MCS单片机应用设计讲义课件

1、MCS-51常用接口器件常用接口器件晶闸管单向晶闸管SCR双向晶闸管TRIAC继电器电磁式继电器固态继电器功率管功率晶体管功率场效应管光电耦合器晶体管输出型晶闸管输出型第1页，共21页。MCS-51常用功率接口设计常用接口设计晶闸管双向晶闸管TRIAC设计继电器电磁式继电器设计固态继电器设计功率管功率晶体管设计功率场效应管设计光电耦合器晶体管输出型设计晶闸管输出型设计第2页，共21页。单向晶闸管SCR 单向晶闸管也称可控硅整流器，它有截止和导通两稳定状态，其结构如图所示。在使用中，满足其下工作条件：导通条件：晶闸管阳极加正电压，控制极加上一控制正电压关断条件：流过晶闸管的电流小于其维持电流。单

2、向晶闸管参数单向晶闸管的参数有极限参数、温度特性参数、电气参数三类。在应用中最重要的是极限参数。以下三个参数是特别重要的：断态重复峰值电压VDRM :在门极开路和晶闸管正向阻断的条件下，以重复率为50次/秒，持续时间不大于10ms,而重复加在阳阴极之间仍使晶闸管不至于导通的正向峰值电压。反向重复峰值电压VRRM :在门极开路的条件下，以重复率为50次/秒，持续时间不大于10ms,而重复加在阳阴极之间仍使晶闸管不至于导通的反向峰值电压。额定通态平均电流IT(AV) :在规定环境温度（50）、标准散热和全导通（导通角为180。的条件下晶闸管允许通过的工频电流的最大平均值。 在晶闸管的设计中，首先根

3、据电路要求，计算元件参数，将参数乘以安全系数K，然后查相关手册，选择合适的元件！第3页，共21页。单向晶闸管内部结构图第4页，共21页。双向晶闸管TRIAC双向晶闸管又称三极管半导体开关元件（Bidirectional Triode Thyristor），它正负信号都可以触发导通，触发后导通是双向的，其结构如图所示。在使用中，满足如下工作条件：导通条件：在第一、三象限需正触发，在二、四象限需负触发。关断条件：流过晶闸管的电流小于其维持电流。双向晶闸管参数双向晶闸管的参数有极限参数、温度特性参数、电气参数三类。在应用中最重要的是极限参数。以下二个参数是特别重要的：断态重复峰值电压VDRM :在门

4、极开路和晶闸管正向阻断的条件下，以重复率为50次/秒，持续时间不大于10ms,而重复加在阳阴极这间仍使晶闸管不至于导通的正向峰值电压。额定通态平均电流IT(AV) :在规定环境温度（50）、标准散热和全导通（导通角为180。的条件下晶闸管允许通过的工频电流的最大平均值。在晶闸管的设计中，首先根据电路要求，计算元件参数，将参数乘以安全系数K，然后查相关手册，选择合适的元件！第5页，共21页。双向晶闸管内部结构图第6页，共21页。继 电 器 电磁式继电器：电磁式继电器是一种较普通的开关隔离方式，其触点有常开和常闭，可有多组触点。其电路图符如图所示。电磁式继电器常用参数如下：额定电流：在正常工作中设

5、计的最大流过的电流。一般标注在元件上如：AC：10ADC：20A 额定驱动电压：使继电器常开触点闭合所加的驱动电压。一一般标注在元件上如：AC220V DC12V 固态继电器：它是一种四端器件，其中两个接线端为输入端，另两个接线端为输出端，中间采用隔离器件，以实现输入与输出之间的电隔离。常用的光电耦合式固态继电器内部原理如图所示：固态继电器常用参数如下：额定电压：在正常工作中设计的最大电压。一般标注在元件上如：220VAC50HZ10额定电流：在正常工作中设计的最大流过的电流。一般标注在元件上如：AC：10ADC：20A 绝缘电阻：指输入与输出之间最小电阻。击穿电压：指输入与输出之间加的极限最

6、大电压第7页，共21页。直流继电器接口设计图第8页，共21页。功率晶体管功率晶体管的基本工作原理和一般晶体管是一样的，但它应用于大功率范围，一般有以下性能：1. 耐压高2.工作电流大3.开关时间短4.饱和压降低5.可靠性高从制造工艺上，一般采用三重扩散工艺结构，在逻辑上都采用达林顿结构，并附有加速二极管和续流二极管，其内部如图所示。功率晶体管的特性主要有电压、电流及可靠性等性能。常用的主要电气性能有：集电极-发射极维持电压VCEO（SUS）：指基极开路、集电极电流达到规定值时的雪崩击穿电压。最大极电流ICM：指通过集电极的电流或正向脉冲电流平均值所允许的最大值。直流电流放大系数hFE:指在共发

7、射极的条件下，集电极电流IC和基极电流IB之比。在功率晶体管的设计中，首先根据电路要求，计算元件参数，将参数乘以安全系数K，然后查相关手册，选择合适的元件！第9页，共21页。功率晶体管内部结构图第10页，共21页。19 八月 2022八位达林顿管驱动电路ULN2803、ULN2804第11页，共21页。19 八月 2022ULN2803、ULN2804内部结构图第12页，共21页。功率场效应管功率场效应晶体管，即是在大功率范围的场效应晶体管。在应用中，功率场效应晶体管有比双极型晶体管更好的特性。1.开关速度快2.可并联使用3.较高的可靠性4.较强的过载能力5.驱动电路要求较低从制造工艺上，较多

8、采用V沟槽工艺，这种工艺生产的管子称为VMOS场效管，其电流容量大、耐压能力强、跨导性好、开关速度快等优良特性，帮在功率应用领域有广泛应用。其内部如图所示。功率晶体管的特性主要有电压、电流及可靠性等性能。常用的主要电气性能有：击穿电压BVDS：在一定栅源电压条件下，漏极与源极之间所能承受的最高电压。最大漏极耗散功率PD：表示在环境温度为25的条件下，最大允许耗散功率。在功率场效应晶体管的设计中，首先根据电路要求，计算元件参数，将参数乘以安全系数K，然后查相关手册，选择合适的元件！第13页，共21页。场效应管驱动接口图第14页，共21页。光电开关计数脉冲输入接口图第15页，共21页。19 八月 2022光电耦合隔离电路第16页，共21页。19