可控硅培训资料(下)-图解篇

可控硅培训资料(下)-图解篇

ACS/ACST Triac即是Crowbar Triac方案的一种:

它可提升可控硅的EMC能力,使得产品轻而易举的通过欧盟的各种EMC测试,它的耐压将超过2KV或更高.(具体测试
条件可参考产品DATASHEET)下面以ACS108-5为例说明:当它带一150Ω(相当于40W冷光灯)时,它可通过IEC6100-4-5的浪涌测试.

电子噪声干扰:dV/dt 参数

当实际提供的dV/dt 大于产品规格指定的静态dV/dt时,可控硅将会有误触发而导致开通的危险.但此类误触发不会对可控硅本身造成损坏.

静态dV/dt也和温度有直接关系,下图为一简单示意图:以24A;600V Triac为例:温度越高,dV/dt 越小;

对于单向可控硅(SCR)的电子噪声抗干扰措施: 减少Rgk,将提高dV/dt.

 

减少Rgk后,一部分寄生电容电流将被Rgk旁路,从而达到抗干扰目的.

对于单向可控硅(SCR)的电子噪声抗干扰的另一措施:减少Rgk和增加一电容Cgk,将提高dV/dt.(此措施尤其对大于8A的SCR有效)

 

减少Rgk和增加Cgk后,一部分寄生电容电流将被Rgk和Cgk旁路,从而达到抗干扰目的.

 

对于双向可控硅(Triac)的电子噪声抗干扰的措施:加一Pi型电路.

请注意:CGA1将不再允许直接加在触发端,因为CGA1将彻底减少第二和第三象限的di/dt能力.(工艺结构的原因)

对于双向可控硅(Triac)的电子噪声抗干扰的另一措施: 设计好VGD参数电路.

设计门极驱动电压时,要有足够高的VGA1电压(大于VGD),检查(VDD-VOHMAX.)

 

RC噪声抗干扰参数的设计:
为了改善可控硅在瞬态时的抗干扰能力,它将可能使用一RC电路作为噪声抑制器.通常来讲,C将选择约1nF左右,R将选择47~75Ω;(C和R不可选的太大) 而且,为了准确设定RC值,我们最好做一个BURST测试(IEC6100-4-4)

ACS/ACST Triac同普通可控硅的抗干扰能力比较:

改善抗干扰性,而且降低IGT到适中值但不会太小.

 

可控硅开启时的参数:di/dt

请注意检查在可控硅开启时,di/dt值不能超过DATASHEET上指定时,否则可控硅将被损坏.

 

可控硅在使用过高的di/dt后的损坏现象:

        第一步:IGT超过规格                              第二步:VDRM 和/或VRRM失效,或者第一阳极和第二阳极直接短路.

用测量的波形举例说明di/dt

 

单向可控硅的硅状结构极其等效电路

             内部结构:                                                                        等效电路:

符号:

PIN脚指定顺序:KAG

注意:单向可控硅总是正极电流驱动

双向可控硅的硅状结构

请注意:对于双向可控硅,它既可正向电流驱动,亦可反向电流驱动,取决于具体的可控硅型号(参考DATAHSEET)

 

双向可控硅触发象限:Q1/Q2/Q3/Q4

双向可控硅Q1/Q4驱动的应用:第一阳极(A1)和VSS相连,通常我们不推荐Q4驱动,因为它相比于其它象限di/dt能力稍小些以及要求较高的IGT.

双向可控硅Q2/Q3驱动的应用:第一阳极和VDD相连.

双向可控硅Q1/Q3驱动的应用:

需在门极加一DIAC,或加带PI型网络的隔离光藕.

 

驱动电流参数:IGT  最小且必要的可控硅门极驱动电流在DATASHEET中,由于参数的离散性,所以一般最大值将被写入规格书中.
驱动电压参数:VGT   由于最大IGT流过时所产生的门极电压.

 

对于驱动电流参数的选择:

由于温度对它影响较大,所以我们选择时要满足以下等式: IGT(-10℃)=1.5×IGT(25℃)

对于门极驱动电阻参数的选择:
考虑到?Rgmax=1.05Rg(电阻最大:5%)
?最小温度:取决于使用环境温度
?最大输出电压:取决于逻辑电平
?最小的输入电压:VCC
所以我们用下式去计算Rg:

快速设计规则:Rg<2×(VCC/IGT)

 

门锁电流:IL

定义:当移开门极驱动时,阳极最小且必要保持导通的电流幅度.

 

门锁(保持)电流IL(IH)将与结温有关:TJ越高,IL(IH)将越小.

 

最小门极电流持续时间的设计:

i(t)=Ipeak*sin(wt)

 

热设计: 在做热设计时,首先了解稳定状态时的电流设计:
ITRMS?在给定的最大表面温度条件下的最大的RMS电流值.(特别是取决于散热器的尺寸)
它是一热限制

 

其次要知道功耗设计:

功耗计算方法:

 

如果是其它波形时:

 

也可以用DATAHSHEET中的图表和下面等式去近似获得功耗值:

 

实际应用中的TJ的设计:

算出来的TJ必须低于DATAHSHEET上规定的TJMAX.否则散热器是必要的!!!

 

举例说明热设计:

 

对于不同的封装,它的结点到周围环境之间的热阻是不同的:

影响热阻因素:针对功率SMD器件的铜散热片

a)铜箔厚度
b)PCB板厚度
c)铜表面处理

瞬态电流设计注意事项:
什么是Zth参数?由于消耗功率脉冲带来的温度升高!

 

如何计算和使用Zth(t)参数?

叠加原理:

功率积分:

 

计算Zth(j-c)或者Zth(j-a)的模型:

在稳定状态下的散热器影响:

 

外加散热器的使用:(Rth(j-a)或Rth(j-c)

 

瞬态过流设计:
ITSM定义?不可重复的最大浪涌电流能力 

浪涌电流能力:
下图举例说明”浪涌峰值通态电流的次数”,它可供脉冲周期大于20MS的场合;

 

ITSM参数:定义?最大的浪涌电流(在16.7或明或20ms以内),超过ITSM,可控硅将会短路或开路失效;
I2t参数:定义?保护器件的熔化特性

最大不可重复电流能力的评价:

 

关断过程中的参数: (di/dt)c & (dv/dt)c

在感性负载应用中,电流和电压总是不在同一相位,在关断时,IT=0,但VT≠0
如果设计时超过DATASHEET中的指定的(di/dt)c或者(dv/dt)c,可控硅可能将保持导通.(此时IG=0)

(di/dt)c将取决于负载特性:

 

(di/dt)c相对于(dv/dt)c:

 

减少(dv/dt)c方法:加一RC网络

注意:(di/dt)c值仅仅取决于负载,它意味着必须选择好的AC Switch去维持此值!例如ACS/ACST系列
产品.

 

结温对(di/dt)c的影响:TJ越大,(di/dt)越小

 

无缓冲网络的双向可控硅:

不存在(dv/dt)c的限制!

只要检查关断过程中的di/dt(可能由负载造成)

注意:无缓冲网络的双向可控硅仅有三象限!

 

举例说明无缓冲网络的双向可控硅的优点

 

保持电流IH:当IT低于IH时,可控硅将被关断!

高结温可控硅:

高结温可控硅产品范围:

 

ACS/ACST可控硅选用指南: