产品命名与常用参数

1、模块型号命名(不包括非标准使用模块) Type Designation



注:括号内数字或字母表示特定外形或特定要求。Note: The numbers or letters in brackets means particular shape or specific requirements
电路形式:  A-共阳极、C-串联、G-三相共阳、K-共阴极、Q-单相桥、S-三相桥、X-反并联、Y-三相共阴
器件类型:  D-普通整流管、T-普通晶闸管、F-普通整流管和普通晶闸管、X-专用整流管
Circuit Type:A-Common anode、C-Series、G-Triphase common anode、K-Common cathode、Q-Uniphase bridge、S-Triphase bridge、X-Antiparallel、Y-Triphase common cathode
Device Type:D-Ordinary rectifier、T-Ordinary Thyristor、F-Ordinary rectifier and Ordinary Thyristor、X-Special Rectifiers
 

2、型号与电连结形式Model and Electrical connection type

 

3、常用参数Common 3、常用参数Common parameters

Symbol                  Parameter Unite
IO 桥式电路最大直流输出电流 Max DC output current of bridge circuits A
IT(AV)/IF(AV) 通态正向平均电流 Average on-state current A
ITRMS/IFRMS 通态正向方均根电流 RMS on-state current A
VDRM 断态重复峰值电压 Repetitive Peak off-state voltage V
VRRM 反向重复峰值电压 Repetitive peak reverse voItage V
VRSM 反向不重复峰值电压 Nonrepetitive peak reverse voItage V
IDRM 断态重复峰值电流 Repetitive peak off-state current mA
IRRM 反向重复峰值电流 Repetitive peak reverse current mA
ITSM/IFSM  浪涌电流 Single cycle surge on-statge current A
I2t  I2T值  I2t value A2s
ITM/IFM 通态/正向峰值电流 Peak on-state current A
VTM/VFM 通态/正向峰值电压 Peak on-state voltage  V
VTO 门槛电压 Forward threshold voltnge V
dv/dt  断态电压临界上升率 Critical rate of rise of off-state voltage V/μs
d i/dt     通态电流临界上升率 Critical rato of rise of on-state current A/μs
IGT 门极触发电流 Gate trigger current mA
VGT 门极触发电压  Gate trigger voltage  V
IH 维持电流 Holding current mA
VGO 门极不触发电压  Gate non-trigge voltage V
 I FGM 门极正向峰值电流 Peak forward gate current mA
VFGM 门极正向峰值电压 Peak forward gate voltage V
VRGM 门极反向峰值电压 Peak reverse gate voltage  V
PG(AV) 门极平均功率 Average gate power W
PGM 门极峰值功率 Peak gate power  W
Tstg 存储温度 Stored temperature
Rth(j-c)  结壳热阻抗 Thermal resistance(Junction to Case) ℃/W
Rth(c-h) 壳与散热器之间的接触热阻 Thermal resistance(case to heatsink) ℃/W
VISO 绝缘电压 Isolation  voltage V
TJ 结温  Junction temperature
Tjm   额定结温 Rated junction temperature
TC 管壳温度 Case temperature
Md 安装扭矩 Installation torque N.m
a 旋转加速度 Rotary Acceleration g
Wt 重量 Weight g
 

注:除非有特别说明,样本各表中参数均为模块每个整流管或晶闸管芯片的额定值和特性参数。
Note: Unless otherwise specified, all the parameters of the sample tables are the ratings and characteristics of each rectifier or thyristor in module.

半导体模块常用电参数

1  关于通态平均电流IT(AV)(IF(AV)) 和IT(RMS)
 
通态平均电流是指管壳温度TC=100°C条件下,允许器件流过的最大正弦半波电流的平均值,是一种极限参数。用户在应用中,不仅应考虑到设计电流,还应充分注意到器件工作的环境。比如说,器件配置的散热器的型式,尺寸,散热面积及冷却的方式;如风道的形式,自然冷却,强迫风冷,风速和水冷等因素。也就是说,不同的使用温度,器件的载流能力是不同的,温度越高,载流能力则越低。
 
根据经验,在一般条件的情况下,建议阻性负载按>2倍选取;感性负载按>3倍选取。应用工程师在设计器件工作的环境温度时,建议普通整流器件为<85°C, 普通晶闸管为<80°C.
 
