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还应指出的是,因为导致VFP现象的原因是注入少数载流子调整衬底电阻率需要时间,所以,与800V的双向晶闸管(例如,T2550-8)相比,1200V双向晶闸管的VFP电压更高,所以必须精心挑选晶闸管对耐受电压的要求,因为电压裕量过大将产生更高的导通峰压。
虽然脉冲电压器峰压测量值高于光耦双向晶闸管驱动电路的峰压测量值,但是EMI电磁干扰降低了,因为峰压现象每周期只出现一次,即混合继电器每关断一次才出现一次,且持续时间仅几微秒,所以,即使尺寸大,钕铁芯昂贵,成本高,脉冲变压器仍然是首选驱动解决方案。
3. 降低VFP 峰压的小贴士
在控制电路设计中采纳几个简单的小贴士,有助于降低混合继电器的VFP现象。
最有实效的小贴士是控制继电器在负电流导通时关断。事实上,相对于正电流,负电流时VFP更低。图4所示的VFP电压测试条件与图3.b的VFP电压测试条件相同,只是正电流改为负电流。从图中不难看出,VFP电压降了二分之一,从正电流的11.6V降至负电流的5.5V。负电流VFP电压低的原因是,硅结构在第3象限导通比在第2象限(正A2-A1电压和负栅电流)更容易。
第二个小贴士是提高双向晶闸管的栅极电流。以T2550-12G双向晶闸管为例,特别是对于正关断电流,当施加的栅极电流从额定的IGT 电流 (仅50 mA)提升到100 mA时,VFP 电压可以降低二分之一甚至三分之二。
另一个降低VFP 电压的解决方案是设法在电流过零时关断继电器。事实上,限制关断电流还能限制在双向晶闸管导通时施加的dIT/dt电流上升速率。当然,要想实现这种解决方案,必须选择关断时间小于几毫秒的机电式继电器。
给双向晶闸管串联一个电感也能降低dIT/dt参数,但是这里不建议缩短机电继电器与双向晶闸管之间的PCB迹线。
结论:
现在,混合继电器被家电和系统厂商用于延长交流开关的寿命,设计尺寸紧凑的控制开关。
本文分析了尖峰电压产生的原因,并提出了相应的降低电压的解决方案,例如,在负电流导通时关断继电器,在双向晶闸栅极施加直流或更大电流,或者给双向晶闸管串联一个电感。
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