三端双向可控硅与继电器


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晶闸管(三端双向可控硅开关元件及其单向表亲,SCR)是固态设备,而继电器则是机电设备。三端双向可控硅开关元件可以同时交流和直流开关,但正如XTL所说,除非MT1和MT2之间的电流降至阈值以下,否则您将不会停止电流流动,或者您将设备强制换相。

(注:我在工业电机控制领域花费了13年的时间,我们设计了通过晶闸管切换至数千安培和数千伏特的设备。)

继电器是非常简单的设备。给线圈通电,触点便啮合。您使线圈断电,触点打开。一个简单的晶体管可以驱动它,但是您需要做一些缓冲工作(继电器线圈两端至少要有一个反向偏置的二极管),以防止晶体管由于感应反冲而失效。您的控制信号和受控信号彼此完全隔离。

继电器触点并非无敌。如果您在负载下打开触点,则可能导致它们“结冰”(这意味着它们不会打开)。此外,如果使用额定功率的继电器并尝试切换小信号,则触点最终会变脏,并且触点之间将无法获得良好的连接。

双向可控硅处于固态,大部分时间都保持沉默。除非使用脉冲变压器或光隔离器,否则控制电路将处于受控电路的电位(对于120 / 220V电路,通常为中性线)。晶闸管可用于对负载进行相位控制,这意味着您可以调暗灯光或(大致)控制交流电动机的速度。对于继电器,这几乎是不可能的。您还可以做一些巧妙的技巧,例如只允许整个“ x”个周期完成,以减少“嘈杂”的相位控制。SCR还可将电容器中的所有能量倾倒到负载中(闪光灯或轨道枪式应用)。某些电源也将SCR用作撬棒设备。它们打开电源并使电源短路(过程中的保险丝烧断),以防止负载过压。

晶闸管关断时,它们并不会真正享受尖锐的电压或电流尖峰。这些可能会导致它们意外打开或损坏设备。简单的缓冲有助于控制这些故障模式。

晶闸管也没有完全将负载与电源隔离开来。如果在晶闸管关闭的情况下测量负载上的电压,则将测量满电压。他们的晶闸管关闭了,但是关闭并不意味着“断开”-意味着“高电阻”。这可能会给某些应用程序带来麻烦。

如果您要切换交流信号,则晶闸管将非常轻松。他们将在下一个零交叉点附近关闭自己。如果您再次控制DC ...还有更多需要考虑的问题。DC对继电器也有问题,因为您几乎总是在负载下断开继电器触点,因此必须为此确定继电器的尺寸。

长话短说:是的,双向可控硅可以在几乎所有应用中替代继电器。如果您不想打扰到隔离和隔离,可以随时购买固态继电器。它们是具有适当控制电路的双向可控硅,使它们的工作原理与继电器几乎相同。


好答案!三端双向可控硅开关和SCR一直以来对我来说都是一个谜。看来您已经从自己的经验中获得了答案,但是您是否有任何良好的资源(除了该答案之外)可以学习有关SCR和双向可控硅的信息?在我读过的大多数教科书中都没有列出它们。
凯文·维米尔

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Forrest M Mims III撰写的“电子产品入门”。那是我成长的圣经。除了那本书,我建议谷歌。“三端双向可控硅电路”在前几个结果中返回了一些很好的学习链接。Forrest M. Mims III和Robert Grossblatt都是我最喜欢学习电子学的两位作家。如果我是你,我想我可以看看是否可以从当地图书馆拿走他们的一些书。
akohlsmith

很好,Andrew,但您不会像双向可控硅和SCR那样引入“晶闸管”一词,这令人困惑。晶闸管是双向可控硅吗?两者之间有什么区别?
blalor

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@akohlsmith-如果必须使用三端双向可控硅开关来驱动大电流负载,应该牢记什么?我使用的三端双向可控硅开关没有散热片,它们在4安培时会变得很热。如果添加散热片,则有效尺寸将大于等效电流容量的继电器。我在这里想念什么吗?我用额定16.一种双向晶闸管以及40 A.
Whiskeyjack

您不会错过任何东西(散热片除外)。三端双向可控硅开关元件两端有〜1V的压降,因此乘以电流消耗即可得到简化的功耗。另一方面,继电器的压降为毫伏,因此它们的损耗几乎没有相同。可以处理较高电流的三端双向可控硅开关元件通常比带有散热片的较小的三端双向可控硅开关元件小,因此您也可以在那看。
akohlsmith

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双向可控硅的优势

  1. 无机械磨损
  2. 轻松过零。(也可以使用继电器完成,但由于接通延迟而导致精度较低)
  3. 可以在危险环境中使用,特别是在绝对不存在火花继电器触点的易爆环境中
  4. 开关火花/电弧不会产生EMI
  5. 没有可以焊接的触点
  6. 通常更紧凑
  7. 与附近的感应器无磁性相互作用

继电器的优点

  1. 可以处理直流
  2. 可以处理任何信号:低电流和高电流,低频率和高频率,低电压和高电压
  3. 控制侧和开关侧之间的绝缘
  4. 关闭时 无泄漏
  5. 开启时 压降非常低
  6. 因此无需冷却即可产生高电流
  7. 无dv / dt的缓冲需要

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我想已经说过了,但是我很享受您的高水平知识和奉献精神。谢谢您提供另一个很好的答案。成为Mod的最糟糕的部分是永远不会写答案。也是让顶级用户改装的最糟糕的部分。感谢您填补任何剩余的空白。
Kortuk

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双向可控硅作为可控硅,将在零电流(零交叉)时关闭(仅)。其驱动器要求也不同。

我猜最明显的情况是您想随意打开和关闭某些东西,例如电动机。三端双向可控硅开关元件本身不能像继电器那样切断电源,因此您需要另一个可以关断三端双向可控硅开关元件的通过元件。

如果将三端双向可控硅开关元件超出其范围,三端双向可控硅开关元件也可能会被破坏,因此,在某些高压或高电流情况下,您可能找不到足够大的三端双向可控硅开关元件,但可以找到一个继电器。

另一个可能是一个非常微妙的信号,无法保持双向可控硅开关。

但是最明显的区别是,继电器通常在驱动侧和开关侧之间是完全隔离的,双向可控硅在两个电路之间需要一点电流,因此如果您需要将该特定点隔离,则不合适。不过,您可以隔离门极驱动器一侧(在切换120/230 VAC时通常这样做)。


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如果我没记错的话,双向可控硅在直流上不好,只有交流。

但是中继可以同时处理这两种情况。


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您可以将它们结合在一起。SSR耗散的功率在10A时通常为13W,可能需要散热片。但是通过使用机械继电器,您可以减少这种情况,使其仅在继电器闭合时发生几毫秒。由于SSR已经开启,因此继电器触点之间的电压非常低,因此不会产生电弧。您可能需要一个小型微处理器,因为开/关信号的顺序必须正确。

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