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可控硅原理--检测--击穿分析

一、可控硅击穿原因:1、RC电路只是用于尖峰脉冲电压的吸收(平波作用),RC时间常数应和尖峰脉冲上升沿时间一致,并且要注意电容的高频响应,应使用高频特性好的。

2、压敏电阻本身有反应时间,该反应时间必须要小于可控硅的最大过压脉冲宽度,而且压敏电阻的过压击穿电压值有一定的离散性,实际的和标识的值有一定的误差。

3、击穿的可能性好多种,过电流,过电压.短路,散热不好都会被击穿.RC电路或压敏电阻只是吸收尖峰脉冲电压.和涌浪电压用的有条件.可以增大双向可控硅容量,这能有效减少以上的问题,如果是短路就要查明短路原因二、问题例子:最初使用MOC3061+BT131控制电磁阀,BT131击穿很多;后来将BT131更换成BT136虽然有多改善,但还是偶尔有击穿。

电路图如下实际电路中R56没焊,R55为330欧姆。

电路有RC吸收、压敏电阻保护电路,负载为电磁阀,负载电流最多不超过100mA,按说1A的BT131就已经足够了,但使用4A的BT136还偶尔会坏,是可控硅质量问题,还是我的电路参数有问题?另外,有谁知道可控硅的门极触发电流是怎么计算得来的?在之前的BT131电路中R55、R56的阻值是330欧姆,后来的BT136电路中去掉了R56、R55的阻值还是330欧姆。

是不是这个值太小了,触发电流太大引起的损坏?关于电路图做一下补充:1.电阻R68实际用的是75欧姆2.电容C11用的是103 630V(0.01u)3.压敏电阻R75用的是471V的回答一:对双向可控硅驱动,技术已十分成熟了。

对感性负载,驱动电路不要这样接,有经典的参考电路,请参考相应的资料。

我认为该处应该用CBB电容,其特性有利于浪涌的吸收。

如果受体积限制,类似的电路我也这样用。

CBB电容回答二:照这个图来做,烧了可控硅那就是你的质量太差了!此电路我用了3年,现在还在用。

左边的电路为恒流,输入5-30V都不会烧坏光耦。

R3一定要用20-50欧以内的电阻,不可以用上百欧的!!!!!否则可控硅无法完全导通,一直处于调压状态,很容易发热甚至损坏!!!回答三:回答四:其实有一点大家可能都没有注意,就是可控硅的尾缀问题,TW的才是更适合电机类使用的器件!仔细查一下手册看看吧!三、可控硅检测:注:本文中所使用的万用表为指针式,若换为数字式,注意红黑表笔极性正好相反1、判断引脚极性方法一:由双向可控硅的内部结构可知,控制极G与主电极A1之间是由—块P型半导体连接的,两电极间的电阻(体电阻)为几十欧姆,根据公特点就可以方便地判断出各电极来。

先确定主电极A2:将万用表置在R×10档,用黑表笔接住任—电极,再用红表笔去接另外任一电极,如果头指示为几十欧姆电阻,就说的两表笔所接电极为控制极G和主电极A1,那么余下的电极便是主电极A2;如果指针不动,仍停在∞处,应及时调整表笔所接电极,直到测出电阻值为几十欧姆的两电极,从而确定主电极A2为止。

再区分控制极G和主电极A1:现假定两电极中任一为主电极A1,则另一个就为为控制极G,万用表置于R×10挡,用黑表笔接主电极A2(已确定),再用红表笔去接假定的主电极主“A1”,并用红表笔笔尖碰一下G后再离开,如果表针发生偏转,指示在几或几十欧姆上,就说明假定的主电极"T1”为真正的主电极T1,而另一电极也为真正的控制极G;如果表针没有偏转,说明假定是错的,应重新假定A1和G,即让黑表笔仍接A2,而将红表笔接新“A1”,如果判别结呆同上,即对区分出控制极G和主电极A1。

方法二:先确定主电极A2:将万用表置于R×1k档,现假定双向可控硅任意一个脚为主电极“A2”,并用黑表笔接“A2”,再用红表笔去分别触碰另外两个电极,如果指针没有偏转,指示在∞处,就说朋黑表笔所接为主电极A2,这是因为主电极A2与A1和G之间有多个正反相的PN结,它们之间的电阻是很大的;如果红完笔触碰其中的—个电极时指针不偏转,而触碰另一个电极时发生了偏转,说明原来的假定是错的,应重新假定A2,再按上述方法测试判断,直至找到真正的T2为止。

找到A2后,剩下的两个电极就是G和A1,由于设计上的需要以及内部结构特点决定,G和A1之间仍然存在正反向电阻特性,只是正反向电阻差别不是很大。

将万用表置于R×10档,两表笔与G、A1相接,测试正反向电阻,以阻值小的那次为准,黑表笔接的电极为主电极A1,而红表笔接的电极为控制极G。

测试时请注意,在测量大功率向可控硅时,应尽是量使用低阻档,如不行还可象测试单向可控硅—样,在万用表表笔上串上一节或多节1.5V干电池,使测试更为可靠。

2、判断好坏方法一:测量极间电阻法。

将万用表置于皮R×1k档,如果测得T2-T1、T2-G之间的正反向电阻接近∞,而万用表置于R×10档测得T1-G之间的正反向电阻在几十欧姆时,就说明双向可控硅是好的,可以使用;反之,1、若测得T2-T1,、T2-G之间的正反向电阻较小甚或等于零.而Tl-G之间的正反向电阻很小或接近于零时.就说明双向可控硅的性能变坏或击穿损坏。

