闸流管和双向可控硅成功应用的十条黄金规则

闸流管和双向可控硅成功应用的十条黄金规则内容摘要：

1、流管和双向可控硅 - 成功应用的十条黄金规则 流管和双向可控硅 - 成功应用的十条黄金规则 流管和双向可控硅 - 成功应用的十条黄金规则 of 12 2002 1 2002 in or in is of in of or is to be be No be by of or or 流管和双向可控硅 - 成功应用的十条黄金规则 这篇技术文献的目标是提供有趣的、描述性的、实际的介绍，帮助读者在功率控制方面成功应用闸流管和双向可控硅，提出指导工作的十条黄金规则。 闸流管 闸流管是一种可控制的整流管，由门极向阴极送出微小信号电流即可触发单向电流自阳极流向阴极。 导通 让门极相对阴极成正极性，使产生门极 2、电流，闸流管立即导通。 当门极电压达到阀值电压 导致门极电流达到阀值 过很短时间 作门极控制导通时间）负载电流从正极流向阴极。 假如门极电流由很窄的脉冲构成，比方说 1 s，它的峰值应增大，以保证触发。 当负载电流达到闸流管的闩锁电流值 I L 时，即使断开门极电流，负载电流将维持不变。 只要有足够的电流继续流动，闸流管将继续在没有门极电流的条件下导通。 这种状态称作闩锁状态。 注意， 5下的数据。 在低温下这些值将增大，所以驱动电路必须提供足够的电压、电流振幅和持续时间，按可能遇到的、最低的运行温度考虑。 规则 1 为了导通闸流管（或双向可控硅），必须有门极电流 至负载电流达到 条件必须满足，并按可能 3、遇到的最低温度考虑。 灵敏的门极控制闸流管，如 易在高温下因阳极至阴极的漏电而导通。 假如结温 T j 高于 T 将达到一种状态，此时漏电流足以触发灵敏的闸流管门极。 闸流管将丧失维持截止状态的能力，没有门极电流触发已处于导通。 要避免这种自发导通，可采用下列解决办法中的一种或几种： 1. 确保温度不超过 2. 采用门极灵敏度较低的闸流管，如 在门极和阴极间串入 1低已有闸流管的灵敏度。 3. 若由于电路要求，不能选用低灵敏度的闸流管，可在截止周期采用较小的门极反向偏流。 这措施能增大 用负门极电流时，特别要注意降低门极的功率耗散。 截止（换向） 要断开闸流管的电流，需把负载电流降到维持电流I 历经 4、必要时间，让所有的载流子撤出结。 在直流电路中可用“强迫换向”，而在交流电路中则在导通半周终点实现。 （负载电路使负载电流降到零，导致闸流管断开，称作强迫换向。 ）然后，闸流管将回复至完全截止的状态。 假如负载电流不能维持在 阳极和阴极之间电压再度上升之前，闸流管不能回复至完全截止的状态。 它可能在没有外部门极电流作用的情况下，回到导通状态。 注意， 度高时其值减小。 所以，为保证成功的切换，电路应充许有足够时间，让负载电流降到 考虑可能遇到的最高运行温度。 规则 换）闸流管（或双向可控硅），负载电流必须 需要高峰值 2. 由 者之间迟后时间较长 要求 3. 低得多的 受能力 若控制负载具有高dI/（例 5、如白炽灯的冷灯丝），门极可能发生强烈退化。 4. 高 1对于很小的负载，若在电源半周起始点导通，可能需要较长时间的能让负载电流达到较高的 在标准的 位控制电路中，如灯具调光器和家用电器转速控制，门极和 极性始终不变。 这表明，工况总是在 1+和3里双向可控硅的切换参数相同。 这导致对称的双向可控硅切换，门极此时最灵敏。 说明：以 1+， 1-， 3- 和 3+标志四个触发象限，完全是为了简便，例如用 1+取代“ G+”等等。 这是从双向可控硅的 V/I 特性图导出的代号。 正的 反也是（见图 5）。 实际上，工况只能存在 1 和 3 象限中。 上标+和规则 要有可能，就要避开 3+象限（ G+）。 其它导 6、通方式 还有一些双向可控硅的导通方式是我们不希望发生的。 其中有些不损伤设备，另一些则可能破坏设备。 （ a）电子噪声引发门极信号 在电子噪声充斥的环境中，若干扰电压超过 有足够的门极电流，就会发生假触发，导致双向可控硅切换。 第一条防线是降低临近空间的杂波。 门极接线越短越好，并确保门极驱动电路的共用返回线直接连接到 脚（对闸流管是阴极）。 