晶閘管在實際應(yīng)用中面臨過壓、過流、di/dt和dv/dt等應(yīng)力,必須設(shè)計完善的保護(hù)電路以確保其安全可靠運行。
過壓保護(hù)通常采用RC吸收電路和壓敏電阻(MOV)。RC吸收電路并聯(lián)在晶閘管兩端,當(dāng)出現(xiàn)電壓尖峰時,電容充電限制電壓上升率,電阻則消耗能量防止振蕩。壓敏電阻具有非線性伏安特性,當(dāng)電壓超過閾值時,其阻值急劇下降,將過電壓鉗位在安全范圍內(nèi)。例如,在感性負(fù)載電路中,晶閘管關(guān)斷時會產(chǎn)生反電動勢,RC吸收電路和MOV可有效抑制這一電壓尖峰。
過流保護(hù)主要依靠快速熔斷器和電流檢測電路??焖偃蹟嗥髟陔娏鞒^額定值時迅速熔斷,切斷電路;電流檢測電路(如霍爾傳感器)實時監(jiān)測電流,當(dāng)檢測到過流時,通過控制電路提前關(guān)斷晶閘管或觸發(fā)保護(hù)動作。在高壓大容量系統(tǒng)中,還可采用限流電抗器限制短路電流上升率。
逆導(dǎo)晶閘管(RCT)內(nèi)部集成二極管,適用于逆變電路。貴州Infineon英飛凌晶閘管
晶閘管在實際應(yīng)用中面臨過壓、過流、di/dt 和 dv/dt 等應(yīng)力,必須設(shè)計完善的保護(hù)電路以確保其安全可靠運行。
di/dt保護(hù)是防止晶閘管在導(dǎo)通瞬間因電流上升率過大而損壞的關(guān)鍵。過大的di/dt會導(dǎo)致結(jié)溫局部過高,甚至引發(fā)器件長久性損壞。通常在晶閘管陽極串聯(lián)電感(如空心電抗器)或采用飽和電抗器,限制di/dt在允許范圍內(nèi)(一般為幾十A/μs至幾百A/μs)。
dv/dt保護(hù)用于防止晶閘管在阻斷狀態(tài)下因電壓上升率過大而誤觸發(fā)。過高的dv/dt會使結(jié)電容充電電流增大,當(dāng)該電流超過門極觸發(fā)電流時,晶閘管將誤導(dǎo)通。常用的dv/dt保護(hù)措施是在晶閘管兩端并聯(lián)RC緩沖電路,降低電壓上升率。
吉林門極可關(guān)斷晶閘管晶閘管模塊的并聯(lián)使用可提高電流承載能力。
單向晶閘管的測試與故障診斷方法
對單向晶閘管進(jìn)行測試和故障診斷是確保其正常工作的重要環(huán)節(jié)。常用的測試方法有萬用表測試和示波器測試。使用萬用表的電阻檔可以初步判斷晶閘管的好壞。正常情況下,陽極與陰極之間的正反向電阻都應(yīng)該很大,門極與陰極之間的正向電阻較小,反向電阻較大。如果測得的電阻值不符合上述規(guī)律,則說明晶閘管可能存在故障。示波器測試可以更直觀地觀察晶閘管的工作狀態(tài)。通過觀察觸發(fā)脈沖的波形、幅度和寬度,以及晶閘管導(dǎo)通和關(guān)斷時的電壓、電流波形,可以判斷觸發(fā)電路和晶閘管本身是否正常。在故障診斷時,常見的故障現(xiàn)象有晶閘管無法導(dǎo)通、晶閘管無法關(guān)斷、晶閘管過熱等。對于無法導(dǎo)通的故障,可能是觸發(fā)電路故障、門極開路或晶閘管本身損壞。對于無法關(guān)斷的故障,可能是負(fù)載電流過大、維持電流過小或晶閘管內(nèi)部短路。對于過熱故障,可能是散熱不良、電流過大或晶閘管性能下降。通過逐步排查,可以確定故障原因并進(jìn)行修復(fù)。
