雙向可控硅測試指南

手動或自動操作的雙向可控硅測試儀
　雙向可控硅是雙向交流開關，可以在最高600V電壓下控制高達25A rms電流的負載。它們用於電機速度、加熱器和白熾燈的控制。邏輯型雙向可控硅對微控制器驅動器件尤有吸引力。微控制器輸出埠可以直接驅動一隻雙向可控硅，因為可控硅的觸發電流只有3~10mA。與所有電子器件一樣，雙向可控硅也存在一些內部問題，在將其用於某個設計以前可以檢測這些問題。

圖1，雙向可控硅測試儀用一隻開關轉換測試信號的極性。
　　圖1是一個簡單而成本低廉的測試設備，它可測試Littelfuse公司的L2004F31、L2004F61、L2004L1和L4004V6TP雙向可控硅，也可以用於測試任何其它的引線式雙向可控硅，因為所有標準封裝（包括TO-220AB、TO-202AB、TO-251和Ipak）都有相同的管腳布局。用一個IC插座可以便於插入待測雙向可控硅。這種方法也適用於SMD（表面貼裝器件），前提是能找到或創建一個合適的測試插槽。極性開關S1是一隻DPDT（雙刀雙擲）器件，用於檢查雙向的導通性。切換開關S2是瞬時SPST（單刀單擲）按鍵器件，通過電阻R2連接柵極（Pin 3）與MT2（Pin 2），以觸發待測的雙向可控硅（圖1）。

表1，雙向可控硅的測試
　　測試過程只花不到5s，包含4個步驟（表1）。LED向測試操作者顯示每個步驟的結果。如果所有四步測試均獲通過，則雙向可控硅合格。在製造期間要再做一次雙向可控硅測試，以保證裝配板沒有問題，雙向可控硅工作正常。這一測試可節約時間與人工，避免整件產品裝配完后才發現問題。做此測試時雙向可控硅已焊在電路板上。使用的電源電壓為標稱120/220V AC。測試應對DUT有最小影響，並使用最少的時間與工作量。測試中用雙向可控硅測試儀代替一個負載。從測試儀到DUT的連接可以有變化，而且要確保在連接120/220V AC時採取一些安全措施。

圖2，對於阻性負載，測試儀用兩隻LED指示兩個方向的成功與失敗。
　　針對驅動阻性負載的雙向可控硅要用不同的測試設備，如白熾燈或加熱器（圖2）。每隻LED檢查一個方向的導通性。當雙向可控硅關閉時，兩隻LED均熄滅。而在打開時，兩隻LED均應發光。對於感性負載（如電機），雙向可控硅要並聯一個由C1和R1組成的RC緩衝電路（圖3）。不幸的是，緩衝電路會使測試電路產生一個小的電流泄漏，即使在雙向可控硅已關閉的情況下。圖3中的電路表示如何用電阻R2和一隻交流擊穿電壓為95V的氖燈，避免這個問題。

圖3，對於感性負載，增加一個氖燈來盡量減少泄漏電流。
　　圖1、圖2和圖3中測試結果的指示器均為LED。有些情況下，雙向可控硅的測試是一個多任務測試系統的一部分，用於檢查整個設備的其它元件或參數，包括雙向可控硅。這種測試包含一個測量序列，系統操作者只獲得兩個可能信號中的一個：合格或不合格。這些測試採用一種基於微控制器的系統。因此，所有介面信號均為數字格式：高或低。

圖4，一隻光耦將雙向可控硅與大地隔離開來。
　　你也可以通過使用微控制器的ADC從而用模擬信號。不過，一般不採用這種方法，因為低端微控制器中的ADC數量有限，並且需要更複雜的軟體。如果雙向可控硅的MT1管腳接地，則微控制器與待測雙向可控硅的介面就沒有問題。在多數情況下，MT1和MT2是與大地隔離的。當有這種情況時，可以用一隻光耦，如California Eastern Laboratories的PS2501-2（圖4）。它包含兩個光學耦合的隔離器，由LED和NPN光電晶體管組成，最大電壓為80V。

圖5，RC濾波器使你可以採用PWM信號。
　　如果雙向可控硅的輸出包含一個脈衝序列，例如是用於電機速度或燈光亮度控制的一個PWM（脈衝寬度調製）信號，則要在微控制器的ADC輸入端前使用一個低通RC濾波器（圖5）。該濾波器的時間常數t=R6×C2取決於PWM信號周期與占空比。測試鏈中的測量應不早於3t~5t。使用微控制器的ADC需要額外的固件。為避免這種要求，可以使用一個比較器（如美國國家半導體公司的LM393），將濾波器后的電壓與一個基準電壓作比較，從而為微控制器的輸入端產生一個邏輯高電平。參考文獻1描述了一種替代性方案，它用最少的外接元件解決了固件複雜的難題。
可控硅的檢測
　　1.單向可控硅的檢測
　　萬用表選用電阻R×1檔，用紅黑兩表筆分別測任意兩引腳間正反向電阻直至找出讀數為數十歐姆的一對引腳，此時黑筆接的引腳為控制極G，紅筆接的引腳為陰極K，另一空腳為陽極A。此時將黑表筆接已判斷了的陽極A，紅表筆仍接陰極K。此時萬用表指針應不動。用短接線瞬間短接陽極A和控制極G，此時萬用表指針應向右偏轉，阻值讀數為10歐姆左右。如陽極A接黑表筆，陰極K接紅表筆時，萬用表指針發生偏轉，說明該單向可控硅已擊穿損壞。
　　2.雙向可控硅的檢測
　　用萬用表電阻R×1檔，用紅黑兩表筆分別測任意兩引腳正反向電阻，結果其中兩組讀數為無窮大。若一組為數十歐姆時，該組紅黑表筆所接的兩引腳為第一陽極A1和控制極G，另一空腳即為第二陽極A2。確定A、G極后，再仔細測量A1、G極間正反向電阻，讀數相對較小的那次測量的黑表筆所接的引腳為第一陽極A1，紅表筆所接引腳為控制極G。將黑表筆接已確定了的第二陽極A2，紅表筆接第一陽極A1，此時萬用表指針應不發生偏轉，阻值為無窮大。再用短接線將A2、G極瞬間短接，給G極加上正向觸發電壓，A2、A1間阻值約為10歐姆左右。隨後斷開A2、G極短接線，萬用表讀數應保持10歐姆左右。互換紅黑表筆接線，紅表筆接第二陽極A2，黑表筆接第一陽極A1。同樣萬用表指針應不發生偏轉，阻值為無窮大。用短接線將A2、G極間再次瞬間短接，給G極加上負向的觸發電壓，A1、A2間阻值也是10歐姆左右。隨後斷開A2、G極間短接線，萬用表讀數應不變，保持10歐姆左右。符合以上規律，說明被測雙向可控硅管未損壞且三個引腳極性判斷正確。