双向晶闸管实现ACS交流开关触发电路
标准双向晶闸管和无缓冲器的双向晶闸管以及90年代初推出的acs系列产品是大家最熟悉的固态开关产品，这些开关的导通都是由栅电流触发的，但是，根据所采用的技术或设计，该电流可以是从栅极灌入的电流或者源出到栅极的电流。因此，触发电路必须考虑ac开关类型，然后正确地触发ac开关。对于acs开关，因为采用硅结构，所以栅电流只能是从栅极灌入。
在某些情况下，控制电路还必须与交流电源电压隔离，例如，当微控制器参考电压与ac开关参考电压不同时，控制电路必须与交流电源电压隔离。当一个新电器采用一个变频器控制3相电机时，如果微控制器连接在直流电压轨上，而且acs开关以线路电压为参考电压，控制电路就必须与交流电源电压隔离。如果设计人员想要从线路上隔离全部低压电路，控制电路也必须与交流电源电压隔离。这种解决方案通常情况下成本昂贵，因为使用一个绝缘性能良好的用户界面、使所有电子电路都以线路为参考电压的解决方案更简单，控制面板上只有几个按钮的电器设计就属于这种情况。
标准的双向晶闸管触发电路电压隔离解决方案是在双向晶闸管的a2和g端子上串联一个光电双向晶闸管。当然，还需串联一个电阻，以降低光电晶闸管上的栅电流。这种驱动解决方案适合所的双向晶闸管。因此，当双向晶闸管上的电压在导通前是正电压时，正栅极电流触发晶闸管导通，相反，当晶闸管导通前是负电压时，负栅极电流触发晶闸管导通。因此，双向晶闸管在q1和q3象限内导通。
如前文所述，acs开关只能由负电流触发。如果使用光电晶闸管驱动acs开关，acs只能在负偏压时导通(因为在负偏压时栅电流是负电流)，这将导致acs开关只能半周期导通。
这种开关模式不适用于大多数应用，但是，有些新应用只需要半周期导通模式。例如，内置一个二极管的咖啡机电泵和洗衣机舱门锁电磁铁，这些应用都只需一个半周期导通操作。
如果线路电压施加到栅极和com端子上，acs开关内部p-n结可能会被烧毁，因为该开关的耐击穿电压大约10v。当开关处理瞬变电压或光电晶闸管短路时，就会发生这种情况。解决办法是在com-g结上并联一个低压或高压二极管，或者给光电晶双向闸管串联一个低压或高压二极管(图1)。注意，在第二种情况(光电双向晶闸管串联一个二极管)中，可以用一个阳极连接acs栅极的反向隔离光电单向晶闸管替代光电双向晶闸管。
图1 – 采用光电双向晶闸管的半周期acs开关控制解决方案
对于家电，大多数负载采用全周期控制模式。为确保acs开关每个周期都能导通，我们必须修改前面的电路示意图。解决办法是增加一个低压电容，用于在开始正电流导通时施加一个栅极电流。如图2所示，该解决方案还使用两个低压二极管，工作原理如图3所示。
1: 光电双向晶闸管导通，电容c充电，直到vgt 为止(~ 0.7 v)。然后，acs在第3象限导通，igt 电流小于第2象限的栅导通电流。
2: acs保持通态，直到下一个零电流交叉点为止。g-com电压降至-0.7 v，电容c充电。
3: acs开关电流增强，vg-com 电压升高，电容c通过g极和com极放电，并在栅极上施加最大10 ma的峰流，使acs开关导通。
若想施加更大的栅电流，须选用330 µf左右的电容。
应该注意的是，acs开关每个周期都将会关断，电容c利用这段时间充电。当端子上的电压超过大约10v时，acs开关将会导通。因为线路电流没有切断，所以这种特性不会导致emi干扰过大。因为电容c的原因，线路电流的波形仍然近似正弦波。
这三个电路图还能修改，在电阻r和光电双向晶闸管之间增加一个阻容缓冲电路，可以提高最终开关的抗干扰性，扩大栅脉宽，更好地触发交流开关。
图 2 – 采用光电双向晶闸管的全周期acs开关控制解决方案
图3 – 图2电路的工作曲线图
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1: 光电双向晶闸管导通，电容c充电，直到vgt 为止(~ 0.7 v)。然后，acs在第3象限导通，igt 电流小于第2象限的栅导通电流。
2: acs保持通态，直到下一个零电流交叉点为止。g-com电压降至-0.7 v，电容c充电。
3: acs开关电流增强，vg-com 电压升高，电容c通过g极和com极放电，并在栅极上施加最大10 ma的峰流，使acs开关导通。
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