雙向晶閘管實現ACS交流開關觸發電路

　　標準雙向晶閘管和無緩衝器的雙向晶閘管以及90年代初推出的ACS系列產品是大家最熟悉的固態開關產品，這些開關的導通都是由柵電流觸發的，但是，根據所採用的技術或設計，該電流可以是從柵極灌入的電流或者源出到柵極的電流。因此，觸發電路必須考慮AC開關類型，然後正確地觸發AC開關。對於ACS開關，因為採用硅結構，所以柵電流只能是從柵極灌入。
　　在某些情況下，控制電路還必須與交流電源電壓隔離，例如，當微控制器參考電壓與AC開關參考電壓不同時，控制電路必須與交流電源電壓隔離。當一個新電器採用一個變頻器控制3相電機時，如果微控制器連接在直流電壓軌上，而且ACS開關以線路電壓為參考電壓，控制電路就必須與交流電源電壓隔離。如果設計人員想要從線路上隔離全部低壓電路，控制電路也必須與交流電源電壓隔離。這種解決方案通常情況下成本昂貴，因為使用一個絕緣性能良好的用戶界面エ使所有電子電路都以線路為參考電壓的解決方案更簡單，控制面板上只有幾個按鈕的電器設計就屬於這種情況。
　　標準的雙向晶閘管觸發電路電壓隔離解決方案是在雙向晶閘管的A2和G端子上串聯一個光電雙向晶閘管。當然，還需帛聯一個電阻，以降低光電晶閘管上的柵電流。這種驅動解決方案適合所的雙向晶閘管。因此，當雙向晶閘管上的電壓在導通前是正電壓時，正柵極電流觸發晶閘管導通，相反，當晶閘管導通前是負電壓時，負柵極電流觸發晶閘管導通。因此，雙向晶閘管在Q1和Q3象限內導通。
　　如前文所述，ACS開關只能由負電流觸發。如果使用光電晶閘管驅動ACS開關，ACS只能在負偏壓時導通(因為在負偏壓時柵電流是負電流)，這將導致ACS開關只能半周期導通。
　　這種開關模式不適用於大多數應用，但是，有些新應用只需要半周期導通模式。例如，內置一個二極體的咖啡機電泵和洗衣機艙門鎖電磁鐵，這些應用都只需一個半周期導通操作。
　　如果線路電壓施加到柵極和COM端子上，ACS開關內部P-N結可能會被燒毀，因為該開關的耐擊穿電壓大約10V。當開關處理瞬變電壓或光電晶閘管短路時，就會發生這種情況。解決辦法是在COM-G結上並聯一個低壓或高壓二極體，或者給光電晶雙向閘管串聯一個低壓或高壓二極體(圖1)。注意，在第二種情況(光電雙向晶閘管串聯一個二極體)中，可以用一個陽極連接ACS柵極的反向隔離光電單向晶閘管替代光電雙向晶閘管。
　　


　　圖1 – 採用光電雙向晶閘管的半周期ACS開關控制解決方案
　　對於家電，大多數負載採用全周期控制模式。為確保ACS開關每個周期都能導通，我們必須修改前面的電路示意圖。解決辦法是增加一個低壓電容，用於在開始正電流導通時施加一個柵極電流。如圖2所示，該解決方案還使用兩個低壓二極體，工作原理如圖3所示。
　　1: 光電雙向晶閘管導通，電容C充電，直到VGT 為止(~ 0.7 V)。然後，ACS在第3象限導通，IGT 電流小於第2象限的柵導通電流。
　　2: ACS保持通態，直到下一個零電流交叉點為止。G-COM電壓降至-0.7 V，電容C充電。
　　3: ACS開關電流增強，VG-COM 電壓升高，電容C通過G極和COM極放電，並在柵極上施加最大10 mA的峰流，使ACS開關導通。
　　若想施加更大的柵電流，須選用330 µF左右的電容。
　　應該注意的是，ACS開關每個周期都將會關斷，電容C利用這段時間充電。當端子上的電壓超過大約10V時，ACS開關將會導通。因為線路電流沒有切斷，所以這種特性不會導致EMI干擾過大。因為電容C的原因，線路電流的波形仍然近似正弦波。
　　這三個電路圖還能修改，在電阻R和光電雙向晶閘管之間增加一個阻容緩衝電路，可以提高最終開關的抗干擾性，擴大柵脈寬，更好地觸發交流開關。
　　


　　圖 2 – 採用光電雙向晶閘管的全周期ACS開關控制解決方案
　　


　　圖3 – 圖2電路的工作曲線圖