晶閘管在實(shí)際應(yīng)用中面臨過(guò)壓、過(guò)流、di/dt和dv/dt等應(yīng)力,必須設(shè)計(jì)完善的保護(hù)電路以確保其安全可靠運(yùn)行。
過(guò)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(shí),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(guò)閾值時(shí),其阻值急劇下降,將過(guò)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(shí)會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì),RC吸收電路和MOV可有效抑制這一電壓尖峰。
過(guò)流保護(hù)主要依靠快速熔斷器和電流檢測(cè)電路??焖偃蹟嗥髟陔娏鞒^(guò)額定值時(shí)迅速熔斷,切斷電路;電流檢測(cè)電路(如霍爾傳感器)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電流,當(dāng)檢測(cè)到過(guò)流時(shí),通過(guò)控制電路提前關(guān)斷晶閘管或觸發(fā)保護(hù)動(dòng)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。
智能晶閘管模塊內(nèi)置保護(hù)電路,可防止過(guò)壓、過(guò)流對(duì)器件造成損壞。半橋模塊晶閘管品牌推薦
雙向晶閘管的參數(shù)選擇與應(yīng)用注意事項(xiàng)
選擇雙向晶閘管時(shí),需綜合考慮以下參數(shù):1)額定通態(tài)電流(IT (RMS)):應(yīng)根據(jù)負(fù)載電流的有效值選擇,一般取 1.5-2 倍余量,以避免過(guò)載。例如,對(duì)于 10A 負(fù)載電流,可選擇 16A 額定電流的雙向晶閘管。2)額定電壓(VDRM/VRRM):需高于電路中可能出現(xiàn)的最大電壓峰值,通常取 2-3 倍安全裕量。在 220V 交流電路中,應(yīng)選擇耐壓 600V 以上的器件。3)門(mén)極觸發(fā)電流(IGT)和觸發(fā)電壓(VGT):根據(jù)驅(qū)動(dòng)電路能力選擇,IGT 一般在幾毫安到幾十毫安之間。4)維持電流(IH):應(yīng)小于負(fù)載電流,確保雙向晶閘管導(dǎo)通后能維持狀態(tài)。應(yīng)用時(shí)還需注意:1)避免在潮濕、高溫環(huán)境下使用,以防性能下降。2)對(duì)于感性負(fù)載,需在負(fù)載兩端并聯(lián) RC 吸收網(wǎng)絡(luò),抑制反電動(dòng)勢(shì)。3)觸發(fā)脈沖寬度應(yīng)大于負(fù)載電流達(dá)到維持電流所需的時(shí)間,確??煽坑|發(fā)。4)安裝時(shí)需保證散熱良好,避免器件因過(guò)熱損壞。 湖北晶閘管價(jià)位多少晶閘管的觸發(fā)電路需匹配門(mén)極特性以提高可靠性。
單向晶閘管的制造依賴(lài)于半導(dǎo)體平面工藝,主要材料是高純度單晶硅。其制造流程包括外延生長(zhǎng)、光刻、擴(kuò)散、離子注入等多個(gè)精密步驟。首先,在N型硅襯底上生長(zhǎng)P型外延層,形成P-N結(jié);接著,通過(guò)多次光刻和擴(kuò)散工藝,構(gòu)建出四層三結(jié)的結(jié)構(gòu);然后,進(jìn)行金屬化處理,制作出陽(yáng)極、陰極和門(mén)極的歐姆接觸;然后再進(jìn)行封裝測(cè)試。制造過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù),如雜質(zhì)濃度、結(jié)深等,會(huì)直接影響晶閘管的耐壓能力、開(kāi)關(guān)速度和觸發(fā)特性。采用離子注入技術(shù)可以精確控制雜質(zhì)分布,從而提高器件的性能和可靠性。目前,高壓晶閘管的耐壓值能夠達(dá)到數(shù)千伏,電流容量可達(dá)數(shù)千安,這為高壓直流輸電等大功率應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
