快速晶閘管
發(fā)布時間:2013/5/27 9:29:15 訪問次數(shù):2059
快速晶閘管(FST,F(xiàn)ast Switching Thyristor)通常是指E6B2-CWZ5G關(guān)斷時間tq≤50ys、速度響應(yīng)特性優(yōu)良的晶閘管。其基本結(jié)構(gòu)和特性與普通晶閘管完全一樣,但是,由于快速晶閘管的工作頻率(F≥400Hz)比普通晶閘管高,僅要求關(guān)斷時間短是不全面的。因此,在關(guān)斷時間短的基礎(chǔ)上,還要求其通態(tài)壓降低、開關(guān)損耗小、通態(tài)電流臨界上升率d//dt及斷態(tài)電壓臨界上升率du/dt高。只有這樣,它才能在較高的工作頻率下安全可靠地工作。
快速晶閘管應(yīng)用頻率高,其通電周期縮短了,但它和普通晶閘管一樣,其關(guān)斷方式是采用在陽一陰極間施加反向偏壓進(jìn)行強(qiáng)迫關(guān)斷的方法。因此,若快速晶閘管的關(guān)斷時間tq比負(fù)半周通電周期T/2還長,那么,晶閘管就無法關(guān)斷。所以說.關(guān)斷時間短是對快速晶閘管的最基本要求。
晶閘管的開關(guān)損耗包括在開通時間內(nèi)產(chǎn)生的開通損耗Pon.在反向恢復(fù)過程產(chǎn)生的反向恢復(fù)損耗PRr及局部導(dǎo)通區(qū)擴(kuò)展到整個陰極面全面導(dǎo)通過程所產(chǎn)生的擴(kuò)展損耗PD。對于400 A以上的大功率晶閘管,當(dāng)工作頻率~lkHz時,往往在陰極面全面導(dǎo)通之前,通電周期就結(jié)束了。顯然,開關(guān)損耗隨頻率升高成比例地增加。高頻工作時各種損耗的比例(擴(kuò)展速度取O.lmm/ys)如圖6-85所示。
從圖6-85給出的400A、1200V、20Us、3kHz用高頻晶閘管的計算舉例中可以看到,隨著晶閘管工作頻率的提高,開關(guān)功率損耗在總功耗中所占比例增加。當(dāng)工作頻率提高到SkHz以上時,晶閘管的開關(guān)功率損耗在總功耗中占主要地位。于是,在晶閘管的總功耗一定的情況下,為保證晶閘管的工作結(jié)溫不超過允許溫度,通態(tài)功耗必須降低,而在晶閘管的結(jié)構(gòu)和散熱條件一定的情況下,只能降低晶閘管的電流容量。此外,即使在工作頻率只有數(shù)百赫茲(≥400Hz)的情況下,由于晶閘管的熱阻Re(數(shù)值上等于每消耗1W功率所引起晶閘管溫升的度數(shù))隨頻率的變化引起有效陰極面積的變化而變化,也就是說,工作頻率升高器件的有效陰極面積減小,熱阻增大,溫升增高。而為了保持晶閘管的結(jié)溫不超過允許值,在結(jié)構(gòu)和散熱條件一定的情況下,也就只能降低電流容量。由此可見,在高頻應(yīng)用下,隨著開關(guān)損耗的增加和熱阻的增大,晶閘管的額定通態(tài)電流減小。所以,對于快速(高頻)晶閘管而言,感興趣的不是額定正向平均電流矗,而是它的電流一頻率曲線給出的不同工作頻率下的電流容量。顯然,一個開關(guān)損耗高的晶閘管,其高頻下的電流容量肯定低,嚴(yán)重時也可能失去通流能力,這是晶閘管在高頻應(yīng)用下的主要問題。
另外,工作頻率提高,表示晶閘管通、斷的次數(shù)增多,與之相聯(lián)系的是晶閘管承受通態(tài)電流上升率d//dt的能力及承受斷態(tài)電壓上升率du/dt的能力應(yīng)相應(yīng)增強(qiáng)。否則,導(dǎo)通瞬間易發(fā)生d∥dt擊穿,而關(guān)斷瞬間易發(fā)生再次導(dǎo)通。所以,在高頻應(yīng)用下的晶閘管,要求它具有較高的dddt容量和du/dt耐量。
通常,為了降低開關(guān)損耗,應(yīng)用時采用所謂強(qiáng)門極驅(qū)動。推薦采用門極電流上升速率大幅值高(>1A)的門極電流波形。
快速晶閘管主要用于感應(yīng)加熱的中頻電源裝置。
