MCS單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)講義課件

1、MCS-51常用接口器件常用接口器件晶閘管單向晶閘管SCR雙向晶閘管TRIAC繼電器電磁式繼電器固態(tài)繼電器功率管功率晶體管功率場(chǎng)效應(yīng)管光電耦合器晶體管輸出型晶閘管輸出型第1頁(yè)，共21頁(yè)。MCS-51常用功率接口設(shè)計(jì)常用接口設(shè)計(jì)晶閘管雙向晶閘管TRIAC設(shè)計(jì)繼電器電磁式繼電器設(shè)計(jì)固態(tài)繼電器設(shè)計(jì)功率管功率晶體管設(shè)計(jì)功率場(chǎng)效應(yīng)管設(shè)計(jì)光電耦合器晶體管輸出型設(shè)計(jì)晶閘管輸出型設(shè)計(jì)第2頁(yè)，共21頁(yè)。單向晶閘管SCR 單向晶閘管也稱可控硅整流器，它有截止和導(dǎo)通兩穩(wěn)定狀態(tài)，其結(jié)構(gòu)如圖所示。在使用中，滿足其下工作條件：導(dǎo)通條件：晶閘管陽(yáng)極加正電壓，控制極加上一控制正電壓關(guān)斷條件：流過晶閘管的電流小于其維持電流。單

2、向晶閘管參數(shù)單向晶閘管的參數(shù)有極限參數(shù)、溫度特性參數(shù)、電氣參數(shù)三類。在應(yīng)用中最重要的是極限參數(shù)。以下三個(gè)參數(shù)是特別重要的：斷態(tài)重復(fù)峰值電壓VDRM :在門極開路和晶閘管正向阻斷的條件下，以重復(fù)率為50次/秒，持續(xù)時(shí)間不大于10ms,而重復(fù)加在陽(yáng)陰極之間仍使晶閘管不至于導(dǎo)通的正向峰值電壓。反向重復(fù)峰值電壓VRRM :在門極開路的條件下，以重復(fù)率為50次/秒，持續(xù)時(shí)間不大于10ms,而重復(fù)加在陽(yáng)陰極之間仍使晶閘管不至于導(dǎo)通的反向峰值電壓。額定通態(tài)平均電流IT(AV) :在規(guī)定環(huán)境溫度（50）、標(biāo)準(zhǔn)散熱和全導(dǎo)通（導(dǎo)通角為180。的條件下晶閘管允許通過的工頻電流的最大平均值。 在晶閘管的設(shè)計(jì)中，首先根

3、據(jù)電路要求，計(jì)算元件參數(shù)，將參數(shù)乘以安全系數(shù)K，然后查相關(guān)手冊(cè)，選擇合適的元件！第3頁(yè)，共21頁(yè)。單向晶閘管內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖第4頁(yè)，共21頁(yè)。雙向晶閘管TRIAC雙向晶閘管又稱三極管半導(dǎo)體開關(guān)元件（Bidirectional Triode Thyristor），它正負(fù)信號(hào)都可以觸發(fā)導(dǎo)通，觸發(fā)后導(dǎo)通是雙向的，其結(jié)構(gòu)如圖所示。在使用中，滿足如下工作條件：導(dǎo)通條件：在第一、三象限需正觸發(fā)，在二、四象限需負(fù)觸發(fā)。關(guān)斷條件：流過晶閘管的電流小于其維持電流。雙向晶閘管參數(shù)雙向晶閘管的參數(shù)有極限參數(shù)、溫度特性參數(shù)、電氣參數(shù)三類。在應(yīng)用中最重要的是極限參數(shù)。以下二個(gè)參數(shù)是特別重要的：斷態(tài)重復(fù)峰值電壓VDRM :在門

4、極開路和晶閘管正向阻斷的條件下，以重復(fù)率為50次/秒，持續(xù)時(shí)間不大于10ms,而重復(fù)加在陽(yáng)陰極這間仍使晶閘管不至于導(dǎo)通的正向峰值電壓。額定通態(tài)平均電流IT(AV) :在規(guī)定環(huán)境溫度（50）、標(biāo)準(zhǔn)散熱和全導(dǎo)通（導(dǎo)通角為180。的條件下晶閘管允許通過的工頻電流的最大平均值。在晶閘管的設(shè)計(jì)中，首先根據(jù)電路要求，計(jì)算元件參數(shù)，將參數(shù)乘以安全系數(shù)K，然后查相關(guān)手冊(cè)，選擇合適的元件！第5頁(yè)，共21頁(yè)。雙向晶閘管內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖第6頁(yè)，共21頁(yè)。繼 電 器 電磁式繼電器：電磁式繼電器是一種較普通的開關(guān)隔離方式，其觸點(diǎn)有常開和常閉，可有多組觸點(diǎn)。其電路圖符如圖所示。電磁式繼電器常用參數(shù)如下：額定電流：在正常工作中設(shè)

