关于可控硅设计你需要知道这些！

sdkangbaz

过去的几个智能开关项目中,频繁使用可控硅作为无触点开关,期间由于个人对可控硅设计认知粗糙的原因,跳入了好几个“坑”,现在对可控硅设计知识要点进行总结:

* s9 a& p/ r7 c  H3 O可控硅类别:
a． 单向可控硅:门极带阻灵敏型单向可控硅、门极灵敏型单向可控硅、标准型单向可控硅······
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b． 双向可控硅:标准型双向可控硅、四象限双向可控硅、洗衣机专用双向可控硅、高结温双向可控硅、瞬态抑制型双向可控硅······

c． 电力电子可控硅:电力电子可控硅模块芯片、电力电子可控硅模块组件
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3 j  l& p% a0 }/ O! v6 `可控硅等效结构:
单向可控硅

# w2 I& q9 [4 T: f
" P% G7 I8 g$ U) ?2 c  C双向可控硅
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! R4 {4 H  T  v1 p4 ^2 s: o' }

/ L. M/ u" h: P7 ^2 H对于一个可控硅,主要看其5个参数:
" Q2 ]) }  ~. Z- g, a额定平均电流、维持电流、控制极触发电压和电流、 正向阻断峰值电压、反向阻断峰值电压

经验教训1:该电路能否将灯点亮?

' s/ x% H0 }4 ], W0 }; ~/ S. D2 E解析:不能,由于控制可控硅关断的1,3引脚没有通路,无触发电流

& V6 \: ^* n  ?/ L2 l经验教训2:该电路负载通断不受moc3021控制?
  ~' N8 Q3 ]: t/ s: K$ G3 {( ~

# y( y; S6 B, i/ r
解析:不受控制,对于交流电,可以不经过MOC3021而直接流过可控硅的1,3引脚使其处于控制极导通状态
8 K7 L! N# |8 K0 D9 d理解可控硅的“象限”——

& `4 [* e9 L2 D8 Z: S9 p1、为何需要有“象限”这个概念?“象限”通用命名法?(个人认为:对于象限概念的提出,是为了更好地描述、理解可控硅的特性,就如同笛卡尔引入直角坐标系是为了更好地描述二维数据)

$ H8 S9 Q7 K/ g) P' _2、如何区分不同象限可控硅?
% [1 |# {# B5 Z  K9 T. @
# z: L8 X3 R8 Z. K+ P7 s1 T第一象限:MT2+    Igt+
& ~, y$ L* a# x* N第二象限:MT2+    Igt-
& ]! s4 X. `7 g7 c9 H第三象限:MT2 -    Igt-
第四象限:MT2 -    Igt+

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可控硅从导通到底关断的条件?
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  F, C8 ~5 d; q( k1、单独撤去控制极电压;

2、MT1,MT2电流小于导通维持电流。
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/ Y1 \, Q6 Y" |3 h7 E+ K注意:可控硅MT1、MT2流过的电流小于导通维持电流时,可控硅关断,但是单独撤去可控硅控制极电压时,需等到第2个条件满足时才会关断

一个改进型的可控硅例子

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3 J/ z, u+ ?; I, V可控硅设计十条黄金规则
" U% J/ T$ _* D7 ~$ j! b1．为了导通闸流管(或双向可控硅),必须有门极电流≧IGT ,直至负载电流达到≧IL 。这条件必须满足,并按可能遇到的最低温度考虑;
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1 x( |( W; ~9 a4 v: k2．要断开(切换)闸流管(或双向可控硅),负载电流必须

  O* ]4 M/ e) E& |% ?4 i* x( e3． 设计双向可控硅触发电路时,只要有可能,就要避开3+象限(WT2-,+);

& z* T* B( n- H% }% d4． 为减少杂波吸收,门极连线长度降至最低。返回线直接连至MT1(或阴极),若用硬线,用螺旋双线或屏蔽线。门极和MT1 间加电阻1kΩ或更小。高频旁路电容和门极间串接电阻。另一解决办法,选用H 系列低灵敏度双向可控硅;

; H) Z! Q. w/ \  s. z$ N; a4 p5． 若dVD/dt 或dVCOM/dt 可能引起问题,在MT1 和MT2 间加入RC 缓冲电路。若高dICOM/dt 可能引起问题,加入一几mH 的电感和负载串联。另一种解决办法,采用Hi-Com 双向可控硅;

6． 假如双向可控硅的VDRM 在严重的、异常的电源瞬间过程中有可能被超出,采用下列措施之一:负载上串联电感量为几μH 的不饱和电感,以限制dIT/dt;用MOV 跨接于电源,并在电源侧增加滤波电路;
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0 Q2 R: F  q& Z* h( Q" r$ C2 D7． 选用好的门极触发电路,避开3+象限工况,可以最大限度提高双向可控硅的dIT/dt 承受能力;

8． 若双向可控硅的dIT/dt 有可能被超出,负载上最好串联一个几μH 的无铁芯电感或负温度系数的热敏电阻。另一种解决办法:对电阻性负载采用零电压导通;
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" p) R% _" ?3 R: Y/ D1 a4 J* k9． 器件固定到散热器时,避免让双向可控硅受到应力。固定,然后焊接引线。不要把铆钉芯轴放在器件接口片一侧。;
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, f1 I% ]7 V" |) a10．为了长期可靠工作,应保证Rth j-a 足够低,维持Tj 不高于Tjmax ,其值相应于可能的最高环境温度。
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高频旁路电容和门极间串接电阻