续流二极管续流瞬态反向恢复电压尖峰机理研究_罗毅飞

抑制功率二极管反向恢复几种方案的比较

抑制功率二极管反向恢复几种方案的比较 0 引言 高频功率二极管在电力电子装置中的应用极其广泛。但PN结功率二极管在由导通变为截止状态过程中，存在反向恢复现象。这会引起二极管损耗增大，电路效率降低以及EMI增加等问题。这一问题在大功率电源中更加突出。常用RC吸收、串入饱和电抗器吸收、软开关电路等开关软化方法加以解决，但关于其效果对比的研究报道尚不多见。本文以Buck电路为例，对这几种方案进行了比较，通过实验及仿真得出有用的结论。 1 二极管反向恢复原理 以普通PN结二极管为例，PN结内载流子由于存在浓度梯度而具有扩散运动，同时由于电场作用存在漂移运动，两者平衡后在PN结形成空间电荷区。当二极管两端有正向偏压，空间电荷区缩小，当二极管两端有反向偏压，空间电荷区加宽。当二极管在导通状态下突加反向电压时，存储电荷在电场的作用下回到己方区域或者被复合，这样便产生一个反向电流。 2 解决功率二极管反向恢复的几种方法 为解决功率二极管反向恢复问题已经出现了很多种方案。一种思路是从器件本身出发，寻找新的材料力图从根本上解决这一问题，比如碳化硅二极管的出现带来了器件革命的曙光，它几乎不存在反向恢复的问题。另一种思路是从拓扑角度出发，通过增加某些器件或辅助电路来使功率二极管的反向恢复得到软化。目前，碳化硅二极管尚未大量进入实用，其较高的成本制约了普及应用，大量应用的是第二种思路下的软化电路。本文以一个36V输入、30V/30A输出、开关频率为62.5kHz电路（如图1所示）为例，比较了几种开关软化方法。 图1 Buck电路

2．1 RC吸收 这是解决功率二极管反向恢复问题的常用方法。在高频下工作的功率二极管，要考虑寄生参数。图2(a)为电路模型，其中D为理想二极管，Lp为引线电感，Cj为结电容，Rp为并联电阻（高阻值），Rs为引线电阻。RC吸收电路如图2（b）所示，将C1及R1串联后并联到功率二极管D0上。二极管反向关断时，寄生电感中的能量对寄生电容充电，同时还通过吸收电阻R1对吸收电容C1充电。在吸收同样能量的情况下，吸收电容越大，其上的电压就越小；当二极管快速正向导通时，C1通过R1放电，能量的大部分将消耗在R1上。 (a) 功率二极管电路模型(b) RC吸收电路 (c) 串联饱和电抗器(d) 二极管反向恢复软化电路 图2 解决功率二极管反向恢复问题的常用方案 2.2 串联饱和电抗器 这是解决这一问题的另一种常用方法，如图2（c）所示。一般铁氧体(Ferrite)磁环和非晶合金(Amorphous)材料的磁环都可以做饱和电抗器。根据文献[1]，用饱和电抗器解决二极管反向恢复问题时，常用的锰锌铁氧体有效果，但是能量损失比非晶材料大。随着材料技术的进展，近年来非晶饱和磁性材料性能有了很大提高。本文选用了东芝公司的非晶材料的磁环(型号：MT12×8×4.5W)绕2匝作饱和电抗器。 对应图3（a）和图3（b），第Ⅰ阶段通过D0的电流很大，电抗器Ls饱和，电感值很小；第Ⅱ阶段当二极管电流开始下降时，Ls仍很小；第Ⅲ阶段二极管电流反向，反向恢复过程开始(trr为反向恢复时间)，Ls

