(1)按晶閘管類型分類SCR模塊:用于可控整流、電機驅(qū)動等,如三相全橋整流模塊。TRIAC模塊:適用于交流調(diào)壓,如調(diào)光器、家電控制。GTO模塊:用于高壓大電流場合,如電力電子變換器、HVDC(高壓直流輸電)。IGCT模塊(集成門極換流晶閘管):結(jié)合GTO和IGBT優(yōu)點,適用于兆瓦級變流器。
(2)按電路拓撲分類單管模塊:單個晶閘管封裝,適用于簡單開關(guān)控制。半橋/全橋模塊:用于整流或逆變電路,如變頻器、UPS電源。三相整流模塊:由6個SCR組成,用于工業(yè)電機驅(qū)動、電焊機等。
(3)按智能程度分類普通晶閘管模塊:需外置驅(qū)動電路,如傳統(tǒng)SCR模塊。智能功率模塊(IPM):集成驅(qū)動、保護功能,如三菱的NX系列。
快速晶閘管模塊具備極短的開關(guān)時間,適用于高頻感應(yīng)加熱裝置。寶德芯晶閘管供應(yīng)
可控硅是P1N1P2N2四層三端結(jié)構(gòu)元件,共有三個PN結(jié),分析原理時,可以把它看作由一個PNP管和一個NPN管所組成。雙向可控硅:雙向可控硅是一種硅可控整流器件,也稱作雙向晶閘管。這種器件在電路中能夠?qū)崿F(xiàn)交流電的無觸點控制,以小電流控制大電流,具有無火花、動作快、壽命長、可靠性高以及簡化電路結(jié)構(gòu)等優(yōu)點。從外表上看,雙向可控硅和普通可控硅很相似,也有三個電極。但是,它除了其中一個電極G仍叫做控制極外,另外兩個電極通常卻不再叫做陽極和陰極,而統(tǒng)稱為主電極Tl和T2。它的符號也和普通可控硅不同,是把兩個可控硅反接在一起畫成的。它的型號,在我國一般用“3CTS”或“KS”表示;國外的資料也有用“TRIAC”來表示的。雙向可控硅的規(guī)格、型號、外形以及電極引腳排列依生產(chǎn)廠家不同而有所不同,但其電極引腳多數(shù)是按T1、T2、G的顧序從左至右排列(觀察時,電極引腳向下,面對標(biāo)有字符的一面)。 北京POWERSEM晶閘管晶閘管模塊的水冷設(shè)計適用于高功率應(yīng)用。
晶閘管的結(jié)構(gòu)分解:
N型區(qū)域(N-region):晶閘管的外層是兩個N型半導(dǎo)體區(qū)域,通常被稱為N1和N2。這兩個區(qū)域在晶閘管的工作中起到了電流的傳導(dǎo)作用。
P型區(qū)域(P-region):在N型區(qū)域之間有兩個P型半導(dǎo)體區(qū)域,通常稱為P1和P2。P型區(qū)域在晶閘管的工作中起到了電流控制的作用。
控制電極(Gate):在P型區(qū)域的一端,有一個控制電極,通常稱為柵極(Gate)。柵極用來控制晶閘管的工作狀態(tài),即控制它從關(guān)斷狀態(tài)切換到導(dǎo)通狀態(tài)。
陽極(Anode)和陰極(Cathode):N1區(qū)域連接到晶閘管的陽極,N2區(qū)域連接到晶閘管的陰極。陽極和陰極用來引導(dǎo)電流進入和流出晶閘管。
晶閘管的工作原理基于控制柵極電流來控制整個器件的導(dǎo)通。當(dāng)柵極電流超過一個閾值值時,晶閘管從關(guān)斷狀態(tài)切換到導(dǎo)通狀態(tài)。一旦晶閘管導(dǎo)通,它將保持導(dǎo)通狀態(tài),直到電流降至零或通過外部控制斷開。
晶閘管在實際應(yīng)用中面臨過壓、過流、di/dt 和 dv/dt 等應(yīng)力,必須設(shè)計完善的保護電路以確保其安全可靠運行。