快速晶閘管(FST,F(xiàn)ast Switching Thyristor)通常是指E6B2-CWZ5G關(guān)斷時間tq≤50ys、速度響應(yīng)特性優(yōu)良的晶閘管。其基本結(jié)構(gòu)和特性與普通晶閘管完全一樣,但是,由于快速晶閘管的工作頻率(F≥400Hz)比普通晶閘管高,僅要求關(guān)斷時間短是不全面的。因此,在關(guān)斷時間短的基礎(chǔ)上,還要求其通態(tài)壓降低、開關(guān)損耗小、通態(tài)電流臨界上升率d//dt及斷態(tài)電壓臨界上升率du/dt高。只有這樣,它才能在較高的工作頻率下安全可靠地工作。
快速晶閘管應(yīng)用頻率高,其通電周期縮短了,但它和普通晶閘管一樣,其關(guān)斷方式是采用在陽一陰極間施加反向偏壓進(jìn)行強(qiáng)迫關(guān)斷的方法。因此,若快速晶閘管的關(guān)斷時間tq比負(fù)半周通電周期T/2還長,那么,晶閘管就無法關(guān)斷。所以說.關(guān)斷時間短是對快速晶閘管的最基本要求。
晶閘管的開關(guān)損耗包括在開通時間內(nèi)產(chǎn)生的開通損耗Pon.在反向恢復(fù)過程產(chǎn)生的反向恢復(fù)損耗PRr及局部導(dǎo)通區(qū)擴(kuò)展到整個陰極面全面導(dǎo)通過程所產(chǎn)生的擴(kuò)展損耗PD。對于400 A以上的大功率晶閘管,當(dāng)工作頻率~lkHz時,往往在陰極面全面導(dǎo)通之前,通電周期就結(jié)束了。顯然,開關(guān)損耗隨頻率升高成比例地增加。高頻工作時各種損耗的比例(擴(kuò)展速度取O.lmm/ys)如圖6-85所示。
從圖6-85給出的400A、1200V、20Us、3kHz用高頻晶閘管的計算舉例中可以看到,隨著晶閘管工作頻率的提高,開關(guān)功率損耗在總功耗中所占比例增加。當(dāng)工作頻率提高到SkHz以上時,晶閘管的開關(guān)功率損耗在總功耗中占主要地位。于是,在晶閘管的總功耗一定的情況下,為保證晶閘管的工作結(jié)溫不超過允許溫度,通態(tài)功耗必須降低,而在晶閘管的結(jié)構(gòu)和散熱條件一定的情況下,只能降低晶閘管的電流容量。此外,即使在工作頻率只有數(shù)百赫茲(≥400Hz)的情況下,由于晶閘管的熱阻Re(數(shù)值上等于每消耗1W功率所引起晶閘管溫升的度數(shù))隨頻率的變化引起有效陰極面積的變化而變化,也就是說,工作頻率升高器件的有效陰極面積減小,熱阻增大,溫升增高。而為了保持晶閘管的結(jié)溫不超過允許值,在結(jié)構(gòu)和散熱條件一定的情況下,也就只能降低電流容量。由此可見,在高頻應(yīng)用下,隨著開關(guān)損耗的增加和熱阻的增大,晶閘管的額定通態(tài)電流減小。所以,對于快速(高頻)晶閘管而言,感興趣的不是額定正向平均電流矗,而是它的電流一頻率曲線給出的不同工作頻率下的電流容量。顯然,一個開關(guān)損耗高的晶閘管,其高頻下的電流容量肯定低,嚴(yán)重時也可能失去通流能力,這是晶閘管在高頻應(yīng)用下的主要問題。
另外,工作頻率提高,表示晶閘管通、斷的次數(shù)增多,與之相聯(lián)系的是晶閘管承受通態(tài)電流上升率d//dt的能力及承受斷態(tài)電壓上升率du/dt的能力應(yīng)相應(yīng)增強(qiáng)。否則,導(dǎo)通瞬間易發(fā)生d∥dt擊穿,而關(guān)斷瞬間易發(fā)生再次導(dǎo)通。所以,在高頻應(yīng)用下的晶閘管,要求它具有較高的dddt容量和du/dt耐量。
通常,為了降低開關(guān)損耗,應(yīng)用時采用所謂強(qiáng)門極驅(qū)動。推薦采用門極電流上升速率大幅值高(>1A)的門極電流波形。
快速晶閘管主要用于感應(yīng)加熱的中頻電源裝置。
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