二极管的开关作用和反向恢复时间

二极管的开关作用和反向恢复时间 PN结二极管经常用来制作电开关。在正偏状态，即开态，很小的外加电压就能产生较大的电流，;在反偏状态，即关态，只有很小的电流存在于PN结内。我们最感兴趣的开关电路参数就是电路的开关速度。本节会定性地讨论二极管的开关瞬态以及电荷的存储效应。在不经任何数学推导的情况下，简单给出描述开关时间的表达式。 二极管的开关作用 利用二极管正、反向电流相差悬殊这一特性，可以把二极管作开关使用。 当开关K打向A时，二极管处于正向，电流很大，相当于接有负载的外回路与电源相连的开关闭合，回路处于接通状态(开态); 当开关K打向B时，二极管处于反向，反向电流很小，相当于外回路的开关断开，回路处于断开状态(关态)。 在关态时，流过负载的电流就是二极管的反向电流IR。二极管的反向恢复时间 假设外加脉冲的波形如图(a)所示，则流过二极管的电流就如图(b)所示。

外电路加以正脉冲时 导通过程中，二极管P区向N区输运大量空穴，N区向P区输运大量电子。 随着时间的延长，N区内空穴和P区内电子不断增加，直到稳态时停止。在稳态时，流入N区的空穴正好与N区内复合掉的空穴数目相等，流入P区的电子也正好与P区内复合掉的电子数目相等，达到动态平衡，流过P-N结的电流为一常数I1。 随着势垒区边界上的空穴和电子密度的增加，P-N结上的电压逐步上升，在稳态即为VJ。此时，二极管就工作在导通状态。 当某一时刻在外电路上加的正脉冲跳变为负脉冲时 正向时积累在各区的大量少子要被反向偏置电压拉回到原来的区域，开始时的瞬间，流过P-N结的反向电流很大，经过一段时间后，原本积累的载流子一部分通过复合，一部分被拉回原来的区域，反向电流才恢复到正常情况下的反向漏电流值IR。正向导通时少数载流子积累的现象称为电荷储存效应。二极管的反向恢复过程就是由于电荷储存所引起的。反向电流保持不变的这段时间就称为储存时间ts。在ts 之后，P-N结上的电流到达反向饱和电流IR，P-N结达到平衡。定义流过P-N结的反向电流由I2下降到0.1 I2时所需的时间为下降时间tf。储存时间和下降时间之和为(ts+tf)称为

大功率IGBT模块内建二极管反向恢复时间测试

大功率IGBT模块内建二极管反向恢复时间测试 ——SKM150GB123D （使用DI-100测试仪器）IGBT模块很贵，主要厂家为国外的厂家，我们不得不承认，这个模块还是被国外的厂家所垄断，中国自主的品牌没有呀！ 即使是国外的管子，有的管子速度快、有的耐压高、有的电流大，型号各异，特性各异，有的时候，我们在设计大功率开关电源的时候，还需要关注IGBT模块的内建二极管，尤其是内建二极管的反向恢复时间，那就是恢复速度。 为了用buck电路来做一个100A的恒流源，我选择SKM150GB123D模块，它内部有两个IGBT单元，如果使用一个IGBT开关，另外一个模块只用它的内建二极管或者寄生二极管，用来作为BUCK电路的续流二极管，岂不美哉！ 现在困扰我的是，这个内建二极管或者寄生二极管的速度如何，如果速度快，那就相当beauty了，但是如果速度慢，那就悲哀了，还需要外接一个大容量，高速的二极管，麻烦呀，官方给定的资料不够，看不出内建二极管的速度。于是我就用DI-100二极管反向恢复测试仪，测试这个IGBT的内建二极管速度。 测试结果给大家分享一下，如下图。 图1 二极管外形图2 示波器存储的波形

图3 二极管正向导通电流图4 二极管反向恢复电流 图5二极管反向恢复电流斜率图6 二极管反向恢复时间 为BUCK 电路的续流二极管，高兴中。。。。 再找找，发现手头上还有另外一个300A的IGBT模块，干脆一起测试一下，分享一下测试结果。测量FF300R12KT4 IGBT内建二极管反向恢复时间测试。 图1 二极管外形图2 示波器存储的波形

