學(xué)技術(shù) | 使用SCR設(shè)計的浪涌電流抑制電路

提高功率密度和可靠性是電源設(shè)計的趨勢，使用半導(dǎo)體器件替代機械部件是最簡便的方法。

在AC-DC電源啟動瞬間，由于大容量電解電容的充電效應(yīng)，會產(chǎn)生非常高的電流尖峰，該浪涌電流在線路上引起的壓降，可能影響連接到同一電網(wǎng)的其他設(shè)備的運行。浪涌會觸發(fā)或損壞元器件，如斷路器、保險絲、電容或橋式整流器。為了保證電氣裝置的安全性和功率轉(zhuǎn)換器的可靠性，必要限制此浪涌電流。

ST 提供了一種設(shè)計方案，可參考STEVAL-SCR002V1評估板，設(shè)計了一個簡單的AC-DC前端電路，由橋式整流器和可控硅（SCR）組成。使該設(shè)計非常緊湊?？梢院苋菀椎赜糜?a target="_blank">PFC或反激電源，DEMO board 可以方便的連接在現(xiàn)有的PCBA上進(jìn)行測試，方案使用ST高溫版本SCR TN1605H-6T ，取代繼電器。

方案優(yōu)點：

? 兩個 TN1605H-6T 16 A - 600 V 高節(jié)溫 TO-220 封裝 SCR, 用于旁路NTC 限流電阻。

? 緊湊的設(shè)計: 43.6 x 28.5 mm

? 兼容所有模式下帶或不帶PFC的AC-DC轉(zhuǎn)換器：CCM、CRM和DCM。

? 開啟信號電壓范圍寬 (EN = 3.3 V to 15 V) 。

? 適用于50 W至1000 W（230 VRMS，TAMB=60°C）的應(yīng)用。

? 符合交流或直流輸入電壓：90-265 VAC、50/60 Hz或120-400 VDC。

? 穩(wěn)定性和抗干擾能力強(2 kV IEC 61000-4-5, 4 kV IEC 61000-4-4)。

? 低EMI (EN55014 and EN55022) 。

<1>電源啟動瞬間：EN腳為低電平，X1，X2，D1，D2，Q1，組成的的單元電路處于關(guān)閉狀態(tài)，AC 交流電流都需要流經(jīng)限流電阻NTC1。

<1>穩(wěn)定狀態(tài)：當(dāng)大容量電容器充電結(jié)束后，EN使能信號（例如，5V DC或PWM 10 kHzα=10%）被施加到Q1三端雙向可控硅（Z0110MN）的柵極，Q1導(dǎo)通根據(jù)交流線路極性，SCR柵極電流流經(jīng)D1和D2；X1或X2（TN1605H-6T ）根據(jù)交流線路極性交替自動開啟和關(guān)閉。在標(biāo)準(zhǔn)運行模式下，整流橋的兩個頂部二極管（D3和D4）和兩個SCR（X1和X2）對交流線路進(jìn)行整流，同時，NTC電阻器被旁路。

使用SCR旁路拓?fù)涞囊粋€問題是兩個SCR反向偏置時的功率損耗。在穩(wěn)定狀態(tài)期間，在每個主電源周期，一個SCR關(guān)閉并對交流線路電流進(jìn)行整流，另一個SCR反向偏置并截止，為不導(dǎo)電SCR的柵極供電會導(dǎo)致高漏電流，帶來反向功率損失。

評估板的解決方案是低側(cè)旁路拓?fù)洌篢N1605H-6T SCR門驅(qū)動器由Z0110MN和STTH110A串聯(lián)連接到SCR門實現(xiàn)，該解決方案允許僅控制正偏置的SCR而不感測AC線信號的極性。由于SCR的開通特性，D1和D2自動將柵極電流切換到正偏置SCR，這解釋了為什么不需要極性檢測也不會發(fā)生反向?qū)ā?/p>

Layout 參考：