第13章 功率接口設(shè)計

1、1第第1313章章 功率接口設(shè)計功率接口設(shè)計12第第13章章 功率接口設(shè)計功率接口設(shè)計13.1單片機(jī)與外圍集成數(shù)字驅(qū)動電路的接口單片機(jī)與外圍集成數(shù)字驅(qū)動電路的接口13.2單片機(jī)與光電耦合器的接口單片機(jī)與光電耦合器的接口 13.2.1. 晶體管輸出型光電耦合器驅(qū)動接口晶體管輸出型光電耦合器驅(qū)動接口 13.2.2. 晶閘管輸出型光電耦合器驅(qū)動接口晶閘管輸出型光電耦合器驅(qū)動接口13.3 單片機(jī)與繼電器的接口單片機(jī)與繼電器的接口 13.3.1 單片機(jī)與直流電磁式繼電器功率接口單片機(jī)與直流電磁式繼電器功率接口 13.3.2 單片機(jī)與交流電磁式接觸器的接口單片機(jī)與交流電磁式接觸器的接口13.4 單片機(jī)與晶

2、閘管的接口單片機(jī)與晶閘管的接口 13.4.1 單向晶閘管單向晶閘管 13.4.2 雙向晶閘管雙向晶閘管 13.4.3 光耦合雙向可控硅驅(qū)動器光耦合雙向可控硅驅(qū)動器313.5 單片機(jī)與集成功率電子開關(guān)輸出接口單片機(jī)與集成功率電子開關(guān)輸出接口 13.5.1 集成功率電子開關(guān)集成功率電子開關(guān)TWH8751簡介簡介 13.5.2 集成功率電子開關(guān)集成功率電子開關(guān)TWH8751的典型應(yīng)用的典型應(yīng)用13.6 單片機(jī)與固態(tài)繼電器的接口單片機(jī)與固態(tài)繼電器的接口 13.6.1 固態(tài)繼電器的特性與分類固態(tài)繼電器的特性與分類 13.6.2 固態(tài)繼電器的應(yīng)用固態(tài)繼電器的應(yīng)用13.7 低壓開關(guān)量信號輸出技術(shù)低壓開關(guān)量信

3、號輸出技術(shù)4內(nèi)容概要內(nèi)容概要 在應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計中，有時需用單片機(jī)控制各種各樣的高壓、在應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計中，有時需用單片機(jī)控制各種各樣的高壓、大電流負(fù)載，如電動機(jī)、電磁鐵、繼電器、燈泡等，顯然不能大電流負(fù)載，如電動機(jī)、電磁鐵、繼電器、燈泡等，顯然不能直接用單片機(jī)的直接用單片機(jī)的I/O線來驅(qū)動，單片機(jī)必須通過各種驅(qū)動電路和線來驅(qū)動，單片機(jī)必須通過各種驅(qū)動電路和開關(guān)電路來驅(qū)動。此外，為了使單片機(jī)與強(qiáng)電隔離和抗干擾，開關(guān)電路來驅(qū)動。此外，為了使單片機(jī)與強(qiáng)電隔離和抗干擾，有時需加接光電耦合器。我們稱上述各類接口為單片機(jī)的功率有時需加接光電耦合器。我們稱上述各類接口為單片機(jī)的功率接口。本章將介紹單片機(jī)功率接口用

4、到的各種器件以及功率接接口。本章將介紹單片機(jī)功率接口用到的各種器件以及功率接口設(shè)計?？谠O(shè)計。 513.1單片機(jī)與外圍集成數(shù)字驅(qū)動電路的接口單片機(jī)與外圍集成數(shù)字驅(qū)動電路的接口在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，有不少被控對象是電磁繼電器、電磁開關(guān)在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，有不少被控對象是電磁繼電器、電磁開關(guān)或可控硅、固態(tài)繼電器和功率電子開關(guān)，其控制信號都是開或可控硅、固態(tài)繼電器和功率電子開關(guān)，其控制信號都是開關(guān)電平量。由于關(guān)電平量。由于AT89S52片內(nèi)的片內(nèi)的I/O口驅(qū)動能力有限，需要口驅(qū)動能力有限，需要經(jīng)過外圍集成數(shù)字驅(qū)動電路來驅(qū)動。經(jīng)過外圍集成數(shù)字驅(qū)動電路來驅(qū)動。表表13-1給出了常用的外圍集成數(shù)字驅(qū)動電路的參數(shù)。這些

5、驅(qū)給出了常用的外圍集成數(shù)字驅(qū)動電路的參數(shù)。這些驅(qū)動電路只要加接合適的限流電阻和偏置電阻，即可直接由動電路只要加接合適的限流電阻和偏置電阻，即可直接由TTL、MOS以及以及CMOS電路來驅(qū)動。當(dāng)它們用于驅(qū)動感性負(fù)電路來驅(qū)動。當(dāng)它們用于驅(qū)動感性負(fù)67載時，必須加接限流電阻或箝位二極管。此外，有些驅(qū)動器載時，必須加接限流電阻或箝位二極管。此外，有些驅(qū)動器內(nèi)部還設(shè)有邏輯門電路，可以完成與、與非、或以及或非內(nèi)部還設(shè)有邏輯門電路，可以完成與、與非、或以及或非的邏輯功能。下面舉例說明外圍集成數(shù)字驅(qū)動電路的應(yīng)用。的邏輯功能。下面舉例說明外圍集成數(shù)字驅(qū)動電路的應(yīng)用?！纠?3-1】慢開啟的白熾燈驅(qū)動電路慢開啟的

6、白熾燈驅(qū)動電路圖圖13-1為慢開啟白熾燈驅(qū)動電路，白熾燈的延時開啟時間長為慢開啟白熾燈驅(qū)動電路，白熾燈的延時開啟時間長短取決于時間常數(shù)短取決于時間常數(shù)RC。此電路能直接驅(qū)動工作電壓小于。此電路能直接驅(qū)動工作電壓小于30V、額定電流小于、額定電流小于500mA的任何燈泡。注意：在設(shè)計此的任何燈泡。注意：在設(shè)計此電路的印刷電路板時，驅(qū)動器要加裝散熱板，以便散熱。電路的印刷電路板時，驅(qū)動器要加裝散熱板，以便散熱。SN75401芯片性能參數(shù)見芯片性能參數(shù)見表表13-1。8圖圖13-1 慢開啟白熾燈驅(qū)動電路慢開啟白熾燈驅(qū)動電路9【例例13-2】大功率音頻振蕩器大功率音頻振蕩器 圖圖13-2給出的電路能直

7、接驅(qū)動一個大功率的揚(yáng)聲器，可用給出的電路能直接驅(qū)動一個大功率的揚(yáng)聲器，可用于報警系統(tǒng)，改變電路中的電阻或電容的值便能改變電路的振于報警系統(tǒng)，改變電路中的電阻或電容的值便能改變電路的振蕩頻率。電路中的兩個齊納二極管蕩頻率。電路中的兩個齊納二極管IN751A用于輸入端的保護(hù)。用于輸入端的保護(hù)。SN75447芯片性能參數(shù)請見芯片性能參數(shù)請見表表13-1。【例例13-3】驅(qū)動大電流負(fù)載驅(qū)動大電流負(fù)載 單片機(jī)驅(qū)動大電流負(fù)的電路如單片機(jī)驅(qū)動大電流負(fù)的電路如圖圖13-3所示。所示。ULN2068芯片芯片具有四個大電流達(dá)林頓開關(guān)，能驅(qū)動電流高達(dá)具有四個大電流達(dá)林頓開關(guān)，能驅(qū)動電流高達(dá)1.5A的負(fù)載。的負(fù)載。由