图3 二极管正向导通电流 图4 二极管反向恢复电流 图5二极管反向恢复电流斜率 图6 二极管反向恢复时间 综上 根据测试结果，发现这个IGBT 的内建二极管的速度快，但不是非常快，如果用来作为BUCK 电路的续流二极管，略微显得有点不足。。。。还需要考虑再三呀！ 总结，如果知道IGBT 的内建二极管恢复时间，就可以对IGBT 模块的内建二极管进行充分的利用，优化设计，少走弯路。一个优秀的工程师，当然必须要有足够好的测试仪器才行呀，强烈推荐长春艾克思科技有限责任公司的二极管反向恢复测试仪DI-100，这个是强电大功率电源工程师、大功率电源生产厂家必备的仪器！

电缆电压降的计算

电流通过导体（或用电器）的时候，会受到一定的阻力， 但在电压的作用下，电流能够克服这种阻力顺利通过导体（或用电器）， 但遗憾的是，流过导体（或用电器）后，电压再也没有以前那么高了，它下降了。而且电阻越大，电压下降的程度越大。 所以这种流过导体（或用电器）上（或两端）产生的电压大小的差别，就叫“电压降。 解决电压降的方法：增大导体的截面积。 如何计算电缆压降 问题1：电缆降压怎么算50kw300米采用vv电缆??? 25铜芯去线阻为R=0.0172（300/25）=0.2、其压降为U=0.2*100=20 也就是说单线压降为20V，2相为40V。 变压器低压端电压为400V400-40=360V，铝线R=0.0283（300/35）=0.25 其压降为U=0.25*100=25，末端为350V ，长时间运行对电机有影响 建议使用35铜芯或者50铝线25铜芯其压降为U=0.0172（300/35）=0.147（≈15V）15*2=30末端为370V 铝线U=0.0283（300/50）=0.1717*2=34末端为366V 可以正常使用（变压器电压段电压为400V) 50KW负荷额定电流I=P/1.732UcosΦ=50/1.732/0.38/0.8=50/0.53=94A 按安全载流量可以采用25平方毫米的铜电缆，算电压损失： R＝ρ(L/S)=0.017X300/25=0.2欧、电压损失U=IR=94X0.2=18V 如果用35平方毫米的铜电缆，算电压损失： R＝ρ(L/S)=0.017X300/35=0.15欧 电压损失U=IR=94X1.15=14V 选择导线的原则： 1)近距离按发热条件限制导线截面（安全载流量）； 2)远距离在安全载流量的基础上，按电压损失条件选择导线截面，要保证 负荷点的工作电压在合格范围； 3)大负荷按经济电流密度选择。 为了保证导线长时间连续运行所允许的电流密度称安全载流量。 一般规定是：铜线选5～8A／mm2；铝线选3～5A／mm2。 安全载流量还要根据导线的芯线使用环境的极限温度、冷却条件、敷设

电压降计算方法80181

电缆电压降 对于动力装置，例如发电机、变压器等配置的电力电缆，当传输距离较远时，例如900m，就应考虑电缆电压的“压降”问题，否则电缆采购、安装以后，方才发觉因未考虑压降，导致设备无法正常启动，而因此造成工程损失。 一.电力线路为何会产生“电压降”？ 电力线路的电压降是因为导体存在电阻。正因为此，所以不管导体采用哪种材料（铜，铝）都会造成线路一定的电压损耗，而这种损耗（压降）不大于本身电压的10%时一般是不会对线路的电力驱动产生后果的。 二.在哪些场合需要考虑电压降? 一般来说，线路长度不很长的场合，由于电压降非常有限，往往可以忽略“压降”的问题，例如线路只有几十米。但是，在一些较长的电力线路上如果忽略了电缆压降，电缆敷设后在启动设备可能会因电压太低，根本启动不了设备；或设备虽能启动，但处于低电压运行状态，时间长了损坏设备。 较长电力线路需要考虑压降的问题。所谓“长线路”一般是指电缆线路大于500米。 对电压精度要求较高的场合也要考虑压降。 三.如何计算电力线路的压降？ 一般来说，计算线路的压降并不复杂，可按以下步骤： 1.计算线路电流I 公式：I= P/1.732×U×cosθ 其中： P—功率，用“千瓦”U—电压，单位kV cosθ—功率因素，用0.8～0.85 2 .计算线路电阻R 公式：R=ρ×L/S 其中：ρ—导体电阻率，铜芯电缆用0.01740代入，铝导体用0.0283代入

