【技術(shù)貼】TN5015H-6G，高溫晶閘管可防止較大的電壓尖峰

時間：2021-08-19 16:31:51

關(guān)鍵字：晶閘管電壓 6G

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點擊“意法半導(dǎo)體PDSA"，關(guān)注我們！

是時候重新考慮如何保護(hù)家用電器、工業(yè)系統(tǒng)和摩托車穩(wěn)壓器中的電路了嗎？在意法半導(dǎo)體最近更新其高溫晶閘管系列之后，用戶就會質(zhì)疑這一常見假設(shè)，該系列最高可達(dá)到150 oC的結(jié)溫，同時具有高抗擾性。TN系列涵蓋了從12A到80 A的各種通態(tài)電流。但是，為簡單起見，本博客帖子將重點介紹一款特定器件：TN5015H-6G。該器件是第一款具有50 A的通態(tài)電流和600 V的斷態(tài)電壓的晶閘管，因此對新問題來說是一種有趣的解決方案。【技術(shù)貼】TN5015H-6G，高溫晶閘管可防止較大的電壓尖峰

TN5015H-6G：新常態(tài)的答案

當(dāng)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)不足時

重新評估工程師如何防范浪涌電流的需求源于更嚴(yán)苛的期望。由于工程師希望增加利潤并使其產(chǎn)品脫穎而出，許多工程師選擇提高設(shè)計穩(wěn)健性。用戶也期望其產(chǎn)品能夠耐受越來越嚴(yán)苛的條件，尤其是在高端或小眾市場中。為了使產(chǎn)品更穩(wěn)健，團(tuán)隊采用的方法是改善其過壓保護(hù)。的確，很少有什么比未能防范突發(fā)浪涌那樣對品牌更具破壞性。例如，不可靠的電源造成電視毀壞或雷擊導(dǎo)致工業(yè)產(chǎn)品失靈都是不可接受的。因此，隨著穩(wěn)健性變得更加重要，浪涌保護(hù)也變得越來越關(guān)鍵。
如今，大多數(shù)認(rèn)證可防止2 kV至4 kV之間的浪涌，具體取決于應(yīng)用。盡管這些數(shù)值反映了大多數(shù)用例，但許多人認(rèn)為它們已經(jīng)不夠用，特別是對于工業(yè)或高端設(shè)計。因此，工程師越來越多地開發(fā)額定電壓在6kV至12 kV之間的浪涌保護(hù)電路。為應(yīng)對這一新現(xiàn)實，一些監(jiān)管機(jī)構(gòu)已開始審查其標(biāo)準(zhǔn)。問題在于，公司當(dāng)前需要解決方案，因為設(shè)計師正嘗試針對更極端的邊緣情況進(jìn)行規(guī)劃。

通過晶閘管控制MOV的泄漏電流時

對于浪涌保護(hù)，許多工程師開始考慮金屬氧化物壓敏電阻。MOV的主要目的是吸收大量的電壓浪涌，以防止損壞系統(tǒng)的其余部分。在其最基本的表示形式中，MOV使用多個與負(fù)載并聯(lián)的二極管。在正常操作條件下，MOV具有很高的耐受性。但是，如果突然出現(xiàn)高瞬變電壓，則二極管電阻下降至幾乎為零，從而能夠?qū)⒗擞繌闹髟O(shè)備中轉(zhuǎn)移出去。因此，這是預(yù)防敏感元件出現(xiàn)突然浪涌的有效方法。
尋求打造更強(qiáng)大的產(chǎn)品的工程師經(jīng)常會嘗試克服MOV的固有缺點。的確，MOV的性能會隨著時間的推移或多次使用而降級，這使其在一段時間后變得毫無用處。原因在于每次電涌或超時后，MOV的漏電流都會增加。為解決這一問題，工程師使用串聯(lián)晶閘管，以屏蔽MOV的泄漏電流。隨著標(biāo)準(zhǔn)和消費者試圖限制產(chǎn)品對環(huán)境的影響，人們不再選擇壽命較短的MOV。因此，工程師必須使用晶閘管來確保其浪涌保護(hù)更持久。這種趨勢可以解釋為什么越來越多的工程師開始使用TN5015H-6G之類的器件。? 【技術(shù)貼】TN5015H-6G，高溫晶閘管可防止較大的電壓尖峰

TN5015H-6G：新挑戰(zhàn)的解決方案

【TN5015H-6G】

衡量穩(wěn)健性（dI/dt和dV/dt）

隨著工程師希望通過晶閘管來提高其浪涌保護(hù)的穩(wěn)健性，了解如何確定組件的大小至關(guān)重要。遺憾的是，有些團(tuán)隊可能很難確定要優(yōu)先考慮的技術(shù)規(guī)格。因此，有必要了解，在涉及穩(wěn)健性的諸多數(shù)據(jù)點中，有兩個數(shù)據(jù)點脫穎而出，即dI/dt和dV/dt。前者用于衡量從截止?fàn)顟B(tài)到導(dǎo)通狀態(tài)的最大電流變化率。簡而言之，它代表設(shè)備可承受一段時間的電壓，并將直接影響系統(tǒng)可管理的電流。例如，TN5015H-6G具有100A / 100 μs的dI/dt，從而確保能夠承受6 kV的浪涌測試電壓。可幫助工程師進(jìn)行器件選型的另一個值為dV/dt。此規(guī)格衡量的是器件開啟電壓的最小變化率。該值很重要，因為低dV/dt意味著器件會在不適當(dāng)?shù)臅r候?qū)āＲ虼?，工程師面臨的難題是找到一種柵極觸發(fā)電流（IGT）足夠低的器件，以便能夠在浪涌發(fā)生時足夠靈敏地導(dǎo)通，同時使dV/dt足以能夠?qū)崿F(xiàn)防止誤觸發(fā)的抗擾性。TN5015H-6G在150oC下的I_GT為15 mA，dV/dt為500 V/μs，對于許多嘗試實現(xiàn)更出色浪涌保護(hù)的工程師來說，這是一種有效的解決方案。?

從高結(jié)溫中受益

TN5015H-6G側(cè)重于SCR的保護(hù)功能，15 mA的調(diào)諧門極使其成為浪涌電壓斜坡的快速觸發(fā)器。在高達(dá)150°C的溫度下，其低柵極電流和高浪涌電流額定值之間的平衡是響應(yīng)市場的獨特特性。由于意法半導(dǎo)體改善了其制造工藝，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高結(jié)溫。隨著光刻精度的提高，我們設(shè)計的晶閘管可在比傳統(tǒng)的125oC更高的溫度下工作。這也解釋了我們?yōu)槭裁茨軌虬l(fā)布經(jīng)過汽車行業(yè)認(rèn)證的TN器件。
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