三端双向可控硅进行可靠操作的设计规则

三端双向可控硅进行可靠操作的设计规则

1，正确触发

要打开一个双向可控硅开，栅极驱动电路必须提供一个“活力”的栅极电流来保证快速有效的触发。

栅极电流的振幅：

门极电流（IG）要比指定的最大门触发电流高得多(IGTmax)。此参数是温度Tj = 25度时给定的。

在较低的温度下，用曲线表现为门极触发电流随温度的相对变化。设计预期的最低工作温度的栅极驱动。高IG值提供了一个高效触发（看§2）。

作为一个实际的原则，我们建议：

门电路的设计：

VOL = output voltage of the microcontroller (at 0 logic level) VOL=微处理器的输出电压

VG = voltage across the gate of the triac. Take the specified VGT. 在双向晶闸管的栅极电压。采取指定的VGT

IG = required gate current (IG > 2. IGT max)所需的栅极电流

栅极电流持续时间：

（对于ON-OFF开关）

脉宽的操作可以明显的降低栅极驱动功耗。

采用栅电流Ig直到负载电流达到闭锁电流（IL）

建议使用连续的栅极直流电流，避免流过的负载电流(IT < 50 or 100 mA)低于维持电流和擎住电流而引起电流的不连续性。

象限：

在新的项目中，为了是双向可控硅高性能运行，应避免在第4象限工作，仅在指定的1、2、3象限。2，平滑导通

当可控硅导通，确保了通态电流上升率不超过规定的最高值。例如在有缓冲网络跨接在双向可控硅时，在电容放电的情况下，检查这一点是非常重要的。

如果di / dt的超过规定值，然后栅区周围的电流密度过高时，产生过热。高重复性的di / dt可能引起硅晶片的逐步退化，引起栅极电流的增加和阻断能力的丧失。

在大多数情况下开关零电压大大降低了通态di / dt和浪涌电流。

提醒：

&一个强大的栅极电流提高了可控硅的di / dt的能力，并提高通态的换向的可靠性：IG >> IGT (at least 2 or 3 times IGT max，至少2或3倍IGT max)。

&在三端双向可控硅跨接有RC网络的情况下，串联电阻的值必须足以限制通过双向可控硅的峰值电流和di / dt。

我们推荐：

*在门极两端不要使用电容。

该电容显著降低di / dt的能力，此外，这种电容并不能改善静态dv / dt特性。

图2 为了尽量减少在打开时的di / dt的应力：

R必须是大于47Ω更高；

不能并接栅极电容（CGK）

3，导通状态可靠工作

控制持续结温

Tj < Tj max specified（指定最大结温）

在任何时刻，关键是要知道流过器件的电流，和因此而产生的功耗。

功耗评估（P）：

&通过数据手册给定的P = f(ITRMS)曲线。

&由下面的公式计算最大耗散功率：

这里：Vto = threshold voltage of on-state V (refer to the datasheet) characteristic Vto是导通状态的电压阀值特性（参考数据手册）

Rd = dynamic on-state resistance (refer to the datasheet)

Rd是通态动态电阻（参考数据手册）

ITRMS = current through the triac

ITRMS=通过可控硅的电流

无散热器的操作：

三端双向可控硅是在印刷电路板上直接安装没有任何冷却装置。

这里：

Tamb是最大环境温度；

P是双向可控硅导通时的耗散功率

在这些条件下，可控制负载电流低于2安培。

有散热器时的操作：

在这里：Tamb是最大环境温度；

Rth(j-c)是结到壳的热阻(参考数据手册)；

Rth(c-hs)是外壳到散热器的热阻；

例如：对于TO-220封装的Rth（C-HS）≤0.5℃/W(（导热硅脂)

Rth(hs)是散热器的热阻；

P是可控硅导通时的耗散功率；

4，安全关闭

为了保证安全关闭操作（无重复触发的风险），首先以通过应用电路的最大(dI/dt)c来选择元件。1——标准可控硅与灵敏可控硅的情况：

监测(di/dt)c是不够的。在电感负载情况下，必须用RC缓冲网络把重复(dV/dt)c的值限制在规定的值（看图3）。

图3 (dV/dt)c限制于缓冲

最大允许值的范围一般是1 to 20 V/μs（参考数据手册）

RC的实际计算关系式：

这里：Va是可控硅关断后的线电压(Va = VM . sinφ).

L是负载电感

(dV/dt)c是规定的最小值

2——无缓冲双向可控硅的情况

仅检查最大的(dI/dt)c指定值。换向性能没有给出(dV/dt)c限制。必须是没有RC网络。

温馨提示：

当电流为正弦波（一般情况下）时的(dI/dt)c是：

这里：ITRMS是通过负载的RMS;

F是电源频率。

在50HZ，(dI/dt)c是：

示例：对于一个8 A RMS正弦电流通过负载，在断态的电流下降速率是：(dI/dt)c = 3.5 A /ms；

注意：

在非正弦波情况下，在应用电路中必须仔细测量(dI/dt)c，以便选择合适的可控硅。

在通用电机或通过桥式整流驱动感性负载的情况下，要特别注意。

3——晶闸管的情况下

可控硅的导通之后，延迟时间（TQ）在晶闸管（即SCR连接在整流桥之后的情况下）再次加直流电压之前，还得保持。当然，如果重新施加负电压时，可控硅能够在安全地自然关断。

另一方面，如果电压是正的，而且是过早或过快（dV / dt）C地重新上电，那么，晶闸管可能自行导通。

对标准晶闸管来说，这种延迟一般大约50μs；而非常敏感的可控硅这个延迟时间，可达到200μS。