你們都曉得,內阻可以拿來串聯(lián),也可以拿來并聯(lián)。
這么,晶閘管適宜串聯(lián)和并聯(lián)嗎?
晶閘管串聯(lián)
晶閘管串聯(lián)時,須要注意靜態(tài)截至電流和動態(tài)截至電流的對稱分布。
在靜態(tài)時,因為串聯(lián)各器件的截至漏電壓具有不同的制造誤差,造成具有最小漏電壓的器件承受了最大的電流,甚至達到擎住狀態(tài)。但只要器件具有足夠的擎住穩(wěn)定性,則無必要在線路中采用均壓內阻。只有當截至電流小于1200V的器件串聯(lián)時,通常來說才有必要外加一個并聯(lián)內阻。
假定截至漏電壓不隨電流變化,同時忽視內阻的偏差,則對于n個具有給定截至電流VR的晶閘管的串聯(lián)電路,我們可以得到一個簡化的估算內阻的公式:
式(1.15)中,Vm是串聯(lián)電路中電壓的最大值,△Ir是三極管漏電壓的最大誤差,條件是運行氣溫為最大值。
我們可以做一個安全的假定:
式(1.16)中mos管串聯(lián)和并聯(lián)區(qū)別,Irm是由制造商所給定的。
借助以上恐怕,內阻中的電壓大概是三極管漏電壓的六倍。
經(jīng)驗表明,當流經(jīng)內阻的電壓約為最大截至電流下晶閘管漏電壓的三倍時,該內阻值便是足夠的。但雖然在此條件下,內阻中仍會出現(xiàn)可觀的耗損。
原則上,動態(tài)的電流分布不同于靜態(tài)的電流分布。假如一個三極管pn結的自旋小時得比另外一個要快,這么它也就更早地承受電流。
假如忽視電容的誤差,這么在n個給定截至電流值Vr的晶閘管相串聯(lián)時,我們可以采用一個簡化的估算并聯(lián)電容的方式:
式(1.17)中,△QRR是三極管儲存電量的最大誤差。
我們可以做一個充分安全的假定:
條件是所有的晶閘管均出自同一個制造批號。△QRR由半導體制造商所給出。不僅續(xù)流晶閘管關斷時出現(xiàn)的儲存電量之外,在電容中儲存的電量也同樣須要由正在開通的IGBT來接替。按照上述設計公式,我們發(fā)覺總的儲存電量值可能會達到單個晶閘管的儲存電量的兩倍。
通常來說,續(xù)流晶閘管的串聯(lián)電壓并不多見,緣由是存在下述附件的耗損源:
pn結的n重擴散電流;
并聯(lián)內阻中的耗損;
須要由IGBT接替的附加儲存電量;
由RC電路而造成的器件的降低。
所以在高截至電流的晶閘管可以被采用時,通常不采用串聯(lián)方案。
惟一的例外是,當應用電路要求很短的開關時間和很低的儲存電量時,這兩點剛好是低耐壓晶閘管所具備的。其實此時系統(tǒng)的通態(tài)耗損也會大大降低。
晶閘管并聯(lián)
晶閘管并聯(lián)mos管串聯(lián)和并聯(lián)區(qū)別,并不須要附加的RC緩沖電路。重要的是在并聯(lián)時通態(tài)電流的誤差應盡可能小。
判定一個三極管是否適宜并聯(lián)的重要參數(shù)是其通態(tài)電流對氣溫的依賴性。假如通態(tài)電流隨氣溫的降低而升高,則它具有負的氣溫系數(shù)。對于耗損來說,這是一個優(yōu)點。
假如通態(tài)電流隨氣溫的降低而降低,則濕度系數(shù)為正。
在典型的并聯(lián)應用中,這是一個優(yōu)點,其緣由在于,較熱的晶閘管將承受較低電壓,進而造成系統(tǒng)的穩(wěn)定。由于晶閘管總是存在一定的制造誤差,所以在晶閘管并聯(lián)時,一個較大的負氣溫系數(shù)(>2mV/K)則有可能形成溫升失衡的危險。
并聯(lián)的晶閘管會形成熱耦合:
在多個芯片并聯(lián)的模塊中通過基片;
在多個模塊并聯(lián)于一塊散熱片時通過散熱器。
通常對于較弱的負氣溫系數(shù)來說,這類熱偶合足以防止具有最低通態(tài)電流的晶閘管邁向體溫失衡。但對于負氣溫系數(shù)值>2mM/K的三極管,則建議降額使用,即總的額定電壓應該大于各晶閘管額定電壓的總和。