電子工程師必備：QVxx16xHx系列高溫雙向晶閘管深度解析
電子工程師必備：QVxx16xHx系列高溫雙向晶閘管深度解析
在電子工程師的日常工作中，對于AC功率控制應用的元件選擇至關(guān)重要，其中晶閘管是一個關(guān)鍵的元器件。今天就來為大家詳細介紹Littelfuse的QVxx16xHx系列16A高溫雙向晶閘管（Alternistor Triacs）。
文件下載：Littelfuse QVxx16xHx 16A高溫交變型三端雙向可控硅.pdf
一、產(chǎn)品概述
QVxx16xHx系列產(chǎn)品采用了TO - 220AB、TO - 220隔離和TO - 263封裝，其最大結(jié)溫（TJ）可達150°C，在60Hz下?lián)碛?00A的浪涌電流承受能力（ITSM）。這一特性使得該系列產(chǎn)品在AC功率控制應用中能夠輕松應對熱管理問題，并且具備出色的浪涌處理能力。它可廣泛應用于加熱器控制、電機速度控制、照明控制以及靜態(tài)開關(guān)繼電器等領(lǐng)域。該雙向晶閘管能在象限I、II和III中工作，對于需要高換向能力的應用，能提供卓越的性能。
二、產(chǎn)品特性及優(yōu)勢
2.1 電氣性能優(yōu)越
- 高結(jié)溫與高電壓能力：最大結(jié)溫達到150°C，這意味著它能在高溫環(huán)境下穩(wěn)定工作。同時具備600V的電壓能力，可以滿足大多數(shù)AC功率控制應用的電壓需求。
- 浪涌能力強大：在60Hz半周期下，擁有200A的浪涌能力，能有效應對瞬時的高電流沖擊，保護電路安全。
- 高dv/dt特性：高達1000V/μs的dv/dt，使其在快速電壓變化的環(huán)境中也能穩(wěn)定工作，減少誤觸發(fā)的可能性。
2.2 封裝與環(huán)保優(yōu)勢
- 機械與熱穩(wěn)定性好：TO - 220夾裝式組件在機械和熱方面都非常堅固，能保證產(chǎn)品在長期使用中的穩(wěn)定性。
- 內(nèi)部隔離封裝：TO - 220內(nèi)部隔離封裝，不僅提供了更好的散熱性能，還能實現(xiàn)更高的隔離電壓。
- 環(huán)保特性：產(chǎn)品無鹵且符合RoHS標準，符合現(xiàn)代電子產(chǎn)品的環(huán)保要求。
2.3 安全認證
該產(chǎn)品被UL 1557認可為電氣隔離半導體器件，這為產(chǎn)品在電氣安全方面提供了可靠的保障。
三、產(chǎn)品參數(shù)詳解
3.1 最大額定值
| 符號 | 特性 | 條件 | 值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|
| T7RMSI | 均方根導通狀態(tài)電流（全正弦波） | QVxx16LHy（T = 105°C）；QVxx16RHy/QVxx16NHy（T = 130°C） | 16 | A |
| I7TSM | 非重復性浪涌峰值導通狀態(tài)電流（單半周期，T初始 = 25°C） | f = 50Hz，t = 20ms | 167 | A |
| f = 60Hz，t = 16.7ms | 200 | A | ||
| IPt | 熔斷I2t值 | t = 8.3ms | 166 | A2s |
| di/dt | 導通狀態(tài)電流的臨界上升率 | f = 60Hz，T = 150°C | 100 | A/μs |
| GTM | 峰值門極觸發(fā)電流 | t ≤ 10μs，SGmT = 150°C | 2.0 | A |
| PeA | 平均門極功率損耗 | T = 150°C | 0.5 | W |
| 1G | 存儲溫度范圍 | - | -40 至 150 | °C |
| T | 工作結(jié)溫范圍 | - | -40 至 150 | °C |
| Vosw SM | 非重復性浪涌峰值關(guān)斷狀態(tài)電壓 | 脈沖寬度 = 100μs；600V | VosM RSM + 100 | V |
| 脈沖寬度 = 100μs；800V | Vos s + 200 | V |
3.2 熱特性
| 符號 | 特性 | 值 | 單位 | |
|---|---|---|---|---|
| RUCI | 熱阻，結(jié)到殼（AC） | QVxx16RHy/QVxx16NHy | 0.90 | °C/W |
| QVxx16LHy | 2.4 | °C/W | ||
| RUAI | 熱阻，結(jié)到環(huán)境（AC） | QVxx16RHy/QVxx16NHy | 45 | °C/W |
| QVxx16LHy | 50 | °C/W |
3.3 電氣特性（TJ = 25°C，除非另有說明）