L—线路长度，用“米”代入 S—电缆的标称截面 3.计算线路压降 公式：ΔU=I×R 举例说明： 某电力线路长度为600m，电机功率90kW，工作电压380v，电缆是70mm2铜芯电缆，试求电压降。 解：先求线路电流I I=P/1.732×U×cosθ=90÷（1.732×0.380×0.85）=161(A) 再求线路电阻R R=ρ×L/S=0.01740×600÷70=0.149(Ω) 现在可以求线路压降了： ΔU=I×R =161×0.149=23.99（V） 由于ΔU=23.99V，已经超出电压380V的5%（23.99÷380=6.3%），因此无法满足电压的要求。 解决方案：增大电缆截面或缩短线路长度。读者可以自行计算验正。 例：在800米外有30KW负荷，用70㎜2电缆看是否符合要求？ I=P/1.732*U*COS?=30/1.732*0.38*0.8=56.98A R=ρL/S=0.018*800/70=0.206欧 △U=IR=56.98*0.206=11.72<19V (5%U=0.05*380=19) 符合要求。 电压降的估算 1．用途

二极管的反向恢复过程

二极管的反向恢复过程 一、二极管的反向恢复过程 二、在下图的电路中V上输入如下的电压波形：则二极管上的电流波形如下： 可以看到，当通入正向电压时，二极管导通，二极管上的电流为I1，当通入的电压突然反向时，二极管上的电流也瞬间反向了，随后才变小，进而进入反向截止状态。这个现象就叫二极管的反向恢复。反向电流保持不变的这段时间称为储存时间ts，反向电流由I2下降到0.1I2所需的时间称为下降时间tf。储存时间和下降时间之和（ts+tf）称为反向恢复时间。二极管反向截止后还存在的电流被称为二极管的反向漏电流IR。 二、二极管反向恢复现象的解释 在二极管的PN节上，当外加正向电压时，P区的空穴向N区扩散，N区的电子向P区扩散，这样，不仅使势垒区（耗尽区）变窄，而且使载流子有相当数量的存储，在Ｐ区内存储了电子，而在Ｎ区内存储了空穴，它们都是非平衡少数载流子，如下图所示。 空穴由Ｐ区扩散到Ｎ区后，并不是立即与Ｎ区中的电子复合而消失，而是在一定的路程LP（扩散长度）内，一方面继续扩散，一方面与电子复合消失，这样就会在LP范围内存储一定数量的空穴，并建立起一定空穴浓度分布，靠近

