大功率双向可控硅知识大全

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  大功率双向可控硅*概 述

  大功率双向可控硅不仅能代替两只反极性并联的可控硅,而且仅需一个触发电路,是比较理想的交流开关器件。近几年,随着半导体技术的发展,大功率双向可控硅不断涌现,并广泛应用在变流、变频领域,可控硅应用技术日益成熟传统的控制电路中。通常,大功率双向可控硅多采用金属壳封装, 交流接触器的主要作用是充当控制开关, 大功率双向可控硅可以双向导通并具有良好的开关特性,是目前较理想的交流开关器件。

  大功率双向可控硅*构造原理

  尽管从形式上可将大功率双向可控硅看成两只普通可控硅的组合,但实际上它是由7只晶体管和多只电阻构成的功率集成器件。小功率双向可控硅一般采用塑料封装,有的还带散热板。典型产品有BCMlAM(1A/600V)、BCM3AM(3A/600V)、2N6075(4A/600V),MAC218-10(8A/800V)等。大功率双向可控硅大多采用RD91型封装。

  大功率双向可控硅属于NPNPN五层器件,三个电极分别是T1、T2、G。因该器件可以双向导通,故除门极G以外的两个电极统称为主端子,用T1、T2。表示,不再划分成阳极或阴极。其特点是,当G极和T2极相对于T1,的电压均为正时,T2是阳极,T1是阴极。反之,当G极和T2极相对于T1的电压均为负时,T1变成阳极,T2为阴极。双向可控硅由于正、反向特性曲线具有对称性,所以它可在任何一个方向导通。

  大功率双向可控硅*优 点

  用大功率双向可控硅替代交流接触器有不少优点:

  (1) 大功率双向可控硅为无触点式开关,无火花、寿命长、体积小、无噪音;

  (2)接触器工作时,其控制回路需要消耗一定的电能,而可控硅为弱电控制,控制回路耗电微乎其微;

  (3)接触器控制电路中,操作者接触的器件电压都较高,不安全,而大功率双向可控硅控制电路中操作者只接触5~15V的直流低压电源,非常安全;

  (4) 大功率双向可控硅为弱电控制强电,弱电电路更新方便,较容易设计出满足各种要求的控制电路

  大功率双向可控硅*技术参数


  大功率双向可控硅*应 用

  大功率双向可控硅可广泛用于工业、交通、家用电器等领域,实现交流调压、电机调速、交流开关、路灯自动开启与关闭、温度控制、台灯调光、舞台调光等多种功能,它还被用于固态继电器(SSR)和固态接触器电路中。图5是由双向晶闸管构成的接近开关电路。R为门极限流电阻,JAG为干式舌簧管。平时JAG断开,双向晶闸管TRIAC也关断。仅当小磁铁移近时JAG吸合,使双向晶闸管导通,将负载电源接通。由于通过 干簧管的电流很小,时间仅几微秒,所以开关的寿命很长. 在过零触发型交流固态继电器(AC-SSR)的内部电路中,主要包括输入电路、光电耦合器、过零触发电路、开关电路(包括双向晶闸管)、保护电路(RC吸收网络)。当加上输入信号VI(一般为高电平)、并且交流负载电源电压通过零点时,双向晶闸管被触发,将负载电源接通。固态继电器具有驱动功率小、无触点、噪音低、抗干扰能力强,吸合、释放时间短、寿命长,能与TTL\CMOS电路兼容,可取代传统的电磁继电器。它可以方便地调节电压有效值,可用于电炉温度控制,灯光调节,非同步电动机降压软启动和调压调速等,也可用做调节变压器一次侧电压,代替效率低下的调压变压器。实属热控温或降压供电装置中最理想的设备。

