科华YTR3320-J双变换三进单出UPS不间断电源机架式超长续航
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KELONG科华YTG3330塔式工频机30KVA27KW三进三出UPS电源技术咨询
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科华YTR3320-J双变换三进单出UPS不间断电源机架式超长续航
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产品详情
KELONG科华YTG3330塔式工频机30KVA27KW三进三出UPS电源技术咨询
晶闸管
晶闸管是晶体闸流管的简称，通常又称作可控硅整流器(SCR--silicon
controlerd rectifier),以前被简称为可控硅。在电力二极管开始得到应用后不久，
1956年美国贝尔实验室(Bell Laboratories)发明了晶闸管，到1957年美国通用电气公
司(General Electric Company)开发出了世界上***只晶闸管产品，并于1958年使其商
业化。由于其开通时刻可以控制，而且各方面性能均明显胜过以前的汞弧整流器，因而
立即受到普遍欢迎，从此开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代，有人把
以晶闸管为代表的电力半导体器件的广泛应用，称之为继晶体管发明和应用之后的又一
次电子技术革命。
晶闸管是一种大功率半导体器件，它具有体积小、重量轻、耐压高、
容量大、使用简单和控制灵敏等优点。单独用晶闸管或者用晶/闸管与整流二极管相结
合构成的各种整流电路可以通过控制电路方便地调节输出电压，达到可控整流的目的。
因而晶闸管被广泛用于直流稳压电源、电机调速、直流斩波器、交流调压器和无触点开
关等方面。
2.2.2
2.2.1工作原理
如图2-6所示为晶闸管的外形、结构和电气图形符号。
从外形上看，晶闸管主要有螺栓型和平板型两种封装形式，均引出三个电极:阳极A、阴
极K和门极(或称控制极)G。晶闸管是大功率半导体器件，它在工作过程中会有比较大的
损耗，因而产生大量的执需需依靠与晶闸管紧密接触的散热器，将这些热量传递给冷却
介质。对于螺栓型晶闸管来说，螺栓是晶闸管的阳极A(它与散热器紧密连接)，粗辫子
线是晶闸管的阴极K，细辫子线是门极G。螺栓型晶闸管在安装和更换时比较方便，但散
热效果较差。对于平板型晶闸管来说，它的两个平面分别是阳极和阴极，而细辫子线则
是门极。使用时，两个互相绝缘的散执器把晶闸管紧紧地夹在中间。平板型晶闸管的散
热效果较好，但安装和更换比较麻烦。额定通态平均电流小于200A的一般不采用平板型
晶闸管内部是PNPN 四层半导体结构，分别命名为P1、N1、P,、N,四个
区P，区引
于第阻断漏电正向: 流，至接: 晶闸器件
用示的，否电压月不
出阳极A，N2区引出阴极K，P2区引出门极G。四个区形成J1、
J2、J3三个PN结。如果正向电压(阳极电压高于阴极电压)加到器件上，则J2处于反向偏
置状态，器件A、K两端之间处于阻断状态，只能流过很小的漏电流。如果反向电压加到
器件上，则J1和J3处于反向偏置状态，器件A、K两端之间同样处于阻断状态，也只有很
小的漏电流通过。
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晶/闸管导通的工作原理可以用双晶体管模型来解释，如图2-7所示。
如在器件上取-倾斜的截面，则晶闸管可以看作由P1N1P2和N1P2N2构成的两个晶体管VT1
、VT2组合而成。如果外电路向门极注入电流IG，也就是注人驱动电流，则IG流人晶体
管VT2的基极，即产生集电极电流Ic2,它构成晶体管VT1的基极电流，进而放大成集电极
电流Ic1,Ic1 又进一步增大VT2的基极电流，如此形成强烈的正反馈，***VT1和VT2进
人完全饱和状态，即晶/闸管导通。此时如果撤掉外电路注入门极的电流IG，晶闸管内
部形成的强烈正反馈仍然会维持其导通状态。而要使其关断，就必须去掉阳极所加的正
电压，或者给阳极施加反压，或者设法使流过晶闸管的电流降低到接近于零的某一数值
以下，晶闸管才能关断。所以，对晶闸管的驱动过程更多的是称为触发，产生注人门极
触发电流Ic的电路称为门极触发电路。也正是由于通过门极只能控制其开通，不能控制
其关断，晶闸管才被称为半控型器件。
(c)电气图形符号图2-6晶闸管的外形、结构和电气图
形符号
(a)双晶体管模型
(b)工作原理
图2-7晶闸管的双晶体管模型及其工作原理
H
伏安特性
总结前述晶闸管的工作原理，可以归纳出晶闸管正常工作时的特性如下。1当
晶闸管承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。当晶闸管承受
正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下，晶闸管才能导通。
3晶闸管一旦导通，门
极就失去控制作用，不论其门极触发电流是否还存在，晶闸管都将保持导通状态。
若要
使已导通的晶闸管关断，只能利用外加电压和外电路的作用，使流过晶闸管的
电流降到
接近于零的某一数值以下。
以上特性反映到晶闸管的伏安特性上则如图2-8所示。位于
第I象限的是正向特性，位于第I象限的是反向特性。当Ic=0时，若在器件两端施加正向
电压，则晶闸管处于正向阻断状态，只有很小的正向漏电流流过。若正向电压超过临界
极限即正向转折电压Uh，则漏电流急剧增大，器件开通(由高阻区经虚线负阻区到低阻
区)。随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低。导通后的晶闸管特性和二极管的
