книги / Силовые полупроводниковые приборы

Выравнивание напряжения может быть осуществлено Акже с по­ мощью лавинных диодов или стабилитронов, включаемых параллель­ но (рис. 4.16, в). Наибольшее напряжение лавинообразования этих дио­ дов должно быть равно или немного меньше напряжения переключе­ ния тиристоров. Кроме того, эти приборы должны иметь как можно меньший разброс по напряжению пробоя.

Если нужно выравнивать и прямое и обратное напряжения, то ис­ пользуется схема, приведенная на рис. 4.16,6. В случае не очень жест­ ких требований к разбросу обратных напряжений один лавинный диод можно заменить обычным (рис. 4.16, в).

4.6. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ, ОГРАНИЧИВАЮЩИХ СКОРОСТИ НАРАСТАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА

Для предупреждения самопроизвольного включения управляемых приборов при скорости нарастания напряжения в закрытом состоянии, превышающей критическое значение, может быть использована схема, приведенная на рис. 4.17 [7].

В период нарастания прямого напряжения на тиристоре Т рези­ стор Кд шунтируется диодом Д. В этом случае скорость нарастания напряжения определяет постоянная времени цепи, состоящей из сопро­ тивления нагрузки R„ и конденсатора С, равная т = RUC.

Значение т может быть найдено исходя из допустимого значения (dUo/dt)m, для применяемого прибора. При известном значении R„ можно определить емкость шунтирующего конденсатора как С = т/Я„. В некоторых случаях в схеме может отсутствовать сопротивление Ян, тогда коммутируемое напряжение прикладывается непосредственно к прибору и скорость нарастания напряжения Лид/А“может быть огра­ ничена лишь за счет увеличения внутреннего сопротивления источника напряжения. В таких схемах для ограничения duD/dt рекомендуется по­ следовательно с прибором включать балластный резистор Кб. сопро­ тивление которого определяется токовым режимом работы прибора. Тогда шунтирующая емкость рассчитывается исходя из Rg.

После включения прибора емкость С разряжается через резистор Яд, сопротивление которого определяется условиями ограничения всплеска разрядного тока конденсатора, равного U/Ra, до значения, при котором не превышается допустимая скорость нарастания тока.

Диод Д должен иметь возможно меньшее время обратного вос­ становления, так чтобы исключить возможность разряда конденсато­ ра С через этот диод при включении защищаемого прибора.

Конденсатор С должен иметь хорошие частотные свойства. Огра­ ничивающая ЯС-цепочка должна быть смонтирована как можно ближе

R»(Rs)

81

к защищаемому прибору с целью уменьшения влияния паразитных индуктивностей.

Для ограничения влияния эффекта di-j/dt применяются насыщаю­ щиеся реакторы, включаемые последовательно с управляемым прибо­ ром. Реактор должен удовлетворять двум требованиям: обеспечивать ограничение тока до безопасного значения на время начального этапа лавинного нарастания тока и иметь минимальное активное и реак­ тивное сопротивления после того, как прибор включится (большое сопротивление снижает энергетические показатели преобразователя). Первое требование обусловлено необходимостью снижения мощности, которая в момент включения выделяется на небольшом участке струк­

а максимальное время задержки приводится в справочных данных. Насыщающийся реактор выполняется в виде дросселя с ферро­ магнитным магнитопроводом [16]. Число витков реактора w и се­

чение магнитопровода 5 связаны между собой соотношением

где tgd —время задержки, с, UD —напряжение перед коммутацией, В; В, —остаточная индукция, Тл (из справочных материалов); S —сеченне магнитопровода, м2.

Заметим, что число витков одновременно должно удовлетворять

где I —ток коэрцитивной силы (как сказано выше, / яг 20 А); Я —коэр­ цитивная сила, А/м (берется из справочных материалов для сердечника из феррита данного типа); /ср —средняя длина магнитной линии, м (для стандартных ферритовых магнитопроводов находится из спра­ вочных материалов).

Магнитопровод реактора может быть изготовлен из пермаллоя или других материалов с прямоугольной петлей гистерезиса.

4.7. ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ СИЛОВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ

Параметры и характеристики силовых полупроводниковых прибо­ ров должны соответствовать требованиям определенной нормативно­ технической документации. Исходными документами являются госу­ дарственные стандарты [ 1, 21], определяющие общие требования, в соответствии с которыми должны выпускаться силовые полупровод­ никовые приборы. Конкретные требования к данному типу или виду приборов изложены в отраслевых технических условиях (ТУ 16), являющихся основным документом при изготовлении и поставке при­ боров. Как правило, одни технические условия распространяются на несколько типов приборов (реже на один), сходных либо по назначе­ нию, либо по конструктивным признакам. В справочнике каждый раз­ дел содержит справочные данные приборов, соответствующих опреде­

82

Ч А С Т Ь В Т О Р А Я

СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ ПО СИЛОВЫМ ДИОДАМ

Силовые полупроводниковые диоды предназначены для примене­ ния в преобразователях электроэнергии, а также в цепях постоянного и переменного тока различных силовых установок.

