研究南极人微电脑智能电热毯的控制器并总结双向可控硅的常见工作方式

jf201006

本帖分三个部分：
一、控制器拆机
二、控制原理简介
三、双向可控硅三种应用方式

这个南极人电热毯是去年入冬时买的，到今年三月份时坏了。拆开看了下，炸保险、炸可控硅，与商家联系，可以换货。拍了几张照片寄回。改天收到新的。


一、拆机

控制盒外观



控制器型号：RU56SD单控



拆开



主板正反面



主要元件



保险与可控硅坏



新的收到



同样的控制器型号



测试正常



新的也拆开



可控硅型号：MAC97A6 参数是0.8A/600V。



发热冷电阻阻值



单片机型号没有查到



电热毯型号：TT180X120-4X



参数



使用说明



控制器电路




二、控制原理

各部完成的功能如下（点击看大图）：



（一）供电


R6、C1为阻容限流，D1、D2整流，DW1为5V稳压管，C2为低压滤波。市电的N线为低压电的VCC，低压电的地，对于VCC（N线）是负压。D1是阻容的泄放回路，D2是低压电的充电回路，完成半波整流。

（二）控制核心
单片机的具体型号没有查到，其13脚为电源，接VCC。其8接为地。另有数据接口，14脚是时钟，16脚是数据。

（三）按键输入
7、9、10、11、12脚为按键输入。低电平有效。

（四）LED指示，用了矩阵形式
1、2、3脚为LED矩阵行输出，4、5、6、7脚为LED矩阵列输出。
19、20脚为可控硅触发信号输出，这里只用了19脚一路。

（五）可控硅工作方式
在高温工作的时候，应该是全部导通的，导通角最大（180度）。在使用温度控制时，电路中是没有温度采样的，所以应该是一个模糊控制，就是通过控制双向可控硅不同的导通角，来进行输出功率的控制，达到控温的。这时MCU输出的应该是一个PWM脉冲。

本电路中可控硅的工作方式：双向可控硅Q2，使用的是MAC97A6



其1脚为第一阳极MT1，2脚为门极G，3脚为第二阳极MT2。电路中MT1为参考，本电路可控硅的控制部分可简化如下：



对于Q2，第一阳极MT1接市电的N线，门极G接MCU，而MCU的VCC也是接市电的N线，所以MCU输出的高电平为VCC，就是G极与MT1电平相同，没有压差，Q2不导通。
当MCU输出低电平时，对于市电的N线相当于是负电压，就是G极比MT1电平低，这时无论MT1与MT2极性如何，Q2都导通。结合三端双向可控硅开关的象限定义：


Q2是工作在第II、III象限的，其可以稳定触发工作。




三、双向可控硅三种应用方式

（一）隔离电源有光耦隔离的电路



之前QUICK963焊台的部分电路，供电是通过J1接口引入两组独立的交流电，交流30V是通过可控硅Q3控制加热发热体的；交流8V是经过整流稳压为系统提供±5V直流电的。光耦U2的1、2脚为光耦控制端，由MCU的IO口直接控制。
发热丝工作在30V/50Hz电源中，其连接在第二阳极T2与交流另一端，以T1为参考，当正半波时，VT2-VT1为正，光耦工作，VG-VT1为正，可控硅工作在第I象限；当负半波时，VT2-VT1为负，光耦工作，VG-VT1为负，可控硅工作在第IV象限。
所以，一般只要是隔离电源和有光耦隔离驱动的可控硅控制电路中，可控硅均工作在I、III象限，可以选择三象限或四象限的可控硅。

（二）非隔离电源使用负电压电路
这种电路在小型电器中使用较多，如之前的NBD-520暧杯垫。

部分电路如下：



电路中，供电采用了阻容限流及半波整流。市电的L线为低压电源的正极，同时接在可控硅Q1的T1极。以T1为参考，当MCU输出高电平时，VG-VT1≈0V，则可控硅不导通；当MCU输出低电平时，VG-VT1≈-5V，可控硅导通。
在市电的一个周期内，Q1的T1极和T2极发生反相，使得Q1工作在第II、III象限，稳定触发。一般这种非隔离电源使用负电压电路由于使用了相对于可控硅T1极的负压，所以可控硅工作于第II、III象限。
注意：在非隔离负电压系统需要严格区分可控硅T1、T2极。

T1需要接低端，T2需要接高端，因为T1跟G极之间的内阻一般为几百欧姆，而T2与G极之间的内阻则有几百K欧姆以上，如果将T1接在高端的话，相当于L线和单片机IO口之间仅有几百欧姆的阻值，很容易损坏单片机。

（三）非隔离电源使用正电压电路



供电是由非隔离BUCK电路U2提供5V输出，可控硅控制电路中，由于以N线为GND，所以可控硅Q3的G极将一直为正电压，此时可以得出可控硅工作在第I、IV象限，上图是一款小功率的双向可控硅MAC97A8，由于手册中第IV象限最大驱动电流仅需7mA，可以用IO口直接驱动也没问题。
而大功率的可控硅，由于第IV象限需要的驱动电流较大，动辄几十上百毫安，如BAT16：



单片机的IO口一般无法直接驱动，所以可以用了一个三极管放大电流进行驱动。如下图


一般这种非隔离电源使用正电压电路由于使用了相对于可控硅T1极的正压，所以可控硅工作于第I、IV象限。
这里同样需要注意的是需要严格区分可控硅T1、T2极，T1极必须接在低端（GND），负载必须接在高端。




以下请避坑
附：南极人电热毯控制器RU56SD原理图
过两天（2025年11月20日）就是寒衣节了，让我们遥寄思念，祈求平安！


谢谢观赏！
祝各位坛友天天快乐！！

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