大功率雙向可控硅知識大全

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  大功率雙向可控硅*概 述

  大功率雙向可控硅不僅能代替兩只反極性并聯的可控硅,而且僅需一個觸發電路,是比較理想的交流開關器件。近幾年,隨著半導體技術的發展,大功率雙向可控硅不斷涌現,并廣泛應用在變流、變頻領域,可控硅應用技術日益成熟傳統的控制電路中。通常,大功率雙向可控硅多采用金屬殼封裝, 交流接觸器的主要作用是充當控制開關, 大功率雙向可控硅可以雙向導通并具有良好的開關特性,是目前較理想的交流開關器件。

  大功率雙向可控硅*構造原理

  盡管從形式上可將大功率雙向可控硅看成兩只普通可控硅的組合,但實際上它是由7只晶體管和多只電阻構成的功率集成器件。小功率雙向可控硅一般采用塑料封裝,有的還帶散熱板。典型產品有BCMlAM(1A/600V)、BCM3AM(3A/600V)、2N6075(4A/600V),MAC218-10(8A/800V)等。大功率雙向可控硅大多采用RD91型封裝。

  大功率雙向可控硅屬于NPNPN五層器件,三個電極分別是T1、T2、G。因該器件可以雙向導通,故除門極G以外的兩個電極統稱為主端子,用T1、T2。表示,不再劃分成陽極或陰極。其特點是,當G極和T2極相對于T1,的電壓均為正時,T2是陽極,T1是陰極。反之,當G極和T2極相對于T1的電壓均為負時,T1變成陽極,T2為陰極。雙向可控硅由于正、反向特性曲線具有對稱性,所以它可在任何一個方向導通。

  大功率雙向可控硅*優 點

  用大功率雙向可控硅替代交流接觸器有不少優點:

  (1) 大功率雙向可控硅為無觸點式開關,無火花、壽命長、體積小、無噪音;

  (2)接觸器工作時,其控制回路需要消耗一定的電能,而可控硅為弱電控制,控制回路耗電微乎其微;

  (3)接觸器控制電路中,操作者接觸的器件電壓都較高,不安全,而大功率雙向可控硅控制電路中操作者只接觸5~15V的直流低壓電源,非常安全;

  (4) 大功率雙向可控硅為弱電控制強電,弱電電路更新方便,較容易設計出滿足各種要求的控制電路

  大功率雙向可控硅*技術參數


  大功率雙向可控硅*應 用

  大功率雙向可控硅可廣泛用于工業、交通、家用電器等領域,實現交流調壓、電機調速、交流開關、路燈自動開啟與關閉、溫度控制、臺燈調光、舞臺調光等多種功能,它還被用于固態繼電器(SSR)和固態接觸器電路中。圖5是由雙向晶閘管構成的接近開關電路。R為門極限流電阻,JAG為干式舌簧管。平時JAG斷開,雙向晶閘管TRIAC也關斷。僅當小磁鐵移近時JAG吸合,使雙向晶閘管導通,將負載電源接通。由于通過 干簧管的電流很小,時間僅幾微秒,所以開關的壽命很長. 在過零觸發型交流固態繼電器(AC-SSR)的內部電路中,主要包括輸入電路、光電耦合器、過零觸發電路、開關電路(包括雙向晶閘管)、保護電路(RC吸收網絡)。當加上輸入信號VI(一般為高電平)、并且交流負載電源電壓通過零點時,雙向晶閘管被觸發,將負載電源接通。固態繼電器具有驅動功率小、無觸點、噪音低、抗干擾能力強,吸合、釋放時間短、壽命長,能與TTL\CMOS電路兼容,可取代傳統的電磁繼電器。它可以方便地調節電壓有效值,可用于電爐溫度控制,燈光調節,非同步電動機降壓軟啟動和調壓調速等,也可用做調節變壓器一次側電壓,代替效率低下的調壓變壓器。實屬熱控溫或降壓供電裝置中*理想的設備。