8、于由于ULN2068在在25時功耗達(dá)時功耗達(dá)2075mW，因而使用時一定要，因而使用時一定要加散熱板。加散熱板。ULN2068芯片性能參數(shù)請見表芯片性能參數(shù)請見表13-1。910圖圖13-2 大功率音頻振蕩器大功率音頻振蕩器 11圖圖13-3 使用使用ULN2068的大電流驅(qū)動電路的大電流驅(qū)動電路12 13.2 單片機(jī)與光電耦合器的接口單片機(jī)與光電耦合器的接口光電耦合器因其良好的性能和抗干擾能力而被廣泛地應(yīng)用于單光電耦合器因其良好的性能和抗干擾能力而被廣泛地應(yīng)用于單片機(jī)系統(tǒng)輸入和輸出信號的電氣隔離。但是，在利用光電耦合片機(jī)系統(tǒng)輸入和輸出信號的電氣隔離。但是，在利用光電耦合器的線性耦合直接對模擬

9、信號進(jìn)行隔離傳輸時，由于光電耦合器的線性耦合直接對模擬信號進(jìn)行隔離傳輸時，由于光電耦合器內(nèi)部發(fā)光二極管和光敏三極管的伏安特性，使得光電耦合器器內(nèi)部發(fā)光二極管和光敏三極管的伏安特性，使得光電耦合器的的“線性區(qū)線性區(qū)”實(shí)際上比較小并且存在一定程度的非線性失真。實(shí)際上比較小并且存在一定程度的非線性失真。由于光電耦合器件非線性的輸入輸出特性所限，一般來講，光由于光電耦合器件非線性的輸入輸出特性所限，一般來講，光耦器件耦器件主要應(yīng)用于數(shù)字信號的隔離主要應(yīng)用于數(shù)字信號的隔離，而，而較少用于模擬信號的隔較少用于模擬信號的隔離。離。常用的光電耦合器為常用的光電耦合器為晶體管輸出型晶體管輸出型、晶閘管輸出型晶閘

10、管輸出型。131313.2.1. 晶體管輸出型光電耦合器驅(qū)動接口晶體管輸出型光電耦合器驅(qū)動接口 晶體管輸出型光電耦合器作為開關(guān)使用，其受光器是光電晶晶體管輸出型光電耦合器作為開關(guān)使用，其受光器是光電晶體管。光電晶體管除了沒有使用基極外，跟普通晶體管一樣。體管。光電晶體管除了沒有使用基極外，跟普通晶體管一樣。取代基極電流的是以光作為晶體管的輸入。取代基極電流的是以光作為晶體管的輸入。 當(dāng)光電耦合器的發(fā)光二極管發(fā)光時，光電晶體管受光的影響當(dāng)光電耦合器的發(fā)光二極管發(fā)光時，光電晶體管受光的影響在在cb間和間和ce間有電流流過，這兩個電流基本上受光的照度控制，間有電流流過，這兩個電流基本上受光的照度控制

11、，常用常用ce極間的電流作為輸出電流，輸出電流受極間的電流作為輸出電流，輸出電流受Vce的電壓影響的電壓影響很小，在很小，在Vce增加時，稍有增加。光電晶體管的集電極電流增加時，稍有增加。光電晶體管的集電極電流Ic與與發(fā)光二極管的電流發(fā)光二極管的電流IF之比稱為光電耦合器的電流傳輸比。之比稱為光電耦合器的電流傳輸比。14不同結(jié)構(gòu)的光電耦合器的電流傳輸比相差很大。如輸出端是單不同結(jié)構(gòu)的光電耦合器的電流傳輸比相差很大。如輸出端是單個晶體管的光電耦合器個晶體管的光電耦合器4N25的電流傳輸比的電流傳輸比20%。輸出端使用。輸出端使用達(dá)林頓管的光電耦合器達(dá)林頓管的光電耦合器4N33的電流傳輸比的電流傳

12、輸比500%。電流傳輸。電流傳輸比受發(fā)光二極管的工作電流大小影響，電流為比受發(fā)光二極管的工作電流大小影響，電流為1020mA時，時，電流傳輸比最大，電流小于電流傳輸比最大，電流小于10mA或大于或大于20mA，傳輸比都下，傳輸比都下降。溫度升高，傳輸比也會下降，因此在使用時要留一些余量。降。溫度升高，傳輸比也會下降，因此在使用時要留一些余量。 光電耦合器在傳輸脈沖信號時，對不同結(jié)構(gòu)的光電耦合器的光電耦合器在傳輸脈沖信號時，對不同結(jié)構(gòu)的光電耦合器的輸入輸出延遲時間相差很大。輸入輸出延遲時間相差很大。4N25的導(dǎo)通延遲的導(dǎo)通延遲ton是是2.8s，關(guān)斷延遲關(guān)斷延遲toff是是4.5s，4N33的導(dǎo)

13、通延遲的導(dǎo)通延遲ton是是0.6s，關(guān)斷延，關(guān)斷延遲遲toff是是45s。1515晶體管輸出型光電耦合器除了可作為開關(guān)使用外，還可用作線晶體管輸出型光電耦合器除了可作為開關(guān)使用外，還可用作線性耦合器，在發(fā)光二極管上提供一個偏置電流，再把信號電壓性耦合器，在發(fā)光二極管上提供一個偏置電流，再把信號電壓通過電阻耦合到發(fā)光二極管上，引起其亮度的變化，從而輸出通過電阻耦合到發(fā)光二極管上，引起其亮度的變化，從而輸出電流也就將隨輸入的信號電壓線性變化。電流也就將隨輸入的信號電壓線性變化。圖圖13-4是使用是使用4N25的光電耦合器接口電路圖。的光電耦合器接口電路圖。4N25起到耦合起到耦合脈沖信號和隔離單片

14、機(jī)系統(tǒng)與輸出部分的作用，使兩部分的電脈沖信號和隔離單片機(jī)系統(tǒng)與輸出部分的作用，使兩部分的電流信號獨(dú)立。輸出部分的地線接機(jī)殼或接大地，而單片機(jī)系統(tǒng)流信號獨(dú)立。輸出部分的地線接機(jī)殼或接大地，而單片機(jī)系統(tǒng)的電源地線浮空，不與交流電源的地線相接。這樣可以避免輸?shù)碾娫吹鼐€浮空，不與交流電源的地線相接。這樣可以避免輸出部分電源變化對單片機(jī)電源的影響，減少系統(tǒng)所受的干擾，出部分電源變化對單片機(jī)電源的影響，減少系統(tǒng)所受的干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。提高系統(tǒng)的可靠性。4N25輸入、輸出端的最大隔離電壓輸入、輸出端的最大隔離電壓2500V。16圖圖13-4 光電耦合器光電耦合器4N25的接口電路的接口電路1717圖圖

