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晶閘管模�
閱讀�8158�(shí)間:2010-09-09 14:00:22

    晶閘�模塊是晶�閘流�的簡(jiǎn)稱,又可稱做可控硅整流器,以前被�(jiǎn)稱為可控��1957年美�(guó)通用電器公司開發(fā)出世界上款晶閘管�(chǎn)�,并�1958年將其商�(yè)�;晶閘管是PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)�(gòu),它有三�(gè)極:陽極,陰極和門�;晶閘管工作條件為:加正向電壓且門極有觸發(fā)電流;其派生器件有:快速晶閘管�雙向晶閘�,逆導(dǎo)晶閘�,光控晶閘管�。它是一種大功率開關(guān)型半�(dǎo)體器件,在電路中用文字符�(hào)為“V�、“VT”表示(舊標(biāo)�(zhǔn)中用字母“SCR”表示)�
    晶閘管具有硅整流器件的特�,能在高電壓、大電流條件下工�,且其工作過程可以控�、被廣泛�(yīng)用于可控整流、交流調(diào)�、無觸點(diǎn)電子開關(guān)、逆變及變頻等電子電路中�

分類

    晶閘管有多種分類方法�
    (一)按�(guān)�、導(dǎo)通及控制方式分類
    晶閘管按其關(guān)�、導(dǎo)通及控制方式可分為普通晶閘管、雙向晶閘管、逆導(dǎo)晶閘�、門極關(guān)斷晶閘管(GTO)、BTG晶閘�、溫控晶閘管和光控晶閘管等多��
    (二)按引腳和極性分�
    晶閘管按其引腳和極性可分為二極晶閘管、三極晶閘管和四極晶閘管�
    (三)按封裝形式分類
    晶閘管按其封裝形式可分為金屬封裝晶閘管、塑封晶閘管和陶瓷封裝晶閘管三種類型。其�,金屬封裝晶閘管又分為螺栓形、平板形、圓殼形等多種;塑封晶閘管又分為帶散熱片型和不帶散熱片型兩種�
    (四)按電流容量分類
    晶閘管按電流容量可分為大功率晶閘�、中功率晶閘管和小功率晶閘管三種。通常,大功率晶閘管多采用金屬殼封�,而中、小功率晶閘管則多采用塑封或陶瓷封裝�
    (五)按�(guān)斷速度分類
    晶閘管按其關(guān)斷速度可分為普通晶閘管和高頻(快速)晶閘管�

保護(hù)