不能使用;2、如果测得T1-G之间的正反向电阻很大(接近∞)时,说明控制极G与主电极T1之间内部接触不良或开路损坏,也不能使用。

方法二:检查触发导通能力。

万用表置于R×10档:①如图,1(a)所示,用黑表笔接主电极T2,红表笔接T1,即给T2加正向电压,再用短路线将G与T1(或T2)短接一下后离开,如果表头指针发生了较大偏转并停留在一固定位置,说明双向可控硅中的一部分(其中一个单向可控硅)是好的,如图1(b)所示,改黑表笔接主电极T1,红表笔接T2,即给T1加正向电压,再用短路线将G与T1(或T2)短接一下后离开,如果结果同上,也证明双向可控硅中的另一部分(其中的一个单向可控硅是好的。

测试到止说明双向可控硅整个都是好的,即在两个方向(在不同极性的触发电压证)均能触发导通。

图1 判断双向可控硅的触发导通能力方法三:检查触发导通能力。

如图2所示.取一只10uF左右的电解电容器,将万用表置于R×10k档(V电压),对电解电容器充电3~5s后用来代替图1中的短路线,即利用电容器上所充的电压作为触发信号,然后再将万用表置于R×10档,照图2(b)连接好后进行测试。

测试时,电容C的极性可任意连接,同样是碰触一下后离开,观察表头指针偏转情况,如果测试结果与“方法二’相同,就证明双向可控硅是好的。

图2 判断双向可控硅的触发导通能力应用此法判断双向可控硅的触发导通能力更为可靠。

由于电解电容器上充的电压较高,使触发信号增大,更利于判断大功率双向可控硅的触发能力。

实物图:四、双向可控硅概念联的可控硅,而且仅需一个触发电路,是比较理想的交流开关器件。

其英文名称TRIAC即三端双向交流开关之意。

双向可控硅参数符号•IT(AV)--通态平均电流 Tc=75℃ 40AVRRM--反向反复峰值电压 800VIDRM--断态重复峰值电流ITSM--通态一个周波不反复浪涌电流VTM--通态峰值电压IGT--门极触发电流 Tj=25℃ 100~150mAVGT--门极触发电压 Tj=25℃ 1.5VIH--维持电流 Tj=25℃ 100mAdv/dt--断态电压临界上升率 250V/uSdi/dt--通态电流临界上升率 10A/uSRthjc--结壳热阻VISO--模块绝缘电压Tjm--额定结温VDRM--通态反复峰值电压 Tj=125℃ 800VIRRM--反向重复峰值电流IF(AV)--正向平均电流双向可控硅的设计及应用分析引言1958年,从美国通用电气公司研制成功第一个工业用可控硅开始,电能的变换和控制从旋转的变流机组、静止的离子变流器进入以电力半导体器件组成的变流器时代。

可控硅分单向可控硅与双向可控硅。

单向可控硅一般用于彩电的过流、过压保护电路。

双向可控硅一般用于交流调节电路,如调光台灯及全自动洗衣机中的交流电源控制。

双向可控硅是在普通可控硅的基础上发展而成的,它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,是目前比较理想的交流开关器件,一直为家电行业中主要的功率控制器件。

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。

本文主要探讨广泛应用于家电行业的双向可控硅的设计及应用。

双向可控硅特点双向可控硅可被认为是一对反并联连接的普通可控硅的集成,工作原理与普通单向可控硅相同。

图1为双向可控硅的基本结构及其等效电路,它有两个主电极T1和T2,一个门极G,门极使器件在主电极的正反两个方向均可触发导通,所以双向可控硅在第1和第3象限有对称的伏安特性。

双向可控硅门极加正、负触发脉冲都能使管子触发导通,因此有四种触发方式。

图1 双向可控硅结构及等效电路双向可控硅应用为正常使用双向可控硅,需定量掌握其主要参数,对双向可控硅进行适当选用并采取相应措施以达到各参数的要求。

耐压级别的选择:通常把VDRM(断态重复峰值电压)和VRRM(反向重复峰值电压)中较小的值标作该器件的额定电压。

选用时,额定电压应为正常工作峰值电压的2~3倍,作为允许的操作过电压裕量。

电流的确定:由于双向可控硅通常用在交流电路中,因此不用平均值而用有效值来表示它的额定电流值。

由于可控硅的过载能力比一般电磁器件小,因而一般家电中选用可控硅的电流值为实际工作电流值的2~3倍。

同时,可控硅承受断态重复峰值电压VDRM和反向重复峰值电压VRRM时的峰值电流应小于器件规定的IDRM和IRRM。

通态(峰值)电压VTM的选择:它是可控硅通以规定倍数额定电流时的瞬态峰值压降。

为减少可控硅的热损耗,应尽可能选择VTM小的可控硅。

维持电流:IH是维持可控硅维持通态所必需的最小主电流,它与结温有关,结温越高,则IH越小。

电压上升率的抵制:dv/dt指的是在关断状态下电压的上升斜率,这是防止误触发的一个关键参数。

此值超限将可能导致可控硅出现误导通的现象。

由于可控硅的制造工艺决定了A2与G之间会存在寄生电容,如图2所示。

我们知道dv/dt的变化在电容的两端会出现等效电流,这个电流就会成为Ig,也就是出现了触发电流,导致误触发。

图2 双向可控硅等效示意图切换电压上升率dVCOM/dt。

驱动高电抗性的负载时,负载电压和电流的波形间通常发生实质性的相位移动。

当负载电流过零时双向可控硅发生切换,由于相位差电压并不为零。

这时双向可控硅须立即阻断该电压。

产生的切换电压上升率(dVCOM/dt)若超过允许值,会迫使双向可控硅回复导通状态,因为载流子没有充分的时间自结上撤出,如图3所示。

图3 切换时的电流及电压变化高dVCOM/dt承受能力受二个条件影响:dICOM/dt—切换时负载电流下降率。

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