單向晶閘管的散熱設(shè)計(jì)要點(diǎn)單向晶閘管在工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生功耗,導(dǎo)致溫度升高。如果溫度過(guò)高,會(huì)影響晶閘管的性能和壽命,甚至導(dǎo)致器件損壞。因此,合理的散熱設(shè)計(jì)至關(guān)重要。散熱方式主要有自然冷卻、強(qiáng)迫風(fēng)冷和水冷等。對(duì)于小功率晶閘管,可以采用自然冷卻方式,通過(guò)散熱片將熱量散發(fā)到周?chē)h(huán)境中。散熱片的材料一般選擇鋁合金,其表面面積越大,散熱效果越好。對(duì)于中大功率晶閘管,通常采用強(qiáng)迫風(fēng)冷方式,通過(guò)風(fēng)扇加速空氣流動(dòng),提高散熱效率。在設(shè)計(jì)散熱系統(tǒng)時(shí),需要考慮散熱片的尺寸、形狀、材質(zhì)以及風(fēng)扇的風(fēng)量、風(fēng)壓等因素。同時(shí),還需要確保晶閘管與散熱片之間的接觸良好,通常在兩者之間涂抹導(dǎo)熱硅脂,以減小熱阻。對(duì)于高功率晶閘管,如水冷方式能夠提供更強(qiáng)的散熱能力,適用于高溫、高功率密度的工作環(huán)境。 晶閘管在電鍍電源中提供可控直流輸出。
單向晶閘管的觸發(fā)電路需要為門(mén)極提供合適的觸發(fā)脈沖,以確保器件可靠導(dǎo)通。觸發(fā)電路主要有阻容觸發(fā)、單結(jié)晶體管觸發(fā)、集成觸發(fā)電路等類(lèi)型。阻容觸發(fā)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低,它利用電容充放電來(lái)產(chǎn)生觸發(fā)脈沖,但脈沖寬度和相位控制精度較差。單結(jié)晶體管觸發(fā)電路能夠輸出前沿陡峭的脈沖,適用于中小功率的晶閘管電路。集成觸發(fā)電路如KJ004、TC787等,具有可靠性高、觸發(fā)精度高、溫度穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。設(shè)計(jì)觸發(fā)電路時(shí),需要考慮觸發(fā)脈沖的幅度、寬度、前沿陡度以及與主電路的同步問(wèn)題。例如,在三相橋式全控整流電路中,觸發(fā)脈沖必須與三相電源同步,以保證晶閘管在正確的時(shí)刻導(dǎo)通,從而獲得穩(wěn)定的直流輸出。 光控晶閘管(LASCR)通過(guò)光信號(hào)觸發(fā),適用于高壓隔離場(chǎng)景。半橋模塊晶閘管品牌推薦
晶閘管模塊的并聯(lián)使用可提高電流承載能力。半橋模塊晶閘管品牌推薦
單向晶閘管在交流調(diào)壓中的應(yīng)用單向晶閘管在交流調(diào)壓電路中也發(fā)揮著重要作用。通過(guò)控制晶閘管在交流電每個(gè)周期內(nèi)的導(dǎo)通角,可以調(diào)節(jié)負(fù)載上的電壓有效值。在燈光調(diào)光電路中,利用雙向晶閘管(可視為兩個(gè)單向晶閘管反向并聯(lián))或兩個(gè)單向晶閘管反并聯(lián),根據(jù)需要調(diào)節(jié)燈光的亮度。當(dāng)導(dǎo)通角增大時(shí),燈光亮度增加;當(dāng)導(dǎo)通角減小時(shí),燈光亮度降低。在電加熱控制電路中,通過(guò)調(diào)節(jié)晶閘管的導(dǎo)通角,可以控制加熱元件的功率,實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的精確控制。與傳統(tǒng)的電阻分壓調(diào)壓方式相比,晶閘管交流調(diào)壓具有無(wú)觸點(diǎn)、功耗小、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。但在應(yīng)用過(guò)程中,需要注意抑制晶閘管開(kāi)關(guān)過(guò)程中產(chǎn)生的諧波干擾,以免對(duì)電網(wǎng)和其他設(shè)備造成不良影響。 半橋模塊晶閘管品牌推薦