弱电控制强电隔离与驱动剖析
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弱电控制强电 隔离与驱动
强电：电压大（约几百伏～几千伏 ）、 电流大（约几十安～几千安） 弱电：电压小（约几伏）、 电流小（约几十毫安～几百毫安） 查以下一些相关资料：
达林顿驱动电路 晶闸管 三极管驱动电路 继电器 光电耦合器
一、晶闸管（可控硅，Silicon Controlled Rectifier ）
二、继电器（较小的电流控制较大电流的自动开关 ） 1、电磁继电器 （1）结构与符号、外形
电磁式继电器由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成。
K
结构示意图
符号
外形
（2）工作原理
静触点 动触点
①在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而 产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的 拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点吸合。 ②当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作 用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点断开。
u2 u1 u3
已知电路如图，根据晶闸管 的导电特性，画出u3的电压 波形。
u1
u2
wenku.baidu.com
u3
6、应用实例
张弛振荡器 BT33单结管
u1
u2
u3
可控硅调光电路
由灯泡、开关S、整流管VD1～VD4、单相可控硅VS与电源构成 主电路；由电位器RP、电容C、电阻R1、R2构成触发电路。 接通220V交流电源后，经过VD1~VD4全桥整流得到脉动直流 电压加至RP，给电容C充电，当C两端电压上升到一定程度时， 就会触发可控硅VS导通，灯泡点亮。同样的，调节RP能改变 C的充／放电时间常数，因而改变触发脉冲的长短，改变了VS 的导通角（导通程度），达到调节灯泡亮度的目的。
URSM URRM -UA
IH O
IG2
IG1
IG=0 +UA
UDRM Ubo 正 向 UDSM
截止
雪崩 雪崩 击穿 击穿
-IA
（1）正向特性
● IG=0时，器件两端施加正向电压，只有很小的正向漏 电流，为正向截止状态。正向电压超过正向转折电压Ubo 则漏电流急剧增大，器件导通(雪崩击穿/非正常导通)。随 着控制极电流幅值的增大，正向转折电压降低。
1、结构 三个电极：阳极A、 阴极K、 控制极G （或称为门极） 三个PN结的PNPN四层半导体器件 。
2、符号和外形
符号
外形
3、工作原理
IB1
UA UG
1
2
IB2
工作过程：
（1）当开关S1合上、开关S2断开时 ，在晶闸管的阳极与阴极之间 加上正向电压UA时，由于晶闸管内部两个等效三极管V1和V2基极 电流均为零而处于截止状态。 （2）当开关S1、S2合上时，在晶闸管控制极和阴极之间加上正向 电压UG，使V2的发射极处于正偏，并产生基极电流IB2，有IB2就 有IC2，IC2有IB1，故V1管也处于导通状态，于是等效电路内部产 生正反馈过程 ，使V1 、V2很快达到饱和状态，导通后晶闸管阳极 与阴极之间的管压降仅有1V左右。
（3）晶闸管一旦导通后，其控制极电压就失去作用，此时即使将 UG去掉，甚至接反向触发电压都不能使晶闸管截止。 （4）晶闸管导通后，要使其截止，只能使其阳压为零或为负，或 将阳压减小到一定程度，使流过V1、V2两个等效三极管的电流很 小，小到不能维持导通的程度， 则晶闸管就处于截止状态。
晶闸管的导电特性：
这样吸合、断开，从而达到了电源电路的导通、切断。
（3）主要参数 ① 额定电压：继电器正常工作时线圈需要的电压。
② 直流电阻：继电器中线圈的直流电阻。
③ 吸合电流：继电器能够产生吸合动作的电流。 ④ 接触点切换电压和电流： 继电器允许控制的电压和电流的大小。
（4）应用
防盗门报警
Q1 9013 R1 R2
R3
防盗门报警电路
2、固态继电器（SSR，Solid State Relay）
（1）结构与符号、外形
耦合电路 触发 开关 电路 吸收电路
输入
电路
输出
过零控制电路
结构示意图
符号 外形
（2）应用
控制单相感应电机
（3）固态继电器的特点
优点：抗干扰能力强、开关速度快、寿命长。
缺点：有漏电流、成本高。
（1）晶闸管的导通条件是：一定的正向阳压和一定的 正向触发电压。
（2）晶闸管导通后，控制极失去了作用。
（3）晶闸管的截止条件是：必须使其阳压为零、为负 或阳压减小到一定程度，使流过晶闸管的电流小 于维持电流，晶闸管才自行关断。
4、伏安特性 （晶闸管的阳压UA与阳流IA之间的关系曲线）
IA 正向 正 向 导通 导 通
● 晶闸管本身的压降很小，在1V左右。 （2）反向特性
● 反向特性类似二极管的反向特性。 ● 反向截止状态时，只有极小的反相漏电流流过。 ● 当反向电压达到反向击穿电压后，可能导致晶闸管 发热损坏。
5、工作参数 (1)触发电流IG\电压UG 从截止转为导通，控制极所加最小电流\电压。 (2)导通状态平均电流IF 正常工作AK两极可通过交流电流的平均值。 (3)维持电流IH 维持元件导通工作的AK两极最小电流。 (4)截止状态重复峰值电压UDRM 元件截止，AK两极间允许施加的最大重复电压。
