EVERLIGHT PHOTO POWER TRIAC ELRX213 ,ELRX223 光电隔离的开关应用技术说明

1. Photo Power TRIAC 功能说明   

Photo Power TRIAC是一种光电隔离的开关器件,它可以用微小的讯号(几毫安到几十毫安)控制内部较高电流的双向闸流体(Power TRIAC)导通和截止,输入端与输出端之间采用光电隔离,输 入端加上直流或脉冲讯号,输出端就能从截止转换成导通。以微小的控制讯号达到直接驱动较高 电流负载的应用,图1-1为常见的应用电路,图1-2为ELRX213系列(Zero Cross),图1-3为 ELRX223系列(Random Phase)的内部电路示意图。
 

                                                             

                                                    图1-1 常见的应用电路                                       图 1-2 ELRX213 系列(Zero Cross)                    图 1-3 ELRX223 系列(Random Phase) 

 

 Photo Power TRIAC  按控制模式可分为 Zero Cross 与 Random Phase 两种系列产品。 Zero Cross 系列( ELRX213)只有在输入信号为 ON 以及输出电压为 0 度或 180 度相位时,输出 端才会导通。输入讯号 OFF 时,负载电流因 Power TRIAC 的闭锁作用,在零电流附近截止,如 图 2-1 所示。 
 Random Phase 系列( ELRX223 )则是在输入信号为 ON 时,输出端马上就会导通。输入讯 号 OFF 后,负载电流同样因 Power TRIAC 的闭锁作用,也在零电流附近截止,如图 2-2 所示。 

                                          

                                                   图 2-1 Zero Cross 波形时序图                    图 2-2 Random phase 波形时序图 


2. Photo Power TRIAC 输入端特性

ELRX213及ELRX223都是使用红外线发光二极体,以光传递的方式控制输出端的触发电路开关,进而控制Power TRIAC闸极的导通或截止,较高的驱动电流可以加快导通时间,IF与Turn  on time的关联性曲线图请参考图3。 

                                                                                    

输入端 LED 电流的大小和温度都会影响到VF上的压降,其温度与VF的关联性,可参考图 4。 

                  

                           图 4 LED Dropout Voltage vs Ambient Temperature 

 3. Photo Power TRIAC 输出端

操作温度大于 40℃时,ELRX213 及 ELRX223 的 Power TRIAC 最大允许导通电流开始逐渐减少, 其关联性可参考图 5。 

                                  
                         图 5 ON-state Current vs Ambient Temperature 

Power TRIAC 导通时的压降,会随温度的不同而有所变动,其温度与 Power TRIAC 导通压降的关 联性可参考图 6。 

                           

                          图 6 On Voltage vs Ambient Temperature 



在 Power TRIAC 截止的情况下,会有漏电流产生,随负载电压增加,漏电流会随之增大,其关联 性请参考图 7。 

                           

ELRX213 系列(Zero Cross)只有在输出端电压为 0 度或 180 度时才会导通, 若 Power TRIAC 两 端(MT1-MT2)的电压差大于 Inhibit Voltage 时,Power TRIAC 就不会被触发导通,其会随温度上 升而下降,其温度与 Inhibit Voltage 的关联性可参考图 8。 

                               

                                图 8 Inhibit Voltage vs Ambient Temperature 

4. 使用注意事项
  • 关于输入端的杂讯抑制: Power TRAIC 的动作时间及动作所需的功率极小,因此必须控制影响到输入端子的杂讯,如 果输入端混入杂讯,会引起误动作或造成损坏,可利用 R、C 电路吸收杂讯,如图 9 所示。 
             
                                图 9 C、R 滤波电路 
 
  • 关于输出端的杂讯抑制:  一般 Power TRIAC 驱动电路。在开启或关闭电源瞬间会产生杂讯,可能会引起负载端误动作或造成损坏,可使用缓冲电路或压敏电阻来限制负载所产生的峰值电压,如图 10 所示,但如 果电路走线较长,电路长度产生的电感也会产生峰值电压,因此请尽量缩短电路走线,降低电 感。缓冲电路会在下一章节说明。 

                         

                            图 10 缓冲电路与压敏电阻 (注)接脚 5 无需连接外部电阻…等


5. 关于缓冲电路

  • 降低 dv/dt: Power TRIAC 负载电压即使小于允许电压,电抗部分较大的感性负载中,电压上升会变得非 常快(dv/dt 较大),因此需要加上 RC 缓冲电路来降低 dv/dt,如图 11 所示。 

                                             

 

                               图 11 缓冲电路 

 

  • 缓冲器的建议 :   
           I. C 的选择

           Power TRIAC 电路中,一般选择 C=0.1~0.2uF,可将 dv/dt 控制在数 V/us~数十+V/us 以下。电容建议使用 MPP 金属薄膜电容。电容耐压等级: 110V 线路中使用250V~400V,
           220V 线路中使用 400~600V。 

          II. R 的选择

          没有 R 的情况下,POWER TRIAC 导通时,dv/dt 急速上升,且流过峰值较高的放电电流,可能会破坏 Power TRIAC 内部的元件,因此需要加入 R。一般在 110V 线路时加入
          R=10~100 Ω,在 220V 线路时加入R=20~100Ω。C 所产生的放电电流,充电电流会 引起 R 的功率损失,电阻额定功率在 110V 线路中时一般使用 1/2W,在 220V 线路中时
          一般使用 2W 以上。 

          R 无感性电阻多使用碳皮膜或金属皮膜电阻。一般建议 C=0.1uF、R=20~100Ω。另外在感性 负载的情况下可能会发生共振,因此须特别注意。


当使用 Photo Power TRIAC进行应用时 Q/A:

Q/A 1. 如何选择适合的 Photo Power TRIAC?

选择适合的 Photo Power TRIAC 需要考虑输入电压、输出负载特性和应用需求。根据所需的最大输入电压和负载电流,选择具有相应规格的 TRIAC。此外,还要确定 TRIAC 的触发电流和触发方式是否符合应用需求。

Q/A 2. 如何确定 Photo Power TRIAC 的触发电流?

Photo Power TRIAC 的触发电流通常在器件的数据手册中指定。触发电流是指需要提供到 TRIAC 的闸极的电流,以启动器件并开启输出。应根据应用的要求,选择正确的触发电流。

Q/A 3. 如何处理 Photo Power TRIAC 的散热问题?

Photo Power TRIAC 在操作过程中会产生热量,需要进行散热以保持正常工作温度。选择适当的散热器和散热材料,以将热量传递到周围环境中。确保 TRIAC 安装在合适的散热器上,并通过空气流通或其他散热方法将热量有效地排出。

Q/A 4. 如何避免 Photo Power TRIAC 的过电压和过电流?

 Photo Power TRIAC 的工作电压和电流应在器件规格的限制范围内。过电压和过电流可能会导致器件损坏或过热。确保输入电压和负载电流在可接受范围内,并使用合适的保护电路,如保险丝或电流限制器,以避免过电压和过电流。

Q/A 5. 如何解决 Photo Power TRIAC 的触发问题?

如果 Photo Power TRIAC 的触发出现问题,例如无法正确启动或关闭输出,可能需要检查触发电路。确保正确连接光耦合器或其他触发元件,并检查触发信号的正确性。如果触发问题仍然存在,应检查电源供应和接地,并确保电气连接正确无误。

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参考来源

https://www.everlight.com/download/photo-triac-elrx213_x223- 應用手冊-v2-0繁中/: