可控硅评级

在本SCR教程中,我们将了解一些重要的SCR评级。这些额定值包括电压,电流,功率,温度,开启时间,关闭时间等。

介绍

在所有操作条件下,只有当SCR的操作不超过其额定值时,才能确保SCR的可靠运行。每一个晶闸管或可控硅制造到一个特定的电流,电压,功率,温度和开关频率限制,他们可以可靠地工作。

这些称为评级,可以是对SCR的能力进行限制的最小值或最大值。即使对于短暂的持续时间,超过这些限制可能会显着导致错误或损坏SCR。

因此,为了用户的利益,制造商给出了电流,电压,功率,温度额定值等清单。这些额定值对于在各种电力电子电路中正确应用可控硅是必不可少的。在实践中,选择比要求的工作额定值更高的scr以允许安全裕度。

这些评级可以是连续的、非重复的或激增和重复的评级。根据单侧或双边设备,连续额定值表示为均方根值或平均值。浪涌和重复额定值对应于SCR的峰值。

因此,让我们简要地讨论SCR的各种评级。不同的电压和电流额定值都有一个或多个下标,以便于识别。第一个下标指示SCR和include的状态

  • F -正向偏压
  • R -反向偏压
  • T -国家
  • D-门打开的正向阻塞状态

第二个下标表示操作值,它们是

  • T -触发
  • S-波动或非重复值
  • R -重复值
  • W -工作价值

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可控硅额定电压

可控硅的电压能力不应超过在运行期间,即使很短的时间。因此,SCR被分配了不同的额定电压,这是在SCR可以正常工作而不击穿连接的最大电压。这些分配在两个阻塞状态的可控硅和可以承受电压瞬变。下面给出了可控硅的各种额定电压。

峰值工作正向阻断电压V

它规定了整个可控硅正向阻断电压的最大瞬时值,不包括所有浪涌和重复瞬态电压。超过这个值的电压可控硅不能承受在其工作期间。这个VDWM等于图中电源电压波形的最大值或峰值。

SR2

SR3

峰值重复正向阻断电压V数字版权管理

它是可控硅在其正向阻塞状态下反复或周期性阻塞的最大暂态电压。这是由阴极和栅极之间的特定偏置电阻或栅极电路开路时的最大允许结温度规定的。

这个电压V数字版权管理遇到或出现在可控硅,当可控硅关闭或换流或由于变换器电路中的二极管。在关断过程中,反向恢复电流的突然变化导致产生电压尖峰,这是V数字版权管理出现在SCR上。

峰值非重复或浪涌正向阻断电压V需求侧管理

这是横跨可控硅的正向浪涌电压的最大瞬时值,是非重复的。这个V需求侧管理是否小于正向分断过电压V这个值在V的130%范围内数字版权管理

峰值工作反向电压V读写存储器

这是整个可控硅反向电压的最大瞬时值,不包括所有浪涌和重复瞬态电压。这个V读写存储器等于图中电源电压波形的最大负值。

峰值重复反向电压VRRM

它是在允许的最大结温下,在反方向反复或周期性地通过可控硅出现最大反向瞬态电压。超过这个额定值,可控硅可能会由于过度的结温而损坏。这种电压的出现也是由于与V相同的原因数字版权管理

峰值非重复或浪涌反向电压VRSM

它是指在可控硅上反向瞬态电压的最大值,是非重复的。这个VRSM是否小于反向击穿电压VBR这个值在V的130%范围内RRM。浪涌电压等级V需求侧管理和VRSM可以通过将额定等电流的二极管与可控硅串联而增加。

上述所讨论的电压额定值属于正、反向阻塞状态,其中可控硅能够承受栅极打开。

开态电压VT

这是阳极和阴极之间的压降与指定的结温度和通态正向电流。一般来说,这个值在1伏到1.5伏之间。

栅极触发电压VGT

这是栅极产生栅极触发电流所需的最小电压。

向前dv / dt评级

这是阳极电压的最大上升速率,不会触发SCR没有任何门脉冲或信号。如果这个值大于指定的值,SCR可能被打开。正向阻断模式的可控硅类似于带电介质的电容器。

所以,当施加电压增加时,充电电流流过它。如果电压的上升速率更大,足够的电荷就会流过结J2的可控硅,因此可控硅将被打开没有任何门信号。

这种类型的触发称为假触发,并且在实践中不用使用。此外,该评级取决于结温。如果结温很高,则SCR的DV / DT额定值较低,反之亦然。在SCR上使用Snbber网络,可以限制应用于SCR的最大DV / DT。

安全系数Vf

通常,可控硅的工作电压保持在V以下RSM以避免不确定条件下SCR的损坏。因此,电压安全系数与工作电压和V有关RSM并且被给出为

Vf= VRSM/(输入电压均方根值*√2)

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SCR的电流额定值

基本上,SCR是一个单侧设备,因此平均额定电流分配给它(而RMS额定电流分配给双边设备)。可控硅的热容量低,时间常数短。这意味着即使是短过电流,结温也超过其额定值。

这可能导致SCR损坏。因此,由于连接温度取决于其处理的电流,必须适当地选择电流额定值。让我们看看SCR的各种电流评级。

平均通态电流抗议者

这是可以通过可控硅电流的最大重复平均值,以使最高温度和均方根电流限制不超过。当它处于传导模式时,通过可控硅的正向电压降非常低。所以晶闸管的功率损失完全取决于正向电流I抗议者

在相控可控硅情况下,平均正向电流取决于点火角。对于给定的正向平均电流,电流均方根值随导通角的减小而增大。这导致增加压降通过可控硅,这反过来增加平均功率耗散。因此,结温度上升超过安全极限。

为了限制最大结温,允许的平均正向电流必须随着导通角的减小而减小。制造商通常提供数据表,显示正向平均电流随外壳温度的变化。作为一个例子,电流波形从正半周期形成不同的传导角度如下所示。

SR4

RMS ON-state电流trm

这是在可通过可控硅的最大结温下指定的最大重复均方根电流。对于直流电,均方根和平均电流是相同的。然而,对于峰值电流的低占空比波形的可控硅来说,这个额定值是很重要的。同时,这一额定值也是为了防止可控硅的引线、金属接头和界面过热而要求的。

浪涌电流等级TSM

它规定了可控硅在其生命周期内能够承受的有限次数的最大非重复或浪涌电流。制造商指定了浪涌额定值,以适应由于短路和故障导致的可控硅异常情况。如果超过浪涌电流的峰值振幅和周期数,可控硅可能会损坏。

2t评级

该额定值用于确定设备的热能吸收。在选择用于可控硅的保险丝或其他保护设备时,需要这个额定值。这是可控硅在熔断器清除故障前短时间内所能吸收的热能的测量值。

它是对最大瞬时电流的平方的时间积分。为了通过熔断器或其他保护设备对可控硅进行可靠的保护,I2t熔断器(或任何其他保护设备)的额定值必须小于I2tSCR的等级。

di / dt评级

它是阴极电流阳极上升的最大允许速率,而不会对SCR造成任何损坏或伤害。如果与电荷载波的扩散速度相比,阳极电流的升高速率非常快,则由于在连接点的限制区域中的载体浓度(由于高电流密度)的浓度而产生局部热点。

这将提高结温度超过安全极限,因此可控硅可能损坏。因此,对于所有可控硅,最大允许的di/dt额定值规定,以保护可控硅。它以安培/微秒为单位指定,通常在50到800安培/微秒之间。

自锁当前我l

这是在栅极驱动器被移除后,维持可控硅在ON状态所需的最小ON状态电流。在打开可控硅,阳极电流必须允许建立,以便在栅极脉冲被移除之前达到闭锁电流。否则,可控硅将关闭,如果门信号被移除。

我保持电流H

这是阳极电流的最小值低于可控硅停止导电和关断。保持电流与关断过程有关,通常在轧机安培范围内是一个非常小的值。

当前我G

由于栅极电流更多,更早将是打开可控硅,反之亦然。然而,必须通过指定最大和最小栅极电流来提供栅极的安全极限。为了控制可控硅,栅极电流适用于栅极端子。这种栅极电流分为两种类型;最小门极电流IGmin和最大栅极电流IGmax

最小门极电流IGmin闸极终端是否需要电流来打开可控硅,如我Gmax是可以安全地施加到栅极上的最大电流。在这两个限制之间控制可控硅的导通角。

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可控硅额定温度

可控硅的正、反向阻塞能力取决于结温Tj。如果超过最大结温度,SCR将被驱动到导电状态,即使没有任何门控信号。T的上限j考虑了温度对击穿电压、热稳定性和关断时间的依赖。

还有储存温度的上限T年代还要求限制硅晶体、铅附件和封装环氧树脂的热应力。超过这两个温度限制可能导致可控硅不可靠的操作。在某些情况下,存储温度上限高于可控硅的工作温度上限。

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可控硅额定功率

可控硅的功率耗散产生结区的温升。可控硅的功耗包括正向功耗;打开和关闭损失和门功耗。

平均功耗Pav

它是通过可控硅平均阳极电流和正向电压降的乘法。这是SCR在正常占空比操作中结加热的主要来源。为了保证设备的安全,给定电源的峰值功率不能超过平均功率耗散额定值。这一额定值指定为不同的传导角作为平均正向电流的函数,如图所示。

SR5

门功耗pG

该额定值定义了正向或反向峰值功率和适用于栅极的平均功率。如果超过这些额定值,则会对浇口造成相当大的损坏。因此,在计算施加的电压和电流时,必须考虑门脉冲的宽度(因为峰值功率是时间的函数)。对于脉冲型触发,门电路损耗可以忽略不计,而高占空比的门电路信号的门电路损耗则变得更加显著。

其他功率损耗包括ON状态损耗、OFF状态损耗、正向阻塞损耗和反向阻塞损耗。在选择SCR等级时,必须考虑开和关损失,因为这些构成了总损失的一个重要部分。而且正向和反向阻塞损耗与传导损耗相比是非常小的,因为在阻塞状态下有很小的泄漏电流和可以忽略的电压降。

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打开和关闭时间评级

开通时间是门控信号被施加的瞬间和开通状态电流达到其最终值的90%的瞬间之间的时间间隔。如果栅极驱动增加,则开启时间将更短。这个接通时间仅对电阻性负载有效,因为阳极电流的上升速率在感性负载是缓慢的。

因此,如果门信号被移除,打开时间并不表示设备保持打开的时间。如果负载是阻性的,打开时间肯定,表明时间间隔,在其中可控硅保持ON,即使栅极被移除。

关断时间是在阳极电流变成零或负的瞬间和瞬间正电压被重新应用到可控硅之间的时间间隔。对于快速开关可控硅都打开和关闭时间值非常低。

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