若门极接线是硬线，可采用螺旋双线，或干脆用屏蔽线，这些必要的措施都是为了降低杂波的吸收。 为增加对电子噪声的抵抗力，可在门极和 间串入 1此降低门极的灵敏度。 假如已采用高频旁路电容，建议在该电容和门极间加入电阻，以降低通过门极的电容电流的峰值，减少双向可控硅门极 7、区域为过电流烧毁的可能。 另一解决办法，选用 H 系列的双向可控硅（例如， 这些是低灵敏度型号，规格 10mA 为增强抗干扰能力所设计。 流管和双向可控硅 - 成功应用的十条黄金规则 规则 极连线长度降至最低。 返回线直接连至 阴极）。 若用硬线，用螺旋双线或屏蔽线。 门极和 加电阻 1频旁路电容和门极间串接电阻。 另一解决办法，选用 H 系列低灵敏度双向可控硅。 (b)超过最大切换电压上升率 动高电抗性的负载时，负载电压和电流的波形间通常发生实质性的相位移动。 当负载电流过零时双向可控硅发生切换，由于相位差电压并不为零（见图6）。 这时双向可控硅须立即阻断该电压。 产生的切换电压上升率若超过允许的 迫使双 8、向可控硅回复导通状态。 因为载流子没有充分的时间自结上撤出。 高 受能力受二个条件影响： 1. 切换时负载电流下降率。 ，则 受能力下降。 2. 接面温度 高， 受能力越下降。 假如双向可控硅的 允许值有可能被超过，为避免发生假触发，可在 装置 此限制电压上升率。 通常选用 100的能承受浪涌电流的碳膜电阻， 100电容。 另一种选择，采用 向可控硅 注意，缓冲电路中无论如何不能省略电阻。 没有这限流电阻，电容向双向可控硅释放电荷时可能形成高的 ，在不利的切换条件下有破坏性。 （ c） 超出最大的切换电流变化率 致高 的因素是，高负载电流、高电网频率（假设正弦波电流）或者非正弦波负载电流。 非正弦波 9、负载电流和高 常见原因是整流供电的电感性负载。 常常导致普通双向可控硅切换失败，一旦电源电压降到负载反电势之下，双向可控硅电流向零跌落。 该效应见图 7。 双向可控硅处于零电流状态时，负载电流绕着桥式整流器“空转”。 这类负载产生的 此之高，使双向可控硅甚至不能支持 50形由零上升时不大的 dV/里增加缓冲电路并无好处，因为 是问题所在。 增加一个几 电感，和负载串连，可以限制另一种解决办法，采用 向可控硅。 (d) 超出最大的断开电压变化率 （或门极灵敏的闸流管）作用很高的电压变化率，尽管不超过 V 图 8），电容性内部电流能产生足够大的门极电流，并触发器件导通。 门极灵敏度随温度而升高。 假如发生这样 10、的问题， （或阳极和阴极间）应该加上 冲电路，以限制。 若用的是双向可控硅，采用 双向可控硅更为有利。 流管和双向可控硅 - 成功应用的十条黄金规则 规则 5.若 能引起问题，在 加入 冲电路。 若高能引起问题，加入一几 电感和负载串联。 另一种解决办法,采用 向可控硅。 (e) 超出截止状态下反复电压峰值 常的电源瞬间过程， 压可能超过 时 的漏电将达到一定程度，并使双向可控硅自发导通（见图 9）。 若负载允许高涌入电流通过，在硅片导通的小面积上可能达到极高的局部电流密度。 这可能导致硅片的烧毁。 白炽灯、电容性负载和消弧保护电路都可能导致强涌入电流。 由于超过 致双向可控硅导通，这不完全威胁 11、设备安全。 而是随之而来的 可能造成破坏。 原因是，导通扩散至整个结需要时间，此时允许的 低于正常情况下用门极信号导通时的允许值。 假如过程中限制 一较低的值，双向可控硅可能可以幸存。 为此，可在负载上串联一个几 心）电感。 假如上述解决方法不能接受，或不实际，可代替的方法是增加过滤和箝位电路，防止尖峰脉冲到达双向可控硅。 可能要用到金属氧化物变阻器（ 作为“软”电压箝位器，跨接在电源上， 游增加电感、电容滤波电路。 有些厂家怀疑，电路中采用 否可靠，因为他们得知，在高温环境下 失控并导致严重事故。 原因是它们的工作电压有显著的负温度系数。 但是，假如推荐电压等级 275V 于 230V 电源，用 250V 往会发生事故，对于高温下的 230V 电源这是不够的。 规则 严重的、异常的电源瞬间过程中有可能被超出，采用下列。