15、13-4電路中使用同相驅(qū)動器電路中使用同相驅(qū)動器7407作為光電耦合器作為光電耦合器4N25輸入端輸入端的驅(qū)動。光電耦合器輸入端的電流一般為的驅(qū)動。光電耦合器輸入端的電流一般為1015mA，發(fā)光二，發(fā)光二極管的壓降約為極管的壓降約為1.21.5V。限流電阻由下式計算：。限流電阻由下式計算：式中：式中： Vcc為電源電壓；為電源電壓； VF為輸入端發(fā)光二極管的壓降，取為輸入端發(fā)光二極管的壓降，取1.5V； Vcs為驅(qū)動器的壓降；為驅(qū)動器的壓降； IF為發(fā)光二極管的工作電流。為發(fā)光二極管的工作電流。如如圖圖13-4電路要求電路要求IF為為15mA，則限流電阻計算如下：，則限流電阻計算如下：18 當(dāng)

16、單片機(jī)的當(dāng)單片機(jī)的P1.0端輸出高電平時，端輸出高電平時，4N25輸入端電流為輸入端電流為0，輸，輸出相當(dāng)開路，出相當(dāng)開路，74LS04的輸入端為高電平，輸出為低電平。的輸入端為高電平，輸出為低電平。AT89S52的的P1.0端輸出低電平時，端輸出低電平時，7407輸出端為低電壓輸出，輸出端為低電壓輸出，4N25的輸入電流為的輸入電流為15mA，輸出端可以流過，輸出端可以流過3mA的電流。如的電流。如果輸出端負(fù)載電流小于果輸出端負(fù)載電流小于3mA，則輸出端相當(dāng)于一個接通的開關(guān)。，則輸出端相當(dāng)于一個接通的開關(guān)。74LS04輸出高電平。輸出高電平。4N25的的6腳是光電晶體管的基極，在一般腳是光電

17、晶體管的基極，在一般的使用中可以不接，該腳懸空。的使用中可以不接，該腳懸空。1819光電耦合器也常用于較遠(yuǎn)距離的信號隔離傳送。一方面光電耦光電耦合器也常用于較遠(yuǎn)距離的信號隔離傳送。一方面光電耦合器可以起到隔離兩個系統(tǒng)地線的作用，使兩個系統(tǒng)的電源相合器可以起到隔離兩個系統(tǒng)地線的作用，使兩個系統(tǒng)的電源相互獨(dú)立，消除地電位不同所產(chǎn)生的影響。另一方面，光電耦合互獨(dú)立，消除地電位不同所產(chǎn)生的影響。另一方面，光電耦合器的發(fā)光二極管是電流驅(qū)動器件，可以形成電流環(huán)路的傳送形器的發(fā)光二極管是電流驅(qū)動器件，可以形成電流環(huán)路的傳送形式。由于電流環(huán)電路是低阻抗電路，它對噪音的敏感度低，因式。由于電流環(huán)電路是低阻抗電路

18、，它對噪音的敏感度低，因此提高了通訊系統(tǒng)的抗干擾能力。常用于有噪音干擾的環(huán)境下此提高了通訊系統(tǒng)的抗干擾能力。常用于有噪音干擾的環(huán)境下傳輸信號。傳輸信號。圖圖13-5是用光電耦合器組成的電流環(huán)發(fā)送和接收電是用光電耦合器組成的電流環(huán)發(fā)送和接收電路。路。 圖圖13-5電路可以用來傳輸數(shù)據(jù)，最大速率為電路可以用來傳輸數(shù)據(jù)，最大速率為50Kb/s，最大傳，最大傳輸距離為輸距離為900米。環(huán)路連線的電阻對傳輸距離影響很大，此米。環(huán)路連線的電阻對傳輸距離影響很大，此1920圖圖13-5 電流環(huán)電路電流環(huán)電路 21電路中環(huán)路連線電阻不能大于電路中環(huán)路連線電阻不能大于30，當(dāng)連線電阻較大時，當(dāng)連線電阻較大時，1

19、00的限流電阻要相應(yīng)減小。光電耦合管使用的限流電阻要相應(yīng)減小。光電耦合管使用TIL110，TIL110的功的功能與能與4N25相同，但開關(guān)速度比相同，但開關(guān)速度比4N25快，當(dāng)傳輸速度要求不高時，快，當(dāng)傳輸速度要求不高時，也可以用也可以用4N25代替。電路中光電耦合器放在接收端，輸入端由代替。電路中光電耦合器放在接收端，輸入端由同相驅(qū)動器同相驅(qū)動器7407驅(qū)動，限流電阻分為兩個，一個是驅(qū)動，限流電阻分為兩個，一個是50，一個，一個是是100。50電阻的作用除了限流外，最主要的作用還是起阻電阻的作用除了限流外，最主要的作用還是起阻尼的作用，防止傳送的信號發(fā)生畸變和產(chǎn)生突發(fā)的尖峰。電流尼的作用，防

20、止傳送的信號發(fā)生畸變和產(chǎn)生突發(fā)的尖峰。電流環(huán)的電流計算如下：環(huán)的電流計算如下： IF=(Vcc-VF-Vcs)/(R1+R2) =(5-1.5-0.5)A/(50+100) =0.02A=20mA2222 TIL110的輸出端接一個帶施密特整形電路的反相器的輸出端接一個帶施密特整形電路的反相器74LS14，作用是提高抗干擾能力。施密特觸發(fā)電路的輸入特性有一個回作用是提高抗干擾能力。施密特觸發(fā)電路的輸入特性有一個回差。輸入電壓大于差。輸入電壓大于2V才認(rèn)為是高電平輸入，小于才認(rèn)為是高電平輸入，小于0.8V才認(rèn)為是才認(rèn)為是低電平輸入。電平在低電平輸入。電平在0.82V之間變化時，則不改變輸出狀態(tài)。

21、之間變化時，則不改變輸出狀態(tài)。因此信號經(jīng)過因此信號經(jīng)過74LS14之后便更接近理想波形。之后便更接近理想波形。 表表13-2為常用的晶體管輸出型光電耦合器，供讀者在選用為常用的晶體管輸出型光電耦合器，供讀者在選用光電耦合器時參考。光電耦合器時參考。 23232425 13.2.2. 晶閘管輸出型光電耦合器驅(qū)動接口晶閘管輸出型光電耦合器驅(qū)動接口 晶閘管輸出型光電耦合器的輸出端是光敏晶閘管或光敏雙晶閘管輸出型光電耦合器的輸出端是光敏晶閘管或光敏雙向晶閘管。當(dāng)光電耦合器的輸入端有一定的電流流入時，晶向晶閘管。當(dāng)光電耦合器的輸入端有一定的電流流入時，晶閘管即導(dǎo)通。有的光電耦合器的輸出端還配有過零檢測電

22、路，閘管即導(dǎo)通。有的光電耦合器的輸出端還配有過零檢測電路，用于控制晶閘管過零觸發(fā)，以減少用電器在接通電源時對電用于控制晶閘管過零觸發(fā)，以減少用電器在接通電源時對電網(wǎng)的影響。網(wǎng)的影響。 4N40是常用的單向晶閘管輸出型光電耦合器。當(dāng)輸入端是常用的單向晶閘管輸出型光電耦合器。當(dāng)輸入端有有1530mA電流時，輸出端的晶閘管導(dǎo)通。輸出端的額定電流時，輸出端的晶閘管導(dǎo)通。輸出端的額定電壓為電壓為400V，額定電流有效值為，額定電流有效值為300mA。輸入輸出端隔離。輸入輸出端隔離電壓為電壓為15007500V。4N40的的6腳是輸出晶閘管的控制端，腳是輸出晶閘管的控制端，不使用此端時，此端可對陰極接一個

