當前位置：首頁 / 海伏課堂 / 被“鎖定”的反峰，晶閘管反峰的利用

被“鎖定”的反峰，晶閘管反峰的利用

反峰防護電容充電脈沖功率

2020-04-17

前言

在脈沖功率系統(tǒng)中半導體開關(guān)在高重頻、緊湊化、觸發(fā)延遲小、低抖動等方面有著其他類型開關(guān)無法比擬的優(yōu)勢、在眾多半導體開關(guān)中晶閘管開關(guān)（又稱可控硅）由于導通電流大、功率水平高等優(yōu)點被廣泛應用在脈沖功率系統(tǒng)中。本文結(jié)合晶閘管開關(guān)的典型應用案例來談談晶閘管如何鎖定反峰，及如何利用反峰的能量。

更新歷史

2020年4月17日 - 初稿

作者：海伏科技——小濤（轉(zhuǎn)載注明出處）
閱讀原文 - http://ychhy.com.cn/class/62

晶閘管如何鎖定電容反峰

被鎖定的反峰

圖1：被鎖定的反峰

如圖1所示，晶閘管作為放電回路的開關(guān)，此脈沖功率系統(tǒng)的工作邏輯如下：

通過高壓電源給儲能電容充電；
達到設定電壓后高壓電源停止充電，保護電路可以是限流電阻或是高壓繼電器，如果是高壓繼電器應切斷高壓連接；
通過觸發(fā)系統(tǒng)觸發(fā)晶閘管，此時儲能電容通過放電回路快速放電；
當電容電壓降至0后，放電回路中續(xù)流二極管右側(cè)的部分（包括模擬負載等）由于有電感的存在電流不會立刻消失，會通過放電回路中的續(xù)流二極管續(xù)流；
由于放電電流較大，在放電回路中二極管左側(cè)的部分如儲能電容、晶閘管、導線上的雜散電感會導致儲能電容中有一定的負壓存在；
當整個系統(tǒng)放電結(jié)束后，電容中的負壓被晶閘管鎖止；

如何處理電容中的反峰

方案一：更改電路連接方式，消除反峰

如果將上圖放電回路中的續(xù)流二極管放在晶閘管之前，續(xù)流二極管與儲能電容并聯(lián)，即可消除反峰，修改后的電路如圖2所示：

被鎖定的反峰2

圖2：防止晶閘管鎖定反峰

但是，如此更改之后會導致晶閘管通過的電荷量增加。圖1中在一個放電周期內(nèi)通過晶閘管的電荷量約為電容中存儲的電荷量；圖2中一個放電周期內(nèi)通過晶閘管的電荷量為電容中存儲的電荷量加上續(xù)流二極管續(xù)流時通過的電荷量。根據(jù)放電回路中電容電感的參數(shù)不同，續(xù)流的電荷量有可能是電容中存儲電荷量的幾倍甚至十幾倍，所以相應的也要增加晶閘管的容量。

方案二：外加泄放回路將反峰釋放

如果保護電路是使用高壓繼電器將充電機與儲能電容切斷，在上一篇文章《直覺防反峰——高壓繼電器》中提到，在重新閉合高壓繼電器之前，一定要確保儲能電容中不存在反壓，否則會損壞高壓電源。此時需要通過要加電路將儲能電容中的負壓釋放掉，再閉合高壓繼電器，進行下一周期的充電。

方案三：通過外加電感對電容中的反壓換向

當電容中反壓過高時，如果通過電阻泄放反壓會增加泄放電阻的負擔，并且這部分能量也被白白浪費掉了?？梢栽趦δ茈娙萆显黾泳чl管及換向電感將儲能電容中的電壓換向，換向后進行下一個周期的充電，提高能量的利用效率。

總結(jié)

隨著半導體技術(shù)的不斷進步，晶閘管的容量不斷加大，越來越多的脈沖功率系統(tǒng)使用晶閘管作為核心開關(guān)器件。由于其延遲低、重復性好、單相導通等特性可以在脈沖功率系統(tǒng)中產(chǎn)生很多優(yōu)秀的電路組合。例如實現(xiàn)超級電容儲能，諧振充電，主放電容恒壓輸出；電容器電壓換向；等等很多優(yōu)秀的應用這里不一一列舉。

海伏科技多年來一直致力于中小型脈沖功率系統(tǒng)的集成與應用，針對可控硅開發(fā)了多款系統(tǒng)集成配件，包括電壓采集、多路時序控制（可根據(jù)波形不同實時調(diào)整輸出時序?qū)崿F(xiàn)一些復雜的功能）、高隔離驅(qū)動、可控硅串聯(lián)技術(shù)等等。如果您有脈沖功率相關(guān)的需求歡迎與我們聯(lián)系。