5、計(jì)的最大流過的電流。一般標(biāo)注在元件上如：AC：10ADC：20A 額定驅(qū)動(dòng)電壓：使繼電器常開觸點(diǎn)閉合所加的驅(qū)動(dòng)電壓。一一般標(biāo)注在元件上如：AC220V DC12V 固態(tài)繼電器：它是一種四端器件，其中兩個(gè)接線端為輸入端，另兩個(gè)接線端為輸出端，中間采用隔離器件，以實(shí)現(xiàn)輸入與輸出之間的電隔離。常用的光電耦合式固態(tài)繼電器內(nèi)部原理如圖所示：固態(tài)繼電器常用參數(shù)如下：額定電壓：在正常工作中設(shè)計(jì)的最大電壓。一般標(biāo)注在元件上如：220VAC50HZ10額定電流：在正常工作中設(shè)計(jì)的最大流過的電流。一般標(biāo)注在元件上如：AC：10ADC：20A 絕緣電阻：指輸入與輸出之間最小電阻。擊穿電壓：指輸入與輸出之間加的極限最

6、大電壓第7頁(yè)，共21頁(yè)。直流繼電器接口設(shè)計(jì)圖第8頁(yè)，共21頁(yè)。功率晶體管功率晶體管的基本工作原理和一般晶體管是一樣的，但它應(yīng)用于大功率范圍，一般有以下性能：1. 耐壓高2.工作電流大3.開關(guān)時(shí)間短4.飽和壓降低5.可靠性高從制造工藝上，一般采用三重?cái)U(kuò)散工藝結(jié)構(gòu)，在邏輯上都采用達(dá)林頓結(jié)構(gòu)，并附有加速二極管和續(xù)流二極管，其內(nèi)部如圖所示。功率晶體管的特性主要有電壓、電流及可靠性等性能。常用的主要電氣性能有：集電極-發(fā)射極維持電壓VCEO（SUS）：指基極開路、集電極電流達(dá)到規(guī)定值時(shí)的雪崩擊穿電壓。最大極電流ICM：指通過集電極的電流或正向脈沖電流平均值所允許的最大值。直流電流放大系數(shù)hFE:指在共發(fā)

7、射極的條件下，集電極電流IC和基極電流IB之比。在功率晶體管的設(shè)計(jì)中，首先根據(jù)電路要求，計(jì)算元件參數(shù)，將參數(shù)乘以安全系數(shù)K，然后查相關(guān)手冊(cè)，選擇合適的元件！第9頁(yè)，共21頁(yè)。功率晶體管內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖第10頁(yè)，共21頁(yè)。19 八月 2022八位達(dá)林頓管驅(qū)動(dòng)電路ULN2803、ULN2804第11頁(yè)，共21頁(yè)。19 八月 2022ULN2803、ULN2804內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖第12頁(yè)，共21頁(yè)。功率場(chǎng)效應(yīng)管功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管，即是在大功率范圍的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。在應(yīng)用中，功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管有比雙極型晶體管更好的特性。1.開關(guān)速度快2.可并聯(lián)使用3.較高的可靠性4.較強(qiáng)的過載能力5.驅(qū)動(dòng)電路要求較低從制造工藝上，較多

8、采用V溝槽工藝，這種工藝生產(chǎn)的管子稱為VMOS場(chǎng)效管，其電流容量大、耐壓能力強(qiáng)、跨導(dǎo)性好、開關(guān)速度快等優(yōu)良特性，幫在功率應(yīng)用領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。其內(nèi)部如圖所示。功率晶體管的特性主要有電壓、電流及可靠性等性能。常用的主要電氣性能有：擊穿電壓BVDS：在一定柵源電壓條件下，漏極與源極之間所能承受的最高電壓。最大漏極耗散功率PD：表示在環(huán)境溫度為25的條件下，最大允許耗散功率。在功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管的設(shè)計(jì)中，首先根據(jù)電路要求，計(jì)算元件參數(shù)，將參數(shù)乘以安全系數(shù)K，然后查相關(guān)手冊(cè)，選擇合適的元件！第13頁(yè)，共21頁(yè)。場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)接口圖第14頁(yè)，共21頁(yè)。光電開關(guān)計(jì)數(shù)脈沖輸入接口圖第15頁(yè)，共21頁(yè)。19 八月 2022光電耦合隔離電路第16頁(yè)，共21頁(yè)。19