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電源設(shè)計說明:模擬TRIAC

最強(qiáng)海賊王 ? 來源:最強(qiáng)海賊王 ? 作者:最強(qiáng)海賊王 ? 2022-08-08 09:09 ? 次閱讀

在本教程中,我們將看到一個涉及 TRIAC模擬使用的主要電子軟件是LTspice。它是一種高性能 SPICE 仿真軟件、原理圖捕獲和波形查看器,具有增強(qiáng)功能和模型,可簡化模擬電路的仿真。它可以從Analog Devices免費(fèi)下載


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電源設(shè)計注意事項(xiàng)-這是上一篇文章享受!


可控硅

TRIAC 是在低頻交流電路中用作開關(guān)的電子元件(圖 1)。TRIAC 是三端器件:柵極 (G)、陽極 1 (A1) 和陽極 2 (A2)。它們用作交流電流和電壓的雙向開關(guān)。它的操作非常有趣:只有在將電流信號施加到柵極時,才會在端子 A1 和 A2 之間或 A2 和 A1 之間通過電流。即使柵極上的電流中斷,TRIAC 仍保持導(dǎo)通。

poYBAGHFVOOADCIRAAAwONRAu8o599.jpg圖 1:TRIAC 的電氣符號

為我們的模擬選擇的 TRIAC

本次仿真中的TRIAC 模型是Motorola 的2N5568(圖2)。它主要用于工業(yè)和軍事應(yīng)用,用于對調(diào)光器、電源、加熱控制、電機(jī)控制電源開關(guān)系統(tǒng)等應(yīng)用中的交流負(fù)載進(jìn)行全波控制。其特性和最大額定值,如官方數(shù)據(jù)表中所述,如下:

  • 電壓(VDRM):400 V
  • 柵極電壓 (VGM):20 V
  • RMS 通態(tài)電流 (ITRMS):10 A
  • 非重復(fù)浪涌電流 (ITSM):100 A
  • 峰值柵極功率 (PGM):16 W
  • 工作結(jié)溫范圍 (TJ):從 –65?C 到 100?C
  • 結(jié)到外殼的熱阻 (RθJC):1

其 SPICE 模型可從 Internet 下載。以下子電路可以使用“.INCLUDE”指令直接插入到 LTspice 電氣原理圖中或從外部文檔中包含:

.SUBCKT 2N5568 1 2 3
* 連接: MT2 G MT1
QN1 5 4 3 NOUT
QN2 11 6 7 NOUT
QP1 6 11 3 POUT
QP2 4 5 7 POUT
DF 4 5 DZ OFF
DR 6
RF 16 8 G
7 Z RT. M
RH 6 7 75
RGP 8 3 54.5
RG 8 2 26.4
RS 4 8 52.6
DN 9 2 DIN
RN 9 3 27.8
GNN 6 7 9 3 38.8M
GNP 4 5 9 3 51.2M
1 0 DP 6
RP 1
6 RP 1 6 RP 2 10 3 26.1M .Model
Din D (IS=53.5F) .Model
Dip D (IS=53.5FN=1.19) .Model
Dz D (IS=53.5FN=1.5 IBV=10u BV=400)
.Model Pout PNP (IS) =53.5F BF=5 CJE=235P TF=25.5u) . 型號
NPN (IS=53.5F BF=20 CJE=235P CJC=46.9P TF=1.7u)
.ENDS

poYBAGHFVO-Ae_uJAABK10-H21s735.jpg圖 2:摩托羅拉的 TRIAC 2N5568

第一個例子的電氣原理圖

圖 3顯示了第一個應(yīng)用示例。負(fù)載 R1 由一個 22 Ω 電阻表示,以 230 V 的電壓在 CC 中供電。柵極由 20 V 的脈動電壓驅(qū)動。

