サイリスタは、現代の電力電子機器の基本的なビルディングブロックであり、産業用モータードライブからコンシューマー照明に至るまで、アプリケーション内の高圧および電流の効率的な制御を可能にします。 サイリスタのフルポテンシャルを活用するための鍵は、ゲートドライブをマスターするという重要なポイントです。これは、ゲート電流とゲート電圧を特異的に行います。 これらのパラメータは、そのブロック状態から導電への移行、直接、信頼性の増強、速度の切り替え、および全体的なシステムに関する重要な考慮事項を、ゲートを効果的に提供します。 これらは、電流およびゲートの方向の電圧およびゲートの電圧を測ります。

サイリスタとは?

サイリスタは4層の3つの端子を備えた3つの接合半導体デバイスです。アノード(A)、カソード(K)、ゲート(G)。ゲート信号でオン(ラッチ)して、保持電流を下回すことができる、効果的にバイステーブルスイッチです。最も一般的なタイプは、シリコン制御整流器(SCR)です。

サイリスタの[]I-V特性[は、高インピーダンスフォワードブロック状態(オフ)と低インピーダンスフォワード伝導状態(オン)の2つの安定した状態を示しています。 トリガーされたら、ゲートは制御を失い、デバイスはアノード電流が下落するまでラッチまま)現在の:3([FLT:[FLT]相[FLT:[FLT]相続プロパティ]:[FLT]:[FLT]:[FLT]相続距離:[F]:[F]:[F]:[F]相続距離:[F]:[F]:[F]:[F]相続距離:[[F]:[F]:[F]]相続距離:[[[F]:[[F]:[F]:[F]:[F]:[[F]:[F]:[F]:[F]相続距離:[[[[[[[[F]]]]]]:[[F]

ゲート電流と電圧のロール

ゲートターミナルは、サイリスタの4層構造内の回帰フィードバックを開始するためのメカニズムを提供します。小さなゲート電流は、通常、ゲートとカソードの間に注入されたミリアンペアの数百に10、および、キャリアを下部のベース領域に注入し、内部トランジスタペアを飽和にトリガーします。ゲート電圧は、ゲートカソードのフォワードドロップを克服するのに十分である必要があります(一般的に0.6〜1.5 V) そして、必要な電流をトリガーします。

ゲート電流(])I]GT)

[ ゲートトリガー電流 () ]]GT ])は、指定された陽極対カト電圧条件下で導電するブロック状態からチスタを切り替えるために必要な最小ゲート電流です。 I [FLT] [FLT:FLT:FLT:FLT:8]]) は、指定された陽極対カトカト電圧条件下で導電する最小ゲート電流です。 [FLT:F] と25°C] と25°C と25°C の電圧条件で、または25°C と の電圧条件で指定します。 [F] と25°C 。

  • [ しきい値の動作:] ゲート電流が] の下にある場合、I ]])、 サイリスタはトリガーされません。 上記の電流は、信頼性の高いターンオンを保証します。
  • パルスとDC:[ 高出力または高速アプリケーションの場合、短時間高電流パルス(例、2〜10回]]]I]GT[])が優先されます。 ゲート電力の放散を減らし、より高速ターンオンを提供します。
  • 温度の影響: ]IGT[は、接合温度を増加させることで減少します。 寒冷条件のために設計されたゲートドライブは、上昇した温度、危険性損傷でゲートをオーバードライブする可能性があります。
  • Gate-cathode抵抗:[ ゲートとカソードの間のビルトインまたは外部抵抗器(例えば、100 Ω〜1 kΩ)は、dv / dt免疫を改善し、漏れ電流から偽のトリガーを防ぐ。

最大ゲート電流評価(]])を超過するI]GM])は、複数のマイクロ秒がゲートの接合を燃焼させることができます。 適切に設計されたゲートドライバーは、ピーク電流とパルス幅を合わせます。

ゲート電圧(]V]]]GT)])

[] ゲートトリガー電圧 () VGT ])は、 GT ] を生成するために必要な最小ゲート対カトデ電圧です[FLT:] V[FLT:[FLT:] V[FLT] [V] を[FLT:] と [V] を[FLT:[FLT]] ] を[FLT] ] に、 [V[V[FLT: [[FLT:[FLT:[FLT:[F] ] を[FLT:[F] ] を[F] ] ] を[FLT] ] を[FLT:[[[[FLT:[F] を[V[V[V[FLT] ] ] ] ] ] を[FLT] ]

  • パルス上昇時間:[]]高速上昇ゲート電圧(短い上昇時間)は、ターンオン遅延を削減し、陰極領域に均等に電流を分散させ、ディ/ドット機能を改善します。
  • 逆ゲート電圧:]] 一部の設計では、オフ状態の小さな負電圧(例えば、-5 V)をdv / dt免疫を改善し、ターンオフ時間を減らすために適用します。
  • [温度係数:[] []VGTは、負の温度係数(約2 mV/°C)を持っています。高温では、より少ない電圧が必要です。そのため、ゲートドライブマージンは最悪の冷条件のために考慮する必要があります。

