為了更方便地了解電鍍電源,下面首先介紹常用的功率器件和整流電路。
9.3.1 整流二極管(ZP)
整流二極管——簡稱為整流管,是由半導體材料經(jīng)過摻雜、擴散等特殊工藝形成的大面
積 PN 結,從兩端引出線并經(jīng)封裝組成的器件。整流管的表示符號如圖 9-1 所示,從外形上
分為兩種:螺栓形和平板形。螺栓形一般為 5~300A,平板形一般為 200~4000A。反向耐壓
值為 50~3000V 的均可生產(chǎn)。
在工頻整流電路中,對二極管的開關速度沒有什么要求,而在高頻開關電源中必須采用
恢復時間短的二極管,如快恢復二極管(ZK) 圖 9-1 整流管符號和肖特基二極管(SBD)等。
A 一陽極;K 一陰極普通整流二極管的型號用 ZP 表示。型號及標注為 ZP—l000A/
1600V,P 表示為普通整流二極管,它的正向平均電流為 l000A,反向重復峰值電壓為 1600V。
(1)整流管的伏安特性
整流管的伏安特性是指陽極、陰極之間的電壓與電流之間的函數(shù)關系,如圖 9-2 所示。
圖 9-2 整流管的伏安特性
從整流管的伏安特性可以看出,當加于整流管的正向電壓上升到一定值后,正向電流才
開始明顯增加,即二極管導通。當施加反向電壓時,只有微小的反向漏電流。這就是整流管
的明顯特征,即單向?qū)щ娦?。在應用中正是利用整流管的單向?qū)щ娦詫崿F(xiàn)其電氣功能。
(2)整流管的主要性能參數(shù)
①額定正向平均電流 IF指整流管運行時允許通過的最大正向平均電流。在該電流下管
子正向壓降引起的結溫升高不超過最高允許結溫。
②反向重復峰值電壓 VRRM指整流管反向所施
加的最高峰值電壓。若整流管承受的反向電壓超過該值,將引起反向擊穿,使用時通常按電
路中二極管可能承受的最高峰值電壓的兩倍來選取。
③最高允許結溫 TJM結溫是指整個 PN 結的平均溫度,最高允許結溫是指在 PN 結不致
損壞的前提下所能承受的最高平均溫度。最高允許的結溫通常為 125~175"C。
9.3.2 普通晶閘管(SCR)
普通晶閘管曾稱可控硅,是由半導體材料經(jīng)硅加工形成的具有四層 PNPN 結構、三端
圖 9—3 晶閘管符號 A 一陽極;K 一陰極 G 一控制極
引出線的半導體器件,其表示符號如圖 9-3 所示,外形一般有螺栓形和平板形兩種形式。
普通晶閘管的型號用 KP 表示。型號的標注為 KP 一 500A/1200V,表示為普通晶閘管,
其通態(tài)平均電流為 500A,能夠承受的正向或反向電壓為 1200V。
(1)晶閘管的伏安特性
陽極、陰極間電壓和電流的關系曲線稱為晶閘管的伏安特性,這是晶閘管的基本特性。
陽極伏安特性指晶閘管陽極、陰極間的電壓 YAK 與陽極電流 h 之間的函數(shù)關系,如圖
9—4 所示。
①正向特性當門極開路(IG=0)時,晶閘管陽極、陰極間加上正向電壓,此時晶閘管只通
過很小的正向電流 h,晶閘管陽極、陰極間呈現(xiàn)很大的電阻,處于正向阻斷狀態(tài)。當正向電
壓達到轉(zhuǎn)折電壓 VBO時,陽極電流 h突然急劇增大,晶閘管進入導通狀態(tài)。導通后的正向特
性與二極管的正向特性相似。
如果在晶閘管門極上加觸發(fā)電流 IG,就會
圖 9—4 晶閘管的伏安特性
使晶閘管在較低的陽極電壓下觸發(fā)導通,門極電流工 G 越大,相應的轉(zhuǎn)折電壓越低,如圖 9—4
中IG1、IG2相應的曲線。當門極電流足夠大時,只要有很小的陽極正向電壓,就能使晶閘管
由阻斷變?yōu)閷ā?nbsp;
②反向特性 當晶閘管外加反向陽極電壓時,晶閘管始終處于反向阻斷狀態(tài),當反向陽
極電壓增加到一定數(shù)值時,反向漏電流增加較快。再繼續(xù)增加到轉(zhuǎn)折電壓 VRSM時,將導致晶
閘管反向擊穿而損壞。
(2)晶閘管的門極伏安特性
門極伏安特性是指門極電壓 YAK與電流 IG的關系。由于門極 G 與陰極 K 之間只有一個 PN
結,所以電壓與電流的關系呈現(xiàn)出二極管伏安特性關系。
(3)晶閘管的主要參數(shù)
①額定電壓 UN 晶閘管在門極開路時,能承受的最大正向和反向電壓中較小的一個數(shù)
值。在實際應用中,應選用晶閘管的額定電壓為其正常工作電壓的 2~3 倍。
②通態(tài)平均電流 IT在環(huán)境溫度+40℃和規(guī)定的冷卻條件下,晶閘管所允許通過的工頻正
弦半波電流的平均值。在實際應用中,一般選用晶閘管的 IT為正常工作電流的 l.5~2.0
倍。
③門極觸發(fā)電壓 U。 產(chǎn)生門極觸發(fā)電流所必需的最小門極電壓,一般為 1~5V。
④門極觸發(fā)電流 I。 使晶閘管由斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)所必需的最小門極電流,一般為幾十到
幾百毫安。