  目前大功率雙向可控硅在工業中已被廣泛應用于各種電力設備中,諸如窯爐、熱處理爐、電氣高溫爐、合成電爐、變換脫硫加熱爐、熱處理爐、熱水爐、蒸汽鍋爐、導熱油爐、高周波機械、電鍍設備、印染設備、涂裝設備、射出機、押出機等,然而因為負載的不同,使用環境的限制,而又有各種不同的控制模式及各種追加配備,如相位控制,分配式零電位控制,時間比例可調式零位控制。

  大功率雙向可控硅*使用注意事項

  1:靈敏度

  雙向可控硅是一個三端元件,但我們不再稱其兩極為陰陽極,而是稱作T1和T2極,G為控制極,其控制極上所加電壓無論為正向觸發脈沖或負向觸發脈沖均可使控制極導通,四種條件下雙向可控硅均可被觸發導通,但是觸發靈敏度互不相同,即保證雙向可控硅能進入導通狀態的*小門極電流IGT是有區別的,其中(a)觸發靈敏度*高,(b)觸發靈敏度*低,為了保證觸發同時又要盡量限制門極電流,應選擇(c)或(d)的觸發方式。

  2:可控硅過載的保護

  可控硅元件優點很多,但是它過載能力差,短時間的過流,過壓都會造成元件損壞,因此為保證元件正常工作,需有條件(1)外加電壓下允許超過正向轉折電壓,否則控制極將不起作用;(2)可控硅的通態平均電流從安全角度考慮一般按*大電流的1.5~2倍來取;(3)為保證控制極可靠觸發,加到控制極的觸發電流一般取大于其額值,除此以外,還必須采取保護措施,一般對過流的保護措施是在電路中串入快速熔斷器,其額定電流取可控硅電流平均值的1.5倍左右,其接入的位置可在交流側或直流側,當在交流側時額定電流取大些,一般多采用前者,過電壓保護常發生在存在電感的電路上,或交流側出現干擾的浪涌電壓或交流側的暫態過程產生的過壓。由于,過電壓的尖峰高,作用時間短,常采用電阻和電容吸收電路加以抑制。

  3:控制大電感負載時的干擾電網和自干擾的避免

  可控硅元件控制大電感負載時會有干擾電網和自干擾的現象,其原因是當可控硅元件控制一個連接電感性負載的電路斷開或閉合時,其線圈中的電流通路被切斷,其變化率極大,因此在電感上產生一個高電壓,這個電壓通過電源的內阻加在開關觸點的兩端,然后感應電壓一次次放電直到感應電壓低于放電所必須的電壓為止,在這一過程中將產生極大的脈沖束。這些脈沖束疊加在供電電壓上,并且把干擾傳給供電線或以輻射形式傳向周圍空間,這種脈沖具有很高的幅度,很寬的頻率,因而具有感性負載的開關點是一個很強的噪聲源。

  3.1:為防止或減小噪聲,對于移相控制式交流調壓一般的處理方法有電感電容濾波電路,阻容阻尼電路和雙向二極管阻尼電路及其它電路。

  3.2:電感電容濾波電路,由電感電容構成諧振回路,其低通截止頻率為f=1/2π

  Ic,一般取數十千赫低頻率。3.3:雙向二極管阻尼電路。由于二極管是反向串聯的,所以它對輸入信號極性不敏感。當負載被電源激勵時,抑制電路對負載無影響。當電感負載線圈中電流被切斷時,則在抑制電路中有瞬態電流流過,因此就避免了感應電壓通過開關接點放電,也就減小了噪聲,但是要求二極管的反向電壓應比可能出現的任何瞬態電壓高。另一個是額定電流值要符合電路要求。

  3.4:電阻電容阻尼電路,利用電容電壓不能突變的特性吸收可控硅換向時產生的尖峰狀過電壓,把它限制在允許范圍內。串接電阻是在可控硅阻斷時防止電容和電感振蕩,起阻尼作用,另外阻容電路還具有加速可控硅導通的作用。

  3.5:另外一種防止或減小噪聲的方法是利用通斷比控制交流調壓方式,其原理是采用過零觸發電路,在電源電壓過零時就控制雙向可控硅導通和截止,即控制角為零,這樣在負載上得到一個完整的正弦波,但其缺點是適用于時間常數比通斷周期大的系統,如恒溫器。

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