上海月盛电子

可控硅的过电压保护

  可控硅又称:晶闸管,现在主要用在固态继电器,固态调压器,电力调整器,力矩电机控制器等产品。

  晶闸管从导通到阻断和开关电路一样,因为有电感(主要是变压器漏抗LT)释放能量,所以会产生过电压。管子在导通期间,载流子充满芯片内部,当关断过程中正向电流下降到零时,芯片内部仍残存着载流子,管子并未恢复阻断能力。在反向电压作用下瞬时出现较大的反向电流,使内部残存的载流子迅速消失,管子立即关断。这时反向电流减小的速度极快(di/dt极大),即使回路电流很小,也会产生很大的感应电动势,反而加在已恢复阻断的管子两端,如图2-15a所示。这种由于管子关断过程引起的过电压,称之为关断过电压。其值可达工作电压峰值的56倍,可能会导致管子的反向击穿,所以必须采取保护措施。

         2-15b所示为在单相半控桥晶闸管关断过程中,晶闸管两端出现的瞬时反向过电压尖峰(毛刺)波形。
         对于这种尖峰状的瞬时过电压,常用的保护方法是在晶闸管两端并接RC吸收元件,如图2-16所示。利用电容两端电压瞬时不能突变的特性,吸收尖峰过电压,把电压限制在管子允许的范围内。串联电阻的作用是:①阻尼LC电路振荡。由于关断回路电感的存在,在晶闸管阻断时,LCR与交流电源刚好组成串联振荡电路,如不串电阻R,电容两端将会产生比电源电压高得多的振荡电压,将导致管子被击穿。②限制晶闸管开通损耗与电流上升率。在晶闸管承受正向电压未导通时,电容C已充电,极性如图2-16所示。在管子触发导通的瞬间,电容C迅速经管子放电。若没有电阻限流,这个放电尖峰电流很大,不仅增加管子开通损耗,而且使流过管子的电流上升率di/dt过大,易损坏管子。在并接阻容元件时,接线要尽量短,以使保护效果较好。
   2-15    晶闸管关断过程过电压波形
用电容吸收抑制关断过电压
   2-16    用电容吸收抑制关断过电压
   阻容吸收元件参数可按表2-5所提供的经验数据选取,电容耐压一般选晶闸管额定电压的1.1~1.5倍。
   2-5    晶闸管阻容元件经验数据
晶闸管阻容元件经验数据
   电阻功率
   PR =fCUm²×10-5   (2-10)
式中f-频率,取50Hz
   Um-晶闸管工作峰值电压(V)
   C-与电阻串联的电容量(μF);
   PR-电阻选取的功率(W)


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