  目前大功率双向可控硅在工业中已被广泛应用于各种电力设备中,诸如窑炉、热处理炉、电气高温炉、合成电炉、变换脱硫加热炉、热处理炉、热水炉、蒸汽锅炉、导热油炉、高周波机械、电镀设备、印染设备、涂装设备、射出机、押出机等,然而因为负载的不同,使用环境的限制,而又有各种不同的控制模式及各种追加配备,如相位控制,分配式零电位控制,时间比例可调式零位控制。

  大功率双向可控硅*使用注意事项

  1:灵敏度

  双向可控硅是一个三端元件,但我们不再称其两极为阴阳极,而是称作T1和T2极,G为控制极,其控制极上所加电压无论为正向触发脉冲或负向触发脉冲均可使控制极导通,四种条件下双向可控硅均可被触发导通,但是触发灵敏度互不相同,即保证双向可控硅能进入导通状态的最小门极电流IGT是有区别的,其中(a)触发灵敏度最高,(b)触发灵敏度最低,为了保证触发同时又要尽量限制门极电流,应选择(c)或(d)的触发方式。

  2:可控硅过载的保护

  可控硅元件优点很多,但是它过载能力差,短时间的过流,过压都会造成元件损坏,因此为保证元件正常工作,需有条件(1)外加电压下允许超过正向转折电压,否则控制极将不起作用;(2)可控硅的通态平均电流从安全角度考虑一般按最大电流的1.5~2倍来取;(3)为保证控制极可靠触发,加到控制极的触发电流一般取大于其额值,除此以外,还必须采取保护措施,一般对过流的保护措施是在电路中串入快速熔断器,其额定电流取可控硅电流平均值的1.5倍左右,其接入的位置可在交流侧或直流侧,当在交流侧时额定电流取大些,一般多采用前者,过电压保护常发生在存在电感的电路上,或交流侧出现干扰的浪涌电压或交流侧的暂态过程产生的过压。由于,过电压的尖峰高,作用时间短,常采用电阻和电容吸收电路加以抑制。

  3:控制大电感负载时的干扰电网和自干扰的避免

  可控硅元件控制大电感负载时会有干扰电网和自干扰的现象,其原因是当可控硅元件控制一个连接电感性负载的电路断开或闭合时,其线圈中的电流通路被切断,其变化率极大,因此在电感上产生一个高电压,这个电压通过电源的内阻加在开关触点的两端,然后感应电压一次次放电直到感应电压低于放电所必须的电压为止,在这一过程中将产生极大的脉冲束。这些脉冲束叠加在供电电压上,并且把干扰传给供电线或以辐射形式传向周围空间,这种脉冲具有很高的幅度,很宽的频率,因而具有感性负载的开关点是一个很强的噪声源。

  3.1:为防止或减小噪声,对于移相控制式交流调压一般的处理方法有电感电容滤波电路,阻容阻尼电路和双向二极管阻尼电路及其它电路。

  3.2:电感电容滤波电路,由电感电容构成谐振回路,其低通截止频率为f=1/2π

  Ic,一般取数十千赫低频率。3.3:双向二极管阻尼电路。由于二极管是反向串联的,所以它对输入信号极性不敏感。当负载被电源激励时,抑制电路对负载无影响。当电感负载线圈中电流被切断时,则在抑制电路中有瞬态电流流过,因此就避免了感应电压通过开关接点放电,也就减小了噪声,但是要求二极管的反向电压应比可能出现的任何瞬态电压高。另一个是额定电流值要符合电路要求。

  3.4:电阻电容阻尼电路,利用电容电压不能突变的特性吸收可控硅换向时产生的尖峰状过电压,把它限制在允许范围内。串接电阻是在可控硅阻断时防止电容和电感振荡,起阻尼作用,另外阻容电路还具有加速可控硅导通的作用。

  3.5:另外一种防止或减小噪声的方法是利用通断比控制交流调压方式,其原理是采用过零触发电路,在电源电压过零时就控制双向可控硅导通和截止,即控制角为零,这样在负载上得到一个完整的正弦波,但其缺点是适用于时间常数比通断周期大的系统,如恒温器。