但也有例外,在有些应用场合下,由于使用空间限制,或者是出于其它方面的原因,造成不能具有良好的冷却条件,器件不得不在超过所要求的温度下工作。这种情况,建议用“降额”方法来选取器件,即选取的电流倍数要比以上推荐的高一到两级。

2 反向工作峰值电压VRWM, 反向重复峰值电压VRRM, 和反向不重复峰值电压VRSM之间的关系

反向工作峰值电压VRWM是应用设计的,工频正弦波,且每个周期重复出现的最大值电压。电压持续时间为10ms或8.3ms, 且不包括所有的重复或不重复的瞬态电压。
 
重复峰值电压VRRM是可重复的,其电流值大于工作电压的最大值;例如,在每个工作周期开关引起的毛刺电压。重复峰值电压也是产品额定的标称电压,在标准及样本中已有规定,应用设计电路施加器件上的重复电压不得超过器件标准的规定值。重复峰值电压的重复频率应不高于工频,且电压脉冲持续时间应从10ms, 8.3ms, 1ms或0.1ms中选取。
 
不重复峰值电压VRSM是外部因素偶然引起的,其电压值一般大于重复峰值电压的最大值,通常规定为VRSM = 1.1VRRM. 应用设计应考虑所有的偶然因素引起的过电压都不得超过不重复峰值电压。测试不重复峰值电压应采用单脉冲或低频(<5Hz).
固态继电器分类
 一般按其适用的输出负载电源的种类分为直流固态继电器和交流固态继电器,包括直流输入-直流输出型,交流输入-直流输出型,直流输入-交流输出型,交流输入-交流输出型。
其它常见分类有:按开关类型分为单相、双路、三相;按工作方式分为随机控和零控;按输出器件的不同分为普通型和增强型;按在有控制信号下输出状态分为常开型和常闭型;按电压的高低、负载电流的大小分成不同电流电压等级。
 
1、直流型与交流型:
直流型的SSR与交流型的SSR相比,无过零控制电路,也不必设置吸收电路,开关器件一般用大功率开关三极管,其它工作原理相同。不过,直流型SSR在使用时应注意:
①负载为感性负载时,如直流电磁阀或电磁铁,应在负载两端并联一只二极管,极性如下图所示,二极管的电流应等于工作电流,电压应大于工作电压的4倍;
②SSR工作时应尽量把它靠近负载,其输出引线应满足负荷电流的需要;
③使用电源属经交流降压整流所得的,其滤波电解电容应足够大。

2、过零:
所谓“过零”是指,当加入控制信号,交流电压过零时,SSR即为通态;而当断开控制信号后,SSR要等待交流电的正半周与负半周的交界点(零电位)时,SSR才为断态。这种设计能防止高次谐波的干扰和对电网的污染。吸收电路是为防止从电源中传来的尖峰、浪涌(电压)对开关器件双向可控硅管的冲击和干扰(甚至误动作)而设计的,一般是用“R-C”串联吸收电路或非线性电阻(压敏电阻器)。

具有过零触发功能的SSR有以下效果:
•减小负载接通时的爆裂噪声;
•在灯、加热器、马达等的负载中由于抑制了接通电流,可以减轻对电源的影响,还可以减小接通电流保护电路。
3、随机控和零控:
当输入端施加有效的控制信号时,SSR立即导通,称之为“随机控”型;当输入端施加有效的控制信号时,SSR只能在其输出端点间电压差接近零时导通,称之为“零控”或“零压差”型。此型SSR冲击电流小,多数场合使用。 
大多数负载都可使用“零控”型,但需要调压(如调光)和少数感性负载(如变压器)必须使用“随机控”型。
 
