第10章功率接口 在McS51单片机系统中有时需要单片机控制各种各样的外设, 如电动机、电磁铁,继电器、灯泡等,显然这些不能用单片 机的Ⅳo线来直接驱动,而必须经过单片机的接口电路来驱动。 此外,为了隔离和抗干扰,有时进行电路隔离。本章将介绍 常用的各种接口器件以及它们与McS-51单片机的接口电路 掌握要点 1.McS-51常用接口器件 2.MCS-51常用接口设计
第10章 功率接口 在MCS-51单片机系统中有时需要单片机控制各种各样的外设， 如电动机、电磁铁，继电器、灯泡等，显然这些不能用单片 机的I/O线来直接驱动，而必须经过单片机的接口电路来驱动。 此外，为了隔离和抗干扰，有时进行电路隔离。本章将介绍 常用的各种接口器件以及它们与MCS-51单片机的接口电路。 掌握要点 1. MCS-51常用接口器件 2. MCS-51常用接口设计
MCS-51常用接口器件 掌握要点 常用接口器件 晶闸管 单向晶闸管SCR 双向晶闸管TR|Ac 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
MCS-51常用接口器件 掌握要点 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
MCS-51常用接口设计 掌握要点 常用接口设计 晶闸管 双向晶闸管TRAc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
MCS-51常用接口设计 掌握要点 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
单向晶闸管ScR 单向晶闸客以称可控硅整流器,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:晶闸管阳极加下正电压,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 DRM 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,而重复加在阳阴极这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ⅤR1: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,而重复加在阳阴极这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IrA:在规定环境温度(+50°c)、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!
单向晶闸管SCR 单向晶闸客以称可控硅整流器，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：晶闸管阳极加下正电压，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,而重复加在阳阴极这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,而重复加在阳阴极这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！
双向晶闸管TRAc 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,满足其 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VυM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Iω:在规定环境温度(+50℃c)、标准散热和全导通(导通角 为180·的条件下晶闻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!
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，满足其 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！
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:在正常工作中设计的最大流过的电流。一般标注在元件上如 AC: 10A DC: 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:AC220VDC12V 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:220VAC 50HZ±10% 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: 10A DC: 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大电压
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：在正常工作中设计的最大流过的电流。一般标注在元件上如： AC：10A DC：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：220VAC 50HZ±10％ 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：10A DC：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大电压
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vcεo(ss: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IM: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h:指在共发射极的条件下,集电极电流I和基极电流l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!
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！
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 ,较多采用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 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BVs: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,然后査相关手册,选择合适的元件
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！
单向晶闸管内部结构图 阳极4阳极|A 阳极A P N 门极P 门极 G 门极 阴极K 阴极|k阴极|K 单向晶闸管内部结构
单向晶闸管内部结构图
双向晶闸管内部结构图 电极2|MT2 电极2|MT2 门极 电极1|Mr1门极|G 电极1r1 双向晶闸管内部结构
双向晶闸管内部结构图