结边缘的浓度最大，离结越远，浓度越小。正向电流越大，存储的空穴数目越多，浓度分布的梯度也越大。电子扩散到Ｐ区的情况也类似，下图为二极管中存储电荷的分布。

我们把正向导通时，非平衡少数载流子积累的现象叫做电荷存储效应。 当输入电压突然由正向变为反向时Ｐ区存储的电子和Ｎ区存储的空穴不会马上消失，但它们将通过下列两个途径逐渐减少： ① 在反向电场作用下，Ｐ区电子被拉回Ｎ区，Ｎ区空穴被拉回Ｐ区，形成反向漂移电流IR，如下图所示； ②与多数载流子复合。 在这些存储电荷消失之前，ＰＮ结仍处于正向偏置，即势垒区仍然很窄，ＰＮ结的电阻仍很小，与电路中的负载电阻相比可以忽略，所以此时反向电流IR=（反向电压VR＋VD）/负载电阻RL。VD表示ＰＮ结两端的正向压降，一般VR>>VD，即IR＝VR／RL。在这段期间，IR基本上保持不变，主要由VR和RL所决定。 经过时间ts后Ｐ区和Ｎ区所存储的电荷已显著减小，势垒区逐渐变宽，反向电流IR逐渐减小到正常反向饱和电流的数值，经过时间tf，二极管转为截止。

断路器技术参数

断路器技术参数 参考标准：GB1984－2003；GB/T 11022－1999； 1、额定电压：126kV、252kV、550kV；（额定电压取值与IEC 60694不同） 2、额定绝缘水平： 表1 额定电压范围I的额定绝缘水平（与IEC 60694表1a中不完全一致） 额定电压 Ur kV（有效值）额定短时工频耐受电压Ud kV（有 效值） 额定雷电冲击耐受电压Up kV（峰 值） 通用值隔离断口通用值隔离断口 126 185 210 450 520 230 265 550 630 252 360 415 850 950 395 460 950 1050 460 530 1050 1200 表2 额定电压范围II的额定绝缘水平（与IEC 60694表2a中不完全一致） 额定电压Ur kV（有效值）额定短时工频耐受电 压Ud kV（有效值） 额定操作冲击耐受电压Us kV （峰值） 额定雷电冲击耐受电 压Up kV（峰值） 相对地和 相间 开关断口 和/或隔 离断口 相对地和 开关断口 相间隔离断口相对地和 相间 开关断口 和/或隔 离断口 550 630 800 1050 1680 1050（＋ 450）1425 1425（＋ 315） 680 1175 1760 1550 1550（＋ 315） 3、额定频率：高压断路器额定频率的标准值为50Hz； 4、额定电流（Ir）： 额定电流应当从GB/T 762规定的R10系列中选取：R10系列中包括数字：1，1.25，1.6，2，2.5，3.15，4，5，6.3，8及其与10n 的乘积。 5、额定短时耐受电流（I k） 额定短时耐受电流应当从GB/T 762规定的R10系列中选取：R10系列中包括数字：1， 1.25，1.6，2， 2.5， 3.15，4，5，6.3，8及其与10n 的乘积。 额定短时耐受电流等于额定短路开断电流； 6、额定峰值耐受电流： 额定峰值耐受电流应该等于2.5倍额定短时耐受电流，额定峰值耐受电流等于额定短路关合电流； 7、额定短路持续时间： 额定短路持续时间的标准值为2s；如果需要，可以选取小于或大于2s的值。推荐值为 0.5s，1s，3s和4s。 8、操动机构和辅助及控制回路的额定电源电压（Ua）

高压二极管Trr反向恢复时间测试

HVM12 HVRT高压二极管 反向恢复时间测试 二极管和一般开关的不同在于，“开”与“关”由所加电压的极性决定，而且“开”态有微小的压降Vf,“关”态有微小的电流Io。当电压由正向变为反向时, 电流并不立刻成为(- Io) , 而是在一段时间ts 内，反向电流始终很大，二极管并不关断。经过ts后, 反向电流才逐渐变小，再经过tf 时间, 二极管的电流才成为(- Io)，ts 称为储存时间，tf 称为下降时间。tr= ts+ tf 称为反向恢复时间，以上过程称为反向恢复过程。这实际上是由电荷存储效应引起的，反向恢复时间就是存储电荷耗尽所需要的时间。该过程使二极管不能在快速连续脉冲下当做开关使用。如果反向脉冲的持续时间比tr 短，则二极管在正、反向都可导通，起不到开关作用。 首先进行测试的高压二极管HVM12，其外形实物图如下图所示，使用DI-10mA进行测试，它可以测试高压快恢复二极管、高压整流二极管、倍压高压二极管。它可以测试二极管反向电流峰值50mA，二极管正向电流10mA ，测量精度5nS，测试的过程中不必担心二极管接反的问题。 图1 二极管实物及恢复特性

以上波形是DI-10mA把偏置电压设置到100V测试的结果，综上可以看出，二极管正向导通电流：4.8mA，二极管反向恢复电流：60mA，二极管反向恢复电流斜率：10mA/uS，二极管反向恢复时间：2.54uS。这个器件是一个工频整流器件，反向恢复时间非常长，不适合用于高频整流的场合，所测试的参数，基本上是满足器件要求的，应用时应该没有什么太大的问题。

接着使用DI-10mA测试另外一个高压二极管，二极管外形实物图如下图所示： 图7 高压二极管实物 以上波形是DI-10mA把偏置电压设置到100V测试的结果，综上可以看出，二极管正向导通电流：3.84mA，二极管反向恢复电流：7.68mA，二极管反向恢复电流斜率：6.6mA/uS，二极管反向恢复时间：144nS。这个器件是一个高频整流器件，可用于高频整流的场合。

肖特基二极管和快恢复二极管

肖特基二极管和快恢复二极管又什么区别 快恢复二极管是指反向恢复时间很短的二极管（5us以下），工艺上多采用掺金措施，结构上有采用PN结型结构，有的采用改进的PIN结构。其正向压降高于普通二极管（1-2V），反向耐压多在1200V以下。从性能上可分为快恢复和超快恢复两个等级。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长，后者则在100纳秒以下。 肖特基二极管是以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管，简称肖特基二极管(Schottky Barrier Diode），具有正向压降低（0.4--0.5V）、反向恢复时间很短（10-40纳秒），而且反向漏电流较大，耐压低，一般低于150V，多用于低电压场合。 这两种管子通常用于开关电源。 肖特基二极管和快恢复二极管区别：前者的恢复时间比后者小一百倍左右，前者的反向恢复时间大约为几纳秒~！ 前者的优点还有低功耗，大电流，超高速~！电气特性当然都是二极管阿~！ 快恢复二极管在制造工艺上采用掺金,单纯的扩散等工艺,可获得较高的开关速度,同时也能得到较高的耐压.目前快恢复二极管主要应用在逆变电源中做整流元件. 肖特基二极管：反向耐压值较低40V-50V，通态压降0.3-0.6V，小于10nS的反向恢复时间。它是具有肖特基特性的“金属半导体结”的二极管。其正向起始电压较低。其金属层除材料外，还可以采用金、钼、镍、钛等材料。其半导体材料采用硅或砷化镓，多为N型半导体。这种器件是由多数载流子导电的，所以，其反向饱和电流较以少数载流子导电的PN结大得多。由于肖特基二极管中少数载流子的存贮效应甚微，所以其频率响仅为RC时间常数限制，因而，它是高频和快速开关的理想器件。其工作频率可达100GHz。并且，MIS（金属－绝缘体－半导体）肖特基二极管可以用来制作太阳能电池或发光二极管。 快恢复二极管：有0.8-1.1V的正向导通压降，35-85nS的反向恢复时间，在导通和截止之间迅速转换，提高了器件的使用频率并改善了波形。快恢复二极管在制造工艺上采用掺金,单纯的扩散等工艺,可获得较高的开关速度,同时也能得到较高的耐压.目前快恢复二极管主要应用在逆变电源中做整流元件