23、電阻。不使用此端時，此端可對陰極接一個電阻。2526MOC3041是常用的雙向晶閘管輸出的光電耦合器，帶過零觸是常用的雙向晶閘管輸出的光電耦合器，帶過零觸發(fā)電路，輸入端的控制電發(fā)電路，輸入端的控制電流為流為15mA，輸出端額定電壓為，輸出端額定電壓為400V，最大重復(fù)浪涌電流為，最大重復(fù)浪涌電流為1A，輸入輸出端隔離電壓為，輸入輸出端隔離電壓為7500V。MOC3041的的5腳是器件的腳是器件的襯底引出端，使用時不需要接線。襯底引出端，使用時不需要接線。圖圖13-6是是4N40和和MOC3041的接口驅(qū)動電路。的接口驅(qū)動電路。4N40輸入端限流電阻的計算：輸入端限流電阻的計算：R=(Vcc-V

24、F-Vcs)/IF =(5-1.5-0.5)/0.03=100實(shí)際應(yīng)用中可以留一些余量，限流電阻取實(shí)際應(yīng)用中可以留一些余量，限流電阻取91。MOC3041輸入端限流電阻的計算：輸入端限流電阻的計算：R=(Vcc-VF-Vcs)/IF =(5-1.5-0.5)/0.015=200 262727圖圖13-6 晶閘管輸出型光電耦合器驅(qū)動接口晶閘管輸出型光電耦合器驅(qū)動接口 28為留一定的余量，限流電阻選為留一定的余量，限流電阻選180。 4N40常用于小電流用電器的控制，如指示燈等，也可以用于常用于小電流用電器的控制，如指示燈等，也可以用于觸發(fā)大功率的晶閘管。觸發(fā)大功率的晶閘管。MOC3041一般不直

25、接用于控制負(fù)載，而一般不直接用于控制負(fù)載，而用于中間控制電路或用于觸發(fā)大功率的晶閘管。用于中間控制電路或用于觸發(fā)大功率的晶閘管。13.3 單片機(jī)與繼電器的接口單片機(jī)與繼電器的接口13.3.1 單片機(jī)與直流電磁式繼電器功率接口單片機(jī)與直流電磁式繼電器功率接口 直流電磁式繼電器，一般用功率集成電路或晶體管驅(qū)動。在直流電磁式繼電器，一般用功率集成電路或晶體管驅(qū)動。在使用較多繼電器的系統(tǒng)中，可用功率集成電路驅(qū)動，例如使用較多繼電器的系統(tǒng)中，可用功率集成電路驅(qū)動，例如SN75468等。一片等。一片SN75468可以驅(qū)動可以驅(qū)動7個繼電器，驅(qū)動電流可個繼電器，驅(qū)動電流可達(dá)達(dá)500mA，輸出端最大工作電壓為

26、，輸出端最大工作電壓為100V。 2829 常用的繼電器大部分屬于直流電磁式繼電器，也稱為直流常用的繼電器大部分屬于直流電磁式繼電器，也稱為直流繼電器。繼電器。圖圖13-7是單片機(jī)與直流繼電器的接口電路。是單片機(jī)與直流繼電器的接口電路。 繼電器的動作由單片機(jī)的繼電器的動作由單片機(jī)的P1.0端控制。端控制。P1.0端輸出低電平端輸出低電平時，繼電器時，繼電器J吸合；吸合；P1.0端輸出高電平時，繼電器端輸出高電平時，繼電器J釋放。采釋放。采用這種控制邏輯可以使繼電器在上電復(fù)位或單片機(jī)受控復(fù)位用這種控制邏輯可以使繼電器在上電復(fù)位或單片機(jī)受控復(fù)位時不吸合。時不吸合。 繼電器繼電器J由晶體管由晶體管9

27、013驅(qū)動驅(qū)動,9013可以提供可以提供300mA的驅(qū)動電的驅(qū)動電流流,適用于繼電器線圈工作電流小于適用于繼電器線圈工作電流小于300mA的場合。的場合。Vc的電的電壓范圍是壓范圍是630V。光電耦合器使用。光電耦合器使用TIL117。TIL117有較高的有較高的電流傳輸比電流傳輸比,最小值為最小值為50%。晶體管。晶體管9013的電流放大倍的電流放大倍2930圖圖13-7 直流繼電器接口直流繼電器接口 31數(shù)大于數(shù)大于50。當(dāng)繼電器線圈工作電流為。當(dāng)繼電器線圈工作電流為300mA時時, 光電耦合器需光電耦合器需要輸出大于要輸出大于6.8mA的電流，其中的電流，其中9013基極對地的電阻分流約

28、基極對地的電阻分流約0.8mA。輸入光電耦合器的電流必須大于。輸入光電耦合器的電流必須大于13.6mA，才能保證，才能保證向繼電器提供向繼電器提供300mA的電流。光電耦合器的輸入電流由的電流。光電耦合器的輸入電流由7407提供，電流約為提供，電流約為20mA。二極管二極管D的作用是保護(hù)晶體管的作用是保護(hù)晶體管T。當(dāng)繼電器。當(dāng)繼電器J吸合時，二極管吸合時，二極管D截止，不影響電路工作。繼電器釋放時，由于繼電器線圈存在截止，不影響電路工作。繼電器釋放時，由于繼電器線圈存在電感，這時晶體管電感，這時晶體管T已經(jīng)截止，所以會在線圈的兩端產(chǎn)生較高已經(jīng)截止，所以會在線圈的兩端產(chǎn)生較高的感應(yīng)電壓。這個感應(yīng)

29、電壓的極性是上負(fù)下正，正端接在的感應(yīng)電壓。這個感應(yīng)電壓的極性是上負(fù)下正，正端接在T的的集電極上。當(dāng)感應(yīng)電壓與集電極上。當(dāng)感應(yīng)電壓與Vc之和大于晶體管之和大于晶體管T的集電結(jié)反向耐的集電結(jié)反向耐壓時，晶體管壓時，晶體管T就有可能損壞。加入二極管就有可能損壞。加入二極管D后后,繼繼32電器線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流由二極管電器線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流由二極管D流過，因此不會產(chǎn)生很高的流過，因此不會產(chǎn)生很高的感應(yīng)電壓，晶體管感應(yīng)電壓，晶體管T得到了保護(hù)。得到了保護(hù)。13.3.2 單片機(jī)與交流電磁式接觸器的接口單片機(jī)與交流電磁式接觸器的接口 繼電器中切換電路能力較強(qiáng)的電磁式繼電器稱為接觸器。接繼電器中切換電路能力較

30、強(qiáng)的電磁式繼電器稱為接觸器。接觸器的觸點(diǎn)數(shù)一般較多。交流電磁式接觸器由于線圈的工作電觸器的觸點(diǎn)數(shù)一般較多。交流電磁式接觸器由于線圈的工作電壓要求是交流電壓要求是交流電,所以通常使用雙向晶閘管驅(qū)動或使用一個直流所以通常使用雙向晶閘管驅(qū)動或使用一個直流繼電器作為中間繼電器控制。繼電器作為中間繼電器控制。圖圖13-8是交流接觸器的接口電路。是交流接觸器的接口電路。 交流接觸器交流接觸器C由雙向晶閘管驅(qū)動。雙向晶閘管的選擇要滿足：由雙向晶閘管驅(qū)動。雙向晶閘管的選擇要滿足：額定工作電流為交流接觸器線圈工作電流的額定工作電流為交流接觸器線圈工作電流的23倍；額定工作倍；額定工作電壓為交流接觸器線圈工作電壓