晶閘管特性晶閘管VS與小燈泡EL串聯(lián)起來,通過開關(guān)S接在直流電源上。注意陽極A是接電源的正極,陰極K接電源的負(fù)極,控制極G通過按鈕開關(guān)SB接在1.5V直流電源的正極(這里使用的是KP1型晶閘管,若采用KP5型,應(yīng)接在3V直流電源的正極)。晶閘管與電源的這種連接方式叫做正向連接,也就是說,給晶閘管陽極和控制極所加的都是正向電壓。合上電源開關(guān)S,小燈泡不亮,說明晶閘管沒有導(dǎo)通;再按一下按鈕開關(guān)SB,給控制極輸入一個觸發(fā)電壓,小燈泡亮了,說明晶閘管導(dǎo)通了。這個演示實驗給了我們什么啟發(fā)呢? 晶閘管在電力系統(tǒng)中可用于無功補償(如TSC)。
這個實驗告訴我們,要使晶閘管導(dǎo)通,一是在它的陽極A與陰極K之間外加正向電壓,二是在它的控制極G與陰極K之間輸入一個正向觸發(fā)電壓。晶閘管導(dǎo)通后,松開按鈕開關(guān),去掉觸發(fā)電壓,仍然維持導(dǎo)通狀態(tài)。為了確保單向晶閘管在工作過程中的安全性和可靠性,必須設(shè)計完善的保護(hù)電路。過電壓保護(hù)電路能夠防止晶閘管因承受過高的電壓而損壞。常見的過電壓保護(hù)措施有阻容吸收電路和壓敏電阻保護(hù)。阻容吸收電路利用電容和電阻的組合,在過電壓出現(xiàn)時吸收能量,限制電壓的上升率。壓敏電阻則在電壓超過其擊穿電壓時,呈現(xiàn)低電阻狀態(tài),將過電壓能量釋放掉。過電流保護(hù)電路用于防止晶閘管因過大的電流而燒毀。常用的過電流保護(hù)方法有快速熔斷器保護(hù)、過電流繼電器保護(hù)和電子保護(hù)電路??焖偃蹟嗥髂軌蛟陔娐烦霈F(xiàn)短路等故障時迅速熔斷,切斷電路,保護(hù)晶閘管。在設(shè)計保護(hù)電路時,需要根據(jù)晶閘管的額定參數(shù)和實際工作環(huán)境,合理選擇保護(hù)元件的參數(shù),以確保保護(hù)電路的有效性。 晶閘管常用于電機調(diào)速、溫度控制、電焊機等工業(yè)應(yīng)用。貴州Infineon英飛凌晶閘管
晶閘管模塊的過載能力強,能在短時間內(nèi)承受數(shù)倍額定電流。貴州Infineon英飛凌晶閘管
單向晶閘管的伏安特性研究單向晶閘管的伏安特性曲線直觀地反映了其工作狀態(tài)。當(dāng)門極開路時,如果陽極加正向電壓,在一定范圍內(nèi),晶閘管處于正向阻斷狀態(tài),只有很小的漏電流。當(dāng)正向電壓超過正向轉(zhuǎn)折電壓時,晶閘管會突然導(dǎo)通,進(jìn)入低阻狀態(tài)。而當(dāng)門極施加正向觸發(fā)脈沖時,晶閘管在較低的正向電壓下就能導(dǎo)通,觸發(fā)電流越大,導(dǎo)通時間越短。在反向電壓作用下,晶閘管處于反向阻斷狀態(tài),只有極小的反向漏電流,當(dāng)反向電壓超過反向擊穿電壓時,器件會因擊穿而損壞。深入理解伏安特性對于合理選擇晶閘管的參數(shù)以及設(shè)計觸發(fā)電路至關(guān)重要。例如,在設(shè)計過壓保護(hù)電路時,需要確保晶閘管的正向轉(zhuǎn)折電壓高于正常工作電壓,以避免誤觸發(fā)。 貴州Infineon英飛凌晶閘管