如何用单片机控制220V交流电的通断,不用继电器?

电子电路科学


使用单片机控制220V交流电的通断,方法非常多。使用继电器是最方便的,但是继电器通断会有声音,很不好,而且继电器有次数限制,容易坏。题主也说明不用继电器,下面提供几种方法吧,供大家参考。

(1)使用双向可控硅,注意是交流电使用双向可控硅而不是单向可控硅。

这种情况比较简单,但是电路可靠性不高220V和单片机电源必须共地,电路故障很容易高压烧毁低压端的单片机。

低压控制高压,最好做隔离,上图为使用光耦隔离的控制方式,也可以使用其它物理隔离芯片。

(2)使用三极管、MOS管的控制方式

上图是使用MOS管作开关的电路原理图,因为是交流电,使用两个N沟道的MOS管背靠背连接,该图只是一部分示意图,真正的电路还有很多关键技术,比如采样交流电的极性、判断零点,实现过零开通、断开,以减少对设备的损耗。以及过流、短路保护,区分容性负载上电瞬间的波形与过流、短路波形的区别,防止误保护。使用三极管的原理也是类似的,由于篇幅的原因,就不为大家详细说明了,真正要详细分析几千字估计都不够。

总之,低压控制高压的方式有很多,选择元器件的时候一定要考虑电流、耐压以及功率。本人举两个例子为大家作参考,希望对大家有所帮助,喜欢的点个赞哦。


雄哥谈科技


可以用晶闸管来实现这个功能。

一、图形符号与结构

单向晶闸管的图形符号、内部结构和等效图如下图所示。

单向晶闸管有3个极:A极(阳极)、G极(门极)和K极(阴极)。单向晶闸管相当于PNP型三极管和NPN型三极管以下图(c)所示的方式连接而成。

二、单向晶闸管的导通和关断条件

单向晶闸管的导通和关断条件如下图所示。

三、晶闸管开关电路原理

晶闸管不但有通、断状态,而且还有可控性,这与开关的性质相似,利用该性质可将晶闸管与一些原器件结合起来制成晶闸管开关。

与普通开关相比,晶闸管开关具有动作迅速、无触点、寿命长、

没有电弧和噪声等优点。

具体电路如下图所示。

图中环线框内的电路相当于一个开关,3、4脚接交流电源和负载,开关的通、断受1、2脚的控制电压控制。

当1、2脚无控制电压时,光电耦合器内部的发光二极管不发光,内部的光敏三极管也不导通,三极管VT因基极电压高而饱和导通,VT导通后集电极电压接近0V,晶闸管VS1,VS2的G极无触发电压,VS1,CS2均截止,这时3、4脚处于开路状态,相当于开关断开。

当1、2脚有控制电压时,光电耦合器内部的发光二极管发光,内部的光敏三极管导通,三极管VT的基极电压被旁路,VT截止,集电极电压很高,该较高的触发电压送到晶闸管VS1,VS2的G极。VS1,VS2的导通分下面两种情况。

1、若交流电压U的极性是左正右负,该电压对VS1来说是正向电压(U+对应VS1的A极),对VS2来说是反向电压(U-对应VS2的A极),VS1,VS2虽然G级都有触发电压,但只有VS1导通,VS1导通后,有电流流过负载RL,电流路径是:U左正--VS1--VD2--RL--U右负。

2、若交流电压U的极性是右正左负,该电压对VS1来说是负向电压,对VS2来说是正向电压,在触发电压作用下,只有VS2导通,VS2导通后,有电流流过负载RL,电流路径是:U右正--RL--VS2--VD1--U左负。

