這么,晶閘管適宜串聯和并聯嗎?
晶閘管串聯
晶閘管串聯時,須要注意靜態截至電流和動態截至電流的對稱分布。
在靜態時,因為串聯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。但只要器件具有足夠的擎住穩定性,則無必要在線路中采用均壓內阻。只有當截至電流小于1200V的器件串聯時,通常來說才有必要外加一個并聯內阻。
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管串聯和并聯區別,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。
經驗表明,當流經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,內阻中仍會出現可觀的耗損。
原則上,動態的電流分布不同于靜態的電流分布。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的晶閘管相串聯時,我們可以采用一個簡化的估算并聯電容的方式:
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。不僅續流晶閘管關斷時出現的儲存電量之外,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,續流晶閘管的串聯電壓并不多見,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。其實此時系統的通態耗損也會大大降低。
晶閘管并聯
晶閘管并聯mos管串聯和并聯區別,并不須要附加的RC緩沖電路。重要的是在并聯時通態電流的誤差應盡可能小。
判定一個三極管是否適宜并聯的重要參數是其通態電流對氣溫的依賴性。假如通態電流隨氣溫的降低而升高,則它具有負的氣溫系數。對于耗損來說,這是一個優點。
假如通態電流隨氣溫的降低而降低,則濕度系數為正。
在典型的并聯應用中,這是一個優點,其緣由在于,較熱的晶閘管將承受較低電壓,進而造成系統的穩定。由于晶閘管總是存在一定的制造誤差,所以在晶閘管并聯時,一個較大的負氣溫系數(>2mV/K)則有可能形成溫升失衡的危險。
并聯的晶閘管會形成熱耦合:
在多個芯片并聯的模塊中通過基片;
在多個模塊并聯于一塊散熱片時通過散熱器。
通常對于較弱的負氣溫系數來說,這類熱偶合足以防止具有最低通態電流的晶閘管邁向體溫失衡。但對于負氣溫系數值>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。