霍尔控制可控硅实现固态限流继电器功能.doc

霍尔限流固态继电器磁芯方案一：直流（交流：将两个霍尔反向）磁芯方案二：在网上流行的一种电路方案（交流）这里介绍一种采用霍耳元件作为传感器的可控硅过流过载保护电路，此外它还具有过热保护功能和声光报警功能。基本工作原理：由两个形磁体与两个霍耳元件组成一个带有一定间隙的闭合磁路，作为电流的检测系统，通过负载及可控硅电流的导线从磁路平面的中心穿过，在磁路中产生一个交变磁场，见图。当通过可控硅的电流值在额定范围之内时，它在磁路中所产生的磁场强度较小，低于霍耳的触发磁场，保护电路不工作。而一旦发生过电流情况时，由于磁场强度增大，霍耳元件将被触发，同时也触发保护电路，使其关闭主电路可控硅的触发电路，并使可控硅在过零之后关断。电路中和为霍耳集成电路，在平时正常工作时它们的输出端役脚始终都为低电平，、截止，可控硅也处于关断状态，发光管不发光，正电源通过、到地形成一个回路，如果控制开关三极管的基极为高电平，它将处于导通状态，从而使过零触发器开通，触发双向硅导通，负载得电工作，它们的电流将在磁路中产生一个交变磁场，当磁场强度的峰值没有达到两个霍耳元件的开通磁场强度时，和都保持原态不变。而一旦由于负载不正常，或其他原因导致电流异常增大时，和中有一只将处于短时高电平输出状态，从而通过或触发可控硅导通，导通， 使过零触发器关断，而可控硅将在电源过零后关断。与此同时，发光管点亮，也导通，蜂鸣器发出报警声，可控硅能够一直保持导通状态，直到关闭控制电路的电源为止。在这个电路中还有一套可控硅过热保护电路，其中为一只方式封装的型号为二脚温度传感开关元件，它的动作温度为，在平时常温状态下为常闭状态。它被安装在可控硅的散热器上。当可控硅由于过负荷或其他原因而使功耗大大增加，一旦散热器的温度达到时，将从常闭转为常开，这时将通过触发导通，也导通，使断电截止，同时也使可控硅截止。与此同时，也导通，发光管被点亮，导通，蜂鸣器工作，发出报警声音。可控硅也能够一直保持导通状态。最后直到关闭控制电源为止。使霍耳元件动作的电流大小可以通过调整两个形磁心之间的间隔来决定，对于本电路所使用的可控硅来说，应将通过它的最大电流限制在小于，这里所使用的磁心截面为，两磁心之间的间隔约为.左右，但由于不同磁性材料导磁率存在的差异以及霍耳元件的参数差异，具体间隔可能略有不同，实际保护电流的大小最好通过实测决定，并用胶封固在印刷板上。对两只霍耳元件安装的要求是，对正磁心截面，印字全部朝向一个方向。只有这样才能使两只霍耳元件分别检测交流电流的正负半周。为了作进一步的保护，在主电路 还设有一个的空气开关，它的作用也是保护可控硅，同时也作为主电路的控制开关使用。该保护电路的不足之处是当负载及电路发生严重短路问题时，对可控硅的保护作用略显不足，因为也曾经出现过可控硅被烧短路的情况，这主要是由于在保护电路动作之后，可控硅只能在电源过零之后才能自然关断，而空气开关的分断速度也是有限的。所以在必要时应采用“快熔”等其他措施来进行最后的短路保护。该保护电路被大量应用在自行设计的箱式电炉的温度控制器上，已经正常工作了四年时间，曾多次成功地避免了因负载异常而导致的过电流故障。精简后的电路：直流（保护电路和一些报警电路没有画出）霍尔是无法直接驱动晶闸管的，不仅G极电流达不到20mA的要求，而且面对浪涌电压时极容易击穿，造成不可预知的事故，甚至会短路，烧坏后级的控制电路，违背了安全的原则。所以如果按照网上的方案，我们就要采用这种关敏三极管结构来进行安全隔离以及控制，利用霍尔来反馈控制光敏三极管从而控制可控硅的开关状态，达到限流的目的，这种方法是可行的，不过还要做进一步的实验。另外一种简单可行的方法就是破解别人的电路，加以改进，变成需要的霍尔限流继电器。破解的一种10A DC的固态继电器电路原理图左端为控制端，右端通大电流。利用IRF740大功率MOS管代替可控硅（晶闸管）。稳压管D1和D2为15V。也就是说加在MOS管G极的控制电压最大为15V。它的安全隔离方法就是变压线圈隔离。上述破解电路利用了如右图所示的变压器反馈式互感耦合振荡电路，其工作原理为：LC并联谐振电路作为三极管的负载，反馈线圈2与电感线圈相耦合，将反馈信号送入三极管的输入回路。交换反馈线圈的两个线头，可改变反馈的极性。调整反馈线圈的匝数可以改变反馈信号的强度，以使正反馈的幅度条件得以满足。其振荡频率为。 实验表明当加在控制端的电压超过2V的时候，振荡器就开始工作，从而驱动MOS管工作，继电器呈导通状态，控制电压加到8V左右的时候稳压二极管就开始工作了，控制电压再往上增加G极的电压也会恒定在15V。T为一六脚变压器，变压器骨架如右图：周围绕了三组线径为0.2mm的铜线圈，最内层为15匝，中间层也是15匝，这是为了匹配振荡频率，最外层绕了50匝，用来升压。三路线圈的绕向都是相同的，均为逆时针绕向，线圈之间用绝缘胶带隔离