可控硅培訓(xùn)資料(下)-圖解篇

可控硅培訓(xùn)資料(下)-圖解篇

ACS/ACST Triac即是Crowbar Triac方案的一種:

它可提升可控硅的EMC能力,使得產(chǎn)品輕而易舉的通過歐盟的各種EMC測(cè)試,它的耐壓將超過2KV或更高.(具體測(cè)試
條件可參考產(chǎn)品DATASHEET)下面以ACS108-5為例說明:當(dāng)它帶一150Ω(相當(dāng)于40W冷光燈)時(shí),它可通過IEC6100-4-5的浪涌測(cè)試.

電子噪聲干擾:dV/dt 參數(shù)

當(dāng)實(shí)際提供的dV/dt 大于產(chǎn)品規(guī)格指定的靜態(tài)dV/dt時(shí),可控硅將會(huì)有誤觸發(fā)而導(dǎo)致開通的危險(xiǎn).但此類誤觸發(fā)不會(huì)對(duì)可控硅本身造成損壞.

靜態(tài)dV/dt也和溫度有直接關(guān)系,下圖為一簡(jiǎn)單示意圖:以24A;600V Triac為例:溫度越高,dV/dt 越小;

對(duì)于單向可控硅(SCR)的電子噪聲抗干擾措施: 減少Rgk,將提高dV/dt.

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減少Rgk后,一部分寄生電容電流將被Rgk旁路,從而達(dá)到抗干擾目的.

對(duì)于單向可控硅(SCR)的電子噪聲抗干擾的另一措施:減少Rgk和增加一電容Cgk,將提高dV/dt.(此措施尤其對(duì)大于8A的SCR有效)

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減少Rgk和增加Cgk后,一部分寄生電容電流將被Rgk和Cgk旁路,從而達(dá)到抗干擾目的.

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對(duì)于雙向可控硅(Triac)的電子噪聲抗干擾的措施:加一Pi型電路.

請(qǐng)注意:CGA1將不再允許直接加在觸發(fā)端,因?yàn)镃GA1將徹底減少第二和第三象限的di/dt能力.(工藝結(jié)構(gòu)的原因)

對(duì)于雙向可控硅(Triac)的電子噪聲抗干擾的另一措施: 設(shè)計(jì)好VGD參數(shù)電路.

設(shè)計(jì)門極驅(qū)動(dòng)電壓時(shí),要有足夠高的VGA1電壓(大于VGD),檢查(VDD-VOHMAX.)

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RC噪聲抗干擾參數(shù)的設(shè)計(jì):
為了改善可控硅在瞬態(tài)時(shí)的抗干擾能力,它將可能使用一RC電路作為噪聲抑制器.通常來講,C將選擇約1nF左右,R將選擇47~75Ω;(C和R不可選的太大) 而且,為了準(zhǔn)確設(shè)定RC值,我們最好做一個(gè)BURST測(cè)試(IEC6100-4-4)

ACS/ACST Triac同普通可控硅的抗干擾能力比較:

改善抗干擾性,而且降低IGT到適中值但不會(huì)太小.

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可控硅開啟時(shí)的參數(shù):di/dt

請(qǐng)注意檢查在可控硅開啟時(shí),di/dt值不能超過DATASHEET上指定時(shí),否則可控硅將被損壞.

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可控硅在使用過高的di/dt后的損壞現(xiàn)象:

????????第一步:IGT超過規(guī)格????????????????????????????? 第二步:VDRM 和/或VRRM失效,或者第一陽(yáng)極和第二陽(yáng)極直接短路.

用測(cè)量的波形舉例說明di/dt

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單向可控硅的硅狀結(jié)構(gòu)極其等效電路

??????????? ?內(nèi)部結(jié)構(gòu):?????????????????????????????????????????????????????????????????? ???? 等效電路:

符號(hào):

PIN腳指定順序:KAG

注意:單向可控硅總是正極電流驅(qū)動(dòng)

雙向可控硅的硅狀結(jié)構(gòu)

請(qǐng)注意:對(duì)于雙向可控硅,它既可正向電流驅(qū)動(dòng),亦可反向電流驅(qū)動(dòng),取決于具體的可控硅型號(hào)(參考DATAHSEET)

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雙向可控硅觸發(fā)象限:Q1/Q2/Q3/Q4

雙向可控硅Q1/Q4驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用:第一陽(yáng)極(A1)和VSS相連,通常我們不推薦Q4驅(qū)動(dòng),因?yàn)樗啾扔谄渌笙辒i/dt能力稍小些以及要求較高的IGT.

雙向可控硅Q2/Q3驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用:第一陽(yáng)極和VDD相連.

雙向可控硅Q1/Q3驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用:

需在門極加一DIAC,或加帶PI型網(wǎng)絡(luò)的隔離光藕.