    1、過流保�(hù)
    如果想得到較安全的過流保�(hù),建議用戶優(yōu)先使用內(nèi)部帶過流保護(hù)功能的模�。另外還可采用外接快速熔斷器、快速過電流繼電�、傳感器的方�??焖偃蹟嗥魇亲詈?jiǎn)單常用的方法,介紹如下:
    �1)快速熔斷器的選擇:
    ①、熔斷器的額定電壓應(yīng)大于模塊輸入端電��
    ②、熔斷器的額定電流應(yīng)為模塊標(biāo)稱輸入電流的0.6�,按照計(jì)算值選擇相同電流或稍大一�(diǎn)的熔斷器。模塊輸入、輸出電流的換算�(guān)系參考本本博客有�(guān)文章。用戶也可根�(jù)�(jīng)�(yàn)和試�(yàn)自行確定熔斷器的額定電流�
    �2)接線方法:快速熔斷器接在模塊的輸入端,負(fù)載接輸出��
    2、過壓保�(hù)
    晶閘管承受過電壓的能力較差,�(dāng)元件承受的反向電壓超過其反向擊穿電壓�(shí),即使時(shí)間很短,也會(huì)造成元件反向擊穿損壞。如果正向電壓超過晶閘管的正向轉(zhuǎn)折電�,會(huì)引起晶閘管硬開�,它不僅使電路工作失�,且多次硬開通后元件正向�(zhuǎn)折電壓要降低,甚至失去正向阻斷能力而損壞。因此必須采用過電壓保護(hù)措施用以抑制晶閘管上可能出現(xiàn)的過電壓�
    模塊的過壓保�(hù),推薦采用阻容吸收和壓敏電阻兩種方式并用的保�(hù)措施�
    �1)阻容吸收回�
    晶閘管從�(dǎo)通到阻斷�(shí),和開關(guān)電路一�,因線路電感(主要是變壓器漏感LB)釋放能量會(huì)�(chǎn)生過電壓。由于晶閘管在導(dǎo)通期�,載流子充滿元件�(nèi)�,所以元件在�(guān)斷過程中,正向電壓下降到零時(shí),內(nèi)部仍殘存著載流子。這些積蓄的載流子在反向電壓作用下瞬時(shí)出現(xiàn)較大的反向電�,使積蓄載流子迅速消失,這時(shí)反向電流消失的極�,即di/dt極大。因此即使和元件串連的線路電感L很小,電感產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)L(di/dt)值仍很大,這�(gè)電勢(shì)與電源電壓串�(lián),反向加在已恢復(fù)阻斷的元件上,可能導(dǎo)致晶閘管的反向擊�。這種由于晶閘管關(guān)斷引起的過電壓,稱為�(guān)斷過電壓,其�(shù)值可�(dá)工作電壓峰值的5�6�,所以必須采取抑制措��
    阻容吸收電路中電容器把過電壓的電磁能量變成靜電能量存貯,電阻防止電容與電感產(chǎn)生諧�、限制晶閘管開通損耗與電流上升率。這種吸收回路能抑制晶閘管由導(dǎo)通到截止�(shí)�(chǎn)生的過電�,有效避免晶閘管被擊穿�
    阻容吸收電路安裝位置要盡量靠近模塊主端子,即引線要短。采用無感電�,以取得較好的保�(hù)效果�
    各型�(hào)模塊�(duì)�(yīng)的電阻和電容值根�(jù)�10選取�
    �2)壓敏電阻吸收過電壓
    壓敏電阻能夠吸收由于雷擊等原因產(chǎn)生能量較�、持�(xù)�(shí)間較�(zhǎng)的過電壓。壓敏電阻標(biāo)稱電壓(V1mA),是指壓敏電阻流過1mA電流�(shí)它兩端的電壓。壓敏電阻的選擇,主要考慮額定電壓和通流容量。額定電壓V1mA的下限是線路工作電壓峰�,考慮到電�(wǎng)電壓的波�(dòng)以及多次承受沖擊電流以后V1mA值可能下�,因此,額定電壓的取值應(yīng)適當(dāng)提高。目前通常采用30[%]的余量計(jì)��
    V1mA�1.3�2·U
    式中      U——壓敏電阻兩端正常工作電壓的有效值�
    壓敏電阻的數(shù)量:三相整流模塊和三相交流模塊均為三�、單相整流模塊和單相交流模塊均為一�。全部接在交流輸入端�
    3、過熱保�(hù)
    晶閘管在電流通過�(shí),會(huì)�(chǎn)生一定的壓降,而壓降的存在則會(huì)�(chǎn)生一定的功�,電流越大則功耗越�,產(chǎn)生的熱量也就越大。如果不把這些熱量快速散�,會(huì)造成燒壞晶閘管芯片的問題。因此要求使用晶閘管模塊�(shí),一定要安裝散熱器。散熱條件的好壞,是影響模塊能否安全工作的重要因素。良好的散熱條件不但能夠保證模塊可靠工作、防止模塊過熱燒毀,而且能夠提高模塊的電流輸出能�。建議用戶在使用大電流規(guī)格模塊的�(shí)候盡量選擇帶過熱保護(hù)功能的模塊。當(dāng)�,即便模塊帶過熱保護(hù)功能,而散熱器和風(fēng)�(jī)也是不可缺少��
    在使用中,當(dāng)散熱條件不符合規(guī)定要求時(shí),如室溫超過40�、強(qiáng)迫風(fēng)冷的出口�(fēng)速不�6m/s�,則模塊的額定電流應(yīng)立即降低使用,否則模塊會(huì)由于芯片�(jié)溫超過允許值而損�。譬�,按�(guī)定應(yīng)采用�(fēng)冷的模塊而采用自冷時(shí),則電流的額定值應(yīng)降低到原有值的30�40[%],反之如果改為采用水冷時(shí),則電流的額定值可以增�30�40[%]�
    為了幫助用戶合理選擇散熱器和�(fēng)�(jī),我們確定了不同型號(hào)模塊在其額定電流工作狀�(tài)�,環(huán)境溫度為40℃時(shí)所需的散熱器�(zhǎng)�、風(fēng)�(jī)�(guī)格、數(shù)量及散熱器基�(chǔ)參數(shù)�,請(qǐng)參考表11�12。另�,我�?cè)诒韮?nèi)出具了每�(gè)型號(hào)的模塊在峰值壓�、標(biāo)稱電流和阻性負(fù)載條件下的功耗�,以便于用戶自己確定散熱器尺寸時(shí)做參��
    在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)注意以下幾點(diǎn)�
    �1)軸流風(fēng)�(jī)�(fēng)速應(yīng)�6m/s�
    �2)若模塊�(dá)不到滿負(fù)荷工�,可酌減散熱器長(zhǎng)��
    �3)在�(shè)備開�(jī)�,應(yīng)檢查模塊所有螺釘是否牢�,若有松�(dòng),應(yīng)擰緊螺釘,以使模塊底板與散熱器表面以及模塊電極與接線端子之間都能夠緊密接�,達(dá)到散熱效��
    �4)采用自然冷卻形式時(shí),必須保證散熱器周圍的空氣能夠自然對(duì)流�
    �5)因水冷散熱效果�,有水冷條件�,應(yīng)水冷散熱形式�

