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(多图) 手动或自动操作的双向可控硅测试仪

Abel Raynus?? 美国马萨诸塞州Malden?? Armatron International公司?? 2009年10月31日 ?? 收藏0

  双向可控硅是双向交流开关,可以在最高600V电压下控制高达25A rms电流的负载。它们用于电机速度、加热器和白炽灯的控制。逻辑型双向可控硅对微控制器驱动器件尤有吸引力。微控制器输出端口可以直接驱动一只双向可控硅,因为可控硅的触发电流只有3~10mA。与所有电子器件一样,双向可控硅也存在一些内部问题,在将其用于某个设计以前可以检测这些问题。

图1双向可控硅测试仪用一只开关转换测试信号的极性
图1,双向可控硅测试仪用一只开关转换测试信号的极性。

  图1是一个简单而成本低廉的测试设备,它可测试Littelfuse公司的L2004F31、L2004F61、L2004L1和L4004V6TP双向可控硅,也可以用于测试任何其它的引线式双向可控硅,因为所有标准封装(包括TO-220AB、TO-202AB、TO-251和Ipak)都有相同的管脚布局。用一个IC插座可以便于插入待测双向可控硅。这种方法也适用于SMD(表面贴装器件),前提是能找到或创建一个合适的测试插槽。极性开关S1是一只DPDT(双刀双掷)器件,用于检查双向的导通性。切换开关S2是瞬时SPST(单刀单掷)按键器件,通过电阻R2连接栅极(Pin 3)与MT2(Pin 2),以触发待测的双向可控硅(图1)。

表1双向可控硅的测试
表1,双向可控硅的测试

  测试过程只花不到5s,包含4个步骤(表1)。LED向测试操作者显示每个步骤的结果。如果所有四步测试均获通过,则双向可控硅合格。在制造期间要再做一次双向可控硅测试,以保证装配板没有问题,双向可控硅工作正常。这一测试可节约时间与人工,避免整件产品装配完后才发现问题。做此测试时双向可控硅已焊在电路板上。使用的电源电压为标称120/220V AC。测试应对DUT有最小影响,并使用最少的时间与工作量。测试中用双向可控硅测试仪代替一个负载。从测试仪到DUT的连接可以有变化,而且要确保在连接120/220V AC时采取一些安全措施。

图2对于阻性负载测试仪用两只LED指示两个方向的成功与失败
图2,对于阻性负载,测试仪用两只LED指示两个方向的成功与失败。

  针对驱动阻性负载的双向可控硅要用不同的测试设备,如白炽灯或加热器(图2)。每只LED检查一个方向的导通性。当双向可控硅关闭时,两只LED均熄灭。而在打开时,两只LED均应发光。对于感性负载(如电机),双向可控硅要并联一个由C1和R1组成的RC缓冲电路(图3)。不幸的是,缓冲电路会使测试电路产生一个小的电流泄漏,即使在双向可控硅已关闭的情况下。图3中的电路表示如何用电阻R2和一只交流击穿电压为95V的氖灯,避免这个问题。

图3对于感性负载增加一个氖灯来尽量减少泄漏电流
图3,对于感性负载,增加一个氖灯来尽量减少泄漏电流。

  图1、图2和图3中测试结果的指示器均为LED。有些情况下,双向可控硅的测试是一个多任务测试系统的一部分,用于检查整个设备的其它元件或参数,包括双向可控硅。这种测试包含一个测量序列,系统操作者只获得两个可能信号中的一个:合格或不合格。这些测试采用一种基于微控制器的系统。因此,所有接口信号均为数字格式:高或低。

图4一只光耦将双向可控硅与大地隔离开来
图4,一只光耦将双向可控硅与大地隔离开来。

  你也可以通过使用微控制器的ADC从而用模拟信号。不过,一般不采用这种方法,因为低端微控制器中的ADC数量有限,并且需要更复杂的软件。如果双向可控硅的MT1管脚接地,则微控制器与待测双向可控硅的接口就没有问题。在多数情况下,MT1和MT2是与大地隔离的。当有这种情况时,可以用一只光耦,如California Eastern Laboratories的PS2501-2(图4)。它包含两个光学耦合的隔离器,由LED和NPN光电晶体管组成,最大电压为80V。

图5RC滤波器使你可以采用PWM信号
图5,RC滤波器使你可以采用PWM信号。

  如果双向可控硅的输出包含一个脉冲序列,例如是用于电机速度或灯光亮度控制的一个PWM(脉冲宽度调制)信号,则要在微控制器的ADC输入端前使用一个低通RC滤波器(图5)。该滤波器的时间常数t=R6×C2取决于PWM信号周期与占空比。测试链中的测量应不早于3t~5t。使用微控制器的ADC需要额外的固件。为避免这种要求,可以使用一个比较器(如美国国家半导体公司的LM393),将滤波器后的电压与一个基准电压作比较,从而为微控制器的输入端产生一个逻辑高电平。参考文献1描述了一种替代性方案,它用最少的外接元件解决了固件复杂的难题。

参考文献1
1. Raynus, Abel, “Microcontroller detects pulses,” EDN, July 24, 2008, pg 58, www.edn.com/article/CA6578137.


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双向可控硅测试仪? 模拟信号? 微控制器?

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