4、常开和常闭:
 “常开”状态,即无控制信号输入时,输出端是开路的,但在自动化控制设备中经常需要“常闭”式的SSR。
 
5、普通型和增强型:
交流SSR按采用的输出器件不同,分为双向晶闸管(TRIAC)普通型和单向晶闸管(SCR)反并联增强型两种.
由于SCR器件具有比TRIAC器件dv / dt高、阻断电压高和散热性能好等特点 ,多被用来制造高电压、大电流产品和用于感性、容性负载中。
在感性负载的场合, 当SSR由通态关 断时,由于电流、电压的相位不一致 ,将产 生一个很大的电压上升率dv/dt(换向dv/dt) 加在双向可控硅两端 , 如此值超过双向可 控硅的换向dv / dt指标(典型值为10V /μs)    则将导致延时关断, 甚至失败.而单向可控 硅为单极性工作状态 , 只受静态电压上升 率典型值为(200V/μs)影响, 由两只单向 可控硅反并联构成的 SSR比普通型  SSR 的换向dv / dt 有了很大的提高,而且还改善 了SSR的输出功率。实践证明 , 在大功率 应用场合, 无论是感性负载还是在阻性负责 增强型SSR比普通型SSR的电流电压冲击 特性和产品可靠性都有大大的提高。


交流固态继电器散热器的选用
发热量的计算公式:
发热量P(W)=实际负载电流(安培)×1.5
散热器的作用就是把固态继电器或模块产生的热量散发出去,但实际上选用散热器还要考虑环境温度、通风条件、安装密度等因素。
散热效果的参考标准:固态继电器或模块的底板温度不得超过75℃。     

1、三种铝型材散热器截面及其代号Radiator section and Code


2、铝型材散热器型号Type Designation

3、试验配用的铝型材散热器 Radiator selection

种类Type 额定通态电流Rated current(A) 散热器型号Model 冷却条件cooling condition
单相交流固态继电器
Uniphase SSR
10、25 S160-0.42、S260-0.636 自然冷却
Natural cooling
40 S180-0.56、S260-0.636
60 S1100-0.70、S280-0.848
80 S1120-0.84、S280-0.848
100、120 S1180-1.26 强迫风冷Forced air cooling
120、150、200、250 S3120-2.52 强迫风冷
Forced air cooling
300、350 S3180-3.78
400 S3200-4.20
三相交流固态继电器
Triphase SSR
10、25 S2120-1.272 自然冷却
Natural cooling
40 S3120-2.52
60、80、100、120 S3180-3.78
150 S3180-3.78 强迫风冷Forced air cooling
 
1A~5A的受试器件不带散热器试验,单相400A以上的受试器件和三相150A以上的受试器件配带的散热器由企业标准规定。

4、冷却条件Cooling Condition

自然冷却的条件:规定位置的环境条件(Ta)为40℃,空气自然对流形成的风速不大于0.5m/s,测量Ta的位置在散热器中心正下方200mm处,如T­a不为40℃,则对应测试结果进行修正。
强迫风冷的条件:规定位置的风温(Ta)为40℃,进口风速为6m/s,测量风温和风速的位置均在风的进口方向、距散热器中心300mm处,如风温、风速不满足规定条件时,则应对测试结果进行修正。若带散热器的受试器件测试在风道中进行,则测试系统应符合GB/T8446.2-2004第3章的有关要求。
固态继电器的使用注意事项