断路器的各种技术性能

关于断路器的各种性能，在IEC62271-100.2001，〈〈高压开关设备和控制设备〉〉第100部分：高压交流断路器，以及我国国家标准GB1984-1989《交流高压断路器》中都规定了必备的各种性能。 一、额定电流 断路器正常使用环境条件规定为：周围空气温度不高于40℃，海拔不超过1000m。当使用在周围空气温度高于40℃（但不高于60℃时，在符合标准规定的最高允许温度下，允许降低负荷长期工作。标准上推荐周围空气温度每增高1K，减少电流的1.8%。当设备使用在海拔超过1000m（但不超过4000m）且最高周围空气温度为40℃时，规定的允许温升每超过100m（以1000m为起点）降低0.3%。现代高压SF6断路器，灭弧室中充有0.5MP a的SF6气体我国原机械部关于SF6断路器通用技术条件要求具有高度的密封性能允许年漏气率从下列数值中选取：每年1%和每年2%。 二、额定短时耐受电流 1、额定短时耐受电流又称额定热稳定电流，是在规定的短时间T内，断 路器闭合位置所能耐受的电流。流过这一电流期间，断路器的温度升 高应不超过规定的数值。我国标准规定的短时间为2S，但对于有些参 数等级的断路器标准上规定短时间为1S或3S。 2、额定峰值耐受电流 额定峰值耐受电流也即额定动稳定电流，是指断路器在闭合位置所能耐受的峰值电流，其值等于额定短路关合电流，是其额定短路开 断电流交流分量有效值的2.5倍。常用这一峰值电流I MC表示动稳定电 流。

3、额定电压及最高电压 额定电压是指断路器的标称电压，在规定的正常使用和性能条件下，能够连续运行的电压。断路器并能在系统最高工作电压下保持绝 缘；并能按规定的条件进行关合与开断。我国规定在220KV及以下电 压等级，系统额定电压的1.15倍即为最高电压;330KV及以上电压等级 是以额定电压的1.1倍作为最高工作电压。 4、额定绝缘水平及绝缘强度 5、额定开断电流 额定开断电流也即额定短路开断电流，是标志着高压断路器开断故障 能力的参数。这是指在规定的条件下，断路器能保证正常开断的最大 短路电流。断路器的额定短路开断电流一般比其所能开断的极限电流 值稍低，以资留有裕量。 6、瞬态恢复电压与工频恢复电压 瞬态恢复电压与工频恢复电压统称恢复电压。 电流过零时，假设断路器触头间弧隙电阻为无穷大，那麽瞬态恢复电压只决定于电路参数而与断路器无关。这种开断无直流分量的交流电流时的瞬态恢复电压为电网的固有瞬态恢复电压或预期瞬态恢复电压。在断路器标准中规定的瞬态恢复电压都是指电网固有瞬态恢复电压。我国标准上规定，出线端短路时的预期瞬态恢复电压，是断路器在出线端短路的条件下，所应能开断的回路的瞬态恢复电压极限值。 三相断路器开断时，电流首先过零的一相称为首开相，首开相所开断的电流是单相的，对于不同形式的短路，首开相开断过程中工频恢复时值是不同的。

电寿命试验

2.2电寿命试验 2.2.1概述 电器的电寿命是指在规定的接通和分断条件下，电器不需维修和不需更换任何零部件所能承受的有载操作次数。电器的电寿命试验时被试电器的触头（对接触器、低压断路器等电器来说，是指它们的主触头）是按产品标准中所规定的试验条件来接通和分断电路的（除此之外，接触器、低压断路器等电器还应按其产品标准中规定的试验条件进行其辅助触头的电寿命试验）。各种电器的产品标准中，除了规定其电寿命试验的试验条件外，还规定了其电寿命的次数，电器产品电寿命试验的目的就是为了考核电器在规定的试验条件下能否达到规定的电寿命次数。 2.2.2试验条件 1、电寿命试验的接通与分断条件 对于接触器，GB 14048.4-2003规定了不同使用类型时验证其电寿命的接通和分断条件，如表1所示。 表1 不同使用类型时接触器验证电寿命的接通和分断条件

