大电流无变压器电源的设计

无变压器电源广泛用于控制交流应用中的电子元件，例如 TRIAC 和 SCR。这些应用中使用的整流器电路类型（半波或全波）至关重要。事实上，在半波整流器的情况下，交流电压的两根导线中的一根应连接到输出端可用的直流电压的接地端。在全波整流器的情况下，接地端子将在半个周期连接到零线，在另一个周期连接到交流输入电压的线路。

图 1 显示了带有全波整流器的电容式无变压器电源的典型图。该电路不适合直接驱动可控硅和可控硅，因为直流输出电压的负端没有连接到交流输入电压的零线。

图 1：带全波整流器的无变压器电容电源

相反，图 2 中的电路（带半波整流器的电容式无变压器电源）非常适合此用途。相同类型的考虑可以应用于电阻式无变压器电源的情况。

图 2：带半波整流器的无变压器电容电源

为了克服使用全波整流器时出现的上述问题，TRIAC或SCR控制电路设置有隔离级，例如光可控硅。图 3 显示了一个示例，其中光控可控硅允许将控制电路与交流负载隔离。该电路的典型应用包括电磁阀和阀门控制、灯镇流器、静态交流电源开关、微处理器与 240 VAC 外围设备的接口、固态继电器、白炽灯调光器、温度控制和电机控制。

图 3：带有光可控硅的电路驱动器

这种控制方法意味着 TRIAC 或 SCR 的触发是由通过栅极限流电阻和光可控硅的交流电流直接执行的。然而，控制信号的时序和分配给限流电阻的值必须适当地确定，以避免元件过热。特别是，门极应保持激活足够长的时间以触发 TRIAC 或 SCR，但不要使门极电阻过度过热，门极电阻必须在“开启”的整个持续时间内承受交流电压的施加状态。对于带半波整流的电路，总是有可能直接用直流电压驱动可控硅或可控硅。由于该电压的负端（地）与交流输入电压的中性点耦合，DC 电压可以提供使 TRIAC 或 SCR 导通所需的栅极电流。在这种情况下，获得了一种廉价（不需要光控）、简单且更好的散热解决方案。通过使用降低值的直流电压，栅极信号可以无限期地保持活动状态，这相当于使用 TRIAC 或 SCR，就好像它们是继电器一样，简化了电路的时序。

正负电源

要驱动 TRIAC 或 SCR，应向栅极引脚施加电流，使其在 SCR 的情况下在栅极和阴极 (K) 之间或在 TRIAC 的情况下在栅极和端子 A1 之间流动. 对于非隔离控制电路（例如目前提出的无变压器控制电路），可以区分正电源，即控制电路 (VSS) 的接地连接到 K 或 A1，和负电源，由此控制电路的正电源（VDD）连接到A1。我们可以在图 4 中看到第一种拓扑，而图 5 显示了负电源的解决方案。

图 4：带正电源的驱动电路

图5：负电源驱动电路

正电源更适合触发可控硅，而负电源更适合驱动可控硅。前几篇文章中已经介绍过的负电源拓扑示例是线性电源（由降压变压器、二极管桥、线性稳压器和一些滤波电容器组成）、电容电源和电阻电源供应。当引入开关模式电源时，将添加更多拓扑。