1、固态继电器的合理选择

选择固态继电器时,应对照应用条件,分析研究手册、详细规范和产品技术性能及参数,同时应该注意到固态继电器性能参数和负载能力受环境温度和自身温度的影响较大,其输入有极性要求,感性和容性负载时输出电路容易受尖封电压和浪涌电流的损害,导通时通态压降产生的功率损耗和散热等。重点处理好这些问题,有助于实现固态继电器的科学利用,使其更具可靠性。
(1)、输入特性
  直流阻性输入固态继电器的输入电压一般为4-16Vdc。这种固态继电器在输入电路中串联一电阻,电流随电压的增加而增加,简单耐用。在应用时,如果控制电压或电流不合适,可通过控制回路串接电阻的方法来解决,推荐采用。另外是输入电压范围较宽的恒流输入固态继电器,范围在3-32Vdc。它在输入端串联有恒流源电路,在电压加大到一定值时电流基本不变。交流输入多数使用在无直流电源的场合,注意其开通时有最大40mS的延时。
(2)、负载类型、输出电流和浪涌电流:
使用中流过固态继电器输出端的稳态电流不得超过产品详细规范的相应环境温度下的额定输出电流,可能出现的浪涌电流不得超过继电器的过负载能力,一般都留有一定的余量。双向可控硅输出大多用于阻性负载,单向可控硅反并联输出大多用于感性和容性负载。
几乎没有完全无浪涌的固态继电器负载,即使电热元件,尽管它们是纯阻性的,由于具有正的温度系数,低温时电阻较小,因而通常表现为较大的起动电流。如电热炉接通电流常为稳态电流的1.3-1.4倍,白炽灯接通电流常为稳态电流10倍。卤钨灯的浪、涌电流可以高达稳态值的25倍。有些金属卤化物灯的开启过程需10分钟,在这一过程中,灯及其镇流器可能表现为容性和感性。可能伴随有高达稳定值100倍的电流脉冲。
容性负载具有潜在危险性。因为通电时其最初表现为短路,在充电时会出现很高的浪涌电流,该电流靠电源内阻、电路电阻和电路电感来限制。如投切电力电容器不但要考虑浪涌电流,还要考虑“过补”时的过电压。感性负载会产生大的浪涌电流,关断时又可能产生2倍于电源电压的过电压。如交流电磁铁、接触器在非激励状态输入阻抗低、通电时会出现3-4倍于稳态电流的浪涌电流。有饱和剩磁的变压器,若接通时继续向剩磁方向激磁,由于严重的磁饱和,在开始的半周会出现几乎仅由绕阻电阻决定的浪涌电流,它甚至可达稳态电的30倍。交流感应电动机起动时的浪涌电流最大值是稳态额定电流的5-7倍,而且其起动时的浪涌电流,从初始的堵转电流逐渐过渡到稳态电流,过渡的持续时间与电机及负载的惯性关系很大,可以从十几个电源周波到几十秒。所以建议用户选用固态继电器时,应先认真分析研究或测试负载的浪涌特性、然后再选择固态继电器。固态继电器必须在保证稳态工作的前提下,能够承受这个浪涌电流。
对感性和容性负载,当交流固态继电器在零电流关断时,电源电压不为零,并且以较大的dv/dt值加至固态继电器输出端。因此应选用dv/dt高的继电器。
SSR给出的最大额定输出电流一般指常温下或常温到高温下的最大额定输出电流,而且对大于10A的继电器还指带有规定散热器时的最大额定输出电流。对功率SSR,当工作温度上升或不带散热器时,最大输出电流相应下降。对此,各SSR均给出不带散热带规定散热器的输出电流与环境温度的关系曲线。这曲线又叫热降额曲线。 如周围温度上升,应按曲线作降额使用。

 典型继电器的热降额曲线
下面给出考虑负载浪涌电流和固态继电器过负载能力后,常温下各种负载的稳压电流对固态继电器额定输出电流的降额系数的推荐值。当固态继电器处于频繁操作和要求长寿命、高可靠的应用场合,还应将下表的降额系数再乘以0.6,并且用耐热疲劳性能好的加强型固态继电器。
负载系数 电阻 电热 白炽灯 交流电磁铁 变压器 单相电机 三相电机
降压系数 1 0.8 0.5 0.5 0.5 0.12-0.24 0.18-0.33
 
