双向晶闸管(Triac)是一种能双向导通的半导体功率器件,本质上相当于两个反并联的普通晶闸管(SCR)集成在同一芯片上。其结构由五层半导体(P-N-P-N-P)构成,拥有三个电极:主端子 T1、T2 和门极 G。与单向晶闸管不同,双向晶闸管无论在交流电压的正半周还是负半周,只要门极施加合适的触发信号,就能导通。触发方式分为四种模式:T2 为正,G 为正(模式 Ⅰ+);T2 为正,G 为负(模式 Ⅰ-);T2 为负,G 为正(模式 Ⅲ+);T2 为负,G 为负(模式 Ⅲ-)。其中,模式 Ⅰ+ 的触发灵敏度*高,模式 Ⅲ- *低。双向晶闸管的伏安特性曲线关于原点对称,体现了其双向导电的特性。在交流电路中,通过控制触发角可实现对交流电的斩波调压,广泛应用于调光器、电机调速和家用电子设备中。例如,在台灯调光电路中,双向晶闸管可根据用户需求调节导通角,改变灯泡两端的有效电压,从而实现灯光亮度的平滑调节。 晶闸管与IGBT相比,耐压更高但开关速度较慢。高频晶闸管质量
晶闸管在实际应用中面临过压、过流、di/dt和dv/dt等应力,必须设计完善的保护电路以确保其安全可靠运行。
过压保护通常采用RC吸收电路和压敏电阻(MOV)。RC吸收电路并联在晶闸管两端,当出现电压尖峰时,电容充电限制电压上升率,电阻则消耗能量防止振荡。压敏电阻具有非线性伏安特性,当电压超过阈值时,其阻值急剧下降,将过电压钳位在安全范围内。例如,在感性负载电路中,晶闸管关断时会产生反电动势,RC吸收电路和MOV可有效抑制这一电压尖峰。
过流保护主要依靠快速熔断器和电流检测电路。快速熔断器在电流超过额定值时迅速熔断,切断电路;电流检测电路(如霍尔传感器)实时监测电流,当检测到过流时,通过控制电路提前关断晶闸管或触发保护动作。在高压大容量系统中,还可采用限流电抗器限制短路电流上升率。
ABB晶闸管产品介绍光控晶闸管模块以光信号触发,提供电气隔离,增强了系统的抗干扰能力。
由于在双向可控硅的主电极上,无论加以正向电压或是反向电压,也不管触发信号是正向还是反向,它都能被触发导通,因此它有以下四种触发方式:(1)当主电极T2对Tl所加的电压为正向电压,控制极G对***电极Tl所加的也是正向触发信号。双向可控硅触发导通后,电流I2l的方向从T2流向T1。由特性曲线可知,这时双向可控硅触发导通规律是按***象限的特性进行的,又因为触发信号是正向的,所以把这种触发叫做“***象限的正向触发”或称为I+触发方式。(2)如果主电极T2仍加正向电压,而把触发信号改为反向信号,这时双向可控硅触发导通后,通态电流的方向仍然是从T2到T1。我们把这种触发叫做“***象限的负触发”或称为I-触发方式。(3)两个主电极加上反向电压U12,输入正向触发信号,双向可控硅导通后,通态电流从T1流向T2。双向可控硅按第三象限特性曲线工作,因此把这种触发叫做Ⅲ+触发方式。 (4)两个主电极仍然加反向电压U12,输入的是反向触发信号,双向可控硅导通后,通态电流仍从T1流向T2。这种触发就叫做Ⅲ-触发方式。 双向可控硅虽然有以上四种触发方式,但由于负信号触发所需要的触发电压和电流都比较小。工作比较可靠,因此在实际使用时,负触发方式应用较多。
晶闸管的交流-直流转换、电压控制、电力因数校正作用
晶闸管是一种重要的电力控制器件,它在电子和电力领域中发挥着关键的作用。其主要功能是控制电流流动,实现电力的开关和调节。
(1)交流-直流转换
晶闸管可以将交流电转换为直流电,这在一些特定的应用中很有用,如直流电动机的驱动、直流电源的获取等。
(2)电压控制
晶闸管还可以用来控制电路的电压,通过控制晶闸管的触发角来调整电压波形,实现对电路的电压进行调节。
(3)电力因数校正
晶闸管可以用来改善电力系统的功率因数。通过控制晶闸管的导通角,可以在电路中产生一定的谐波电流,从而改善系统的功率因数。
电力稳定性提升: 在电力系统中,晶闸管可以用于调整电压和电流,从而提高电力系统的稳定性,降低电力系统中的电压波动和电流浪涌。 温度补偿技术确保晶闸管模块在宽温范围内稳定工作。
(1)按晶闸管类型分类SCR模块:用于可控整流、电机驱动等,如三相全桥整流模块。TRIAC模块:适用于交流调压,如调光器、家电控制。GTO模块:用于高压大电流场合,如电力电子变换器、HVDC(高压直流输电)。IGCT模块(集成门极换流晶闸管):结合GTO和IGBT优点,适用于兆瓦级变流器。
(2)按电路拓扑分类单管模块:单个晶闸管封装,适用于简单开关控制。半桥/全桥模块:用于整流或逆变电路,如变频器、UPS电源。三相整流模块:由6个SCR组成,用于工业电机驱动、电焊机等。
(3)按智能程度分类普通晶闸管模块:需外置驱动电路,如传统SCR模块。智能功率模块(IPM):集成驱动、保护功能,如三菱的NX系列。
不间断电源(UPS)中,晶闸管模块用于切换备用电源。门极可关断晶闸管一般多少钱
晶闸管的触发角控制可调节输出电压或功率。高频晶闸管质量
晶闸管的di/dt保护、dv/dt保护
晶闸管在实际应用中面临过压、过流、di/dt 和 dv/dt 等应力,必须设计完善的保护电路以确保其安全可靠运行。
di/dt保护是防止晶闸管在导通瞬间因电流上升率过大而损坏的关键。过大的di/dt会导致结温局部过高,甚至引发器件长久性损坏。通常在晶闸管阳极串联电感(如空心电抗器)或采用饱和电抗器,限制di/dt在允许范围内(一般为几十A/μs至几百A/μs)。
dv/dt保护用于防止晶闸管在阻断状态下因电压上升率过大而误触发。过高的dv/dt会使结电容充电电流增大,当该电流超过门极触发电流时,晶闸管将误导通。常用的dv/dt保护措施是在晶闸管两端并联RC缓冲电路,降低电压上升率。
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