也就是说,当1、2脚无控制电压时,3、4脚之间处于断开状态,电流无法通过;当1、2脚加有控制电压时,3、4脚之间处于接通状态,电流可以通过3、4脚。


老马识途单片机


不用继电器,用单片机控制220V交流电的通断,我这里提供一种设计思路,或许还有更好的方案,仅供参考,下面详细说明。

我的方案是用一个双向可控硅以及一个专用的驱动芯片(MOC3041),双方可控硅是一种半控型器件,即可以控制开通,但无法控制关断。这样的话只要在电源电压过零时,可控硅的触发端有信号,可控硅就会导通。如果没有信号,可控硅就会关断,因此可以用于交流电的开通和关断;下图就是这部分的电路原理图。


这部分电路相对比较简单,图中电HOT和NEUTRAL之间接的是220V交流电源,MOC3041的第2脚接单片机的一个I/O口,第一脚通过一个阻值合适的电阻接到VCC,起限流作用。下图是MOC3041的内部结构图:


该芯片输入与输出之间通过光信号传递以实现电气上的隔离,输出侧有电压过零检测电路,4,6PIN 之间接交流电压之后,只要单片机输出低电平,那么输入侧LED点亮,在电源在过零的时候第4脚上会自动输出可控硅的触发信号,使双向可控硅导通。反之,如果要使220V交流电被切断,只要使单片机输出高电平就可以了。这样就实现了用单片机控制220V交流电压的接通与关断。


希望这个方案对你有帮助!


口口木的笔记


首先来说,220V交流电的负载是多大,是感性负载负载还是阻性负载,正常输出功率是多大等这些都要考虑进去。

1、如果是阻性负载的话,比如普通的灯泡,一般是30到40W左右,如果用220V交流电来控制通断,简单点的就用一个双向可控硅直接控制,BT137电流达到7A,耐压值600V,驱动灯泡足够了

也可以加一个光耦

2、如果是感性负载的话,比如电动机,因为它的内部有线圈,100W的电动机在启动的时候可能达到1000W,因此这类电器电路就要加多一个阻容吸收电路,必要时候同时加一个压敏电阻,可以使10471,根据实际间距选择合适的压敏电阻,因为瞬导通时候电压很高,这样就有起到过压保护,以防一通电或者关断时候产生感应电动势产生的电压把可控硅击穿,有时候还会串联一个电感。


大年君


用单片机控制的话,我曾经做过好几个项目,如果是小电流的,电流在几十个毫安到几毫安左右的,可以用光耦继电器直接控制。典型的有东芝和松下的photomos。

如果是电流比较大,达到几百个毫安,或者几安,甚至几十安培的话,可以通过类似moC3061类似的可控硅光耦。然后继续控制电流,更大的可控硅,比如BT系列的BT138。使用这个方案的时候,要充分考虑你的负载是阻性负载还是感性负载,如果是类似电机之类的负载的话,要给最后一级的可控硅,留出一定的负载余量。比如电机的电流是五个安培的话,可控硅可以选在10到20个安培。可控硅的耐压应该至少选在600伏到800伏左右,不然的话,负载有毛刺的话,可控硅是比较容易击穿的。


赵梦君3


机械触点电磁继电器动作时会有声音,使用寿命也较短。不用继电器控制交流电通断,就是基于这样的考虑吧。电子开关可以做到,如晶闸管,晶体管,场效应管。从安全角度考虑,光隔是必要的。断开感性负载,会有高压感应电,还要考虑电流过零点切除。现在有把这些都做好的固态继电器ssr ,名字叫继电器是为了好记,和传统电磁继电器完全不同。双向可控硅,光隔控制信号,电压过零点接通,电流过零点断开,低压直流5伏信号控制220伏交流电通断,很好用。


散居猎人


简单的用三极管都可以做到,像感应灯驱动灯泡就是直接用三极管,但是这样很危险,高压容易击穿低压原件,所以目前最稳妥的其实还是继电器,继电器是完全隔离的,而且原理简单不容易出故障,缺点是噪音,反应慢。此外还有光电耦合放大器,可控硅等很多器件。光耦比较好的一点就是隔离,但光耦是单向导电的,需要用2个光耦互补才能传输交流


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