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双向可控硅的设计及应用分析

徐长军 王峰 苏艳岩 张西华?? 2009年01月06日 ?? 收藏0

  • 门极参数的选用:

  门极触发电流—为了使可控硅可靠触发,触发电流Igt选择25度时max值的α倍,α为门极触发电流—结温特性系数,查数据手册可得,取特性曲线中最低工作温度时的系数。若对器件工作环境温度无特殊需要,通常α取大于1.5倍即可。

  门极压降—可以选择Vgt 25度时max值的β倍。β为门极触发电压—结温特性系数,查数据手册可得,取特性曲线中最低工作温度时的系数。若对器件工作环境温度无特殊需要,通常β取1~1.2倍即可。

  触发电阻—Rg=(Vcc-Vgt)/Igt

  触发脉冲宽度—为了导通闸流管(或双向可控硅),除了要门极电流≧IGT ,还要使负载电流达到≧IL(擎住电流),并按可能遇到的最低温度考虑。因此,可取25度下可靠触发可控硅的脉冲宽度Tgw的2倍以上。

  在电子噪声充斥的环境中,若干扰电压超过触发电压VGT,并有足够的门极电流,就会发生假触发,导致双向可控硅切换。第一条防线是降低临近空间的杂波。门极接线越短越好,并确保门极驱动电路的共用返回线直接连接到TI 管脚(对闸流管是阴极)。若门极接线是硬线,可采用螺旋双线,或干脆用屏蔽线,这些必要的措施都是为了降低杂波的吸收。为增加对电子噪声的抵抗力,可在门极和T1 之间串入1kΩ或更小的电阻,以此降低门极的灵敏度。假如已采用高频旁路电容,建议在该电容和门极间加入电阻,以降低通过门极的电容电流的峰值,减少双向可控硅门极区域为过电流烧毁的可能。

  • 结温Tj的控制:为了长期可靠工作,应保证Rth j-a 足够低,维持Tj不高于80%Tjmax ,其值相应于可能的最高环境温度。

  双向可控硅的安装

  对负载小,或电流持续时间短(小于1 秒钟)的双向可控硅,可在自由空间工作。但大部分情况下,需要安装在散热器或散热的支架上,为了减小热阻,可控硅与散热器间要涂上导热硅脂

  双向可控硅固定到散热器的主要方法有三种,夹子压接、螺栓固定和铆接。前二种方法的安装工具很容易取得。很多场合下,铆接不是一种推荐的方法,本文不做介绍。

  夹子压接

  这是推荐的方法,热阻最小。夹子对器件的塑封施加压力。这同样适用于非绝缘封装(SOT82 和SOT78 ) 和绝缘封装( SOT186 F-pack 和更新的SOT186A X-pack)。注意,SOT78 就是TO220AB。

  螺栓固定

  SOT78 组件带有M3 成套安装零件,包括矩形垫圈,垫圈放在螺栓头和接头片之间。应该不对器件的塑料体施加任何力量。

  安装过程中,螺丝刀决不能对器件塑料体施加任何力量。

  和接头片接触的散热器表面应处理,保证平坦,10mm上允许偏差0.02mm。

  安装力矩(带垫圈)应在0.55Nm 和0.8Nm 之间。

  应避免使用自攻丝螺钉,因为挤压可能导致安装孔周围的隆起,影响器件和散热器之间的热接触。安装力矩无法控制,也是这种安装方法的缺点。

  器件应首先机械固定,然后焊接引线。这可减少引线的不适当应力。

  结语

  在可控硅设计中,选用合适的参数以及与之相对应的软硬件设计,用可控硅构成的变流装置具有节约能源、成本低廉等特点,目前在工业中得到飞速的发展。

  参考文献:

  [1] 傅永涛. 可控硅控制电路的设计保护[J]. 中国高新技术企业:46-56

  [2] 陈振春. 双向可控硅在电动机控制电路中的应用[J]. 南昌工程学院学报,2005,24(2):73-76

  [3] 芮长颖. 可控硅触发电路的设计[J]. 巢湖学院学报,2007,9(3):79-82

  [4] 黄俊,王兆安编. 电力电子变流技术(第3版)[M]. 北京:机械工业出版社,2005

  [5] 瑞萨科技公司. 硅可控开关元件与三端双向可控硅开关元件(Rev.1). 2004

  [6] Nick Ham. 闸流管和双向可控硅-成功应用的十条黄金规则. 2002


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可控硅? 电流上升率? 导热硅脂?

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