强电：电压大（约几百伏～几千伏 ）、 电流大（约几十安～几千安） 弱电：电压小（约几伏）、 电流小（约几十毫安～几百毫安） 查以下一些相关资料：
达林顿驱动电路 晶闸管 三极管驱动电路 继电器 光电耦合器
一、晶闸管（可控硅，Silicon Controlled Rectifier ）
二、继电器（较小的电流控制较大电流的自动开关 ） 1、电磁继电器 （1）结构与符号、外形
电磁式继电器由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成。
K
结构示意图
符号
外形
（2）工作原理
静触点 动触点
①在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而 产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的 拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点吸合。 ②当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作 用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点断开。
u2 u1 u3
已知电路如图，根据晶闸管 的导电特性，画出u3的电压 波形。
u1
u2
wenku.baidu.com
u3
6、应用实例
张弛振荡器 BT33单结管
u1
u2
u3
可控硅调光电路
由灯泡、开关S、整流管VD1～VD4、单相可控硅VS与电源构成 主电路；由电位器RP、电容C、电阻R1、R2构成触发电路。 接通220V交流电源后，经过VD1~VD4全桥整流得到脉动直流 电压加至RP，给电容C充电，当C两端电压上升到一定程度时， 就会触发可控硅VS导通，灯泡点亮。同样的，调节RP能改变 C的充／放电时间常数，因而改变触发脉冲的长短，改变了VS 的导通角（导通程度），达到调节灯泡亮度的目的。
URSM URRM -UA
IH O
IG2
IG1
IG=0 +UA
UDRM Ubo 正 向 UDSM
截止
雪崩 雪崩 击穿 击穿
-IA
（1）正向特性
● IG=0时，器件两端施加正向电压，只有很小的正向漏 电流，为正向截止状态。正向电压超过正向转折电压Ubo 则漏电流急剧增大，器件导通(雪崩击穿/非正常导通)。随 着控制极电流幅值的增大，正向转折电压降低。
1、结构 三个电极：阳极A、 阴极K、 控制极G （或称为门极） 三个PN结的PNPN四层半导体器件 。
2、符号和外形
符号
外形
3、工作原理
IB1
UA UG
1
2
IB2
工作过程：
（1）当开关S1合上、开关S2断开时 ，在晶闸管的阳极与阴极之间 加上正向电压UA时，由于晶闸管内部两个等效三极管V1和V2基极 电流均为零而处于截止状态。 （2）当开关S1、S2合上时，在晶闸管控制极和阴极之间加上正向 电压UG，使V2的发射极处于正偏，并产生基极电流IB2，有IB2就 有IC2，IC2有IB1，故V1管也处于导通状态，于是等效电路内部产 生正反馈过程 ，使V1 、V2很快达到饱和状态，导通后晶闸管阳极 与阴极之间的管压降仅有1V左右。
（3）晶闸管一旦导通后，其控制极电压就失去作用，此时即使将 UG去掉，甚至接反向触发电压都不能使晶闸管截止。 （4）晶闸管导通后，要使其截止，只能使其阳压为零或为负，或 将阳压减小到一定程度，使流过V1、V2两个等效三极管的电流很 小，小到不能维持导通的程度， 则晶闸管就处于截止状态。
晶闸管的导电特性：
这样吸合、断开，从而达到了电源电路的导通、切断。
（3）主要参数 ① 额定电压：继电器正常工作时线圈需要的电压。
② 直流电阻：继电器中线圈的直流电阻。
③ 吸合电流：继电器能够产生吸合动作的电流。 ④ 接触点切换电压和电流： 继电器允许控制的电压和电流的大小。
（4）应用
防盗门报警
Q1 9013 R1 R2
R3
防盗门报警电路
2、固态继电器（SSR，Solid State Relay）
（1）结构与符号、外形
耦合电路 触发 开关 电路 吸收电路
输入
电路
输出
过零控制电路
结构示意图
符号 外形
（2）应用
控制单相感应电机
（3）固态继电器的特点
优点：抗干扰能力强、开关速度快、寿命长。
缺点：有漏电流、成本高。
（1）晶闸管的导通条件是：一定的正向阳压和一定的 正向触发电压。
（2）晶闸管导通后，控制极失去了作用。
（3）晶闸管的截止条件是：必须使其阳压为零、为负 或阳压减小到一定程度，使流过晶闸管的电流小 于维持电流，晶闸管才自行关断。
4、伏安特性 （晶闸管的阳压UA与阳流IA之间的关系曲线）
IA 正向 正 向 导通 导 通
● 晶闸管本身的压降很小，在1V左右。 （2）反向特性
● 反向特性类似二极管的反向特性。 ● 反向截止状态时，只有极小的反相漏电流流过。 ● 当反向电压达到反向击穿电压后，可能导致晶闸管 发热损坏。
5、工作参数 (1)触发电流IG\电压UG 从截止转为导通，控制极所加最小电流\电压。 (2)导通状态平均电流IF 正常工作AK两极可通过交流电流的平均值。 (3)维持电流IH 维持元件导通工作的AK两极最小电流。 (4)截止状态重复峰值电压UDRM 元件截止，AK两极间允许施加的最大重复电压。