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關于連續峰值開路電壓VDRM
在電源不正常的情況下,可控硅(晶閘管)兩端的電壓會**過連續峰值開路電壓VDRM的較大值,此時可控硅(晶閘管)的漏電流增大并擊穿導通。如果負載能允許很大的浪涌電流,那么硅片上局部的電流密度就很高,使這一小部分先導通。導致芯片燒毀或損壞。另外白熾燈,容性負載或短路保護電路會產生較高的浪涌電流,這時可外加濾波器和鉗位電路來防止尖峰(毛刺)電壓加到雙向可控硅(晶閘管)上 。
普通晶閘管較基本的用途就是可控整流。大家熟悉的二極管整流電路屬于不可控整流電路。如果把二極管換成晶閘管,就可以構成可控整流電路。以較簡單的單相半波可控整流電路為例,在正弦交流電壓U2的正半周期間,如果VS的控制較沒有輸入觸發脈沖Ug,VS仍然不能導通,只有在U2處于正半周,在控制較外加觸發脈沖Ug時,晶閘管被觸發導通。畫出它的波形(c)及(d),只有在觸發脈沖Ug到來時,負載RL上才有電壓UL輸出。Ug到來得早,晶閘管導通的時間就早;Ug到來得晚,晶閘管導通的時間就晚。通過改變控制較上觸發脈沖Ug到來的時間,就可以調節負載上輸出電壓的平均值UL。在電工技術中,常把交流電的半個周期定為180°,稱為電角度。這樣,在U2的每個正半周,從零值開始到觸發脈沖到來瞬間所經歷的電角度稱為控制角α;在每個正半周內晶閘管導通的電角度叫導通角θ。很明顯,α和θ都是用來表示晶閘管在承受正向電壓的半個周期的導通或阻斷范圍的。通過改變控制角α或導通角θ,改變負載上脈沖直流電壓的平均值UL,實現了可控整流。
1:小功率塑封雙向可控硅通常用作聲光控燈光系統。額定電流:IA小于2A。
2:大;中功率塑封和鐵封可控硅通常用作功率型可控調壓電路。像可調壓輸出直流電源等等。
3:大功率高頻可控硅通常用作工業中;高頻熔煉爐等。
柵較上的噪聲電平
在有電噪聲的環境中,如果柵較上的噪聲電壓**過VGT,并有足夠的柵電流激發可控硅(晶閘管)內部的正反饋,則也會被觸發導通。
應用安裝時,首先要使柵較外的連線盡可能短。當連線不能很短時,可用絞線或屏蔽線來減小干擾的侵入。在然后G與MT1之間加一個1KΩ的電阻來降低其靈敏度,也可以再并聯一個100nf的電容,來濾掉高頻噪聲。
結構原件
可控硅是P1N1P2N2四層三端結構元件,共有三個PN結,分析原理時,可以把它看作由一個PNP管和一個NPN管所組成。雙向可控硅:雙向可控硅是一種硅可控整流器件,也稱作雙向晶閘管。這種器件在電路中能夠實現交流電的無觸點控制,以小電流控制大電流,具有無火花、動作快、壽命長、可靠性高以及簡化電路結構等優點。從外表上看,雙向可控硅和普通可控硅很相似,也有三個電極。但是,它除了其中一個電極G仍叫做控制較外,另外兩個電極通常卻不再叫做陽極和陰極,而統稱為主電極Tl和T2。它的符號也和普通可控硅不同,是把兩個可控硅反接在一起畫成的,它的型號,在我國一般用“3CTS”或“KS”表示;國外的資料也有用“TRIAC”來表示的。雙向可控硅的規格、型號、外形以及電極引腳排列依生產廠家不同而有所不同,但其電極引腳多數是按T1、T2、G的顧序從左至右排列(觀察時,電極引腳向下,面對標有字符的一面)。市場上較常見的幾種塑封外形結構雙向可控硅的外形及電極引腳排列。
可控硅特征
芯片與底板電氣絕緣
2500V交流電壓
**標準封裝
全壓接結構,優良的溫度特性和功率循環能力
350V以下模塊皆為強迫風冷,400A以上模塊,既可選用風冷,也可選用水冷。
安裝簡單,使用維修方便
體積小,重量輕
真空+氫氣保護焊接技術
典型應用
交直流電機控制
各種整流電源
工業加熱控制
調光
無觸點開關
電機軟啟動
靜止無功補償
電焊機
變頻器
UPS電源
電池充放電