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驅(qū)動(dòng)電流參數(shù):IGT? 最小且必要的可控硅門極驅(qū)動(dòng)電流在DATASHEET中,由于參數(shù)的離散性,所以一般最大值將被寫入規(guī)格書中.
驅(qū)動(dòng)電壓參數(shù):VGT?? 由于最大IGT流過時(shí)所產(chǎn)生的門極電壓.

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對(duì)于驅(qū)動(dòng)電流參數(shù)的選擇:

由于溫度對(duì)它影響較大,所以我們選擇時(shí)要滿足以下等式: IGT(-10℃)=1.5×IGT(25℃)

對(duì)于門極驅(qū)動(dòng)電阻參數(shù)的選擇:
考慮到?Rgmax=1.05Rg(電阻最大:5%)
?最小溫度:取決于使用環(huán)境溫度
?最大輸出電壓:取決于邏輯電平
?最小的輸入電壓:VCC
所以我們用下式去計(jì)算Rg:

快速設(shè)計(jì)規(guī)則:Rg<2×(VCC/IGT)

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門鎖電流:IL

定義:當(dāng)移開門極驅(qū)動(dòng)時(shí),陽(yáng)極最小且必要保持導(dǎo)通的電流幅度.

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門鎖(保持)電流IL(IH)將與結(jié)溫有關(guān):TJ越高,IL(IH)將越小.

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最小門極電流持續(xù)時(shí)間的設(shè)計(jì):

i(t)=Ipeak*sin(wt)

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熱設(shè)計(jì): 在做熱設(shè)計(jì)時(shí),首先了解穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的電流設(shè)計(jì):
ITRMS?在給定的最大表面溫度條件下的最大的RMS電流值.(特別是取決于散熱器的尺寸)
它是一熱限制

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其次要知道功耗設(shè)計(jì):

功耗計(jì)算方法:

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如果是其它波形時(shí):

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也可以用DATAHSHEET中的圖表和下面等式去近似獲得功耗值:

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實(shí)際應(yīng)用中的TJ的設(shè)計(jì):

算出來的TJ必須低于DATAHSHEET上規(guī)定的TJMAX.否則散熱器是必要的!!!

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舉例說明熱設(shè)計(jì):

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對(duì)于不同的封裝,它的結(jié)點(diǎn)到周圍環(huán)境之間的熱阻是不同的:

影響熱阻因素:針對(duì)功率SMD器件的銅散熱片

a)銅箔厚度
b)PCB板厚度
c)銅表面處理

瞬態(tài)電流設(shè)計(jì)注意事項(xiàng):
什么是Zth參數(shù)?由于消耗功率脈沖帶來的溫度升高!

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如何計(jì)算和使用Zth(t)參數(shù)?

疊加原理:

功率積分:

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計(jì)算Zth(j-c)或者Zth(j-a)的模型:

在穩(wěn)定狀態(tài)下的散熱器影響:

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外加散熱器的使用:(Rth(j-a)或Rth(j-c)

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瞬態(tài)過流設(shè)計(jì):
ITSM定義?不可重復(fù)的最大浪涌電流能力?

浪涌電流能力:
下圖舉例說明”浪涌峰值通態(tài)電流的次數(shù)”,它可供脈沖周期大于20MS的場(chǎng)合;

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ITSM參數(shù):定義?最大的浪涌電流(在16.7或明或20ms以內(nèi)),超過ITSM,可控硅將會(huì)短路或開路失效;
I2t參數(shù):定義?保護(hù)器件的熔化特性

最大不可重復(fù)電流能力的評(píng)價(jià):

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關(guān)斷過程中的參數(shù): (di/dt)c & (dv/dt)c

在感性負(fù)載應(yīng)用中,電流和電壓總是不在同一相位,在關(guān)斷時(shí),IT=0,但VT≠0
如果設(shè)計(jì)時(shí)超過DATASHEET中的指定的(di/dt)c或者(dv/dt)c,可控硅可能將保持導(dǎo)通.(此時(shí)IG=0)

(di/dt)c將取決于負(fù)載特性:

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(di/dt)c相對(duì)于(dv/dt)c:

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減少(dv/dt)c方法:加一RC網(wǎng)絡(luò)

注意:(di/dt)c值僅僅取決于負(fù)載,它意味著必須選擇好的AC Switch去維持此值!例如ACS/ACST系列
產(chǎn)品.

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結(jié)溫對(duì)(di/dt)c的影響:TJ越大,(di/dt)越小

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無緩沖網(wǎng)絡(luò)的雙向可控硅:

不存在(dv/dt)c的限制!

只要檢查關(guān)斷過程中的di/dt(可能由負(fù)載造成)

注意:無緩沖網(wǎng)絡(luò)的雙向可控硅僅有三象限!

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舉例說明無緩沖網(wǎng)絡(luò)的雙向可控硅的優(yōu)點(diǎn)

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保持電流IH:當(dāng)IT低于IH時(shí),可控硅將被關(guān)斷!

高結(jié)溫可控硅:

高結(jié)溫可控硅產(chǎn)品范圍:

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ACS/ACST可控硅選用指南:

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