(3)、输出电压、瞬态电压和dv/dt
直流固态继电器只适用于控制直流电源和负载,交流固态继电器只适用于控制交流电源和负载。负载电源的电压不能超过继电器的额定输出电压,也不能低于规定的最小输出电压。使用中,可能加至固态继电器输出端的最大电压峰值,一定要低于固态继电器的瞬态电压值。切换交流电感负载、单相电机和三相电机负载,或这些负载电路上电时,固态继电器输出端都可能会出现两倍于电源电压峰值的电压。对此类负载,最好选用额定输出电压单相为280Vac、三相为530VaC的交流固态继电器。峰值阻断电压分别可达800V和1400V。对感性和容性负载,当交流固态继电器在零电流关断时,电源电压不为零,并且以较大的dv/dt值加至固态继电器输出端。因此应选用dv/dt高的继电器。
(4)、其它特性
  这方面包括分析考虑固态继电器的输出电压降、输出漏电流、绝缘耐压等电气特性,热阻、工作于储存温度、耐潮湿、气密性等气候环境特性,耐振动、冲击等机械环境特性,重量、尺寸、接线端方式等物理特性是否符合使用要求。  
  采用输出漏电流来表征固态继电器处于关断状态时同一输出端之间的绝缘状态。不允许用测试电压高于输出电压的仪表测量它们之间的绝缘电阻和介质耐压,也不允许在未规定的方向上测试漏电流。对于特殊的使用,比如感性、容性负载和频繁操作,建议选型时与生产厂应用工程师联系,以取得他们的支持。  

2、固态继电器的保护

(1)、过电流的保护
固态继电器是以半导体开关器件作为功率输出部件的,对温度的变化较为敏感,过电流会使半导体芯片过热而造成品质下降,寿命降低甚至永久性损坏.虽然固态继电器在瞬间可以承受额定电流10倍以上的浪涌电流,但超过此值很容易造成永久性损坏.因而,过电流的保护是很重要的,过电流的保护方法很多,关键在于反映速度要快.对以可控硅为输出器件的交流固态继电器,由于可控硅需电流过零关断的特性则对于在10Ms(50Hz)以内超过SSR浪涌电流承受值的浪涌电流和短路电流,一般的保护电路是无效的,应考虑采用半导体器件专用的快速熔断器.熔断器的标称熔断电流不应超过SSR的标称电流值.市售的快速熔断器种类较多,但质量差异较大,请选择时加以注意.
(2)、过电压的保护
当负载为感性或容性时,很可能产生大于固态继电器所能承受的瞬态电压(阻断电压)和电压上升率(dv/dt)。若保护措施不当或响应不灵敏,不仅会造成固态继电器失控,严重时还可能烧毁固态继电器或设备。因此,过电压的保护是必须的。
普遍的应用是外加瞬态抑制(RC吸收)电路和电压钳位电路(双向稳压二极管、压敏电阻)。
在设计产品时,多数产品内部已加上RC吸收回路或压敏电阻,能起到一定保护作用,建议用户在使用时根据负载的有关参数和环境条件,认真计算和实验RC回路的选值。若满足不了,应再并联一个RC回路和压敏保护电路。具体选择请参考固态继电器应用中的基本单元电路。
(3)、过热保护
  如固态继电器过热,轻则失控,重则造成永久性损坏,建议加装过热保护措施,通常的做法是保证固态继电器的底板处温度不超过75-80℃。一般的温度保护电路就可以达到目的,比较经济实惠的是在散热器上靠近SSR底板处安装温控开关,温升达到限定温度时切断SSR输入信号。
    固态继电器工作时,在其内部芯片上存在一定的功率损耗,这个损耗功率主要由固态继电器输出电压降与负载电流乘积决定,以发热的形式消耗掉。因此散热的好坏直接影响到固态继电器工作的可靠性,优良的热学设计可避免由于散热不良造成的失败和损坏。
一般而言,负载电流小于5A的固态继电器,利用空气对流散热即可。要求安装在有良好对流环境、两个固态继电器间距离大于一个固态继电器的宽度。电流大于10A的固态继电器应加装散热器,对于负载电流大于40A的固态继电器,根据设计体积大小,必要时要使用风冷或水冷。