ゲートトリガー方式

ゲート電流を適用する方法は、回路の複雑性、分離の要件、およびノイズの免疫に影響を及ぼします。

DCゲートのトリガ

ゲートに連続したDC電流が適用されます。ゲート回路の連続的な電力の消滅による単純で、無駄に。低電力かテスト回路でだけ使用される。

脈拍のトリガ

短時間、高振度パルス(例えば、10μs〜100μs幅、1 Aピーク)が採用されています。 パルストランスまたはオプトカプラーは、先駆者の陰極が地面の潜在的ではないときに不可欠であるガルバニック絶縁を提供します。 パルス列車トリガー(半周期あたりの複数のパルス)は、誘導荷重下でラッチアップを維持するために相制御整流器で一般的です。

AC(ゼロ交差)トリガー

抵抗負荷調光器とヒーターでは、ゲートはACラインのゼロ交差で誘発され、電磁干渉(EMI)を低減します。ゲート信号は、線の電圧に正確に時間をかけてください。

スイッチング性能への影響

ゲートの流れおよび電圧は直接主転換の変数に影響を与えます:

  • [] ターンオン時間 (t]]]) の ]]]: 遅延時間([[t[[]]]] ]]]) と上昇時間(t[FLT[FLT:[FLT:]:[FLT:[FLT]]]:[FLT:[FLT]]]:[FLT:[FLT:[FLT:[:[FLT]]]]]]:[[[[FLT:[[FLT:[FLT:[FLT:[[[[FLT]]]]]]]]]]]]]]]]:[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[FLT:[[[[FLT]]]]]]]]]]]]]]
  • []ターンオフ時間(t]])q]]]]]:は、ターンオン後のゲートドライブに直接影響しませんが、逆ゲートバイアスは、一部のデバイスで少数のキャリアのストレージ時間を削減するのに役立ちます。
  • [dv/dt 免疫:[]陽極対カトデ電圧の上昇率が高いと、偽のトリガーを引き起こす可能性があります。 低インピーダンスゲートドライブ(例えば、抵抗器を介してショートゲート)は免疫力を向上させます。
  • di/dt 機能:]] ターンオン時の陽極電流の上昇率は制限されなければならない。 ゲートパルスシェーピング(高速上昇時間)は、電流が集中する前に、導電がシリコンウェーハ全体に均一に広がることを確実にし、局所ホットスポットを防止します。

回路設計における実践的検討

スヌーバー回路

サイリスタの限界のdv/dtを渡るスヌーバー(RCかRCDネットワーク)は、spurious制動機を防ぎます。スヌーバーの有効性はゲート ドライブのインピーダンスによって決まります。100 Ωから1 kΩのゲート陰極の抵抗器はスヌーバーの負荷を減らすことができます。

ゲート ドライブ分離

高い側面構成のサイリスタの陰極はライン潜在的なであるかもしれないので、ゲートの運転者はgalvanic分離を提供しなければなりません。脈拍の変圧器は簡単で、強くです;高い共通モードの一時的な免除(CMTI)が付いているopocouplersは現代設計で使用されます。

熱経営

ゲート電力の消滅は最小限(多くの場合、1 W未満)ですが、高架の接合温度はI]GT]V[GT[]]]]]。ゲートドライブは、定格の接合温度(通常は125 °C)で信頼性の高いトリガーを保証する必要があります[FLT:] [FLT:] [FLT:] [FLT:]] [FLT:[FLT]]] [FLT]]] [FLT:[F]]] [FLT:[F]] [FLT:[F] [FLT:[F]]] [FLT: [F]] [FLT:[F]] [F] [F] [FLT:[FLT:[F]]] [F] [F] [F] [FLT:[F] [F] [F]] [FLT:[F] [FLT:[F] [F] [FLT:[F

ゲートダメージに対する保護

  • ピークゲート電流を制限するシリーズ抵抗器。
  • 過電圧を防止するためにゲート・カトデドを渡るZenerクランプ。
  • ゲートからカソードへキャパシター(0.1μF)をフィルタリングノイズに。

例: フェーズ制御整流器

SCRを用いた三相AC/DCコンバーターでは、ゲートドライバは1 Aピーク、50 μs幅の同期パルスを提供し、0.5 μs未満の上昇時間を実現します。ゲートパルストランスの回転比率は、二次電圧が最大VGT[と、シリーズ抵抗の低下が選択されます。 パルスゲートは、電流計の限界値に制限されます。

インフォメーション

ゲート電流とゲート電圧は、サイリスタをトリガーするための主要な制御パラメータです。ゲートドライブの適切な設計は、信頼性の高いターンオン、高速切り替え、および偽のトリガーと熱損傷に対する保護を保証します。適切なパルスパラメータを選択することにより、分離を追加し、温度変化の会計をすることで、エンジニアは、サイリスタの遅延機能を利用する強力な電力制御回路を構築することができます。さらに、 STLTLT]、[F]、[F]、[F]、[F]、[F]、[F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [