可控硅培訓資料(下)-圖解篇

ACS/ACST Triac即是Crowbar Triac方案的一種:

它可提升可控硅的EMC能力,使得產品輕而易舉的通過歐盟的各種EMC測試,它的耐壓將超過2KV或更高.(具體測試
條件可參考產品DATASHEET)下面以ACS108-5為例說明:當它帶一150Ω(相當于40W冷光燈)時,它可通過IEC6100-4-5的浪涌測試.

電子噪聲干擾:dV/dt 參數

當實際提供的dV/dt 大于產品規格指定的靜態dV/dt時,可控硅將會有誤觸發而導致開通的危險.但此類誤觸發不會對可控硅本身造成損壞.

靜態dV/dt也和溫度有直接關系,下圖為一簡單示意圖:以24A;600V Triac為例:溫度越高,dV/dt 越小;

對于單向可控硅(SCR)的電子噪聲抗干擾措施: 減少Rgk,將提高dV/dt.

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減少Rgk后,一部分寄生電容電流將被Rgk旁路,從而達到抗干擾目的.

對于單向可控硅(SCR)的電子噪聲抗干擾的另一措施:減少Rgk和增加一電容Cgk,將提高dV/dt.(此措施尤其對大于8A的SCR有效)

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減少Rgk和增加Cgk后,一部分寄生電容電流將被Rgk和Cgk旁路,從而達到抗干擾目的.

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對于雙向可控硅(Triac)的電子噪聲抗干擾的措施:加一Pi型電路.

請注意:CGA1將不再允許直接加在觸發端,因為CGA1將徹底減少第二和第三象限的di/dt能力.(工藝結構的原因)

對于雙向可控硅(Triac)的電子噪聲抗干擾的另一措施: 設計好VGD參數電路.

設計門極驅動電壓時,要有足夠高的VGA1電壓(大于VGD),檢查(VDD-VOHMAX.)

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RC噪聲抗干擾參數的設計:
為了改善可控硅在瞬態時的抗干擾能力,它將可能使用一RC電路作為噪聲抑制器.通常來講,C將選擇約1nF左右,R將選擇47~75Ω;(C和R不可選的太大) 而且,為了準確設定RC值,我們最好做一個BURST測試(IEC6100-4-4)

ACS/ACST Triac同普通可控硅的抗干擾能力比較:

改善抗干擾性,而且降低IGT到適中值但不會太小.

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可控硅開啟時的參數:di/dt

請注意檢查在可控硅開啟時,di/dt值不能超過DATASHEET上指定時,否則可控硅將被損壞.

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可控硅在使用過高的di/dt后的損壞現象:

????????第一步:IGT超過規格????????????????????????????? 第二步:VDRM 和/或VRRM失效,或者第一陽極和第二陽極直接短路.

用測量的波形舉例說明di/dt

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單向可控硅的硅狀結構極其等效電路

??????????? ?內部結構:?????????????????????????????????????????????????????????????????? ???? 等效電路:

符號:

PIN腳指定順序:KAG

注意:單向可控硅總是正極電流驅動

雙向可控硅的硅狀結構

請注意:對于雙向可控硅,它既可正向電流驅動,亦可反向電流驅動,取決于具體的可控硅型號(參考DATAHSEET)

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雙向可控硅觸發象限:Q1/Q2/Q3/Q4

雙向可控硅Q1/Q4驅動的應用:第一陽極(A1)和VSS相連,通常我們不推薦Q4驅動,因為它相比于其它象限di/dt能力稍小些以及要求較高的IGT.

雙向可控硅Q2/Q3驅動的應用:第一陽極和VDD相連.

雙向可控硅Q1/Q3驅動的應用:

需在門極加一DIAC,或加帶PI型網絡的隔離光藕.

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驅動電流參數:IGT? 最小且必要的可控硅門極驅動電流在DATASHEET中,由于參數的離散性,所以一般最大值將被寫入規格書中.
驅動電壓參數:VGT?? 由于最大IGT流過時所產生的門極電壓.

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對于驅動電流參數的選擇:

由于溫度對它影響較大,所以我們選擇時要滿足以下等式: IGT(-10℃)=1.5×IGT(25℃)

對于門極驅動電阻參數的選擇:
考慮到?Rgmax=1.05Rg(電阻最大:5%)
?最小溫度:取決于使用環境溫度
?最大輸出電壓:取決于邏輯電平
?最小的輸入電壓:VCC
所以我們用下式去計算Rg:

快速設計規則:Rg<2×(VCC/IGT)

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門鎖電流:IL

定義:當移開門極驅動時,陽極最小且必要保持導通的電流幅度.

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門鎖(保持)電流IL(IH)將與結溫有關:TJ越高,IL(IH)將越小.

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最小門極電流持續時間的設計:

i(t)=Ipeak*sin(wt)

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熱設計: 在做熱設計時,首先了解穩定狀態時的電流設計:
ITRMS?在給定的最大表面溫度條件下的最大的RMS電流值.(特別是取決于散熱器的尺寸)
它是一熱限制

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其次要知道功耗設計:

功耗計算方法:

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如果是其它波形時:

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也可以用DATAHSHEET中的圖表和下面等式去近似獲得功耗值:

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實際應用中的TJ的設計:

算出來的TJ必須低于DATAHSHEET上規定的TJMAX.否則散熱器是必要的!!!

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舉例說明熱設計:

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對于不同的封裝,它的結點到周圍環境之間的熱阻是不同的:

影響熱阻因素:針對功率SMD器件的銅散熱片

a)銅箔厚度
b)PCB板厚度
c)銅表面處理

瞬態電流設計注意事項:
什么是Zth參數?由于消耗功率脈沖帶來的溫度升高!

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如何計算和使用Zth(t)參數?

疊加原理:

功率積分:

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計算Zth(j-c)或者Zth(j-a)的模型:

在穩定狀態下的散熱器影響:

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外加散熱器的使用:(Rth(j-a)或Rth(j-c)

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瞬態過流設計:
ITSM定義?不可重復的最大浪涌電流能力?

浪涌電流能力:
下圖舉例說明”浪涌峰值通態電流的次數”,它可供脈沖周期大于20MS的場合;

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ITSM參數:定義?最大的浪涌電流(在16.7或明或20ms以內),超過ITSM,可控硅將會短路或開路失效;
I2t參數:定義?保護器件的熔化特性

最大不可重復電流能力的評價:

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關斷過程中的參數: (di/dt)c & (dv/dt)c

在感性負載應用中,電流和電壓總是不在同一相位,在關斷時,IT=0,但VT≠0
如果設計時超過DATASHEET中的指定的(di/dt)c或者(dv/dt)c,可控硅可能將保持導通.(此時IG=0)

(di/dt)c將取決于負載特性:

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(di/dt)c相對于(dv/dt)c:

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減少(dv/dt)c方法:加一RC網絡

注意:(di/dt)c值僅僅取決于負載,它意味著必須選擇好的AC Switch去維持此值!例如ACS/ACST系列
產品.

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結溫對(di/dt)c的影響:TJ越大,(di/dt)越小

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無緩沖網絡的雙向可控硅:

不存在(dv/dt)c的限制!

只要檢查關斷過程中的di/dt(可能由負載造成)

注意:無緩沖網絡的雙向可控硅僅有三象限!

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舉例說明無緩沖網絡的雙向可控硅的優點

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保持電流IH:當IT低于IH時,可控硅將被關斷!

高結溫可控硅:

高結溫可控硅產品范圍:

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ACS/ACST可控硅選用指南:

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