高温晶闸管TN5015H-6G应对新挑战的解决方案

　　是时候重新思考我们如何保护家用电器、工业系统和摩托车稳压器中的电路了吗？在ST更新其高温晶闸管系列之后，当然有理由质疑常见的假设，该系列可以达到高达 150 ºC 的结温，同时提供高抗噪性。TN 系列涵盖了从 12 A 到 80 A 的广泛通态电流。但是，为简单起见，本博文将重点介绍一个特定的器件：TN5015H-6G。该器件是第一个具有 50 A 的通态电流和 600 V 的断态电压的器件，因此代表了对新问题的有趣解决方案。

　　TN5015H-6G：新常态的答案

　　当前标准不足时

　　重新评估工程师如何防范浪涌电流的需要源于更高的期望。随着工程师希望增加利润并使其产品与众不同，许多人选择提高其设计的稳健性。用户还希望他们的产品能够经受住越来越严苛的条件，尤其是在高端或利基市场。团队使产品更强大的一种方法是改进其过压保护。事实上，很少有事情像未能防范突然激增那样对品牌造成损害。例如，由于电源不可靠而损坏的电视，或因闪电击中晶圆厂而导致工业产品故障的情况，都是不可接受的。因此，随着鲁棒性变得更加重要，浪涌保护变得更加关键。

　　今天的大多数认证可防止 2 kV 至 4 kV 之间的浪涌，具体取决于应用。虽然这些值反映了大多数用例，但许多人认为它们已经不够用了，尤其是对于工业或高端设计。因此，工程师越来越多地开发额定电压在 6 kV 至 12 kV 之间的浪涌保护电路。一些监管机构已经开始审查他们的标准，以考虑到这一新现实。问题是，如今公司需要解决方案，因为设计师正试图为更极端的边缘情况做计划。

　　当晶闸管控制 MOV 的漏电流时

　　一旦人们开始谈论浪涌保护，许多工程师就开始考虑金属氧化物压敏电阻。MOV 的主要目的是吸收巨大的电压浪涌，以防止损坏系统的其余部分。在其最基本的表示中，MOV 使用许多与负载并联的二极管。在正常工作条件下，MOV 具有很高的抗性。但是，如果突然出现高瞬态电压，二极管的电阻会下降到几乎为零，从而将浪涌从一次设备转移。因此，这是一种保护敏感组件免受突然浪涌影响的有效方法。

　　寻求构建更强大产品的工程师经常尝试解决 MOV 的固有缺点。事实上，MOV 的性能会随着时间的推移或多次使用而降低，一段时间后就会变得毫无用处。原因是每次浪涌或超时后，MOV 的漏电流都会增加。为了解决这个问题，工程师使用串联的晶闸管作为 MOV 漏电流的屏障。随着标准和消费者试图限制产品对环境的影响，寿命短的 MOV 不再是一种选择。因此，工程师必须使用晶闸管来确保其浪涌保护持续更长时间。这样的趋势解释了为什么越来越多的工程师使用像 TN5015H-6G 这样的设备。

　　TN5015H-6G：应对新挑战的解决方案

　　测量稳健性（dI/dt 和 dV/dt）

　　当工程师希望晶闸管提高其浪涌保护的稳健性时，了解如何确定组件的尺寸至关重要。不幸的是，一些团队可能很难确定优先考虑哪些技术规范。因此，必须了解在无数数据点中，有两个在处理稳健性时很突出：dI/dt 和 dV/dt。前者测量从关闭状态到开启状态时电流的最大变化率。简而言之，它代表了设备在一段时间内可以承受的电流，它将对系统可以管理的浪涌产生直接影响。例如，TN5015H-6G 的 dI/dt 为 100 A / 100 µs，确保它可以处理 6 kV 浪涌测试。

　　可以帮助工程师确定其设备尺寸的另一个值是 dV/dt。该规范测量将打开设备的电压的最小变化率。这个值很重要，因为低 dV/dt 意味着设备将在不合时宜的时刻开启。因此，工程师们面临的挑战是找到一种器件，它的栅极触发电流 （I GT ） 足够低，能够在浪涌发生时足够灵敏地开启，但 dV/dt 足以对噪声免疫防止误触发。TN5015H-6G 在 150 ºC 时具有 15 mA的 I GT和 500 V/µs 的 dV/dt，成为许多工程师试图创建更好的浪涌保护的解决方案。

　　受益于高结温

　　TN5015H-6G 专注于 SCR 的保护功能，由于其 15 mA 调谐栅极，是浪涌电压斜坡中的快速触发器。在高达 150°C 的温度下，其低栅极电流和高浪涌电流额定值的权衡是市场上的独特功能。高结温是可能的，因为 ST 改进了其制造工艺。随着我们提高光刻精度，我们已经能够设计出在高于传统 125 ºC 的温度下工作的晶闸管。它还解释了为什么我们可以发布经过汽车行业认证的 TN 设备。

　　审核编辑：郭婷