可控硅之死-烧龟炸龟击穿龟 本人新手欢迎补充
迪纳米斯2015/04/16电磁炮 IP:广西
可控硅之死-烧龟炸龟击穿龟,本人新手,对可控硅有些初步认识,做些简单总结。
可控硅相对价格低廉和过流能力强,所以相当部分的坛友选择它作为开关。由于应用在近乎短路放电的极端条件下,也有不少可控硅变成了烧龟、炸龟、击穿龟。经常导致可控硅损坏的原因有:电压、电流、dv/dt、di/dt、触发信号不良等
可控硅之死1——反向击穿
反向击穿,一般情况下是保护措施失效,例如续流二极管失效、虚焊等,瞬间反向高压,超出承受反向电压的极限,产生击穿。
可控硅之死2——电流过载
此种死法,吧唧一下,散热器一片黑,一般出现在像我这样的新手手上,一般是错误估算电流没考虑空载导致,也有可能是电感出现磁通饱和(磁阻式容易出现),瞬间产生过大的电流。这种情况通过计算和模拟,调整电容容量和线圈电感的搭配,选用性能合适的可控硅,一般可以避免。
可控硅之死3——触发信号不良
激励不足或斜波式的触发电压,有可能造成功率可控硅处于临界导通边缘,并造成主负载电流流经触发回路引起的损坏。 设计电路的时候,不光要考虑主电路的各种参数,也要考虑触发信号的稳定和抗干扰能力,通过设计合理的触发电路、避免干扰和选择可靠的元器件来避免这种情况发生。
可控硅之死4——电流上升速率di/dt过高
感应加速,要求有相当高的脉冲电压、电流上升速率,以达到较为理想效果。然而可控硅本身的开通机理,给在大功率陡脉冲方面应用造成一个很大的麻烦。可控硅的导通过程是这样的,首先是靠近阴极的局部位置发生导通,然后这个导通区域以0.005-0.1mm/微秒的速度横向扩张,经过几微秒甚至几十微秒才扩张完毕完成完全的导通,由于导通区扩张需要时间,所以刚开始导通的时候,导通的面积是很小的,电流集中在这个导通区域里面通过。如果在从导通到完全导通的这段时间里,通过的电流增长到一个很大的值的话,导通区还没来得及扩张,大密度的电流集中通过这个导通区,导致局部产生强烈发热,以至于控硅烧毁。所以使用晶闸管,都要注意di/dt的允许值。不同的晶闸管有不同的额定di/dt,这跟晶闸管的设计和生产工艺有关。例如良好的栅极形状设计,也能让晶闸管更适应大功率脉冲环境。
大电流晶闸管栅极.png
以上,
来到科创三年多一点了吧,现在正式开始筹划第一个电磁加速作品,材料慢慢攒钱购买,花钱肯定得不少,呵呵。第一次发表整理的知识。论坛里的大神高手老手们多指点下哦!
来自:物理高能技术 / 电磁炮
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~~空空如也
go炮君
9年0个月前 IP:浙江
763021
死法四有点奇葩了,只要线圈不太小,电容不太大,一般都没事,资料整理的很好
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迪纳米斯作者
9年0个月前 IP:广西
763023
引用 go炮君:
死法四有点奇葩了,只要线圈不太小,电容不太大,一般都没事,资料整理的很好
呵呵 新手一切皆有可能[s:;P]
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1176764177
9年0个月前 IP:北京
763024
引用 go炮君:
死法四有点奇葩了,只要线圈不太小,电容不太大,一般都没事,资料整理的很好
表示不理解为毛用可控硅
我记得可控硅di/dt耐受并不高
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ssungirl
9年0个月前 IP:广东
763028
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表示不理解为毛用可控硅
我记得可控硅di/dt耐受并不高
[s::lol]不用可控硅用什么,现阶段也只有用可控硅了,如70TPS16的参数是最小150A/us,1500A/10us.可控硅电流上升速度并不成为瓶颈。
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迪纳米斯作者
9年0个月前 IP:广西
763030
引用 1176764177:
表示不理解为毛用可控硅
我记得可控硅di/dt耐受并不高
我觉得可控硅便宜,过载能力比igbt强,缺点就是频率低,电流上升速度受限,70TPS16 耐受 di/dt为——150A/微秒  试手用还是可以的,要是追求更快更高更强的话,可控硅就不能直接用了。下面是参数表
QQ图片20150416190955.png
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1176764177
9年0个月前 IP:北京
763032
引用 迪纳米斯:
我觉得可控硅便宜,过载能力比igbt强,缺点就是频率低,电流上升速度受限,70TPS16 耐受 di/dt为——150A/微秒  试手用还是可以的,要是追求更快更高更强的话,可控硅就不能直接用了。下面是参数表
好像主要是电压太高不然几百A的mos很容易买到
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迪纳米斯作者
9年0个月前 IP:广西
763035
引用 1176764177:
好像主要是电压太高不然几百A的mos很容易买到
额 看需要吧,目前不打算做多级的
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迪纳米斯作者
9年0个月前 IP:广西
763046
引用 1176764177:
好像主要是电压太高不然几百A的mos很容易买到
mos也有mos的优点,也有其缺点,速度是长处,压降、电流是短板,直接用来做电容至线圈之间的开关在大电流面前还是吃力的。其实个人认为,直接电容---负载线圈这样直接的回路,对开关器件要求非常高。做轨道的更加不能用半导体开关了。上万安培的管子是有,难买到。就是能买到也是价格过万了
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山水云间
9年0个月前 IP:北京
763091
我看到有人用空气开关,空气开关能代替可控硅不?