正向特性相仿。即使通过较大的阳极电流，晶闸管本身的压降也很小，在1V左右。导通
期间，若门极电流为零，并且阳极电流降至接近于零的某一数值IH 以下，则晶闸管又
回到正向阻断状态。IH称为维持电流。当在晶闸管上施加反向电压时，其伏安特性类似
二极管的反向特性。晶闸管处于反向阻断状态时，只有极小的反向漏电流通过。当反向电压超过一定P限！如***制措施，则反向
漏电流急剧增大，必将导致晶闸管发热损坏。
平均电流时的5门极角变为导通所需闸管可靠触发
通常取压要留有一
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1通态定的冷却状值。这也是极管一样，用时同样应则来选取昌得计
算结果
图2-8晶闸管的伏安特性(I G2>IG1≥>IG)
晶闸管的门极触发电流是从门极流入
晶闸管，从阴极流出的。阴极是晶闸管主电路与持
制电路的公共端。门极触发电流也往
往是通过触发电路在门极与阴极之间施加触发电压而产生的。从晶闸管的结构图可以看
出，门极与阴极之间是一个PN结J3,其伏安特性称为门极伏安特性。为了***可靠、安
全地触发，门极触发电路所提供的触发电压、触发电流和功率都应限制在晶闸管门极伏
安特性曲线中的可靠触发区内。
门变为导通
维百毫安。
所需的最
性正
2.2.3主要参数
普通晶闸管在反向稳态下一定处于阻断状态。而与电力二极管不同的是，晶闸管在正向
工作时不但可能处于导通状态，也可能处于阻断状态。因此在提到晶闸管的参数时，
断态和通态都是为了区分正向的不同状态，因此“正向”二字可省去。此外，各参数的
给出往往与晶闸管的结温相联系，在实际应用时都应注意参考器件参数和特性曲线的具
体规定。
(3) 晶间断态电
(1)电压参数
1 程中，开通时通前的
1断态重复峰值电压UDRM。
断态重复峰值电压是在门极断路而结温为额定值(100A 以上为115℃,50A以下为100℃)
时，允许重复加在器件上的正向峰值电压，如图2-8所示。国标规定重复频率为50Hz,每
次持续时间不超过10ms,断态重复峰值电压UpRM为断态不重复峰值电压(即断态瞬时
电压)UpSM的90%。断态不重复峰值电压应低于正向转折电压Ubo，所留裕量大小由各生
产厂家自行规定。
反向重复峰值电压URRM。反向重复峰值电压是在门极断路而结温为额
定值时，允许重复加在器件上的反向峰值电压，如图2-8所示。规定反向重复峰值电压
Upp为反向不重复峰值电压(即反向瞬态电压)URSM的90%。反向不重复峰值电压应低
于反向击穿电压，所留裕量大小由各生产厂家自行规定。
) 间称为向电压
态所未超此临
能够
2.2.4
通态平均电压Um(AV。晶闸管正向通过正弦半波额定平均电流，结温稳定时
的阳社
与阴极之间电压的平均值。习惯上称其为晶闸管导通时的管压降，这个值越小越好。
通态(峰值)电压UM。通态(峰值)电压是晶闸管通以某一规定倍数的额定通店
管还
第2章常用电力电子器件
平均电流时的瞬态峰值电压。
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5门极触发电
压Uc。在室温下，晶闸管阳极与阴极间加6V正电压，使晶闸管从关断变为导通所需要的
最小门极直流电压。-般UG为1~5V。在实际应用过程中，为了***晶闸管可靠触发，其
门极触发电压往往比额定值大。
通常取晶/闸管的UDRM和URRM中较小的标值作为该器件
的额定电压。选用时，额定电压要留有一定裕量，一般取额定电压为正常工作时晶闸管
所承受峰值电压的2~3倍。
(2)电流参数
1通态平均电流IT(AV)。***规定通态平均
电流为晶闸管在环境温度为40℃和规
定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允
许流过的工频正弦半波电流的平均值。这也是标称其额定电流的参数，通常所说的
“多少安的晶闸管”就是指此值。同电力二极管一样，这个参数是按照正向电流造成器
件本身通态损耗的发热效应来定义的。因此在使用时同样应按照实际波形的电流与通态
平均电流所造成的发热效应相等，即有效值相等的原则来选取晶/闸管的此项电流定额
，并应留一定的裕量。一般取其通态平均电流为此原则所得计算结果的1.5~2倍。
门极触发电流IG。在室温下，晶闸管阳极与阴极间加6V 正电压，使晶闸管从关断变为导通
所需要的最小门极直流电流。一般Ic为几十到几百毫安。
维持电流IH。维持电流是指使晶闸管维持导通所必需的最小电流，一般为几十到几百毫安。IH与结温有关，结温越高
，则IA越小。
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擎住电流I1。擎住电流是晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能
维持导通所需的最小电流。对同一晶闸管来说，通常I约为IH的2~4倍。
浪涌电流ITSM。
浪涌电流是指由于电路异常情况引起的使结温超过额定结温的不重复性正向过载电
流。浪涌电流有上下两个级，这个参数可用来作为设计保护电路的依据。
(3)动态参数
晶闸管的主要参数除电压和电流参数外，还有动态参数:开通时间tn、关断时间t。
断态
电压临界上升率du/dt和通态电流临界上升率di/dt等。
1开通时间tn。在室温和规定的
门极触发信号作用下，使晶闸管从断态变成通态的过程中，从门极电流阶跃时刻开始，
到阳极电流上升到稳态值的90%所需的时间称为晶闸管开通时间tgt。开通时间与门极触
发脉冲的前沿上升的陡度与幅值的大小、器件的结温、开通前的电压、开通后的电流以
及负载电路的时间常数有关。
关断时间。。
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