di/dt保護是防止晶閘管在導(dǎo)通瞬間因電流上升率過大而損壞的關(guān)鍵。過大的di/dt會導(dǎo)致結(jié)溫局部過高,甚至引發(fā)器件長久性損壞。通常在晶閘管陽極串聯(lián)電感(如空心電抗器)或采用飽和電抗器,限制di/dt在允許范圍內(nèi)(一般為幾十A/μs至幾百A/μs)。
dv/dt保護用于防止晶閘管在阻斷狀態(tài)下因電壓上升率過大而誤觸發(fā)。過高的dv/dt會使結(jié)電容充電電流增大,當(dāng)該電流超過門極觸發(fā)電流時,晶閘管將誤導(dǎo)通。常用的dv/dt保護措施是在晶閘管兩端并聯(lián)RC緩沖電路,降低電壓上升率。
晶閘管在導(dǎo)通時具有低導(dǎo)通壓降,減少功率損耗。
雙向晶閘管的觸發(fā)特性是其應(yīng)用的**,觸發(fā)模式的選擇直接影響電路性能。四種觸發(fā)模式中,模式 Ⅰ+(T2 正、G 正)觸發(fā)靈敏度*高,所需門極電流**小,適用于低功耗控制電路;模式 Ⅲ-(T2 負、G 負)靈敏度*低,需較大門極電流,通常較少使用。實際應(yīng)用中,需根據(jù)負載類型和電源特性選擇觸發(fā)模式。例如,對于感性負載(如電機),由于電流滯后于電壓,可能在電壓過零后仍有電流,此時應(yīng)選用模式 Ⅰ+ 和 Ⅲ+ 組合觸發(fā),以確保正負半周均能可靠導(dǎo)通。觸發(fā)電路設(shè)計時,需考慮門極觸發(fā)電流(IGT)、觸發(fā)電壓(VGT)和維持電流(IH)等參數(shù)。IGT 過小可能導(dǎo)致觸發(fā)不可靠,過大則增加驅(qū)動電路功耗。通過 RC 移相網(wǎng)絡(luò)或光耦隔離觸發(fā)電路,可實現(xiàn)對雙向晶閘管觸發(fā)角的精確控制,滿足不同應(yīng)用場景的需求。 不間斷電源(UPS)中,晶閘管模塊用于切換備用電源。寶德芯晶閘管供應(yīng)
智能晶閘管模塊(IPM)集成驅(qū)動和保護功能。寶德芯晶閘管供應(yīng)
晶閘管模塊的散熱器設(shè)計需考慮材料選擇、結(jié)構(gòu)優(yōu)化和表面處理。常用的散熱器材料為鋁合金(如 6063、6061),具有良好的導(dǎo)熱性和加工性能。散熱器的結(jié)構(gòu)形式包括平板式、針狀式和翅片式,其中翅片式散熱器通過增加表面積提高散熱效率。表面處理(如陽極氧化)可增強散熱效果并提高抗腐蝕能力。熱阻計算是散熱設(shè)計的**。熱阻(Rth)表示熱量從熱源(芯片結(jié))傳遞到環(huán)境的阻力,單位為℃/W??偀嶙栌山Y(jié)到殼熱阻(Rth(j-c))、殼到散熱器熱阻(Rth(c-s))和散熱器到環(huán)境熱阻(Rth(s-a))串聯(lián)組成。例如,某晶閘管模塊的Rth(j-c)=0.1℃/W,若要求結(jié)溫不超過125℃,環(huán)境溫度為40℃,則允許的最大功率損耗為(125-40)/(0.1+Rth(c-s)+Rth(s-a))。為確保散熱系統(tǒng)的可靠性,還需考慮熱循環(huán)應(yīng)力、接觸熱阻的穩(wěn)定性以及灰塵、濕度等環(huán)境因素的影響。在高功率應(yīng)用中,常配備溫度傳感器實時監(jiān)測結(jié)溫,并通過閉環(huán)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)散熱風(fēng)扇或冷卻液流量。寶德芯晶閘管供應(yīng)