31、的電壓為交流接觸器線圈工作電壓的23倍。對于工作電壓倍。對于工作電壓220V的中、小型的交流接觸器，可以選擇的中、小型的交流接觸器，可以選擇3A，600V的雙向晶閘管。的雙向晶閘管。3233圖圖13-8 單片機(jī)與交流接觸器接口單片機(jī)與交流接觸器接口 34 光電耦合器光電耦合器MOC3041的作用是觸發(fā)雙向晶閘管以及隔離單片的作用是觸發(fā)雙向晶閘管以及隔離單片機(jī)系統(tǒng)和接觸器系統(tǒng)。光電耦合器機(jī)系統(tǒng)和接觸器系統(tǒng)。光電耦合器MOC3041的輸入端接的輸入端接7407，由單片機(jī)的由單片機(jī)的P1.0端控制。端控制。 P1.0輸出為低時，雙向晶閘管導(dǎo)通輸出為低時，雙向晶閘管導(dǎo)通,接觸器接觸器C吸合。吸合。P1

32、.0輸出輸出為高時為高時,雙向晶閘管關(guān)斷，接觸器雙向晶閘管關(guān)斷，接觸器C釋放。釋放。MOC3041內(nèi)部帶有過內(nèi)部帶有過零控制電路，因此雙向晶閘管工作在過零觸發(fā)方式。接觸器動零控制電路，因此雙向晶閘管工作在過零觸發(fā)方式。接觸器動作時，電源電壓較低，這時接通用電器，對電源的影響較小。作時，電源電壓較低，這時接通用電器，對電源的影響較小。13.4 單片機(jī)與晶閘管的接口單片機(jī)與晶閘管的接口13.4.1 單向晶閘管單向晶閘管 晶閘管（晶閘管（SCR）習(xí)慣上稱可控硅，是一種大功率半導(dǎo)體器）習(xí)慣上稱可控硅，是一種大功率半導(dǎo)體器3435件，它既有單向?qū)щ姷恼髯饔?，又有可以控制的開關(guān)作用。件，它既有單向?qū)щ姷?/p>

33、整流作用，又有可以控制的開關(guān)作用。利用它可用較小的功率控制較大的功率。在交、直流電動機(jī)利用它可用較小的功率控制較大的功率。在交、直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、調(diào)功系統(tǒng)、隨動系統(tǒng)和無觸點(diǎn)開關(guān)等方面均獲得調(diào)速系統(tǒng)、調(diào)功系統(tǒng)、隨動系統(tǒng)和無觸點(diǎn)開關(guān)等方面均獲得廣泛的應(yīng)用，如廣泛的應(yīng)用，如圖圖13-9所示，它外部有三個電極：陽極所示，它外部有三個電極：陽極A、陰極陰極C、控制極（門極）、控制極（門極）G。與二極管不同的是當(dāng)其兩端加上正向電壓而控制極不加電壓與二極管不同的是當(dāng)其兩端加上正向電壓而控制極不加電壓時，晶閘管并不導(dǎo)通，其正向電流很小，處于正向阻斷狀態(tài)；時，晶閘管并不導(dǎo)通，其正向電流很小，處于正向阻斷狀態(tài)；

34、當(dāng)加上正向電壓，且控制極上（與陰極間）也加上一正向電當(dāng)加上正向電壓，且控制極上（與陰極間）也加上一正向電壓時，晶閘管便進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，管壓降很小（壓時，晶閘管便進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，管壓降很?。?V左右），這左右），這時即使控制電壓消失，仍能保持導(dǎo)通狀態(tài)，所以控制電壓沒時即使控制電壓消失，仍能保持導(dǎo)通狀態(tài)，所以控制電壓沒有必要一直存在，通常采用脈沖形式，以降低有必要一直存在，通常采用脈沖形式，以降低36圖圖13-9 單向晶閘管結(jié)構(gòu)符號單向晶閘管結(jié)構(gòu)符號觸發(fā)功耗。它不具有自關(guān)斷能力，要切斷負(fù)載電流，只有使陽觸發(fā)功耗。它不具有自關(guān)斷能力，要切斷負(fù)載電流，只有使陽極電流減小到維持電流以下，或加上反向電壓實(shí)現(xiàn)關(guān)

35、斷。若在極電流減小到維持電流以下，或加上反向電壓實(shí)現(xiàn)關(guān)斷。若在交流回路中應(yīng)用，當(dāng)電流過零和進(jìn)入負(fù)半周時，自動關(guān)斷，為交流回路中應(yīng)用，當(dāng)電流過零和進(jìn)入負(fù)半周時，自動關(guān)斷，為了使其再次導(dǎo)通，必須重加控制信號。了使其再次導(dǎo)通，必須重加控制信號。 3713.4.2 雙向晶閘管雙向晶閘管 晶閘管應(yīng)用于交流電路控制時，如晶閘管應(yīng)用于交流電路控制時，如圖圖13-10所示，采用兩個器所示，采用兩個器件反并聯(lián)，以保證電流能沿正反兩個方向流通。件反并聯(lián)，以保證電流能沿正反兩個方向流通。 如果把兩只反并聯(lián)的如果把兩只反并聯(lián)的SCR制作在同一片硅片上，便構(gòu)成雙向制作在同一片硅片上，便構(gòu)成雙向可控硅，控制極共用一個，使

36、電路大大簡化，其特性如下：可控硅，控制極共用一個，使電路大大簡化，其特性如下：（1）控制極控制極G上無信號時，上無信號時，A1、A2之間呈高阻抗，管子截止。之間呈高阻抗，管子截止。（2）VA1A21.5V時，不論極性如何，便可利用時，不論極性如何，便可利用G觸發(fā)電流控觸發(fā)電流控制其導(dǎo)通。制其導(dǎo)通。（3）工作于交流時，當(dāng)每一半周交替時，純阻負(fù)載一般能恢復(fù)工作于交流時，當(dāng)每一半周交替時，純阻負(fù)載一般能恢復(fù)截止；但在感性負(fù)載情況下，電流相位滯后于電壓，電流過截止；但在感性負(fù)載情況下，電流相位滯后于電壓，電流過3738圖圖13-10 雙向晶閘管結(jié)構(gòu)雙向晶閘管結(jié)構(gòu)3939零，可能反向電壓超過轉(zhuǎn)折電壓，使

37、管子反向?qū)?。所以，要零，可能反向電壓超過轉(zhuǎn)折電壓，使管子反向?qū)?。所以，要求管子能承受這種反向電壓，而且一般要加求管子能承受這種反向電壓，而且一般要加RC吸收回路。吸收回路。（4）A1、A2可調(diào)換使用，觸發(fā)極性可正可負(fù)，但觸發(fā)電流有可調(diào)換使用，觸發(fā)極性可正可負(fù)，但觸發(fā)電流有差異。差異。雙向可控硅經(jīng)常用作交流調(diào)壓、調(diào)功、調(diào)溫和無觸點(diǎn)開關(guān)，過雙向可控硅經(jīng)常用作交流調(diào)壓、調(diào)功、調(diào)溫和無觸點(diǎn)開關(guān)，過去其觸發(fā)脈沖一般都用硬件產(chǎn)生，故檢測和控制都不夠靈活，去其觸發(fā)脈沖一般都用硬件產(chǎn)生，故檢測和控制都不夠靈活，而在單片機(jī)控制系統(tǒng)中則經(jīng)?？衫密浖a(chǎn)生觸發(fā)脈沖。而在單片機(jī)控制系統(tǒng)中則經(jīng)?？衫密浖a(chǎn)生觸發(fā)脈

