双向可控硅的节能设计及应用分析 来源:中国节能产业网 时间:2009-3-10 10:20:16 引言 1958 年,从美国通用电气公司研制成功第一个工业用可控硅开始,电能的变换和控制从旋转的变流机组、静止的离子变流器进入以电力半导体器件组成的变流器时代。可控硅分单向可控硅与双向可控硅。单向可控硅一般用于彩电的过流、过压保护电路。双向可控硅一般用于交流调节电路,如调光台灯及全自动洗衣机中的交流电源控制。 双向可控硅是在普通可控硅的基础上发展而成的,它不仅能代替两只反极性并联的可控硅,而且仅需一个触发电路,是目前比较理想的交流开关器件,一直为家电行业中主要的功率控制器件。近几年,随着半导体技术的发展,大功率双向可控硅不断涌现,并广泛应用在变流、变频领域,可控硅应用技术日益成熟。本文主要探讨广泛应用于家电行业的双向可控硅的设计及应用。 双向可控硅特点 双向可控硅可被认为是一对反并联连接的普通可控硅的集成,工作原理与普通单向可控硅相同。图 1 为双向可控硅的基本结构及其等效电路,它有两个主电极 T1 和T2,一个门极 G,门极使器件在主电极的正反两个方向均可触发导通,所以双向可控硅在第1 和第3 象限有对称的伏安特性。双向可控硅门极加正、负触发脉冲都能使管子触发导通,因此有四种触发方式。 图 1 双向可控硅结构及等效电路 双向可控硅应用 为正常使用双向可控硅,需定量掌握其主要参数,对双向可控硅进行适当选用并采取相应措施以达到各参数的要求。 耐压级别的选择:通常把 VDRM(断态重复峰值电压)和 VRRM(反向重复峰值电压)中较小的值标作该器件的额定电压。选用时,额定电压应为正常工作峰值电压的2~3 倍,作为允许的操作过电压裕量。 电流的确定:由于双向可控硅通常用在交流电路中,因此不用平均值而用有效值来表示它的额定电流值。由于可控硅的过载能力比一般电磁器件小,因而一般家电中选用可控硅的电流值为实际工作电流值的2~3 倍。同时,可控硅承受断态重复峰值电压VDRM 和反向重复峰值电压 VRRM 时的峰值电流应小于器件规定的IDRM 和 IRRM。 通态(峰值)电压 VTM 的选择:它是可控硅通以规定倍数额定电流时的瞬态峰值压降。为减少可控硅的热损耗,应尽可能选择 VTM 小的可控硅。 维持电流:IH 是维持可控硅维持通态所必需的最小主电流,它与结温有关,结温越高,则 IH 越小。 电压上升率的抵制:dv/dt 指的是在关断状态下电压的上升斜率,这是...