本文檔全面討論了隨機相位交叉三端雙向可控硅驅動器及其最常見的應用。它將從三端雙向可控硅驅動器的基本電氣描述開始。接下來是關于使用驅動器本身及其輸入電路的討論。最后一部分將是設備的應用示例。

結構

MOC30XX 系列隨機相位（非零交叉）雙向可控硅驅動器由一個鋁砷化鎵紅外 LED 組成，光耦合到一個硅檢測器芯片。這兩個芯片組裝在 6 引腳 DIP 封裝中，在 LED 和輸出檢測器之間提供 7.5KVAC(PEAK) 絕緣。這些輸出檢測器芯片設計用于驅動控制 115 和 220V 交流電源線上負載的三端雙向可控硅開關元件。檢測器芯片是一種復雜的器件，其功能與小型雙向可控硅相同，可產生驅動較大雙向可控硅（如飛兆半導體的 FKPF12N80）柵極所需的信號。MOC30XX 雙向可控硅能夠以最少數量的附加組件控制更大功率的雙向可控硅。

基本電氣說明

AlGaAs LED 在 10 mA 時的標稱正向壓降為 1.3 V，反向擊穿電壓大于 3 V。通過 LED 的最大電流為 60 mA。

在關閉狀態下，檢測器在任一方向上的最小阻斷電壓為 250 Vdc。在開啟狀態下，檢測器將在任一方向通過 100 mA，
設備上的壓降小于 3 V。一旦觸發進入開啟（導電）狀態，即使沒有電流流過 LED，檢測器也將保持在那里，直到終端電流降至保持電流（通常為 100 μA）以下，此時檢測器恢復到關閉（非- 傳導）狀態。通過超過正向阻斷電壓、以超過靜態 dv/dt 額定值的速率通過探測器的電壓斜坡或來自 LED 的光子，探測器可能會被觸發進入開啟狀態。

光耦合隨機相位三端雙向可控硅驅動器的示意圖

當通過 LED 的電流等于或大于 IFT(max) 規范時，規范保證 LED 觸發檢測器進入導通狀態。例如 MOC3011M 需要至少 10mA 的 LED 電流來保證開啟。類似的器件 MOC3012M 具有完全相同的特性，只是它只需要 5 mA 即可觸發。

由于這些器件本質上看起來像一個小型的光觸發雙向可控硅，我們選擇將其表示為圖 1 所示。

使用 MOC3011M 作為雙向可控硅驅動器

簡單的雙向可控硅門控電路

圖 2 顯示了一個使用 MOC3011M 的簡單三端雙向可控硅驅動電路。MOC3011M 的最大浪涌電流額定值通過以下公式設置 R1 的最小值：

R1 (min) = Vin(pk)/1.2A

如果我們在 115 Vac 標稱線路電壓下運行，Vin(pk) = 180 V，則：

R1 (min) = Vin(pk)/1.2A = 150 歐姆。

實際上，這將是一個 150 或 180 歐姆的電阻器。如果三端雙向可控硅開關元件的IGT = 100 mA且VGT = 2 V，則觸發三端雙向可控硅開關元件所需的電壓Vin將由下式給出：

VinT = R1?IGT + VGT + VTM = 20 V

阻性負載

驅動阻性負載時，可以使用圖 2 的電路。白熾燈和電阻加熱元件是使用 115 Vac 的電阻負載的兩大類。主要限制是必須正確選擇雙向可控硅以維持適當的浪涌負載。白熾燈有時會產生稱為“閃絡”的峰值電流，該電流可能非常高，可控硅應由保險絲保護或額定值足夠高以維持該電流。

感性負載 - 換向 dv/dt

感性負載（電機、螺線管、磁鐵等）對雙向可控硅和 MOC3011M 都存在問題，因為電壓和電流彼此不同相。由于三端雙向可控硅開關在零電流時關閉，因此當施加的電流為零但施加的電壓很高時，它可能會嘗試關閉。這對三端雙向可控硅開關來說就像外加電壓的突然上升，如果上升速率超過三端雙向可控硅開關的換向 dv/dt 或 MOC3011M 的靜態 dv/dt，則會打開三端雙向可控硅開關。

輸入電路

電阻輸入

當輸入條件得到很好的控制時，例如從邏輯門驅動 MOC3011M 時，只需要一個電阻來將門連接到 MOC3011M 的輸入 LED。應選擇電阻器以將進入 LED 的電流設置為最小 10 mA 但不超過 50 mA。15 mA 是一個合適的值，它允許 LED 隨著時間的推移顯著退化，并確保耦合器的較長工作壽命。高于 15 mA 的電流不會提高性能，而且可能會加速 LED 固有的老化過程。假設在 15 mA 時正向壓降為 1.5 V，則可以使用簡單的公式來計算輸入電阻。

RI = (VCC – 1.5)/0.015

輸入保護電路

MOC3011M 輸入保護電路

在某些應用中，例如固態繼電器，其中輸入電壓變化很大，設計人員可能希望限制施加到 MOC3011M 的 LED 的電流。圖 3 所示的電路允許輸入電壓的非臨界范圍正確驅動 MOC3011M，同時保護輸入 LED 免受無意中應用的反極性。

應用實例

在 240 Vac 線路上使用 MOC3011M MOC3011M
的額定電壓不足以直接在 240 Vac 線路上使用；但是，設計者可能會串聯連接其中的兩個。以這種方式使用時，需要兩個電阻器來平衡它們兩端的電壓降。

固態繼電器

固態繼電器

圖 4 顯示了一個完整的通用固態繼電器，用于具有輸入保護的電感負載。當設計人員對輸入和輸出條件有更多的控制時，他可以消除其特定應用所需的那些組件，以使電路更具成本效益。

編輯：hfy