这个电路中的可控硅爆炸了——为什么?

电器工程 力量 当前的 scr
2022-01-07 03:31:20

我们的一些电路板有损坏的 SCR。我今天刚刚亲眼目睹了一个。SCR实际上在通电时爆炸。伴随着一声爆响,它的一部分包装材料刚刚飞了出去。生成的 SCR 的尸体如下所示:

SCR 分段式

我有几个关于电路的问题:

示意图

Q1 ( S6020L ) 是有问题的 SCR。它的额定电压为 600V,20A。交流输入为 220V。我所做的是:

  1. 移除交流电/关闭电源。
  2. 放电C5
  3. 打开。就在同一时刻,Q1 爆炸了。

如果 SCR 在整流后的交流信号接近其峰值且 C5 处的电压接近零时打开,我会想象会有巨大的浪涌电流为大电容器充电。

我遇到的问题是:

  1. 我如何计算这个浪涌电流的大小和持续时间。
  2. 此浪涌电流是否超过此特定 SCR 的规格?

在这种情况下,整流桥GBJ2006没有损坏。

我们已经生产和销售了几百块板子。这个问题已经发生了一些。我想知道我们是否应该以某种方式改变设计(我不是硬件专家)。

有问题的 SCR 并非真正来自 Littelfuse,但它在规格上与 S6020L 匹配,正如我从我们的硬件设计师那里听到的那样。我不知道它来自哪个制造商,并试图确定它是设计问题还是零件质量问题。

MCU(不在所附原理图中)看到 SYNC 信号并在适当的时间触发 SCR 以提高 C5 的电压。这样,浪涌电流将大大降低。问题是在我的软件负责之前,可能会出现一个故障,在上电时触发 MOC3052M。这是一次性的事情,之后软件将完全控制。我怀疑 SCR 部件的质量,因为这种浪涌电流不是重复的。我目睹 SCR 爆炸的那一刻是没有任何负载的,就在电源开关打开的时候。我知道显而易见的解决方案是消除故障;但是,我只想知道这部分是否有问题。

HV_Bus (C5) 连接到 1.25-HP 电机,其另一个端子连接到 MOSFET。MCU 将使用 PWM 信号打开和​​关闭 MOSFET,C5 会在此负载下放电。当 PWM 信号有效时,MCU 以 2kHz 的频率触发 SCR 并保持 C5 充电。


交流电源危害:

在此处输入图像描述

4个回答

电流的唯一确定限制是您的共模扼流圈和您的内部接线。

S6020L(如果您的 SCR 确实符合规格)能够在室温下发出 0.01 秒和 255A 的一次性脉冲。因此,如果您的接线 + CM 扼流圈小于大约 1 欧姆(并且不会),则无法保证您不会超过最大规格(应该注意的是,您确实应该远离这些规格- 室温限制下的时间脉冲 - 它可能比室温更热,重复的浪涌最终可能会杀死 SCR)。

在此处输入图像描述

由于您有一个同步信号,并且可能是一个处理器读取该信号,我认为最好的解决方案可能是固件更改,仅在过零时触发 SCR。然后,电流将受到零交叉处电源线的 dv/dt 的限制。在 220V RMS 时,\$\omega\$ = 2\$\pi\$50 = 大约 0.1V/usec,因此电流将限制在 56A,完全符合规格。

如果做不到这一点,也许您可​​以将光三端双向可控硅开关更换为具有内置过零检测的器件(例如MOC3063),但我没有仔细查看这是否适用于您的二极管设置 - 您可能需要放置一个例如,C1 两端的电阻。

您可能需要 SCR 的过零触发器

MOC3052是非零交叉的,您可以在电源周期的任何地方触发它。在循环峰值附近使用放电帽进行此操作,您希望得到您所得到的。

您可以获得同系列的零交叉隔离器,它们是 MOC3052 的替代品。

例如,MOC3063似乎绰绰有余 - 600V Vmax(与 MOC3052 相同)和 5 mA maq 触发电流对抗 10 mA。如果需要,将能够找到更接近的匹配。

如果您在过零处触发 SCR,则当 V_DC_Rectified 超过 V_C5 并且初始浪涌电流为零时,SCR 将正向传导。

可能不需要 D1。
如果我真的在实施这个,我会仔细研究相关的数据表,以确保所有极性和电压在任何时候都可以,但乍一看似乎还可以。

听起来你已经很好地分析了这个问题。您的设备由于过热而明显出现故障,电流流过 SCR 的唯一明显路径是从整流器进入 C5。

你有几个选择。一种是使用更大的 SCR,就像你建议的那样。不幸的是,在这种情况下,通过 SCR 的电流将难以预测,因为您不知道源的阻抗。

不过,作为一个更深层次的问题,我不确定 SCR 在这个电路中做了什么。看起来它可能打算作为预充电,但没有实际的预充电路径。更好的选择可能是在该 SCR 周围放置一个电阻器,并在启动后延迟触发它一段时间。您只需要延迟三个时间常数(您的新电阻时间560 UF),因此如果您知道现有电路的射击延迟是什么,您可以适当地选择R。

我认为问题在于您在 SCR 的底部引线上施加了“非隔离”接地,在 SCR 上施加了全电压,导致巨大的电流流过它,导致它过热并爆炸!很可能是电机没有隔离,热和中性反转等。