加热管，电阻性负载，大概1000W额定功率,
  用BCR12PM(600V, 12A)可控硅管驱动, 两导通极并联RC保护电路(R12与C12一组) ；
• 电机与电热管都是用“可控硅”通过光耦隔离，用MCU的GPIO控制;
• BCR12PM与BCR8PM这两只可控硅的两导通极都并联有RC保护电路(R12与C12一组, R52与C52一组);
• 特别对感性负载的电动机, 其两端并接有C13与R34组成的启停保护RC电路。
• 而且电动机与电热管都串联有热保护(自恢复)电阻(紧贴安装在发热部位),
  当温度过高时热保护能断开供电，当温度降至正常时自恢复重新接通供电.

1. 业界有为驱动可控硅而设计好有在售的光耦(光电耦合器),

如MOC3061/3062/3063, 3081/3082/3083, 驱动上100A/1200V的可控硅特简单；

1、阻性负载

比如普通的灯泡，一般是30到40W左右，如果用220V交流电来控制通断：

• 简单点的就用“光耦+双向可控硅”直接控制，
  BT137电流驱动力和耐压值600V，驱动灯泡足够；光耦实现强弱电隔离。
  

2、感性/容性负载

• 要加阻容吸收、压敏电阻防护、有时还会串联一个电感，这些保护电路；
  因为瞬导通/关断时，由感应电动势产生的电压很高，甚至能击穿可控硅/功率管。
  比如电动机，因为它的内部有线圈，为电感性负载；
  压敏电阻可以使10471，根据实际间距选择合适的压敏电阻；
  
  使用可控硅三极管MOS管的单片机控制220V交流电通断电路图解；

• 使用单片机控制220V交流电的通断，方法非常多：
  （0） 使用继电器是最方便的最常用的；
  但是继电器通断会有声音、接通断开有电弧高温氧化继电器触点。
  因此，在继电器的高压端，并联一个RC电容电阻保护电路, 防止电弧,消除电火花, 是有必要的.
  即“触点接通断开那一秒”特殊状态，将对RC保护电路充电或放电，因此可消除电弧防止触点氧化。
  更现代的保护电路如下:
  
  另外高功率 TVS二极管, 可防止反激浪涌损坏MOSFET或继电器触点.

  用继电器之外，还有几种方法供大家参考。
  （1）使用双向可控硅，注意是交流电，使用双向可控硅，而不是单向可控硅。
  
  特别注意，做好强电、弱电隔离。上图为使用光耦隔离控制，也可使用其它物理隔离芯片。

（2）使用三极管、MOS管的控制方式

上图是使用双MOS管作推挽开关的电路原理图；
该图只是一部分示意图，真正的电路还有很多关键技术；
比如采样交流电的极性、判断零点，实现过零接通、断开，以减少对设备的损耗。
以及过流、短路保护，区分容性负载上电瞬间的波形与过流、短路波形的区别，防止误保护。
使用三极管的原理也是类似的，务必设计好。