固體放電管雷擊應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

固體放電管Sidactor具有可控硅的特性，通過(guò)高dv/dt觸發(fā)工作，省去了驅(qū)動(dòng)引腳，非常適用于浪涌與雷擊防護(hù)，與氣體放電管一樣屬于撬棒型保護(hù)，撬棒型的電氣特點(diǎn)可以見(jiàn)如下圖，正常工作狀態(tài)下是關(guān)斷的，此時(shí)漏電流較小，在浪涌電壓超過(guò)擊穿電壓VBO時(shí)，電路導(dǎo)通進(jìn)入低鉗位狀態(tài)。

本篇文章重點(diǎn)分析對(duì)于固體放電管的雷擊應(yīng)用展開講解。

固體放電管結(jié)構(gòu)：

固體放電管Sidactor具有可控硅的特性，通過(guò)高dv/dt觸發(fā)工作，省去了驅(qū)動(dòng)引腳，非常適用于浪涌與雷擊防護(hù)，與氣體放電管一樣屬于撬棒型保護(hù)，撬棒型的電氣特點(diǎn)可以見(jiàn)如下圖，正常工作狀態(tài)下是關(guān)斷的，此時(shí)漏電流較小，在浪涌電壓超過(guò)擊穿電壓VBO時(shí)，電路導(dǎo)通進(jìn)入低鉗位狀態(tài)。與之對(duì)應(yīng)的壓敏電阻與TVS屬于鉗位型器件，撬棒型器件具有通流量大的優(yōu)點(diǎn)，鉗位型具有穩(wěn)定電壓的優(yōu)點(diǎn)，從原理上看，元器件實(shí)際能承受的能耗功率是有限的，撬棒型具有低保護(hù)電壓，因此可以流過(guò)更大的浪涌電流，但是對(duì)于電流電壓不過(guò)零的線路，撬棒型就沒(méi)辦法自然關(guān)斷，因此就有了撬棒型與鉗位型器件的搭配使用情況。

固體放電管電氣特性：

以Pxxx0S3N系列DO-214AB封裝為例，P3800S3NLRP工作電壓Vdrm為350V，此時(shí)漏電流Idrm為5uA，擊穿電壓Vs在dv/dt 100V/us時(shí)對(duì)應(yīng)為430V，Is為擊穿時(shí)的漏電流，超過(guò)擊穿電壓后隨著工作電流的上升，導(dǎo)通壓降也會(huì)增加，其中Ih為最小的保持電流，當(dāng)工作電流低于Ih時(shí)，固體放電管恢復(fù)關(guān)斷狀態(tài)，

規(guī)格書同樣給出了不同浪涌波形下的浪涌通流能力，如下可以看到P3800S3NLRP在8/20us波形時(shí)可以承受3000A電流，在正弦波50/60Hz時(shí)可以承受250A電流。

浪涌實(shí)例分享：

單相電源輸入端，220Vac輸入，最大264Vac，通過(guò)兩個(gè)方案對(duì)比：

1.     純壓敏方案，考慮到壓敏電阻具有浪涌衰減特性，選用MOV選型一般按輸入電壓的1.4~2倍，這里選用385Vac產(chǎn)品，料號(hào)為V14H385AUTO。

2.     壓敏+固體放電管方案，壓敏選用250Vac工作電壓，固體放電管350Vdc，V14H250AUTO + P3800S3NLRP。

如下為鉗位電壓與浪涌電壓曲線，從中可以看出壓敏電阻與固體放電管的組合可以使得鉗位電壓下降300-400V，從保護(hù)效果來(lái)看，對(duì)于后級(jí)半導(dǎo)體器件具有很大的幫助，尤其是工作電壓在臨界的狀態(tài)。

如下為施加固定電壓對(duì)比漏電流大小，以及施加1mA漏電流時(shí)對(duì)應(yīng)的擊穿電壓，可以看出固體放電管與壓敏電阻的組合能夠有效減小系統(tǒng)漏電流，有助于延緩壓敏電阻的老化衰減。

實(shí)測(cè)對(duì)比波形，可以看出對(duì)于6kV浪涌測(cè)試，后級(jí)電路半導(dǎo)體IGBT或者M(jìn)OSFET通常為1200V，此時(shí)可以通過(guò)固體放電管與壓敏電阻的組合有效規(guī)避超過(guò)半導(dǎo)體耐壓而出現(xiàn)的失效情況。當(dāng)然，施加工作中由于線路中具有共模與差模電感，還有母線電容的吸收，真正達(dá)到功率半導(dǎo)體的電壓會(huì)有所下降，具體可以通過(guò)實(shí)測(cè)來(lái)驗(yàn)證。

本次實(shí)例分享可以看出壓敏電阻與固體放電管的組合方式對(duì)于線路的鉗位有顯著效果，同時(shí)可以在減小壓敏漏電流的同時(shí)提高其使用壽命，對(duì)于高可靠性以及半導(dǎo)體耐壓比較極限的應(yīng)用是一個(gè)很好的解決方案。

作者：Littelfuse客戶經(jīng)理Rambo Liu