在實際應用中,當單個單向晶閘管的電壓或電流容量無法滿足要求時,需要將多個晶閘管進行并聯(lián)或串聯(lián)使用。晶閘管的并聯(lián)應用可以提高電路的電流容量。但在并聯(lián)時,需要解決各晶閘管之間的電流均衡問題。由于各晶閘管的伏安特性存在差異,在并聯(lián)運行時,可能會出現(xiàn)電流分配不均的現(xiàn)象,導致某些晶閘管過載而損壞。為了解決這個問題,可以在每個晶閘管上串聯(lián)一個小阻值的均流電阻,或者采用均流電抗器。同時,在選擇晶閘管時,應盡量選擇伏安特性相近的器件。晶閘管的串聯(lián)應用可以提高電路的耐壓能力。但在串聯(lián)時,需要解決各晶閘管之間的電壓均衡問題。由于各晶閘管的反向漏電流存在差異,在反向電壓作用下,可能會出現(xiàn)電壓分配不均的現(xiàn)象,導致某些晶閘管承受過高的電壓而損壞。為了解決這個問題,可以在每個晶閘管上并聯(lián)一個均壓電阻,或者采用 RC 均壓網(wǎng)絡。在實際應用中,晶閘管的并聯(lián)和串聯(lián)往往同時使用,以滿足高電壓、大電流的應用需求。 晶閘管在HVDC(高壓直流輸電)中起關鍵作用。Infineon英飛凌晶閘管采購
晶閘管(Thyristor)是一種具有四層PNPN結構的半導體功率器件,由三個PN結組成,包含陽極(A)、陰極(K)和門極(G)三個端子。其工作原理基于PN結的正向偏置與反向偏置特性:當門極施加正向觸發(fā)脈沖時,晶閘管從阻斷狀態(tài)轉為導通狀態(tài),此后即使撤去觸發(fā)信號,仍保持導通,直至陽極電流低于維持電流或施加反向電壓。晶閘管的**特性包括:單向導電性、可控觸發(fā)特性、高耐壓與大電流容量、低導通損耗等。其導通狀態(tài)下的壓降通常在1-2V之間,遠低于機械開關,因此適用于高功率場景。此外,晶閘管的關斷必須依賴外部電路條件(如電流過零或反向電壓),這一特性使其在交流電路中應用時需特別設計換流電路。在實際應用中,晶閘管的觸發(fā)方式分為電流觸發(fā)、光觸發(fā)和溫度觸發(fā)等,其中電流觸發(fā)**為常見。觸發(fā)脈沖的寬度、幅度和上升沿對晶閘管的可靠觸發(fā)至關重要,一般要求觸發(fā)脈沖寬度大于晶閘管的開通時間(通常為幾微秒至幾十微秒)。 光控晶閘管詢價晶閘管的開關速度較慢,不適合高頻電路。
單向晶閘管(SCR)與可控硅的關系
晶閘管根據(jù)結構與特性分類,可分為單向晶閘管、雙向晶閘管。單向晶閘管(SCR)是**基礎的晶閘管類型,早期被稱為“可控硅”。它*允許電流從陽極流向陰極,適用于直流或單向交流電路。SCR的典型應用包括整流器、逆變器和固態(tài)繼電器。其名稱“可控硅”源于硅材料和對導通的可控性,但現(xiàn)代術語中,“晶閘管”涵蓋更廣,SCR*為子類。SCR的缺點是關斷依賴外部條件,因此在需要快速開關的場合需搭配輔助電路。
晶閘管模塊的散熱器設計需考慮材料選擇、結構優(yōu)化和表面處理。常用的散熱器材料為鋁合金(如 6063、6061),具有良好的導熱性和加工性能。散熱器的結構形式包括平板式、針狀式和翅片式,其中翅片式散熱器通過增加表面積提高散熱效率。表面處理(如陽極氧化)可增強散熱效果并提高抗腐蝕能力。熱阻計算是散熱設計的**。熱阻(Rth)表示熱量從熱源(芯片結)傳遞到環(huán)境的阻力,單位為℃/W。總熱阻由結到殼熱阻(Rth(j-c))、殼到散熱器熱阻(Rth(c-s))和散熱器到環(huán)境熱阻(Rth(s-a))串聯(lián)組成。例如,某晶閘管模塊的Rth(j-c)=0.1℃/W,若要求結溫不超過125℃,環(huán)境溫度為40℃,則允許的最大功率損耗為(125-40)/(0.1+Rth(c-s)+Rth(s-a))。為確保散熱系統(tǒng)的可靠性,還需考慮熱循環(huán)應力、接觸熱阻的穩(wěn)定性以及灰塵、濕度等環(huán)境因素的影響。在高功率應用中,常配備溫度傳感器實時監(jiān)測結溫,并通過閉環(huán)控制系統(tǒng)調節(jié)散熱風扇或冷卻液流量。晶閘管在關斷時需要反向電壓或電流降至零。
晶閘管在實際應用中面臨過壓、過流、di/dt 和 dv/dt 等應力,必須設計完善的保護電路以確保其安全可靠運行。
di/dt保護是防止晶閘管在導通瞬間因電流上升率過大而損壞的關鍵。過大的di/dt會導致結溫局部過高,甚至引發(fā)器件長久性損壞。通常在晶閘管陽極串聯(lián)電感(如空心電抗器)或采用飽和電抗器,限制di/dt在允許范圍內(一般為幾十A/μs至幾百A/μs)。
dv/dt保護用于防止晶閘管在阻斷狀態(tài)下因電壓上升率過大而誤觸發(fā)。過高的dv/dt會使結電容充電電流增大,當該電流超過門極觸發(fā)電流時,晶閘管將誤導通。常用的dv/dt保護措施是在晶閘管兩端并聯(lián)RC緩沖電路,降低電壓上升率。
晶閘管模塊的觸發(fā)方式包括電流觸發(fā)、光觸發(fā)和電壓觸發(fā)等。賽米控晶閘管品牌
晶閘管的觸發(fā)方式包括直流、交流、脈沖觸發(fā)等。Infineon英飛凌晶閘管采購
雙向晶閘管的并聯(lián)與串聯(lián)應用技術在高電壓、大電流應用場景中,需將多個雙向晶閘管并聯(lián)或串聯(lián)使用。并聯(lián)應用時,主要問題是電流不均衡。由于各器件的伏安特性差異,可能導致部分器件過載。解決方法包括:1)選用同一批次、參數(shù)匹配的雙向晶閘管。2)在每個器件上串聯(lián)小阻值均流電阻(如 0.1Ω/5W),抑制電流不均。3)采用均流電抗器,利用電感的電流滯后特性平衡電流。串聯(lián)應用時,主要問題是電壓不均衡。各器件的反向漏電流差異會導致電壓分配不均,可能使部分器件承受過高電壓而擊穿。解決方法有:1)在每個雙向晶閘管兩端并聯(lián)均壓電阻(如 100kΩ/2W),使漏電流通過電阻分流。2)采用 RC 均壓網(wǎng)絡(如 0.1μF/400V 電容與 100Ω/2W 電阻串聯(lián)),抑制電壓尖峰。3)使用電壓檢測電路實時監(jiān)測各器件電壓,動態(tài)調整均壓措施。實際應用中,雙向晶閘管的并聯(lián)和串聯(lián)往往結合使用,以滿足高電壓、大電流的需求,如高壓固態(tài)軟啟動器、大功率交流調壓器等。 Infineon英飛凌晶閘管采購