38、沖。13.4.3 光耦合雙向可控硅驅(qū)動器光耦合雙向可控硅驅(qū)動器這種器件是一種單片機(jī)輸出與雙向可控硅之間較理想的接口器這種器件是一種單片機(jī)輸出與雙向可控硅之間較理想的接口器件，它由輸入和輸出兩部分組成，輸入部分是一砷化鎵發(fā)光二件，它由輸入和輸出兩部分組成，輸入部分是一砷化鎵發(fā)光二極管，該二極管在極管，該二極管在515mA正向電流作用下發(fā)出足夠正向電流作用下發(fā)出足夠 40強(qiáng)度的紅外光，觸發(fā)輸出部分。輸出部分是一硅光敏雙向可控強(qiáng)度的紅外光，觸發(fā)輸出部分。輸出部分是一硅光敏雙向可控硅，在紅外線的作用下可雙向?qū)?。該器件為六引腳雙列直插硅，在紅外線的作用下可雙向?qū)āＴ撈骷榱_雙列直插式封裝，其引腳

39、配置和內(nèi)部結(jié)構(gòu)見式封裝，其引腳配置和內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖圖13-11。 有的型號的光耦合雙向可控硅驅(qū)動器還帶有過零檢測器，以有的型號的光耦合雙向可控硅驅(qū)動器還帶有過零檢測器，以保證在電壓為零（接近于零）時才觸發(fā)可控硅導(dǎo)通，如保證在電壓為零（接近于零）時才觸發(fā)可控硅導(dǎo)通，如MOC3030/31/32（用于（用于115V交流），交流），MOC3040/41（用于（用于220V交流）。交流）。圖圖13-12為這類光耦驅(qū)動器與雙向可控硅的典型電路。為這類光耦驅(qū)動器與雙向可控硅的典型電路。 輸入、輸出端的雙向晶閘管導(dǎo)通，觸發(fā)外部的雙向晶閘管導(dǎo)輸入、輸出端的雙向晶閘管導(dǎo)通，觸發(fā)外部的雙向晶閘管導(dǎo)通。當(dāng)通。當(dāng)P1.

40、0輸出高電平時，輸出高電平時，MOC3021輸出端的雙向晶閘管關(guān)斷，輸出端的雙向晶閘管關(guān)斷，外部雙向晶閘管也關(guān)斷。電阻外部雙向晶閘管也關(guān)斷。電阻R1的作用是限制流過的作用是限制流過 4041圖圖13-11 光耦合雙向可控硅驅(qū)動器引腳與結(jié)構(gòu)光耦合雙向可控硅驅(qū)動器引腳與結(jié)構(gòu) 4242圖圖13-1213-12 雙向晶閘管型觸發(fā)電路雙向晶閘管型觸發(fā)電路43MOC3021輸出端的電流不要超過輸出端的電流不要超過1A。R1的大小由下式計算：的大小由下式計算： R1=VP/IP=(220)/1=311R1取取300。由于串入電阻。由于串入電阻R1,使得觸發(fā)電路由一個最小觸發(fā)電使得觸發(fā)電路由一個最小觸發(fā)電壓，

41、低于這個電壓時，雙向晶閘管才導(dǎo)通。最小觸發(fā)電壓壓，低于這個電壓時，雙向晶閘管才導(dǎo)通。最小觸發(fā)電壓VT由由下式計算：下式計算：VT=R1IGT+VGT+VTM=3000.5V+2V+3V=21.5V對應(yīng)的最小控制角為：對應(yīng)的最小控制角為：=arcsin(VT/VP)= arcsin(21.5/311)=3.96即控制角不能小于即控制角不能小于3.96,小于小于3.96，也必須等到，也必須等到3.96時時,內(nèi)內(nèi)部雙向晶閘管才導(dǎo)通。當(dāng)外接的雙向晶閘管功率較大時，需部雙向晶閘管才導(dǎo)通。當(dāng)外接的雙向晶閘管功率較大時，需44要較大要較大IGT,這時最小控制角比較大，可能會超出使用的要求。這時最小控制角比較

42、大，可能會超出使用的要求。解決的方法是在大功率晶閘管和解決的方法是在大功率晶閘管和MOC3021之間再加入一個觸之間再加入一個觸發(fā)用的晶閘管發(fā)用的晶閘管,這個觸發(fā)用的晶閘管的限流電阻可以用得比較小，這個觸發(fā)用的晶閘管的限流電阻可以用得比較小，所以最小控制角也可以做得比較小。所以最小控制角也可以做得比較小。 當(dāng)負(fù)載為感性負(fù)載時，由于電壓上升率當(dāng)負(fù)載為感性負(fù)載時，由于電壓上升率dV/dt較大，有可能較大，有可能超過超過MOC3021允許的范圍。在阻斷狀態(tài)下，晶閘管的允許的范圍。在阻斷狀態(tài)下，晶閘管的PN結(jié)相結(jié)相當(dāng)于一個電容，如果突然受到正向電壓當(dāng)于一個電容，如果突然受到正向電壓,充電電流流過門極充

43、電電流流過門極PN結(jié)時，起了觸發(fā)電流的作用。當(dāng)電壓上升率結(jié)時，起了觸發(fā)電流的作用。當(dāng)電壓上升率dV/dt較大時，就較大時，就會造成會造成MOC3021的輸出晶閘管誤導(dǎo)通。的輸出晶閘管誤導(dǎo)通。 因此因此,在在MOC3021的輸出回路中加入的輸出回路中加入R2和和C1組成的組成的RC回路，回路，降低電壓上升率降低電壓上升率dV/dt，使，使dV/dt在允許的范圍內(nèi)。經(jīng)計在允許的范圍內(nèi)。經(jīng)計45算算R2取取2K。 C1=(38910-6/210-3)F=0.1910-6F=0.19F 在使用晶閘管的控制電路中，常要求晶閘管在電源電壓為零在使用晶閘管的控制電路中，常要求晶閘管在電源電壓為零或剛過零時觸

44、發(fā)晶閘管，來減少晶閘管在導(dǎo)通時對電源的影響?；騽傔^零時觸發(fā)晶閘管，來減少晶閘管在導(dǎo)通時對電源的影響。這種觸發(fā)方式稱為過零觸發(fā)。過零觸發(fā)需要過零檢測電路，有這種觸發(fā)方式稱為過零觸發(fā)。過零觸發(fā)需要過零檢測電路，有些光電耦合器內(nèi)部含有過零檢測電路，如些光電耦合器內(nèi)部含有過零檢測電路，如MOC3061雙向晶閘管雙向晶閘管觸發(fā)電路。觸發(fā)電路。圖圖13-13是使用是使用 MOC3061雙向晶閘管的過零觸發(fā)電雙向晶閘管的過零觸發(fā)電路。路。 表表13-3列出了列出了MOTOROLA公司公司MOC3000系列光耦合雙向可系列光耦合雙向可控硅驅(qū)動器的參數(shù)?？毓栩?qū)動器的參數(shù)。4546圖圖13-13 帶過零觸發(fā)的雙向

