Перейти к содержанию

Критическая скорость нарастания напряжения (dV/dt)

Закрытый тиристор или симистор может открыться сам, без сигнала управления, если напряжение на нём нарастает слишком быстро. Предел называют критической скоростью нарастания напряжения, dV/dt. У симисторов их две — статическая и коммутационная, — и именно вторая подводит при работе на двигатель или трансформатор.

Обновлено Редакция GAW

Критическая скорость нарастания напряжения (dV/dt) — наибольшая скорость, с которой может расти напряжение на закрытом тиристоре или симисторе, не вызывая его самопроизвольного включения. Причина ложного включения — ёмкости p-n-переходов: при быстром фронте через них течёт ток, достаточный, чтобы запустить внутреннюю положительную обратную связь так же, как это делает ток управления (Kuphaldt, Vol. III, гл. 7).

Статическая и коммутационная

ПараметрКогда действуетBT136-600BT139-600
dVD/dt, статическаяприбор закрыт, управления нет≥ 100 В/мкс≥ 200 В/мкс
dVcom/dt, коммутационнаясразу после выключения в нуль тока50 В/мкс типично≥ 10 В/мкс

Данные — WeEn, BT136-600, табл. 7; BT139-600, табл. 6; условия разные: статическую измеряют при 125 °C и напряжении 67 % от VDRM, коммутационную — при 95 °C и заданной скорости спада тока (1,8 А/мс у BT136, 7,2 А/мс у BT139). Для сравнения: у тринистора VS-25TTS08 — 500 В/мкс (Vishay, doc. 96288), у оптосимистора VO3021 — не меньше 1000 В/мкс (doc. 84132).

Коммутационная dV/dt важна при индуктивной нагрузке. Ток в катушке отстаёт от напряжения, и симистор выключается в нуль тока, когда напряжение сети уже велико; на закрывшемся приборе оно появляется скачком. Если скачок круче коммутационной dV/dt, симистор снова откроется — и так в каждом полупериоде (Vishay, AN34). Статическая dV/dt нарушается выбросами в сети; это приводит к лишнему полупериоду, после которого прибор выключится сам.

Как защищаются

  • RC-снаббер параллельно прибору замедляет фронт напряжения; Kuphaldt добавляет и последовательный дроссель.
  • Прибор с большим запасом по dV/dt — Vishay указывает у своих фотосимисторов до 10 000 В/мкс, что позволяет обходиться без снаббера (AN34).
  • Учёт dI/dt — обратного ограничения для включающегося прибора: ток после включения не должен нарастать быстрее паспортного значения. У BT136-600 это 50 А/мкс и всего 10 А/мкс в квадранте T2− G+ (WeEn, табл. 5), у VS-25TTS08 — 150 А/мкс.

Обычная сеть сама по себе медленная: по формуле Vishay dv/dt = 8,89 · Vrms · f для 230 В и 50 Гц это около 0,1 В/мкс (наш расчёт). Опасны выбросы и коммутация индуктивных нагрузок. Схемы управления симистором со снаббером — на странице MOC3021 и MOC3041.

Частые вопросы

Что опаснее — статическая или коммутационная dV/dt?

Обычно коммутационная. Превышение статической dV/dt от выброса в сети включает симистор на лишний полупериод, после чего он выключится сам — Vishay пишет, что для многих нагрузок это незаметно (AN34). А при индуктивной нагрузке симистор выключается в нуль тока, когда напряжение уже велико, и резкий скачок может включить его снова в каждом полупериоде: нагрузка перестаёт выключаться.

Какая dV/dt у сети 230 В?

Ничтожная. По формуле Vishay dv/dt = 8,89 · Vrms · f (AN34) для 230 В и 50 Гц получается около 0,1 В/мкс (наш расчёт: 8,89 · 230 · 50 ≈ 102 000 В/с). Опасны не сама синусоида, а выбросы от коммутации индуктивных нагрузок и скачок напряжения при выключении симистора на двигателе.

Чем dI/dt отличается от dV/dt?

dV/dt — предел для закрытого прибора: быстрее напряжение нарастать не должно. dI/dt — предел для включающегося прибора: ток после включения не должен нарастать быстрее паспортного значения. У VS-25TTS08 это 150 А/мкс, у BT136-600 — 50 А/мкс и 10 А/мкс в квадранте T2− G+.

Источники

  1. WeEn Semiconductors. BT136-600: 4Q Triac (Rev.02, 25 September 2024) и BT139-600 (26 September 2018), Product data sheets — BT136-600, табл. 7: dVD/dt не меньше 100 В/мкс (250 типично) при VDM = 402 В (67 % VDRM), Tj = 125 °C, экспоненциальная форма, управляющий электрод разомкнут; dVcom/dt 50 В/мкс типично при VD = 400 В, Tj = 95 °C, dIcom/dt = 1,8 А/мс, IT = 4 А; табл. 5: dIT/dt 50 и 10 А/мкс; BT139-600, табл. 6: dVD/dt не меньше 200 В/мкс, dVcom/dt не меньше 10 В/мкс (20 типично) при dIcom/dt = 7,2 А/мс, IT = 16 А
  2. Vishay. Application Note 34: Phototriac Basics (doc. 84780, revision 28-Sep-2018) — разд. «AC characteristics»: две категории dv/dt — статическая (при отсутствии тока светодиода) и коммутационная (при выключении); у индуктивной нагрузки ток и напряжение не в фазе, симистор выключается при нуле тока под высоким напряжением и может снова включиться; превышение статической dv/dt даёт лишний полупериод; dv/dt синусоиды = 8,89 · Vrms · f; у фотосимисторов Vishay до 10 000 В/мкс; рис. 27 — определения
  3. Vishay. VS-25TTS08-M3, VS-25TTS12-M3 (doc. 96288, revision 26-Nov-2024) и VO3021, VO3022, VO3023 (doc. 84132, Rev. 1.8, 04-Aug-2023) — VS-25TTS: dV/dt 500 В/мкс при TJ max, линейно до 80 % VDRM, управляющий электрод разомкнут; dI/dt 150 А/мкс; VO302x: dV/dtcr не меньше 1000 В/мкс при IF = 0, VD = 0,67 VDRM
  4. Kuphaldt T. R. Lessons In Electric Circuits, Vol. III — Semiconductors, ch. 7 «Thyristors» (CC BY) — разд. «The Shockley Diode»: быстро нарастающее напряжение через ёмкости переходов даёт ток, достаточный для включения; от этого защищают последовательными дросселями и RC-цепями — снабберами; SCR с разомкнутым управляющим электродом включается так же

Нашли ошибку?

Смотрите также