晶闸管智能模块曹杰山东淄博临淄银河高技术开发有限公司吴济钧西安电力电子技术研究所摘要：简要介绍了通用和专用晶闸管智能模块的种类、功能、内部电联接图，主要技术参数及其应用范围。列出这种模块的控制方法及其电连接图。体积小，功能齐全，联线简单，控制方便，性能稳定可靠是这种模块的特点，而增大容量，扩大功能，降低成本，系列化是本模块今后发展趋势。1概况目前，晶闸管的制造工艺和设计应用技术已相当成熟，正沿着大功率化和模块化二个方向前进：一是为高压真流输电（HVDC），静止无功补偿（SVC），超大功率高压变频调速以及几十万安培的直流电源领域用的125mm，8000V以上晶闸管的稳定生产而开展研发工作；二是向着体积更小，重量更轻，结构更紧凑，可靠性更高，使用更方便，内部接线电路各异和功能不同的模块化开展技术改进工作。晶闸管和整流二极管模块自20世纪70年代初问世以来获得了蓬勃发展，目前已能大批量生产各种类型的电力半导体模块，并广泛应用于国民经济各部门，为工业发展，技术进步，节能、节电、节材发挥了极大作用。但是由于晶闸管是电流控制的电力半导体器件，所以需要较大的脉冲触发功率才能驱动晶闸管，而且它的触发系统电路复杂，体积大，安装调试较难，抗干扰和可靠性较差，制造成本也高，又因其触发系统易产生电磁干扰，难与微机接口，不易实现微机控制。多年来，世界各国围绕如何更加方便、可靠、高效地使用晶闸管取得二方面的进展：一是把分立器件芯片按一定电路联成后封装成一般模块，给用户带来一定的使用方便；二是将门极触发系统的部分分立元器件制成专用集成触发电路，简化了触发系统。但是所有这些并未摆脱将晶闸管主电路与门极触发系统分立制作的传统方式，也没有出现过把复杂庞大的触发系统、检测保护系统和大功率晶闸管主电路集成为一体，做成一个体积小，功能完整，并通过一个端口便能实现对三相电力进行调控的晶闸管智能模块（ITPM）。究其原因，无非是解决不了庞大同步信号输入系统和数字化门极触发系统的微型化，使之符合集成化的要求，以及高低压隔离技术和高性能材料的使用问题。山东淄博临淄银河高技术开发有限公司，经多年的开发研究，在解决了同步元件微型化问题之后，继而解决了提高信号幅度，搞干扰，高低压隔离等问题，并试制出高密度的功率脉冲变压器，多路高速大电流数字化集成电路以及适合集成模块用的专用数字集成电路，采用了绝缘，导热性能良好的DBC板，焊接性能极好的钼铜板以及具有良好热传导作用和绝缘保护性能的弹性硅凝胶等特殊材料，开发出一套适合制造晶闸管智能模块的半自动惰性气体保护的二次焊接工艺，从而试制出四个系列32种型号，各种功能的通用ITPM和多种专用ITPM，如恒压控制模块，恒流控制模块，移相式恒压、恒流控制模块，双闭环直流电机调速模块，智能电机控制模块等等。该公司经近三年的生产和1千多家用户在电焊设备、激光电源、励磁电源、电镀电解电源、调功、调光、工业炉温控、固态动力开关、牵引、直流拖动、大吊车驱动、搅拌电源、电机软起动以及自动控制等领域的使用，性能良好，使用、控制、调试简单方便，体积小，结构紧凑，可靠性高，便于安装和维修，有“傻瓜”晶闸管模块之称。2模块内部电联接图及其技术参数2.1通用ITPM的内部电联接图及其技术参数通用ITPM是由单相、三相晶闸管桥式整流电路或单相、三相晶闸管交流开关电路分别与移相触发系统和保护电路混合集成封装于同一PBT外壳内组成。图1示出了三相通用晶闸管智交流控制模块的内部电联接图。图1三相通用晶闸管智能交流控制模块原理框图图中数字移相触发器由同步、整形、计数器、A/D、振荡器、脉冲分配器以及驱动等电路组成，它有5根引出脚：1脚内设10.5V/5mA稳压电源，为电位器手动调节方式提供直流电压；2脚为控制引脚，用来输入0-10V的控制信号，输入阻抗≥1MΩ；3、4脚为系统接地点；5脚为控制系统12V电源的正极，其工作电流在0.8A左右，它们为ITPM的控制提供了方便。图2示出了ITPM的各种控制方法。这种通用ITPM，在工艺、性能、结构和材料使用上都有独特之处，由于采用了玻璃钝化硅芯片，弹性硅凝胶保护、钼铜板过渡、DBS...