双向可控硅与继电器

电器工程 成分 中继 双向可控硅
2022-01-17 02:44:19

什么情况下三端双向可控硅开关不能代替继电器,反之亦然?

4个回答

晶闸管(可控硅及其单向表亲,SCR)是固态器件,而继电器是机电器件。三端双向可控硅开关可以同时切换交流和直流,但正如 XTL 所说,除非 MT1 和 MT2 之间的电流低于阈值水平,否则它们不会停止电流流动,或者您强制关闭设备。

(注:我在工业电机控制领域工作了 13 年,我们设计的设备通过晶闸管切换到数千安培和数千伏特。)

继电器是非常简单易用的设备;你给线圈通电并且触点接合。您将线圈断电,触点打开。一个简单的晶体管可以驱动它,但您需要一些缓冲(继电器线圈上至少有一个反向偏置二极管),以防止您的晶体管因感应反冲而死亡。您的控制信号和您的受控信号完全相互隔离。

继电器触点不是无敌的;如果您在负载下打开触点,您可能会导致它们“结冰”(意味着它们不会打开)。此外,如果您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,您将无法在触点之间获得良好的连接。

三端双向可控硅开关是固态的,大多是无声的。除非您使用脉冲变压器或光隔离器,否则您的控制电路将处于受控电路的电位(通常是 120/220V 电​​路的中性线)。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)控制交流电机的速度。这对于继电器来说几乎是不可能的。您还可以做一些巧妙的技巧,比如只允许“x”个整个周期通过,以减少“嘈杂”的相位控制。SCR 还适用于将电容器中的所有能量转储到负载中(闪光或轨道炮类型的应用)。一些电源也使用 SCR 作为撬棒设备;它们打开并短路电源(在此过程中熔断保险丝),保护负载免受过压。

晶闸管在关断时并没有真正享受到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。

晶闸管也不能将负载与电源完全隔离。如果您在晶闸管关闭的情况下测量负载上的电压,您将测量全电压。他们的晶闸管关闭,但关闭并不意味着“打开”——它意味着“高电阻”。这可能会导致某些应用程序出现问题。

如果您要切换交流信号,晶闸管非常轻松。他们将在下一个过零时关闭自己。如果你要控制 DC……再一次……你需要考虑更多。直流对继电器也有问题,因为您几乎总是会在负载下打开继电器触点,因此您必须为此调整继电器的大小。

长话短说:是的,三端双向可控硅开关几乎可以在所有应用中取代继电器。如果您不想打扰缓冲和隔离,您可以随时购买固态继电器;它们是带有适当控制电路的三端双向可控硅开关,使它们的工作方式几乎与继电器相同。

三端双向可控硅的优点

  1. 无机械磨损
  2. 更容易开启过(也可以用继电器来完成,但由于开启延迟而不太准确)
  3. 可用于危险环境,特别是在火花继电器触点绝对熄灭 的爆炸敏感环境中
  4. 由于开关火花/电弧,无 EMI
  5. 没有可以焊接的触点
  6. 通常更紧凑
  7. 与附近的电感没有磁相互作用

继电器的优点

  1. 可以处理直流
  2. 可以处理任何信号:低和高电流,低和高频,低和高电压
  3. 控制侧和开关侧之间的绝缘
  4. 关闭时 泄漏
  5. 开启时 电压降非常低
  6. 因此无需冷却即可实现大电流
  7. 无需dV/dT缓冲器

三端双向可控硅开关是一种晶闸管,将(仅)在零电流(零交叉)时关闭。其驱动要求也不同。

我想最明显的场景是你想随意打开和关闭某个东西,比如电机。三端双向可控硅开关本身不能像继电器一样切断电源,因此您需要另一个可以关闭的通道元件,从而关闭三端双向可控硅开关。

如果你把它带到它的极限之外,它也可能会被破坏,所以可能会出现一些高压或电流情况,你找不到足够大的三端双向可控硅开关,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启。

但最明显的区别是继电器通常在驱动侧和开关侧之间完全隔离,双向可控硅需要两个电路之间的一点电流,因此如果您需要隔离该特定位置,则不合适。不过,您可以隔离栅极驱动端(并且在切换 120/230 VAC 时经常这样做)。

如果我没记错的话,三端双向可控硅开关在直流电上不好,只有交流电。

但是继电器可以同时处理这两种情况。