3、固态继电器的应用热设计和散热器的选择

  固态继电器在工作中内部存在着一定的功率耗散,这个耗散值主要由输出电压降与负载电流乘积决定,以发热的形式体现。散热的好坏直接影响到固态继电器的最大负载电流和允许的最高工作环境温度值,是影响固态继电器可靠工作的重要因素之一。所以,我们应重视固态继电器的应用热设计和散热器的选择,使固态继电器稳定可靠的工作,避免由于散热不良而造成的固态继电器的失效和损坏。
一般而言,输出电流小于5A的固态继电器,利用空气自然对流,足以达到冷却散热的目的,但安装时要有一个良好的对流环境,固态继电器之间的距离不得小于一个固态继电器的宽度。  
   负载电流大于10A的固态继电器使用合适的散热器是必不可少的,必要时还要进行风冷(风冷风速6米/秒)或水冷。良好的散热条件对于固态继电器的可靠工作是十分重要的。产品手册中一般都会给用户提供工作电流、通态压降和热阻等参数,有的还会给出工作电流/耗散功率与环境温度/基板温度曲线,供使用时参考。利用这些参数就可以计算出所需散热器的热阻,再根据散热器厂家产品手册上的热阻参数选择散热器。
旋转整流模块的相关参数

旋转整流模块是电力模块在特殊的使用条件下的应用的一种情况。区别于其它应用场合,除了电性能必须符合使用要求以外,还应该具有特别的机械强度。我公司长期服务和致力于这一特殊的应用领域。从产品的结构设计,制造工艺,产品试验及检测都形成了相应的特色和优势。

1、离心加速度和离心力
离心力(Centrifugal force)就是物体作圆周运动而产生向心力的反作用力。离心力遵循牛顿第二定律。把旋转系统作为匀速圆周运动来考察,就可以利用经典的力学理论来研究。
弧度:一段弧的长度等于半径乘于这段弧所对应的圆心角。圆的周长是半径的 2π倍弧长等于圆半径的弧所对的圆心角为1弧度,一周的弧度数为2πr/r=2π,即360°角=2π弧度。
(1)、线速度(v)
做匀速圆周运动物体的速度称为线速度,线速度的大小等于弧长与通过这段弧长所用时间的比值, 用公式表达为:v=2πR/T

(2)角速度(ω)
做匀速圆周运动物体的轨道半径转过的角度跟所用时间的比值称为匀速圆周运动的角速度, 用公式表达为:ω=2π/T

(3)离心加速度
a=R×ω2
式中:a: 离心加速度(单位:米/秒2);R: 旋转半径(单位:米);ω: 角速度 (单位:弧度/秒),ω =  2π × n,其中,n为转速,(单位:转/秒);

(4)离心力
根据牛顿第二定律:F= m a
式中m为受力物体的质量(在公斤.米.秒制量纲中,m单位为公斤,a:米/秒2,F为牛顿。)
离心力的公式为:F= m Rω2
可以看出离心力与受力物体的质量,旋转半径,转速(角速度)的平方成正比。用户在设计新的结构产品时,或在其它应用中,如果以上参数发生较大的改变,敬请与我厂技术部门联系。样本中所给出的旋转加速度指标,是我厂对产品出厂前所做的旋转试验的实际数值。供用户使用中参考。
发电机中的转子在高速旋转过程中,除了旋转模块会受力以外,安装模块的固定螺栓也是受力的主要部件。在我们配置这些部件时,已经充分考虑了安装螺栓所能够承受的抗拉强度,屈服强度等问题。

(5)关于旋转模块电极端子的扭力矩强度
旋转模块所配置的电极端子,其扭力强度指标参照标准GB/T3098 . 1-2000。建议在安装操作时使用测力板手,防止由于在安装时用力不当而损坏产品或留下质量隐患。