Как уже указывалось, в настоящее время действуют две системы условных обозначений В прежней системе условное обозначение дио­ да расшифровывается следующим образом

Р □ 0 □ □ О

Диод

Буква, означающая принад­ лежность диода к опреде­ ленной группе (Л-лавинный, Ч—частотный и т.д.)

Номер конструктивного исполнения (для первого конструктивного исполнения цифра 1 не указы вается)

Предельный ток в амперах

Класс по повторяющемуся напряжению

-----Прямое падение напряжения в вольтах (указы вается только в технически обосно­ ванных случаях, оговоренных при заказе)

85

Расшифровка условного обозначения диода по новой системе:

□ Р □ □ □ □ □ □

Буква Д, означающая 'диод'

Буква, означающая вид диода (Л-лавинный, Ч-быст^- ровосстанавливающийся)

Порядковый номер модифи­ кации конструкции

Обозначение типоразмера (размер шестигранника 'под ключ' или диаметр корпуса)

Обозначение конструктивно­ го исполнения корпуса

^Максимально допустимый прямой ток в амперах

.Буква X, означающая по­ лярность (указывается для диодов обратной полярнос­ ти)

•Импульсное прямое напря­ жение в вольтах (указыва­ ется только в технически обоснованных случаях, ого­ воренных при заказе)

— Климатическое исполнение и категория размещения

Силовые полупроводниковые диоды, представленные в части 2, по своему назначению и диапазону применения подразделены на низкочастотные (общего назначения и лавинные), частотные (быстровосстанавливающиеся), автотракторные и роторные диоды (для

86

систем возбуждения турбогенераторов). К группе диодов отнесены и столбы диодные (лавинные).

Исходя из типа приборов, диоды могут применяться в электро­ технических и радиоэлектронных устройствах в качестве выпрями­ тельных и для защиты от коммутационных перенапряжений, в си­ стемах возбуждения мощных турбогенераторов и синхронных ком­ пенсаторов, в низковольтных выпрямителях сварки и гальванического оборудования, в автомобильных и тракторных электрогенераторах, в источниках питания фильтров установок защиты окружающей среды от загрязнений и в промышленных ионизаторах.

В лавинных диодах использовано явление лавинного размножения носителей заряда, т. е. увеличение числа носителей заряда в ре­ зультате ударной ионизации, которая наблюдается в достаточно широких переходах (на относительно высокоомном материале). По­ этому для лавинных приборов в справочных материалах дается параметр —ударная мощность обратных потерь при максимальной допустимой температуре перехода, длительности импульса тока на уровне 0,5 —10, 100 мкс и частоте 0,3—1 Гц.

Для быстровосстанавливающихся диодов критериями являются малые времена обратного восстановления и малые заряды вос­ становления, указанные в спрвочных материалах на каждый тип прибора.

Для диодных столбов характерными показателями являются па­ раметры по повторяющемуся импульсному обратному напряжению и обратное напряжение пробоя, которые достигают десятков тысяч вольт.

Р А З Д Е Л 5

ДИОДЫ (НИЗКОЧАСТОТНЫЕ)

5.1. Д И О Д Ы Т И П О В Д 112-10, Д112-16, Д112-25, Д122-32, Д122-40, Д132-50, Д132-63, Д132-80

Диоды типов Д112-10, Д112-16, Д112-25, Д122-32, Д122-40, Д132-50, Д132-63, Д132-80 (ТУ 16-729.227-79) применяются в силовых цепях по­ стоянного и переменного тока. Отличаются повышенными рабочими температурами и улучшенными массогабаритными показателями.

Диоды допускают эксплуатацию при температуре окружающей среды о т -50 до +45 °С, атмосферном давлении 0,085—0,105 МПа, от­ носительной влажности 98 % при 35 °С.

Климатические исполнения и категории размещения У2, ТЗ, ОМ2, УХЛ2 по ГОСТ 15150-69, ГОСТ 15543-70.

87

Диоды допускают воздействие вибрационных нагрузок в диапазо­ не частот 1 —100 Гц с ускорением 49 м/с2, многократных ударов дли­ тельностью 2—15 мс с ускорением 147 м/с2 и однократных ударов длительностью 50 мс с ускорением 39,2 м/с2.

Диоды могут иметь как прямую, так и обратную полярности. У диодов прямой полярности анодом является медное основание, ка­ тодом —основной жесткий вывод. У диодов обратной полярности (в обозначении добавляется буква X) анодом является основной жесткий вывод.

Предельно допустимые значения параметров диодов приведены в табл. 5.1, характеризующие параметры —в табл. 5.2, типы рекомен­ дуемых охладителей и нагрузочная способность диодов —в табл. 5.3, зависимости параметров от различных условий —на рис. 5.2—5.6, га­ баритные и присоединительные размеры диодов —на рис. 5.1.

Таблица 5.1. Предельно допустимые значения параметров диодов

88

Таблица 5.2. Характеризующие параметры диодов

Таблица 5 3. Рекомендуемые охладители и нагрузочная способность диодов

89

Рис. 5.2. Предельные прямые характеристики диодов при Tj = 25 °С (/) и

Т, = Tjm (2)

90