45、晶閘管觸發(fā)電路帶過零觸發(fā)的雙向晶閘管觸發(fā)電路 474813.5 單片機(jī)與集成功率電子開關(guān)輸出接口單片機(jī)與集成功率電子開關(guān)輸出接口集成功率電子開關(guān)是一種專為邏輯電路輸出作接口而設(shè)計的直集成功率電子開關(guān)是一種專為邏輯電路輸出作接口而設(shè)計的直流功率電子開關(guān)器件。它可由流功率電子開關(guān)器件。它可由TTL、HTL、DTL、CMOS等數(shù)等數(shù)字電路直接驅(qū)動，該器件開關(guān)速度快、工作頻率高、無噪聲、字電路直接驅(qū)動，該器件開關(guān)速度快、工作頻率高、無噪聲、無觸點(diǎn)，工作可靠、壽命長，目前在控制系統(tǒng)中常用來取代機(jī)無觸點(diǎn)，工作可靠、壽命長，目前在控制系統(tǒng)中常用來取代機(jī)械觸電繼電器，已越來越多地在單片機(jī)控制應(yīng)用系統(tǒng)中作微電械

46、觸電繼電器，已越來越多地在單片機(jī)控制應(yīng)用系統(tǒng)中作微電機(jī)控制、電磁閥驅(qū)動等。它特別適用于那些需要抗潮濕、抗腐機(jī)控制、電磁閥驅(qū)動等。它特別適用于那些需要抗潮濕、抗腐蝕和防爆場合中作大電流開關(guān)。如在那些機(jī)械觸點(diǎn)繼電器無法蝕和防爆場合中作大電流開關(guān)。如在那些機(jī)械觸點(diǎn)繼電器無法勝任工作的高頻和高速系統(tǒng)中工作，更能體現(xiàn)其優(yōu)越性。勝任工作的高頻和高速系統(tǒng)中工作，更能體現(xiàn)其優(yōu)越性。TWH8751和和TWH8778是應(yīng)用最廣泛的兩種集成功率電子開是應(yīng)用最廣泛的兩種集成功率電子開49關(guān)。它們都為標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)。它們都為標(biāo)準(zhǔn)的TO-220塑料封裝，自帶散熱片，具有五條塑料封裝，自帶散熱片，具有五條外引腳。下面以外引腳。下

47、面以TWH8751為例介紹其性能和基本應(yīng)用電路。為例介紹其性能和基本應(yīng)用電路。13.5.1 集成功率電子開關(guān)集成功率電子開關(guān)TWH8751簡介簡介1. TWH8751的引腳及其功能的引腳及其功能 圖圖13-14是是TWH8751的引腳圖。的引腳圖。圖圖13-1413-14 TWH8751TWH8751的引腳圖的引腳圖 5050A其中其中2腳腳VIN是輸入引腳，是輸入引腳，1腳腳ST為選通控制引腳，為選通控制引腳，3腳為腳為V，通常接地，通常接地，4腳腳VO為輸出引腳，為輸出引腳，5腳腳V為正電源引腳。為正電源引腳。2. TWH8751的性能特點(diǎn)的性能特點(diǎn) TWH8751器件設(shè)計有滯回特性，抗干

48、擾性能好，而且其控器件設(shè)計有滯回特性，抗干擾性能好，而且其控制靈敏度高、工作頻率高（可達(dá)制靈敏度高、工作頻率高（可達(dá)1.5MHz）、開關(guān)特性好、邊沿）、開關(guān)特性好、邊沿延遲僅毫微秒級，控制功率較大，內(nèi)部開關(guān)功率管反向擊穿電延遲僅毫微秒級，控制功率較大，內(nèi)部開關(guān)功率管反向擊穿電壓為壓為100V，加上散熱器，通過的灌電流可達(dá)，加上散熱器，通過的灌電流可達(dá)3A。由于其輸出管。由于其輸出管采用集電極開路方式，所以可根據(jù)負(fù)載的要求選擇合適的電源采用集電極開路方式，所以可根據(jù)負(fù)載的要求選擇合適的電源電壓，推薦的工作電壓范圍是電壓，推薦的工作電壓范圍是1224V。由于片內(nèi)設(shè)有自我熱保。由于片內(nèi)設(shè)有自我熱保護(hù)

49、減流電路，當(dāng)輸出電流超過護(hù)減流電路，當(dāng)輸出電流超過2A時，可自動使電流減至?xí)r，可自動使電流減至1A左右。左右。當(dāng)斷電或在輸入端施加控制信號使輸出級截止后，開關(guān)電路可當(dāng)斷電或在輸入端施加控制信號使輸出級截止后，開關(guān)電路可恢復(fù)恢復(fù)2A的輸出負(fù)荷能力。的輸出負(fù)荷能力。51 TWH8751的開關(guān)動作延時為的開關(guān)動作延時為1s左右，左右，圖圖13-15和和圖圖13-16分分別給出輸入別給出輸入-輸出（輸出（VIN-VOUT）和選通）和選通輸出（輸出（ST-VOUT）的）的開關(guān)特性。該電路都可在開關(guān)特性。該電路都可在200kHz頻率下可靠地工作。頻率下可靠地工作。3. TWH8751的使用和注意點(diǎn)的使用和

50、注意點(diǎn) 該器件是邏輯開關(guān)，而不是模擬開關(guān)，輸出不僅受輸入的控該器件是邏輯開關(guān)，而不是模擬開關(guān)，輸出不僅受輸入的控制，還受選通端的控制。當(dāng)制，還受選通端的控制。當(dāng)ST選通腳為高電平時，不論選通腳為高電平時，不論VIN腳腳的電平是什么，這時輸出級的達(dá)林頓輸出管截止，輸出腳與地的電平是什么，這時輸出級的達(dá)林頓輸出管截止，輸出腳與地（3腳）斷開；腳）斷開；VIN=1（1.6V），輸出級導(dǎo)通，輸出腳與地相），輸出級導(dǎo)通，輸出腳與地相接。接。 由于在片內(nèi)電源與地之間設(shè)有一由于在片內(nèi)電源與地之間設(shè)有一6.8V的穩(wěn)壓管，當(dāng)工作電源的穩(wěn)壓管，當(dāng)工作電源電壓超過電壓超過6.8V，應(yīng)加限流電阻，應(yīng)加限流電阻RS，R

51、S的值可按的值可按RS=(VCC51A52圖圖13-15 VINVOUT開關(guān)特性開關(guān)特性 圖圖13-16 STVOUT開關(guān)特性開關(guān)特性536.8)/10mA來估算。由于輸出開關(guān)功率管的反向擊穿電壓可達(dá)來估算。由于輸出開關(guān)功率管的反向擊穿電壓可達(dá)100V，所以輸出級可以不與，所以輸出級可以不與V共電源，而根據(jù)實(shí)際需要共電源，而根據(jù)實(shí)際需要要加要加80100V的高壓于負(fù)載上，但注意不能超過的高壓于負(fù)載上，但注意不能超過100V，如，如滿負(fù)荷運(yùn)用一定要加散熱器。滿負(fù)荷運(yùn)用一定要加散熱器。13.5.2 集成功率電子開關(guān)集成功率電子開關(guān)TWH8751的典型應(yīng)用的典型應(yīng)用1. 直流開關(guān)直流開關(guān) TWH87