poYBAGHFVPuAbsyGAAAxDkpjlVI978.jpg圖 3:CC 中的第一個示例

一旦電路通電,TRIAC 就會被阻斷,并且不會讓任何電流通過負(fù)載。在柵極上的第一個 20 V 正脈沖時,TRIAC 開始導(dǎo)通(就像一個閉合的開關(guān)),允許大約 10 A 的電流通過負(fù)載 R1。電阻器 R2 限制半導(dǎo)體柵極上的電流。讓我們看一下圖 4 中第一次 DC 仿真產(chǎn)生的圖形. 綠色圖(底部)描述了 TRIAC 柵極上的脈動信號,方電壓為 20 Vpp。紅色圖表(頂部)描述了通過負(fù)載的電流,即 22Ω 電阻器 R1。即使柵極上的電壓變?yōu)榱悖琓RIAC 現(xiàn)在仍處于導(dǎo)通狀態(tài),并且電流一直通過(超過 10 A),直到電路完全關(guān)閉。就好像該組件有一個記憶,它記得第一次被門上的脈沖激活。停止電流的唯一方法是從主電源關(guān)閉電路。

pYYBAGHFVQaAL6oBAABL2yXVQsE550.jpg圖 4:第一次模擬的圖

這些是在 TRIAC 導(dǎo)通狀態(tài)期間對電路進(jìn)行的一些電氣測量:

  • 直流發(fā)電機(jī) V4 上的電壓:230 V
  • 脈沖發(fā)生器 V3 上的電壓:0 V 至 20 V,頻率。0.5赫茲
  • 負(fù)載 R1 上的電流:10.39 A
  • 通過 TRIAC 柵極的電流:82.8 mA
  • 負(fù)載 R1 的耗散功率:2,375 W
  • 導(dǎo)通狀態(tài)下 TRIAC 的耗散功率:僅 14.9 W
  • TRIAC 的 A1 和 A2 之間的電壓:1.4 V

在此配置中,電路效率為 99.375%,這是一個非常好的結(jié)果。沒有散??熱器的組件的結(jié)溫約為 42°C。

第二個例子的電氣原理圖

圖 5顯示了第二個應(yīng)用示例。負(fù)載 R1 由一個 22Ω 電阻表示,采用交流電供電,電壓為 325 VACpp(相當(dāng)于 230 VRMS)。柵極再次由頻率為 5 Hz 的 20 V 脈動電壓驅(qū)動。同樣在這種情況下,一旦電路通電,TRIAC 就會被阻斷,并且不會讓任何電流通過負(fù)載。在柵極上的第一個 20 V 正脈沖時,TRIAC 開始導(dǎo)通(就像一個閉合的開關(guān)),允許大約 6.5 ARMS 的交流電流通過負(fù)載 R1(電路處于正弦狀態(tài))。

pYYBAGHFVROAIN1BAAA37FBxDwk490.jpg圖 5:AC 中的第二個示例

第二次 AC 仿真(圖 6產(chǎn)生的圖形是不同的。其中,綠色圖(底部)再次描述了 TRIAC 柵極上的脈動信號,方電壓為 20 Vpp。紅色圖表(頂部)描述了通過負(fù)載 R1 的交流電 (AC)。

pYYBAGHFVSCAHgUUAABTtvEAC3w762.jpg圖 6:第二次模擬的圖

這一次,如果柵極上的電壓變?yōu)榱悖瑒t TRIAC 在其上的電壓通過零值時結(jié)束傳導(dǎo)電流(圖 7)。換句話說,如果 TRIAC 用于交流電,則當(dāng)電流從零開始時發(fā)生關(guān)斷。

poYBAGHFVSyAHe_ZAACfjwvXjfk250.jpg圖 7:在 AC 中,TRIAC 通過電流從零通過的對應(yīng)關(guān)系關(guān)閉。

這些是在 TRIAC 導(dǎo)通狀態(tài)期間對電路進(jìn)行的一些電氣測量:

  • 交流發(fā)電機(jī) V1 上的電壓:230 VRMS (325 Vpp)
  • 脈沖發(fā)生器 V3 上的電壓:0 V 至 20 V,頻率。5赫茲
  • 負(fù)載 R1 上的電流:僅當(dāng) TRIAC 導(dǎo)通時為 6.5 ARMS
  • 通過 TRIAC 柵極的電流:82.8 mA
  • 負(fù)載 R1 的耗散功率:平均約 2,100 W。
  • TRIAC 在導(dǎo)通狀態(tài)下的耗散功率:平均僅為 14 W。
  • TRIAC 的 A1 和 A2 之間的電壓:1.6 V

在這種配置中,電路效率為 99.4%——另一個非常好的結(jié)果。

想要查詢更多的信息:

審核編輯:湯梓紅

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