晶闸管智能控制模块的应用（文章来源：电子元器件查询网　王昭杰1，余光辉2）（1彩虹集团公司，陕西咸

发布时间:2007/8/20 0:00:00 访问次数:525

1引言

硅晶闸管自20世纪50年代问世以来，在功率半导体器件研究工作者的不懈努力下取得了令人瞩目的成就。硅晶闸管由普通晶闸管（PCT）逐渐演变出门极可关断晶闸管（GTO）、集成门极换向晶闸管（IGCT）、绝缘栅双极晶体管（IGBT）、MOS门控晶闸管（MCT、BRT、EST）。晶闸管以其高电压、大电流的特性，在许多电力电子系统中大显身手。

　　随着功率集成技术与新材料、新工艺的不断进步与成熟，科技工作者又利用陶瓷覆铜（DCB）技术将晶闸管及其移相触发电路、自动调节电路与SMT表面贴装技术相结合，将其集成封装于一体，使之具有电力调节、自动控制的功能，业内人士称之为晶闸管智能控制模块，其外形如图1所示。

　　2结构、参数、分类及应用领域

　　晶闸管智能控制模块按其用途一般分为通用模块和专用模块。通用模块一般指整流模块、交流模块等；专用模块有充、放电模块、电机软启动模块等。

　　通用模块由晶闸管主电路、移相触发电路和保护电路组成，具有电力调控功能和过热、过压、过流保护功能，可靠性、稳定性、智能化程度都较高，但体积并不大。采用DCB工艺，将铜箔在高温下直接键合到氧化铝或氮化铝陶瓷基片表面，利用先进的焊接工艺使模块的绝缘电压达到2.5kV以上，并保证模块热阻低、热循环次数多、使用寿命长。

图1 晶闸管智能控制模块的外形

　　根据功能的不同，专用模块内部集成了晶闸管主电路、移相触发电路、反馈电路、保护电路、线性电压或电流传感器、转速与电流双闭环调速电路、功放电路、单片机等。采用DCB工艺，具有机械设计简单、组装容易、使用方便的特点，主要用于电动机、发电机的励磁电源、前级调压、蓄电池充/放电及交流电机软启动等领域。

　　晶闸管智能控制模块的主要参数有：工作频率f;;输入线电压范围VIN（RMS）；控制信号电压VCON；控制信号电流ICON；输出电压不对称度；输出电压温度系数；模块绝缘电压VISO（RMS）；最大输入电流IIN（RMS）；最大输出电流IOUT（RMS）；触发电源电流IE；工作壳温TC。

3模块的使用、安装与保护

　　图2和图3分别示出晶闸管充、放电模块的典型应用电路，图4为限流软启动模块的典型应用电路。

                               图4    限流软启动模块的应用电路

　　无论是通用模块还是专用模块，为保证设备运转正常，选取的模块额定电流值应为负载电流的1.5倍～3倍，在整个运行过程中，负载电流不能超过模块的额定电流。使用模块时，还应注意散热条件的好坏，它将直接影响模块的性能发挥及安全可靠。散热方式一般有3种：即水冷、强迫风冷和自然冷却。水冷散热效果好，有水冷条件的应首选水冷散热形式。

　　自然冷却的结构最简单，费用最低廉且维护最方便，但是时常满足不了模块工作时的效率及温升要求。模块常采用散热器风冷方式，但会因此增加通风损耗。系统要求设计寿命超过7年时，传统上不采用风扇，但随着微电子技术的发展，可将风扇管理、监测电路集成在模块内，现场维护和更换方便，风冷形式最常用。表1为各种冷却方式下的典型功率密度。

散热器的热传导性能与其材料有相当大的关系，金

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