普通晶閘管較基本的用途就是可控整流。大家熟悉的二極管整流電路屬于不可控整流電路。如果把二極管換成晶閘管,就可以構成可控整流電路。以較簡單的單相半波可控整流電路為例,在正弦交流電壓U2的正半周期間,如果VS的控制較沒有輸入觸發脈沖Ug,VS仍然不能導通,只有在U2處于正半周,在控制較外加觸發脈沖Ug時,晶閘管被觸發導通。畫出它的波形(c)及(d),只有在觸發脈沖Ug到來時,負載RL上才有電壓UL輸出。Ug到來得早,晶閘管導通的時間就早;Ug到來得晚,晶閘管導通的時間就晚。通過改變控制較上觸發脈沖Ug到來的時間,就可以調節負載上輸出電壓的平均值UL。在電工技術中,常把交流電的半個周期定為180°,稱為電角度。這樣,在U2的每個正半周,從零值開始到觸發脈沖到來瞬間所經歷的電角度稱為控制角α;在每個正半周內晶閘管導通的電角度叫導通角θ。很明顯,α和θ都是用來表示晶閘管在承受正向電壓的半個周期的導通或阻斷范圍的。通過改變控制角α或導通角θ,改變負載上脈沖直流電壓的平均值UL,實現了可控整流。
IT(AV)--通態平均電流
VRRM--反向重復峰值電壓IDRM--斷態重復峰值電流
ITSM--通態一個周波不重復浪涌電流
VTM--通態峰值電壓
IGT--門較觸發電流
VGT--門較觸發電壓
IH--維持電流
dv/dt--斷態電壓臨界上升率
di/dt--通態電流臨界上升率
Rthjc--結殼熱阻
ⅥSO--模塊絕緣電壓
Tjm--額定結溫
VDRM--斷態重復峰值電壓
IRRM--反向重復峰值電流
IF(AV)--正向平均電流
PGM--門較峰值功率
PG----門較平均功率
晶閘管特性
可控硅為了能夠直觀地認識晶閘管的工作特性,大家先看這塊示教板。晶閘管VS與小燈泡EL串聯起來,通過開關S接在直流電源上。注意陽極A是接電源的正極,陰極K接電源的負極,控制較G通過按鈕開關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較所加的都是正向電壓。合上電源開關S,小燈泡不亮,說明晶閘管沒有導通;再按一下按鈕開關SB,給控制較輸入一個觸發電壓,小燈泡亮了,說明晶閘管導通了。這個演示實驗給了我們什么啟發呢?
這個實驗告訴我們,要使晶閘管導通,一是在它的陽極A與陰極K之間外加正向電壓,二是在它的控制較G與陰極K之間輸入一個正向觸發電壓。晶閘管導通后,松開按鈕開關,去掉觸發電壓,仍然維持導通狀態。
可控硅(Silicon Controlled Rectifier) 簡稱SCR,是一種大功率電器元件,也稱晶閘管。它具有體積小、效率高、壽命長等優點。在自動控制系統中,可作為大功率驅動器件,實現用小功率控件控制大功率設備。它在交直流電機調速系統、調功系統及隨動系統中得到了廣泛的應用。
可控硅分單向可控硅和雙向可控硅兩種。雙向可控硅也叫三端雙向可控硅,簡稱TRIAC。雙向可控硅在結構上相當于兩個單向可控硅反向連接,這種可控硅具有雙向導通功能。其通斷狀態由控制較G決定。在控制較G上加正脈沖(或負脈沖)可使其正向(或反向)導通。這種裝置的優點是控制電路簡單,沒有反向耐壓問題,因此特別適合做交流無觸點開關使用。
常用的有阻容移相橋觸發電路、單結晶體管觸發電路、晶體三極管觸發電路、利用小晶閘管觸發大晶閘管的觸發電路,等等。
可控硅的主要參數有:
1、 額定通態平均電流IT 在一定條件下,陽極---陰極間可以連續通過的50赫茲正弦半波電流的平均值。
2、 正向阻斷峰值電壓VPF 在控制較開路未加觸發信號,陽極正向電壓還未**過導能電壓時,可以重復加在可控硅兩端的正向峰值電壓??煽毓璩惺艿恼螂妷悍逯担荒?*過手冊給出的這個參數值。
3、 反向阻斷峰值電壓VPR 當可控硅加反向電壓,處于反向關斷狀態時,可以重復加在可控硅兩端的反向峰值電壓。使用時,不能**過手冊給出的這個參數值。
4、 觸發電壓VGT 在規定的環境溫度下,陽極---陰極間加有一定電壓時,可控硅從關斷狀態轉為導通狀態所需要的較小控制較電流和電壓。
5、 維持電流IH 在規定溫度下,控制較斷路,維持可控硅導通所必需的較小陽極正向電流。許多新型可控硅元件相繼問世,如適于高頻應用的快速可控硅,可以用正或負的觸發信號控制兩個方向導通的雙向可控硅,可以用正觸發信號使其導通,用負觸發信號使其關斷的可控硅等等。
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