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感应研究所 发布于2018-08-15 20:21
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【日常揭秘奸商】关于可控硅爆炸的那点事

楼层直达

http://www.acfun.cn/a/ac4523890

一般来说,之前我们揭秘的某宝屡禁不止的拿着大功率电磁铁假装线圈炮卖的奸商都会使用一套现成的方案,而在这套已经玩烂很多年一直被圈内人士认为是高成本低效的方案中,可控硅是被作为“亮点”而被奸商吹成无触点开关、固态开关什么的说能提高触发电路的效率,事实上真是这样吗?让我们来看下

先不说这个电路直插220的安全问题和电解电容不应该短路放点的问题,我们就简单说下这个电路用了可控硅的问题:

可控硅真的高效吗?真的适合用于脉冲电路吗?

要理解这个首先需要简单介绍一下可控硅:

晶体闸流管英语:Thyristor),简称晶闸管,指的是具有四层交错P、N层的半导体装置。最早出现与主要的一种是硅控整流器(Silicon Controlled Rectifier,SCR),中国大陆通常简称可控硅,又称半导体控制整流器,是一种具有三个PN结的功率型半导体器件,为第一代半导体电力电子器件的代表(淘汰技术)。晶闸管的特点是具有可控的单向导电,即与一般的二极管相比,可以对导通电流进行控制。

也就是说,这玩意实际上就是个可控二极管

原则上单向可控硅相当于加了控制极的二极管,仅此而已

实际上它的内部结构是这样的:

单向晶闸管是PNPN四层结构,形成三个PN结,可以等效为PNP、NPN两晶体管组成的复合管,具有三个外电极:阳极A(Anode),阴极K(Cathode)和控制极G(Gate)。在A、K之间加上正电压后,管子并不导通;当控制极G加上正电压(相对于阴极K而言)后才导通;此时再去掉控制极的电压,管子依然能够保持导通。

双向晶闸管可以等效为两个单向晶闸管反向并联。因双向晶闸管正负双向均可以控制导通,故控制极G外的另外两个电极不再称阴极阳极,而改称为主电极MT1、MT2或T1、T2。当G与MT1间给予适当的讯号时,MT2与MT1间即可导通。

可以理解为自锁开关。也就是说随着外界输入的信号只能控制开不能关

如何恢复?必须撤掉通过阴极和阳极之间的电流也就是等效二极管的电流/电压。

大功率可控硅整流器电路常见故障:可控硅爆炸,击穿,烧保险。

根据业主介绍的情况 :我就给这个电路增大了电容量之后触发,然后就听见里面砰的一声就炸了。

可知

炸固态模块一般都是瞬间大电流流过硅芯元件引起的

关于爆炸原因的解释(同时也能解释为何我们说可控硅的效率并不高):

http://file.yhhtech.com/p/read16.html(ac4219881

对于自己看不懂的电路,建议先将其转换成自己能理解的等效模型,例如这个电路

其原理很简单,可以把这个场效应管视作一个用电压控制的可调电阻(上图接法是源极跟随器,这和可调电阻不同的是,源极跟随器输出电压始终近似等于栅源极间的电压,只能放大电流,这样一来就可以使得负载上的电压随着输的电压变化而变化。假如是源极接地而漏极接负载的话才相当于可调电阻,此时输入的电压变化导致流过mos的电流变化,而这样的变化很难控制,所以我们选择源极跟随器)。

当信号强时,这个电阻的阻值小,消耗的能量少,负载上的功率大;当信号弱时这个电阻的阻值大,消耗的能量多,负载上的功率小。于是在理想状态下,只要MOSFET处于放大区,那么负载的功率随信号强度变化而变化,这就完成了线性放大(实际上MOSFET的线性度不好所以不适合做功放,不过用于给逆变电路电源调制来放音乐是足够了)。

所以说,MOS管也好,三极管BJT也好,可控硅也好

可以理解为一个随着驱动电压/电流可控的电阻,理想情况下对应的阻值是0至无限大

然而现实中的各项物理参数是连续的,不会发生突变 势必需要过程

驱动电压/电流势必存在一个上升的过程,而在这个过程中,晶体管本身的阻抗是会随之发生改变的。

但是对于这种使用环境来说

可控硅是非常不可靠的

若是将可控硅看作一个电阻从大到小的可变电阻,那么在触发过程中电流势必存在上限以保护可控硅本身

Q=I^2Rt作用在晶体管上

而在这个上限以上的电流,会引发可控硅本身的电阻发热,轻则烧毁,严重直接炸的四分五裂 甚至流片会伤人

而且一般而言可控硅的“速度”并不快,也就是说这个电阻变化的过程相对会更长。普通的晶闸管属于半控型器件,通过门极(控制极)只能控制其开通而不能控制其关断,导通后控制极即不再起作用,要关断必须切断电源,即令流过晶闸管的正向电流小于维持电流。

二是因为此类器件立足于分立元件结构,开通损耗大,工作频率难以提高,限制了其应用范围。

以奸商店铺中大卖的70TPS12为例,额定电流70A,额定电压1200V。(TPS16 理论1600V)

然而奸商的电路我们简单的通过计算就可以得知,电路中的电流是远大于70A的

1300A,也就超限差不点20倍吧

换算成日常生活中的超载就是你给你家小汽车上装了20多吨货还在开

所有珍爱生命,拒绝超额使用元件

奸商的解释说TPS可以使用过流20倍以下的裕量,但是这只是理论上的。实际上各位也知道CPU还有体质的问题,可控硅一样有。这东西一旦出事那可是妥妥的击穿爆炸。Q=I^2Rt作用在晶体管上不是闹着玩的,200多J那可是相当于一梭子减装手枪弹的动能呢。你就这么放心的根据奸商的一面之词作死?

一般来说,奸商超额使用的可控硅都是单向可控硅,因此电路中不能存在反向电流,否则可控硅一样会击穿爆炸

因此看见UIt图像中的反向电流没,奸商全都用线圈反向并联的二极管放掉了,能量损失等于磁场储能(线圈电感储能)不多也就75J那样吧,相比开一炮消耗的电容储能200多J 效率损失大概在37.5%左右接近40%

用双向开关没有这个损失,而且玩的好的话还能能量回收

所以说奸商说的可控硅效率高安全固态开关没有损失全TM扯淡,这种人就是利用淘汰技术科技炒作随便忽悠外行几句就开始大搞民科现场的货,导致圈子里贴吧出来的小白基本都是活在梦里,对真正的技术一无所知奸商说啥信啥。

根据网评,可控硅本质上由于是固态开关所以方便奸商做营销,逼格高,卖的贵。

对爱好者的意见是买不起大功率可控硅就用机械开关,而如果真的想要提升电路性能的,应该考虑对储能元件和线路载流进行优化,然后再从电磁学的角度进行拓扑分析。毕竟电路的效率不仅取决于开关元件,还取决于电源电压和内阻。提升电路效率最快的方法就是靠电源的高压低阻就行了。电源高压,根据远距离输电的原理就会降低线路损失。低阻不光是提升线路的电导降低电阻,也包括电源。低内阻电源才是提升效率的关键。可控硅本身由于其物理特性限制了提升电压,导致的效率损失实则得不偿失。

以奸商店铺中大卖的70TPS16为例,进货价5-6元而售价接近10元。但是他们对于用户的安全全然不负责,没有告诉用户自己在超额使用元件,对顾客的知情权置若罔闻,真是这钱有命挣没命花。我玩电炮我知道就因为可控硅至少两个人被炸到医院了

打倒奸商还得靠我们自身的努力,相信这一天快到了

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