双向可控硅测试仪的使用和问题解决方法

双向可控硅是双向交流开关，可以在最高600V电压下控制高达25A rms电流的负载。它们用于电机速度、加热器和白炽灯的控制。逻辑型双向可控硅对微控制器驱动器件尤有吸引力。微控制器输出端口可以直接驱动一只双向可控硅，因为可控硅的触发电流只有3~10mA。与所有电子器件一样，双向可控硅也存在一些内部问题，在将其用于某个设计以前可以检测这些问题。

图1，双向可控硅测试仪用一只开关转换测试信号的极性。

图1是一个简单而成本低廉的测试设备，它可测试Littelfuse公司的L2004F31、L2004F61、L2004L1和 L4004V6TP双向可控硅，也可以用于测试任何其它的引线式双向可控硅，因为所有标准封装（包括TO-220AB、TO-202AB、TO-251和 Ipak）都有相同的管脚布局。用一个IC插座可以便于插入待测双向可控硅。这种方法也适用于SMD（表面贴装器件），前提是能找到或创建一个合适的测试插槽。极性开关S1是一只DPDT（双刀双掷）器件，用于检查双向的导通性。切换开关S2是瞬时SPST（单刀单掷）按键器件，通过电阻R2连接栅极（Pin 3）与MT2（Pin 2），以触发待测的双向可控硅（图1）。

表1，双向可控硅的测试

测试过程只花不到5s，包含4个步骤（表1）。LED向测试操作者显示每个步骤的结果。如果所有四步测试均获通过，则双向可控硅合格。在制造期间要再做一次双向可控硅测试，以保证装配板没有问题，双向可控硅工作正常。这一测试可节约时间与人工，避免整件产品装配完后才发现问题。做此测试时双向可控硅已焊在电路板上。使用的电源电压为标称120/220V AC。测试应对DUT有最小影响，并使用最少的时间与工作量。测试中用双向可控硅测试仪代替一个负载。从测试仪到DUT的连接可以有变化，而且要确保在连接120/220V AC时采取一些安全措施。

图2，对于阻性负载，测试仪用两只LED指示两个方向的成功与失败。

针对驱动阻性负载的双向可控硅要用不同的测试设备，如白炽灯或加热器（图2）。每只LED检查一个方向的导通性。当双向可控硅关闭时，两只 LED均熄灭。而在打开时，两只LED均应发光。对于感性负载（如电机），双向可控硅要并联一个由C1和R1组成的RC缓冲电路（图3）。不幸的是，缓冲电路会使测试电路产生一个小的电流泄漏，即使在双向可控硅已关闭的情况下。图3中的电路表示如何用电阻R2和一只交流击穿电压为95V的氖灯，避免这个问题。

图3，对于感性负载，增加一个氖灯来尽量减少泄漏电流。

图1、图2和图3中测试结果的指示器均为LED。有些情况下，双向可控硅的测试是一个多任务测试系统的一部分，用于检查整个设备的其它元件或参数，包括双向可控硅。这种测试包含一个测量序列，系统操作者只获得两个可能信号中的一个：合格或不合格。这些测试采用一种基于微控制器的系统。因此，所有接口信号均为数字格式：高或低。

图4，一只光耦将双向可控硅与大地隔离开来。

你也可以通过使用微控制器的ADC从而用模拟信号。不过，一般不采用这种方法，因为低端微控制器中的ADC数量有限，并且需要更复杂的软件。如果双向可控硅的MT1管脚接地，则微控制器与待测双向可控硅的接口就没有问题。在多数情况下，MT1和MT2是与大地隔离的。当有这种情况时，可以用一只光耦，如California Eastern Laboratories的PS2501-2（图4）。它包含两个光学耦合的隔离器，由LED和NPN光电晶体管组成，最大电压为80V。

图5，RC滤波器使你可以采用PWM信号。

如果双向可控硅的输出包含一个脉冲序列，例如是用于电机速度或灯光亮度控制的一个PWM（脉冲宽度调制）信号，则要在微控制器的ADC输入端前使用一个低通RC滤波器（图5）。该滤波器的时间常数t=R6×C2取决于PWM信号周期与占空比。测试链中的测量应不早于3t~5t。使用微控制器的 ADC需要额外的固件。为避免这种要求，可以使用一个比较器（如美国国家半导体公司的LM393），将滤波器后的电压与一个基准电压作比较，从而为微控制器的输入端产生一个逻辑高电平。参考文献1描述了一种替代性方案，它用最少的外接元件解决了固件复杂的难题。