過去的幾個智能開關項目中,頻繁使用可控硅作為無觸點開關,期間由于個人對可控硅設計認知粗糙的原因,跳入了好幾個“坑”,現在對可控硅設計知識要點進行總結,給大家分享。
可控硅類別:
a.單向可控硅:門極帶阻靈敏型單向可控硅、門極靈敏型單向可控硅、標準型單向可控硅等。
b.雙向可控硅:標準型雙向可控硅、四象限雙向可控硅、洗衣機專用雙向可控硅、高結溫雙向可控硅、瞬態抑制型雙向可控硅等。
c.電力電子可控硅:電力電子可控硅模塊芯片、電力電子可控硅模塊組件。
可控硅等效結構:
單向可控硅
雙向可控硅
對于一個可控硅,主要看其5個參數:
額定平均電流、維持電流、控制極觸發電壓和電流、 正向阻斷峰值電壓、反向阻斷峰值電壓。
案例1:該電路能否將燈點亮?
解析:不能,由于控制可控硅關斷的1,3引腳沒有通路。
案例2:該電路負載通斷不受MOC3021控制?
解析:不受控制,對于交流電,可以不經過MOC3021而直接流過可控硅的1,3引腳使其處于控制極導通狀態。
理解可控硅的“象限”
1、為何需要有“象限”這個概念?“象限”通用命名法?(個人認為:對于象限概念的提出,是為了更好地描述、理解可控硅的特性,就如同笛卡爾引入直角坐標系是為了更好地描述二維數據)
2、不同象限可控硅可靠性探究?
第一象限:MT2+ Igt+
第二象限:MT2+ Igt-
第三象限:MT2 - Igt-
第四象限:MT2 - Igt+
可控硅從導通到關斷的條件?
1、單獨撤去控制極電壓?
2、MT1,MT2電流小于導通維持電流?
解析:可控硅MT1、MT2流過的電流小于導通維持電流時,可控硅關斷,但是單獨撤去可控硅控制極電壓時,需等到第2個條件滿足時才會關斷
可控硅JST24、BTA16驅動電流Igt
一個改進型的可控硅例子
可控硅設計十條黃金規則
1.為了導通閘流管(或雙向可控硅),必須有門極電流≧IGT ,直至負載電流達到≧IL 。這條件必須滿足,并按可能遇到的最低溫度考慮;
2.要斷開(切換)閘流管(或雙向可控硅),負載電流必須
3. 設計雙向可控硅觸發電路時,只要有可能,就要避開3+象限(WT2-,+);
4. 為減少雜波吸收,門極連線長度降至最低。返回線直接連至MT1(或陰極)。若用硬線,用螺旋雙線或屏蔽線。門極和MT1 間加電阻1kΩ或更小。高頻旁路電容和門極間串接電阻。另一解決辦法,選用H 系列低靈敏度雙向可控硅;
5. 若dVD/dt 或dVCOM/dt 可能引起問題,在MT1 和MT2 間加入RC 緩沖電路。若高dICOM/dt 可能引起問題,加入一幾mH 的電感和負載串聯。另一種解決辦法,采用Hi-Com 雙向可控硅;
6. 假如雙向可控硅的VDRM 在嚴重的、異常的電源瞬間過程中有可能被超出,采用下列措施之一: 負載上串聯電感量為幾μH 的不飽和電感,以限制dIT/dt; 用MOV 跨接于電源,并在電源側增加濾波電路;
7. 選用好的門極觸發電路,避開3+象限工況,可以最大限度提高雙向可控硅的dIT/dt 承受能力;
8. 若雙向可控硅的dIT/dt 有可能被超出,負載上最好串聯一個幾μH 的無鐵芯電感或負溫度系數的熱敏電阻。另一種解決辦法:對電阻性負載采用零電壓導通;
9. 器件固定到散熱器時,避免讓雙向可控硅受到應力。固定,然后焊接引線。不要把鉚釘芯軸放在器件接口片一側;
10.為了長期可靠工作,應保證Rth j-a 足夠低,維持Tj 不高于Tjmax ,其值相應于可能的最高環境溫度。
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原文標題:老司機帶路:可控硅設計經驗總結
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