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SCR是智能断路器开发首选：超小尺寸，支持750V浪涌峰值电压

发布于：2024-06-06 编辑：匿名来源：网络

意法半导体博客 XML是ST首个针对接地故障电路断流器（GFCI）和电弧故障电路断流器（AFCI）的设计具有断态浪涌峰值电压 V 的紧凑型可控硅整流器 (SCR)，SOT23-3L 微型封装 (2.75 mm x 3.10 mm)，可能是当今市场上最小的晶闸管，使工程师能够节省大量电路板空间，同时允许工业应用具有 V 的断态重复峰值电压。

此外，1.1 mm 的爬电距离符合 V AC 无涂层绝缘的 UL 规范。

为什么要设计工业GFCI和AFCI？设计关系到生命安全的断路器。

根据美国劳工统计局的年度致命工伤调查（有记录的最近一年的数据），电击是因接触有害物质或环境而导致的（人类）第二大死亡原因，仅次于接触有害物质（人）导致死亡。

简而言之，触电伤害和死亡对于工厂工人和在工业环境中工作的工人来说是一个真正的风险，特别是在有水的情况下，风险程度非常高，即使是 10 mA 的“小”电流也可能导致严重电击，50 mA 足以引起肌肉收缩、导致心脏骤停或导致呼吸窘迫。

防止触电为了保护人们用电时的安全，美国国家电气规范开始要求住宅设备中使用GFCI断路器，并于2016年推出了高压工业环境（V to V）法规。

大多数人都熟悉断路器中的传统 GFCI。

该系统监视火线和零线中的电流，以确定从插座流出的电流是否返回地线。

如果两根电线中的电流相等，则一切正常。

如果存在差异，系统会假设电流流向其他地方，例如流经触电的身体。

在这种情况下，GFCI 会使火线和零线之间的电路跳闸，从而中断电流。

预防电气火灾另一方面，AFCI 监控电弧形状和电弧振幅，以检测危险情况并防止发生电气火灾。

因此，AFCI的电子设计比GFCI更为复杂。

电弧故障可能是由松动或过热的电线或电流流过意外物体引起的。

所有这些事件都会产生高强度和大规模的温度波动，如果不加以控制，可能会导致电气火灾。

腐蚀或液体也会引起电弧故障，这在工业环境中可能会造成严重后果。

让工厂变得更智能除了适用于此类产品的国家法规外，制造商还在设计更智能的GFCI和AFC，将它们连接到云端，收集更多的功耗数据并实现操作自动化。

当想要简化设备维护时，断路器远程复位是一个非常有用的功能。

然而，这些功能需要更多的电子元件，例如微控制器、射频收发器、传感器等。

因此，新的GFCI和AFCI必须封装更多的元件，但电路板尺寸必须保持不变，这意味着工程师必须寻找更小的元件来提高整体设计密度。

然而，考虑到产品的关键特性，他们不能为了更小的封装而牺牲器件性能和稳定性。

XML，在工业GFCI或AFCI中集成可控硅时需要注意什么？门触发电流XML SCR 的标签符号是GFCI 或AFCI 的核心组件。

栅极灵敏度是很多人关注的可控硅的第一个技术特性。

过去，工业环境中的设备不能太敏感，否则会导致误跳闸，保护装置认为有故障，而实际上没有故障。

原因是，随着设备使用的功率显着增加，正常电流变化明显高于住宅设备。

XML 的栅极触发电流范围为 30 μA 至 μA，使其足够灵敏，适合各种应用，同时仍满足工业环境标准。

浪涌峰值电压的另一个关键指标是断态浪涌峰值电压，它是决定晶闸管鲁棒性的关键指标。

SCR是智能断路器开发首选：超小尺寸，支持750V浪涌峰值电压

事实上，为了达到预期的结果，特别是在工业环境中，SCR 必须能够处理非常高的电压尖峰。

传统上，大功率系统器件的断态浪涌峰值电压为V，而XML则升至V。

因此，工程师可以享受更大的电压安全裕度，并在更多设备中使用ST器件。

此外，我们还提供增强的 EMI 保护，以提高其整个生命周期的稳健性。

封装尺寸和整体尺寸最后，随着智能电路断流器市场的激增和对电子元件需求的增加，尺寸成为一个越来越重要的指标。

通常，工业 GFCI 和 AFCI 的 SCR 采用 SOT 封装。

因此，通过改用 SOT-23-3L 封装，我们可以将整体器件占位面积减少到标准封装的五分之一，而不会影响性能或 UL 要求。

XML 甚至比 XMUF 更小，后者具有相同的栅极触发电流和直接浪涌电压，但采用 5.6 mm x 3.05 mm SMBflat-3L 封装。

【近期会议】11月30日，赛默飞半导体解决方案研讨会广州站将在广州奥园喜来登酒店举行。

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