(6)模块的并联使用
在应用中考虑采用并联方案时,通常出现在大电流工作条件下。需要注意通态均流问题。请在订货时特别提出。

(7)压敏电阻的配置
在旋转励磁整流电路中,通常选用压敏电阻(模块)作为过电压保护。根据经验,建议用户使用中注意以下几点:
1、压敏电阻的连线不宜过长,应尽可能的靠近整流模块的输出端子。避免在浪涌电流与线电感引起的高电压。
2、压敏电阻不宜设计在被保护的整流模块内部,在外接使用时,也不要驳系在电机线包上。尽可能采用独立安装方式。
3、对被保护的直流回路,一般压敏电压值取2倍;对于交流回路,取2.2倍(有效值)

电力半导体模块的保护

电力半导体模块的保护

(1)、过电压保护
由于雷击、干扰等引起的电网电压的激烈波动或大功率感性、容性负载的通断等原因,很可能产生大于模块所能承受的瞬态电压(阻断电压)和电压上升率(dv/dt)。若不加保护、保护措施不当或响应不灵敏,不仅会造成模块失控,严重时还可能烧毁模块或设备。因此,过电压的保护是必须的。普遍的应用是外加瞬态抑制(RC吸收)电路和电压钳位电路(双向稳压二极管、压敏电阻)。
建议用户在使用时根据负载的有关参数和环境条件,认真计算和试验RC回路及压敏保护电路的选值。在一般情况下,RC吸收回路可以有效地抑制加至模块的瞬态电压和电压指数上升率dv/dt),压敏电阻保护电路可以吸收宽脉冲的过电压。
RC吸收回路的RC值选择要经过计算和验证。经验的选择(仅供参考)是电阻在27-150欧姆、功率为2-5瓦之间,电容容量在0.01-1 u F、耐压在250-500VAC之间,(例:R=51Ω/2W,C=0.2μ F/500VAC)精确值应在试验后确定。注意不要发生振荡。
压敏电阻的选择同样要经过认真的计算和验证,一般情况下(仅供参考),在220VAC电路里使用标称470- 680V,在380VAC电路里使用标称780-1000V的压敏电阻,由于其吸收电能的功率跟其直径有关,直径大的功率就大,一般选用直径Φ14-20的即可。
过电压的保护器件可以根据过电压产生的原因加在电源侧、负载侧或模块两端,可以单独使用也可复合使用,复合使用的效果较好。

(2)、过电流保护
电力半导体器件对温度的变化极为敏感,过电流会使半导体芯片过热而造成品质下降,寿命降低甚至永久性损坏。虽然模块在10ms内可以承受额定电流10倍以上的非重复的浪涌电流,但很多时候过电流的时间都大于此值,很容易造成永久性损坏。因而,过电流的保护是很重要的,过电流的保护方法很多,关键在于反映速度要快。对于小于模块浪涌电流值的过电流,常用的电子过流保护电路均可以立即切断可控硅的触发脉冲,使可控硅在电流过零换向关断,但对于在10mS(50/60Hz)以内超过SCR的浪涌电流承受值的浪涌电流和短路电流,一般的保护电路是无效的,应考虑采用半导体器件专用的快速熔断器。熔断器的标称熔断电流不应超过模块标称电流值的1.57倍,即小于模块的通态电流的有效值。市售的快速熔断器种类较多,但质量差异较大,请选择时加以注意。

(3)、超温保护
模块工作时由于其内部的功率损耗而发热,如因过电流或散热不良会使模块过热,轻则失控,重则造成永久性损坏,建议加装过热保护措施,由于实际上元件的结温不容易直接测量,因此不能用它作为是否超温的判据。通过控制模块底板的温度(即壳温TC)来控制结温是一种有效的方法。由于PN结的结温TJ和壳温Tc存在着一定的温度梯度,知道了壳温也就知道了结温,通常的做法是保证模块的底板处温度Tc不超过75-80℃。一般的温度保护电路就可以达到目的,比较经济实惠的是在散热器上靠近SCR底板处安装温控开关,到达限定温度时切断模块的触发信号。

