该电路中的SCR爆炸了-为什么?


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我们的某些主板的SCR损坏。我今天亲眼目睹了一个。SCR实际上在加电时爆炸。包装材料的一部分随着爆炸声飞走了。结果显示了SCR的尸体,如下所示:

可控硅片

我对电路有一些疑问:

原理图

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

  1. 卸下交流电源/关闭电源。
  2. 排放C5
  3. 打开。同时,Q1爆炸了。

如果在整流后的交流信号恰好位于其峰值附近并且C5的电压接近零时打开SCR,我可以想象会有巨大的涌入电流为大电容器充电。

我的问题是:

  1. 如何计算此浪涌电流的大小和持续时间。
  2. 此浪涌电流是否超过了此特定SCR的规格?

在这种情况下,整流桥GBJ2006未被损坏。

我们已经生产和销售了几百块木板。已经出现了此问题。我想知道我们是否应该以某种方式更改设计(我不是硬件专家)。

正如我从我们的硬件设计人员那里听到的那样,所涉及的SCR并非真正来自Littelfuse,但其规格与S6020L匹配。我不知道它来自哪个制造商,并试图确定这是设计问题还是零件质量问题。

MCU(未在示意图中提供)看到SYNC信号并在适当的时间触发SCR,以提高C5处的电压。这样,浪涌电流将大大降低。问题在于,在我的软件负责之前,上电时可能会触发故障,从而触发MOC3052M。这是一次性的事情,此后软件将完全控制。我对SCR部分的质量有疑问,因为这种浪涌电流不是重复性的。我目睹SCR爆炸的那一刻是没有负载,并且恰好在电源开关打开时。我知道显而易见的解决方案是摆脱故障。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,另一端连接到MOSFET。MCU将通过PWM信号打开和​​关闭MOSFET,并且C5在此负载下放电。当PWM信号有效时,MCU以2kHz的频率触发SCR,并使C5保持充电状态。


交流电源危险:

在此处输入图片说明


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那“ LUG3 NC GND”让我担心...
Brian Drummond

您如何排放C5?
sherrellbc 2014年

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+1张精美的照片和问得很好的问题。小心使用该电路,C5会杀死您。
弗拉基米尔·克拉韦罗(Fladimir Cravero)2014年

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呼叫该电路GND的任何部分都很麻烦。
markrages

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“接地问题”是,如果实际上将接线片实际连接到交流系统地线,则会炸毁桥式整流器。请记住,交流中线已与交流接地相连。这会使桥式整流器中的一个二极管短路,并使全线电压跨接另一个二极管,这将立即失效。这确实是一个犯罪过失的设计。桥式整流器的负极端子(以及所有其他当前标记为“ Gnd”的点)必须不惜一切代价与任何真实地面隔离。
Dave Tweed 2014年

Answers:


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电流的唯一确定限制是共模扼流圈和内部布线。

S6020L(如果您的SCR确实符合规格)可以在室温下发出0.01秒的一次脉冲和255A的脉冲。因此,如果您的接线+ CM扼流圈小于一欧姆(并且不会),则不能保证您不会超出最大规格(应该注意,您实际上应该与这些规格保持合理距离) -室温下的时间脉冲-可能比室温高,重复的浪涌最终可能会杀死SCR)。

在此处输入图片说明

ωπ

失败的话,也许您可​​以将光电三端双向可控硅开关元件更改为具有内置过零检测功能的光电三端双向可控硅开关元件(例如,MOC3063),但是我没有仔细检查它是否能与您的二极管一起使用-您可能需要放置一个例如,C1两端的电阻。


我错过了什么(似乎有些)。如果您在过零时触发SCR,它是否不仅会承受负载,因为Vmains会超过Vcap?
罗素·麦克马洪

1
@RussellMcMahon电流受正弦电源的dv / dt的限制,i = C dv / dt,因此,如果您将220 * sqrt(2)* sin(w t)进行微分,则得到的最大值为2 * pi * 50 * 220 * sqrt(2)伏/秒(由于cos(0)= 1,在零交叉处为最大值)。仅约100,000伏/秒。
Spehro Pefhany 2014年

@SpehroPefhany你很敏锐。我确实根据SYNC信号控制SCR。但是,在我的软件控制之前,可能会出现故障。我在问题中添加了描述。这确实是一次飙升。这应该杀死SCR吗?
Brian Wang

是的,一次事件很可能会杀死SCR,具体取决于触发时间和电源阻抗如何。
Spehro Pefhany 2014年

@SpehroPefhany-您似乎同意我的观点。是?即过零消除了问题。OP现在注意到他“通常”在做ZC,但可能并非总是如此。如果他这么说,那么我的ZC答案仍然是正确的,但是非ZC峰值将解释发生了什么。
罗素·麦克马洪

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您可能需要SCR的过零触发器

MOC3052是非过零点,您可以在干线周期的任何地方触发它。用放电帽将其靠近周期峰值,您将期望得到所得到的。

您可以在同一系列中得到零交叉隔离器,这是对MOC3052的替代产品。

例如,MOC3063似乎 Vmax(与MOC3052相同)和5mA maq触发电流(相对于10mA)。如果需要,可以找到更接近的匹配。

如果在零交叉点处触发SCR,则当V_DC_Rectified超过V_C5且初始浪涌电流为零时,SCR将向前传导。

可能不需要D1。
如果我实际上是在执行此操作,那么我会仔细阅读相关的数据手册,以确保所有极性和电压在任何时候都正常,但是乍一看似乎还可以。


有关于过零相片双向可控硅的教程吗?我找不到关于它如何工作的很好的参考,可能是因为我不擅长硬件。我假设如果在这里使用MOC3063代替MOC3052,则仅在过零之后才触发SCR。因此,C5只会看到比其本身稍高的电压,并且充电速度会更慢,从而有效地减小了浪涌电流。副作用是我无法随意触发SCR。如果我错了,请纠正我。我在硬件方面很糟糕。提前致谢。
Brian Wang

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听起来您已经很好地分析了问题。您已经发现设备显然由于过热而明显失效,并且电流流经SCR的唯一明显途径是从整流器进入C5。

您有两种选择。一种是使用较大的SCR,如您所建议。不幸的是,在这种情况下,通过SCR的电流将很难预测,因为您不知道电源的阻抗。

不过,作为一个更深层的问题,我不确定SCR在此电路中正在做什么。看起来它可能是预充电的目的,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,并在启动后延迟触发一段时间。您只需要延迟三个时间常数(新电阻的R乘以560 uF)即可,因此,如果您知道现有电路的点火延迟是多少,则可以适当地选择R。


同意 我已经看到并联电阻器有助于对C5进行预充电。另一种选择是使用与SCR串联的PTH可复位保险丝以在加电时对其进行保护。
Whistle1560 2014年

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我认为问题在于,您在SCR的底部引线上施加了“非隔离”地,在SCR上施加了全部电压,从而使大电流流过SCR,从而导致其过热并爆炸!最有可能的是电机未隔离,热线和中性线反向等。


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问题是C1,当打开系统电源时,C1会在一段时间内向栅极提供“ +”电压,当阳极连接到V CC且C5最初短路时,阴极接地,因此这就是原因SCR爆炸,我建议消除C1。

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