52、51作直流開關(guān)用時，其接法見作直流開關(guān)用時，其接法見圖圖 13-17。2. 交流開關(guān)交流開關(guān) TWH8751作交流開關(guān)用時，接法見作交流開關(guān)用時，接法見圖圖13-18。53A A54圖圖13-17 TWH8751作直流開關(guān)作直流開關(guān) 圖圖13-18 TWH8751作交流開關(guān)作交流開關(guān) 553. 高壓開關(guān)高壓開關(guān) TWH8751作高壓開關(guān)用時，接法見作高壓開關(guān)用時，接法見圖圖13-19。13.6 單片機(jī)與固態(tài)繼電器的接口單片機(jī)與固態(tài)繼電器的接口固態(tài)繼電器固態(tài)繼電器(SSR-Solid State Relay)是近年發(fā)展起來的是近年發(fā)展起來的一一種新型電子繼電器，其輸入控制電流小，用種新型電子繼電

53、器，其輸入控制電流小，用TTL、HTL、CMOS等集成電路或加簡單的輔助電路就可直接驅(qū)動，因此適宜于在等集成電路或加簡單的輔助電路就可直接驅(qū)動，因此適宜于在單片機(jī)測控系統(tǒng)中作為輸出通道的控制元件；其輸出利用晶體單片機(jī)測控系統(tǒng)中作為輸出通道的控制元件；其輸出利用晶體管或可控硅驅(qū)動，無觸點(diǎn)。與普通電磁式繼電器和磁力開關(guān)相管或可控硅驅(qū)動，無觸點(diǎn)。與普通電磁式繼電器和磁力開關(guān)相比，具有無機(jī)械噪聲、無抖動和回跳、開關(guān)速度快、體積小、比，具有無機(jī)械噪聲、無抖動和回跳、開關(guān)速度快、體積小、重量輕、壽命長、工作可靠等特點(diǎn)，并且耐沖擊、抗潮濕、抗重量輕、壽命長、工作可靠等特點(diǎn)，并且耐沖擊、抗潮濕、抗56圖圖13

54、-19 TWH8751作高壓開關(guān)作高壓開關(guān) 57腐蝕，因此在單片機(jī)測控等領(lǐng)域中，已逐漸取代傳統(tǒng)的電磁式腐蝕，因此在單片機(jī)測控等領(lǐng)域中，已逐漸取代傳統(tǒng)的電磁式繼電器和磁力開關(guān)作為開關(guān)量輸出的控制元件。繼電器和磁力開關(guān)作為開關(guān)量輸出的控制元件。13.6.1 固態(tài)繼電器的特性與分類固態(tài)繼電器的特性與分類1. 固態(tài)繼電器的特性固態(tài)繼電器的特性（1）功率?。河捎谄漭斎攵耸枪怆婑詈掀?，其驅(qū)動電流僅需幾）功率小：由于其輸入端是光電耦合器，其驅(qū)動電流僅需幾mA便能可靠地控制，所以可以直接用便能可靠地控制，所以可以直接用TTL、HTL、CMOS等集等集成驅(qū)動電路控制。成驅(qū)動電路控制。（2）高可靠性：由于其結(jié)構(gòu)上

55、無可動接觸部件，且采用全塑密）高可靠性：由于其結(jié)構(gòu)上無可動接觸部件，且采用全塑密閉式封裝，所以閉式封裝，所以SSR開關(guān)時無抖動和回跳現(xiàn)象，無機(jī)械噪聲，同開關(guān)時無抖動和回跳現(xiàn)象，無機(jī)械噪聲，同時能耐潮、耐振、耐腐蝕；由于無觸點(diǎn)火花，可用在有易燃易爆時能耐潮、耐振、耐腐蝕；由于無觸點(diǎn)火花，可用在有易燃易爆介質(zhì)的場合。介質(zhì)的場合。57R/W58（3）低電磁噪聲：交流型）低電磁噪聲：交流型SSR在采用了過零觸發(fā)技術(shù)后，電路在采用了過零觸發(fā)技術(shù)后，電路具有零電壓開啟、零電流關(guān)斷的特性，可使對外界和本系統(tǒng)的具有零電壓開啟、零電流關(guān)斷的特性，可使對外界和本系統(tǒng)的射頻干擾減低到最低程度。射頻干擾減低到最低程度

56、。（4）能承受的浪涌電流大：其數(shù)值可為）能承受的浪涌電流大：其數(shù)值可為SSR額定值的額定值的610倍。倍。（5）對電源電壓適應(yīng)能力強(qiáng)：交流型）對電源電壓適應(yīng)能力強(qiáng)：交流型SSR的負(fù)載電源電壓可的負(fù)載電源電壓可以在以在30220V范圍內(nèi)任選。范圍內(nèi)任選。（6）抗干擾能力強(qiáng)：由于輸入與輸出之間采用了光電隔離，）抗干擾能力強(qiáng)：由于輸入與輸出之間采用了光電隔離，割斷了兩者的電氣聯(lián)系，避免了輸出功率負(fù)載電路對輸入電路割斷了兩者的電氣聯(lián)系，避免了輸出功率負(fù)載電路對輸入電路的影響。另外又在輸出端附加了干擾抑制網(wǎng)絡(luò)，有效地抑制了的影響。另外又在輸出端附加了干擾抑制網(wǎng)絡(luò)，有效地抑制了線路中線路中dV/di和和d

57、i/dt的影響。的影響。592. 固態(tài)繼電器的分類固態(tài)繼電器的分類 固態(tài)繼電器是一種四端器件，兩端輸入，兩端輸出。它們之固態(tài)繼電器是一種四端器件，兩端輸入，兩端輸出。它們之間用電耦合器隔離。間用電耦合器隔離。（1）以負(fù)載電源類型分類：可分為直流型（）以負(fù)載電源類型分類：可分為直流型（DC-SSR）和交）和交流型（流型（AC-SSR）兩種。直流型是用功率晶體管做開關(guān)器件；交）兩種。直流型是用功率晶體管做開關(guān)器件；交流型則用雙向晶閘管做開關(guān)器件，分別用來接通和斷開直流或交流型則用雙向晶閘管做開關(guān)器件，分別用來接通和斷開直流或交流負(fù)載電源。流負(fù)載電源。（2）以開關(guān)觸點(diǎn)形式分類：可分為常開式和常閉式。

58、目前市場）以開關(guān)觸點(diǎn)形式分類：可分為常開式和常閉式。目前市場上以常開式為多。上以常開式為多。5960（3）以控制觸發(fā)信號的形式分類：可分為過零型和非過零型。）以控制觸發(fā)信號的形式分類：可分為過零型和非過零型。它們的區(qū)別在于負(fù)載交流電流導(dǎo)通的條件。非過零型在輸入信它們的區(qū)別在于負(fù)載交流電流導(dǎo)通的條件。非過零型在輸入信號時，不管負(fù)載電源電壓相位如何，負(fù)載端立即導(dǎo)通。而過零號時，不管負(fù)載電源電壓相位如何，負(fù)載端立即導(dǎo)通。而過零型必須在負(fù)載電源電壓接近零且控制信號有效時，輸出端負(fù)載型必須在負(fù)載電源電壓接近零且控制信號有效時，輸出端負(fù)載電源才導(dǎo)通。其關(guān)斷條件是在輸入端的控制電壓撤銷后，流過電源才導(dǎo)通。其關(guān)斷條件是在輸入端的控制電壓撤銷后，流過雙向晶閘管的負(fù)載電流為零時，雙向晶閘管的負(fù)載電流為零時，SSR關(guān)斷。關(guān)斷。