浅谈功率电子器件的用途及应用
电力电子技术的核心是电能的变换与控制,常见的有逆变(即直流转交流)、整流(即交流转直流)、变频、变相等。在工程中拓展开来,应用领域非常广泛。但千变万化离不开其核心——功率电子器件。
功率电子器件可分为不控器件、半控器件、全控器件。其用途及应用作以下简明扼要的介绍。
1、不控器件
不能通过控制信号控制其通断的电力电子器件。典型器件如二极管,主要应用于低频整流电路。
2、半控器件
通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断的电力电子器件。典型器件如晶闸管,又称可控硅,广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电路中,应用场景多为低频。
3、全控器件
通过控制信号既可控制导通,又可控制其关断的电力电子器件。典型器件如GTO(门极可关断晶闸管)、GTR(电力晶体管)、MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)、IGBT(绝缘栅双极性晶体管),应用领域最广,广泛应用于工业、汽车、轨道牵引、家电等各个领域。
关于以上这几种全控器件,其中GTO是晶闸管的派生器件,主要应用在兆瓦级以上的大功率场合。
GTR属于电流控制功率器件,且电路符号和普通的三极管一致。20世纪80年代以来在中小功率范围内逐渐取代GTO。GTR特点鲜明,耐高压、大电流、饱和压降低是其主要优点,但是缺点也很明显,如驱动电流较大、耐浪涌电流能力差、易受二次击穿而损坏,驱动电流大直接决定其不适合高频领域的应用。
MOSFET与GTR最为显著的区别就是电场控制。其特性是输入阻抗大、驱动功率小、开关速度快、工作频率高,那MOS是不是完美弥补了GTR的缺陷?能不能完全替代GTR呢?答案当然是不能。MOS典型参数是导通阻抗,直观理解为耐压做的越大,芯片越厚,导通电阻越大,电流能力就会降低,因此不能兼顾高压和大电流就成了MOS的短板。
接下来就要特别讲讲IGBT了。IGBT是以双极型晶体管为主导元件,以MOS为驱动元件的达林顿结构。其特点是不仅损耗小、耐高压、电流密度大、通态电压低、安全工作区域宽、耐冲击,而且开关频率高、易并联、所需驱动功率小、驱动电路简单、输入阻抗大、热稳定性好。IGBT的应用领域正迅速扩大,逐步取代GTR、MOSFET的市场。
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工业40时代 PLC需要更纤薄更低耗的继电器
工业4.0时代 PLC需要更纤薄更低耗的继电器
日期: 2021-08-26
来源:Excelpoint
随着“工业4.0”在全球范围内引发了新一轮工业转型竞赛,许多国家都在工业自动化领域逐步发力,拥抱智能化时代。作为该领域应用广泛且最重要的控制元件之一,继电器被赋予了更为艰巨的“使命”,既要尽可能小型化,又得保持高性能和高可靠性。
深耕工控领域多年的技术型分销商Excelpoint世健的产品经理Wilson Wang表示,有别于传统的工业用继电器,工业自动化行业对电子继电器往往有着更严格的要求,包括集成度高、负载能力强、功耗低、稳定性好等等。他推荐了欧姆龙电子部件公司的G6DN系列功率继电器。这款产品能很好地满足当今市场需求,可用于工业自动化设备内部PCB板上,实现高电流切换5A(AC250V、DC30V)及交叉双触点实现高可靠性。目前,该款继电器有标准型(G6DN-1A)、L型(G6DN-1A-L)和SL型(G6DN-1A-SL)三种型号,其中的G6DN-1A-SL DC24是最新款,也是通用型。
图1:欧姆龙G6DN系列继电器
相比普通工业用继电器,G6DN系列继电器更为纤薄,仅5mm宽,且尺寸小巧,这使得它可用于密集封装。
图2:欧姆龙G6DN系列继电器尺寸示意图
其用途规格符合EN61010-1以及EN61010-2-201需求(强化绝缘CTI600V以上,且额定绝缘电压为300V);同时,它还具有低功耗的优势(110mW)。客户可以根据需要,自行选择合适的型号。
图3:G6DN系列继电器性能参数
接下来,Wilson重点介绍了G6DN系列继电器在可编程控制器(Programmable Logic Controller,简称 “PLC”)上的应用。可编程控制器是一种最重要、最普及、应用场合最多的工业控制装置,被公认为现代工业自动化的“三大支柱”之一。它采用可编程的存储器来执行操作指令,通过数字或模拟输入和输出接口,控制机械设备或生产过程。
PLC的输出电路有继电器输出、MOS管和三极管输出等。采用欧姆龙G6DN系列继电器输出,就可以带不同的交流、直流负载。其最大开关电流达到5A,在带感性负载以及带浪涌的负载上,都有着良好的表现,所以能很好地提升产品性能,延长使用寿命。
图4:PLC示意图
除了PLC之外,G6DN系列继电器还可以用在民用设备、FA设备、楼宇自动化设备等。在需要各种阀门、电机、接触器的切换,外部输出、报警输出,电源切换等的情况下,它也可以发挥大用途。
Wilson进一步表示,“亚太区领先的电子元器件分销商Excelpoint世健在整条PLC信号链上都可提供优质的产品,除了继电器之外,还能提供信号采集芯片,包括运放、ADC、DAC、电源管理、通信接口等。同时,世健专业的技术团队也可以给予技术支持,已有成功案例。”
图5:世健可提供PLC全信号链产品
当今社会,随着科技的飞速发展,电子设备技术也在不断进步,各类电子设备都在趋于智能化和小型化。同样的,对于广泛应用于电力保护、工业自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中的功率继电器而言,实现其小型化、高性能也是大势所趋。欧姆龙继电器G6DN系列凭借其小体积、高稳定性、低功耗等特色,助力客户更好地完成产品设计,在工业自动化行业赢得了良好的口碑。
关于世健——亚太区领先的元器件授权代理商
世健是完整解决方案的供应商,为亚洲电子厂商包括原设备生产商(OEM)、原设计生产商(ODM)和电子制造服务提供商(EMS)提供优质的元器件、工程设计及供应链管理服务。
世健与供应商及电子厂商紧密协作,为新的科技与趋势作出定位,并帮助客户把这些最先进的科技揉合于他们的产品当中。集团分别在新加坡、中国及越南设有研发中心,专业的研发团队不断创造新的解决方案,帮助客户提高成本效益并缩短产品上市时间。世健研发的完整解决方案及参考设计可应用于工业、无线通信及消费电子等领域。
世健是新加坡的主板上市公司,总部设于新加坡,拥有约650名员工,业务范围已扩展至亚太区40多个城市和地区,遍及新加坡、马来西亚、泰国、越南、中国、印度、印度尼西亚、菲律宾及澳大利亚等十多个国家。世健集团在2020年的年营业额超过11亿美元。1993年,世健在香港设立区域总部——世健系统(香港)有限公司,正式开始发展中国业务。目前,世健在中国拥有十多家分公司和办事处,遍及中国主要大中型城市。凭借专业的研发团队、顶尖的现场应用支持以及丰富的市场经验,世健在中国业内享有领先地位。
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