(4)、晶闸管通态电流临界上升率的限制
晶闸管开通时,电流是从靠近门极区的阴极开始导通然后逐渐扩展到整个阴极区直至全部导通,这个过程需要一定的时间。如果电流上升太快,使电流来不及扩展到整个管芯的有效PN结面,造成门极附近的阴极区局部电流密度过大,发热过于集中,PN结的温度迅速上升形成热点,使其在很短的时间内超过额定结温导致晶闸管工作失效甚至烧毁,所以必须限定晶闸管通态电流临界上升率(di/dt)。一般是在桥臂中串入电感或铁淦氧磁环。

各负载的SSR的选择

各负载的SSR的选择

1、负载类型

阻性:电流和电压同相位,一般也同为正弦波; 电流流过的负载全部是电阻。如白帜灯、电炉。
感性:电流滞后电压一定的角度,纯感性时为90度;整个负荷的阻抗呈现出电感的性质;如电动机等把机械能转化为其他能量的负载,既需要建立磁场来做功的负载。
容性:电流超前电压一定的角度,纯容性时为90度;整个负荷的阻抗呈现出电容的性质;如电容器等能够产生容性电流的负载。
他们三者之间是电流的角度不一样,容性和感性电流都和阻性电流差90°。容性和感性电流互相抵消。
感性和容性电器的特性;

2、关于各负载的SSR的选择

下面显示各负载中浪涌电流的实例。



①加热器(阻性负载)
没有浪涌电流的负载。一般和电压输出的温度控制器组合用于开关加热器。还可以使用带过零触发功能的SSR, 大幅抑制噪声的产生。
但是, 该种负载不包括纯金属类、陶瓷类的加热器。纯金属类、陶瓷类的加热器在常温下电阻值较低, 因此SSR中流过过载电流, 可能导致SSR破坏。
开关纯金属类、陶瓷类的加热器时, 请选择电力调整器的长时间软启动类型或恒定电流类型。
②灯负载
白炽灯、卤素灯等接通电流很大。(额定电流的约10~15倍)请选择SSR, 使得该接通电流的峰值在SSR接通电流耐量的1/2 以下。(参照下图的重复曲线<虚线>)
重复施加超出接通电流耐量1/2的接通电流, 会导致SSR输出元件的电流破坏。



③马达负载
马达启动时,会有相当于额定电流5~10倍的接通电流流过。另外, 接通电流流通的时间也会变长。因此, 测定实际使用状态下的接通电流及启动时间后, 选择SSR使得接通电流的峰值在 SSR接通电流耐量1/2以下。SSR关闭时由于马达发出的反电动势可能会导致SSR的破坏, 请实行过电压保护。
④变压器负载
SSR关闭瞬间, 10~500ms之内会有10~20倍的励磁电流流过 SSR。如果次级无负载, 励磁电流最大。请选择SSR使得该励磁电流在SSR接通电流耐量1/2以下。
⑤半波整流电路

有些交流用电磁计数器及螺线管内置有二极管, 半波整流。该负载中只加有SSR的输出电压的半波。为此, 在带过零触发功能的SSR中, 可能导致无法关闭。对此, 可以采取以下两种方法解决。
1. 连接流过SSR负载电流约20%的电流的泄放电阻。



2. 使用无过零触发功能的SSR。但半波整流的制动器线圈的开关则不受此限制, 请另行商谈。
⑥全波整流负载
有些交流用电磁计数器及螺线管内置有二极管, 全波整流。这种负载中的负载电流会变为接近于矩形波的波形。因此, 交流用SSR在输出元件中使用晶闸管开关(电路电流不为0,元件不断开),如果负载电流波形为矩形波,可能导致 SSR复位不良。
⑦小容量负载
SSR中没有输入信号时, 输出(LOAD) 处会流过数mA的漏电流IL。为此, 如果该漏电流大于负载的复位电流, 会引起复位不良。请增加SSR开关电流的泄放电阻R和负载并联,以解决问题。