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1、甘肃冶金高级技术学院,单片机接口技术及应用,2019/10/20,甘肃冶金高级技术学院,2,第九章 常用驱动部件接口技术,9.1 概述,2019/10/20,甘肃冶金高级技术学院,3,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,2019/10/20,甘肃冶金高级技术学
2、院,4,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,2019/10/20,甘肃冶金高级技术学院,5,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,2019/10/20,甘肃冶金高级技术学院,6,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
3、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
4、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。,2019/10/20,甘肃冶金高级技术学院,7,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
5、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。,2019/10/20,甘肃冶金高级技术学院,8,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
6、 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。,2019/10/20,甘肃冶金高级技术学院,9,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
7、管，其内部如图所示。,2019/10/20,甘肃冶金高级技术学院,10,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。,2019/10/20,甘肃冶金高级技术学院,11,单向晶闸管内部结构图,2019/10/20,甘肃冶金高级技术学院,12,双向晶闸管内部结构图,2019/10/20,甘肃冶金高级技术学院,13,功率晶体管内部结构图,2019/10/20,甘肃冶金高级技术学院,14,场效应管驱动接口图,2019/10/20,甘肃冶金高级技术学院,15,光电开关计数脉冲输入接口图,2019/10/20,甘肃冶金高级技术学院,16,光电耦合式固态继电器内部原理图,2019/10/20,甘肃冶金高级技术学院,17,晶闸管光电耦合式输出接口图,2019/10/20,甘肃冶金高级技术学院,18,直流继电器接口设计图,