用�

    普通晶閘管最基本的用途就是可控整�。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�(gòu)成可控整流電路、逆變、電�(jī)�(diào)速、電�(jī)�(lì)磁、無觸點(diǎn)開關(guān)及自�(dòng)控制等方�?,F(xiàn)在我畫一�(gè)最�(jiǎn)單的單相半波可控整流電路〔圖4(a)�。在正弦交流電壓U2的正半周期間,如果VS的控制極沒有輸入觸發(fā)脈沖Ug,VS仍然不能�(dǎo)�,只有在U2處于正半�,在控制極外加觸�(fā)脈沖Ug�(shí),晶閘管被觸�(fā)�(dǎo)�?,F(xiàn)�,畫出它的波形圖〔圖4(c)�(d)〕,可以看到,只有在觸發(fā)脈沖Ug到來�(shí),負(fù)載RL上才有電壓UL輸出(波形圖上陰影部分)。Ug到來得早,晶閘管�(dǎo)通的�(shí)間就�;Ug到來得晚,晶閘管�(dǎo)通的�(shí)間就�。通過改變控制極上觸發(fā)脈沖Ug到來的時(shí)間,就可以調(diào)節(jié)�(fù)載上輸出電壓的平均值UL(陰影部分的面積大�)。在電工技�(shù)�,常把交流電的半�(gè)周期定為180°,稱為電角度。這樣,在U2的每�(gè)正半�,從零值開始到觸發(fā)脈沖到來瞬間所�(jīng)歷的電角度稱為控制角α;在每�(gè)正半周內(nèi)晶閘管導(dǎo)通的電角度叫�(dǎo)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�(gè)周期的導(dǎo)通或阻斷范圍�。通過改變控制角α或?qū)ń铅?,改�?fù)載上脈沖直流電壓的平均值UL,實(shí)�(xiàn)了可控整��

注意

    選用晶閘管模塊的額定電壓�(shí),應(yīng)參考實(shí)際工作條件下的峰值電壓的大小,并留出一定的余量�
    1、選用晶閘管模塊的額定電流時(shí),除了考慮通過元件的平均電流外,還�(yīng)注意正常工作�(shí)�(dǎo)通角的大�、散熱通風(fēng)條件等因�。在工作中還�(yīng)注意管殼溫度不超過相�(yīng)電流下的允許��
    2、使用晶閘管模塊之前,應(yīng)該用萬用表檢查晶閘管模塊是否良好。發(fā)�(xiàn)有短路或斷路�(xiàn)象時(shí),應(yīng)立即更換�
    3、嚴(yán)禁用兆歐表(即搖表)檢查元件的絕緣情��
    4、電流為5A以上的晶閘管模塊要裝散熱器,并且保證所�(guī)定的冷卻條件。為保證散熱器與晶閘管模塊管心接觸良�,它們之間應(yīng)涂上一薄層有機(jī)硅油或硅�,以幫于良好的散熱�
    5、按�(guī)定對(duì)主電路中的晶閘管模塊采用過壓及過流保�(hù)裝置�
    6、要防止晶閘管模塊控制極的正向過載和反向擊穿�

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