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浩瀚星夜WXH
9年0个月前 IP:云南
763099
引用 山水云间:
我看到有人用空气开关,空气开关能代替可控硅不?
单级加速勉强可以,但是,空气开关在电炮里多玩几次就容易坏的。
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浩瀚星夜WXH
9年0个月前 IP:云南
763100
楼主整理得真的很好!赞一个!期待楼主的多级加速器,我弄了一个十级的,结果才整穿200多页paper.....效率低了,有点小失望。。。[s:25]
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迪纳米斯作者
9年0个月前 IP:广西
763118
引用 山水云间:
我看到有人用空气开关,空气开关能代替可控硅不?
市电空气开关不好说,没试过,但是得看情况,如果电流不大还是可以用的。
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迪纳米斯作者
9年0个月前 IP:广西
763122
引用 浩瀚星夜WXH:
楼主整理得真的很好!赞一个!期待楼主的多级加速器,我弄了一个十级的,结果才整穿200多页paper.....效率低了,有点小失望。。。
呵呵 先做好单级的先 一步步来 并不想重复已有的方向,所以一切要从最基础的出发,电路方面没什么实际经验,所以从各种元件一项一项理清思路,了解性能,ZVS目前水平还是不足的,打算购置成品。主要精力还是花在设计功率脉冲和电磁设计上面。通过磁压缩脉冲和设计新的加速原理和结构做一次创新尝试。
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maizx5
9年0个月前 IP:未同步
763173
做电炮可控硅的耐流不是问题,几百a的肯花钱就行,重点是那个线圈上的快恢复一定要焊牢,我就因为一个快恢复脱焊3个硅因为反向电流太大全坏了
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迪纳米斯作者
9年0个月前 IP:广西
763187
引用 maizx5:
做电炮可控硅的耐流不是问题,几百a的肯花钱就行,重点是那个线圈上的快恢复一定要焊牢,我就因为一个快恢复脱焊3个硅因为反向电流太大全坏了
呵呵 保护措施失效 快速恢复二极管一旦脱焊 线圈电流瞬间减小,由此产生一个跟原来电流方向相同的感生电动势,以阻碍电流下降,由于电流变化率很高,所以感生电压也很高,超压了可控硅就完蛋了。所以功率线路,无论哪个环节都要细心谨慎,一个小小的细节问题也许会导致很大的灾难。元器件,导线,还是连接部分,都要细心检查。链接部分的牢固可靠也非常重要的。
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迪纳米斯作者
9年0个月前 IP:广西
763189
引用 maizx5:
做电炮可控硅的耐流不是问题,几百a的肯花钱就行,重点是那个线圈上的快恢复一定要焊牢,我就因为一个快恢复脱焊3个硅因为反向电流太大全坏了
线圈瞬间开路产生的电压很高的
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ApocalypseTANK
9年0个月前 IP:广东
763296
引用 ssungirl:
不用可控硅用什么,现阶段也只有用可控硅了,如70TPS16的参数是最小150A/us,1500A/10us.可控硅电流上升速度并不成为瓶颈。
这只是理论数据,我都烧了四个70tps16[s::L],都是因为电流上升过快,估计50a/us的时候就危险了,最后发现70TPS16不适合高频,另外说一句我没有买山寨货!
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ssungirl
9年0个月前 IP:广东
763304
引用 ApocalypseTANK:
这只是理论数据,我都烧了四个70tps16,都是因为电流上升过快,估计50a/us的时候就危险了,最后发现70TPS16不适合高频,另外说一句我没有买山寨货!
[s::L],要做多块的枪啊,按100m/s计算,2cm的线圈,加速段半个线圈算1cm,然后电流上升阶段算0.25CM,那么通过这0.25CM的时间将大于50us,怎么会超过50A/us的呢?
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迪纳米斯作者
9年0个月前 IP:广西
763308
引用 ApocalypseTANK:
这只是理论数据,我都烧了四个70tps16,都是因为电流上升过快,估计50a/us的时候就危险了,最后发现70TPS16不适合高频,另外说一句我没有买山寨货!
电路分析下,也许不是di/dt的原因咧?超出额定电流的时间是有限的。如果放电时间长,电流持续时间长也会爆管
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迪纳米斯作者
9年0个月前 IP:广西
763309
引用 ApocalypseTANK:
这只是理论数据,我都烧了四个70tps16,都是因为电流上升过快,估计50a/us的时候就危险了,最后发现70TPS16不适合高频,另外说一句我没有买山寨货!
另外多次过载也会影响零件寿命,有时候用一两次没问题,多用几次就爆了。
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迪纳米斯作者
9年0个月前 IP:广西
763340
引用 山水云间:
我看到有人用空气开关,空气开关能代替可控硅不?
空气开关其实也不错,起码不用炸管。不过操作就要小心点了。机械式开关一大优点就是命硬。适合低压环境用。千伏以上用空气开关估计得很危险。
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