這里包含了直流門極觸發(fā)電流（GT）、直流門極觸發(fā)電壓（VGT）、門極非觸發(fā)電壓（VGD）、維持電流（H）等多項參數(shù)，不同型號的產(chǎn)品在這些參數(shù)上會有一定的差異，例如QVxx16xH2 - QVxx16xH5在直流門極觸發(fā)電流上分別有10mA、20mA、35mA、50mA等不同規(guī)格，工程師可以根據(jù)具體的應用需求進行選擇。
3.4 靜態(tài)特性
| 符號 | 描述 | 條件 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|
| VTM | 峰值導通狀態(tài)電壓 | 1 = 22.6A，t = 380μs | 1.60 | V |
| DRM/ RM | 關(guān)斷狀態(tài)電流，峰值重復性 | V = VDR/T = 25°C | 5 | μA |
| V = VoT = 150°C | 4 | mA | ||
| VTO | 閾值電壓 | T = 150°C | 0.85 | V |
| RD | 動態(tài)電阻 | T = 150°C | 18.5 | mΩ |
四、應用領(lǐng)域
4.1 加熱控制
可用于咖啡壺、即熱式熱水器、紅外線加熱器等設(shè)備的加熱控制，能夠精確控制加熱功率，提高能源利用效率。
4.2 照明控制
無論是白熾燈還是LED照明，該雙向晶閘管都能實現(xiàn)調(diào)光功能，為照明系統(tǒng)提供靈活的亮度調(diào)節(jié)方案。
4.3 電機速度控制
在廚房電器、電動工具、家用/商用白色家電以及輕工業(yè)應用（如壓縮機電機控制）中，可實現(xiàn)電機的速度調(diào)節(jié)，滿足不同的工作需求。
4.4 固態(tài)繼電器
在AC固態(tài)繼電器中作為開關(guān)元件，具有響應速度快、可靠性高的優(yōu)點。
五、設(shè)計考慮因素
5.1 元件選擇
在為應用的工作參數(shù)和環(huán)境選擇正確的元件時，要謹慎考慮。建議將通過主端子的最大連續(xù)電流限制在元件額定值的75%以內(nèi)，以延長晶閘管的使用壽命。
5.2 散熱設(shè)計
良好的散熱設(shè)計對于功率分立半導體器件至關(guān)重要。要選擇合適的散熱片，并根據(jù)最壞情況選擇電壓額定值，避免過熱、過壓（包括dv/dt）和浪涌電流對半導體造成損壞。
5.3 安裝與焊接
正確的安裝、焊接和引腳成型方式也有助于保護元件免受損壞。在焊接過程中，要嚴格按照產(chǎn)品的焊接參數(shù)進行操作，如回流焊的預熱溫度、時間、升溫速率等。
六、產(chǎn)品規(guī)格與選型
6.1 物理規(guī)格
- 端子表面處理：100%啞光鍍錫，符合UL認可的化合物，滿足94V - 0阻燃等級。
- 端子材料：銅合金。
6.2 尺寸規(guī)格
產(chǎn)品提供了TO - 220AB（R - 封裝、L - 封裝）和TO - 263AB（N - 封裝）等不同封裝形式的尺寸規(guī)格，工程師可以根據(jù)實際的PCB布局和安裝要求進行選擇。
6.3 產(chǎn)品選型
根據(jù)不同的電壓、門極靈敏度和封裝需求，提供了多種型號的產(chǎn)品供選擇，例如QVxx16LH2、QVxx16RH2、QVxx16NH2等，具體的選型可以參考產(chǎn)品選型表。
七、性能曲線與焊接參數(shù)
7.1 性能曲線
文檔中提供了多個性能曲線，如歸一化直流門極觸發(fā)電流與結(jié)溫的關(guān)系、歸一化直流維持電流與結(jié)溫的關(guān)系等，這些曲線可以幫助工程師更好地了解產(chǎn)品在不同溫度下的性能變化，從而優(yōu)化電路設(shè)計。
7.2 焊接參數(shù)
對于無鉛組裝的回流焊條件，文檔詳細給出了預熱溫度、時間、升溫速率、回流溫度、時間、峰值溫度等參數(shù)，工程師在焊接過程中要嚴格按照這些參數(shù)進行操作，以確保焊接質(zhì)量。
綜上所述，QVxx16xHx系列高溫雙向晶閘管憑借其優(yōu)越的性能、豐富的封裝形式和廣泛的應用領(lǐng)域，為電子工程師在AC功率控制應用中提供了一個可靠的選擇。在實際設(shè)計過程中，工程師需要根據(jù)具體的應用需求，綜合考慮產(chǎn)品的各項參數(shù)和設(shè)計要點，以確保電路的穩(wěn)定性和可靠性。大家在使用這款產(chǎn)品的過程中，有沒有遇到過什么特別的問題或者有什么獨特的應用經(jīng)驗呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。
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