注 cosφ的误差为±0.05，L/R的误差为±15%，试验电流的误差为±5%，试验电压的误差为±5%。 I—接通电流；IN—额定工作电流；U—外施电压；UN额定工作电压；IC—分断电流；Ur—工频或直流恢复电压。 接触器主触头使用类型的典型用途如表2所示。 表2 主触头的使用类型 表1中AC-3类型的电寿命试验条件是根据用交流接触器来控制电动机进行正常工作时（即起动及在运转中断开笼型电动机）的实际接通和分断情况来制定的。在笼型电动机起动瞬间，它相当于一个二次侧短路的变压器，所以电动机的起动电流比较大，一般均大于6倍电动机的额定电流，由于在起动笼型电动机时，电器的

接通电流就是电动机的起动电流，所以电器电寿命试验的接通条件定为I/IN=6、U/UN=1。如正常运转时电动机带额定负载，电动机定子电流等于其额定电流，则在运转中断开电动机时，电器触头断开的电流就是电动机的额定电流，故电器电寿命试验的分断条件中IC/IN定为1。下面再来分析运转中断开笼型电动机时电器触头上的电压，当电动机定子绕组断电瞬间，由于转子绕组对于电动机的磁路来说相当于一个短路线圈，所以它就立即感应出一个电流来阻止电动机磁路中主磁通的消失，这个转子电流产生一个磁通，此磁通相对于转子时静止的，但对于定子绕组来说，这个磁通相当于一个转速等于转子转速n的旋转磁场，这个旋转磁场切割定子绕组，在定子绕组中感应出电动势E，这个电动势在电动机绕组刚断电瞬间的大小与电压U相近，以后按指数规律衰减，其频率f=np/60，它小于电源电压的频率，且随着转子转速n的减小而降低。在电动机定子绕组断电瞬间，电器动、静触头间的电压Ur等于电源电压U与定子绕组感应电动势E瞬时值之和，由于在电动机定子绕组断电瞬间定子绕组感应电动势E的方向正好与电源电压U的方向相反，其大小又与电源电压相近，所以在电动机定子绕组断电瞬间电器动、静触头间电压Ur 的瞬时值接近于零，根据有关资料里的实测数据，这个电压值不超过0.17UN，据此，交流接触器电寿命试验分断条件中之Ur/UN定为0.17。 接触器电寿命的次数的确定原则是：从使用的角度出发，电寿命次数如能接近机械寿命的次数当然最好，但在电寿命试验时，与电器的其他零部件相比，触头部分的磨损更为厉害，除了由于在触头断开和闭合过程中动、静触头间的碰撞与摩擦产生机械磨损外，还由于电的原因造成了触头的电磨损。触头在断开电路时一般都会产生电弧，电弧的高温使触头表面金属材料熔化，由于磁场和气流等作用，熔化了的触头金属材料向周围喷射而散失，这就造成了触头断开过程中的电磨损，触头的电磨损不但产生在断开过程，在闭合过程中也会产生，这是由于在闭合过程中一般会产生触头弹跳，触头弹开时动、静触头间出现的金属桥及短弧都会使触头金属散失而造成触头闭合过程中的电磨损。随着触头磨损的增加，触头的厚度逐渐减小，触头的超程及终压力也随之逐渐减小，从而使触头温升逐渐增高。当触头磨损到一定程度使触头温升超过标准规定的允许数值或触头超程减小到接近于零，使触

FR307二极管反向恢复时间测试分析

FR307二极管反向恢复时间测试分析 二极管和一般开关的不同在于,“开”与“关”由所加电压的极性决定, 而且“开”态有微小的压降V f,“关”态有微小的电流i0。当电压由正向变为反向时, 电流并不立刻成为(- i0) , 而是在一段时间ts 内, 反向电流始终很大, 二极管并不关断。经过ts 后, 反向电流才逐渐变小, 再经过tf 时间, 二极管的电流才成为(- i0) , ts 称为储存时间, tf 称为下降时间。tr= ts+ tf 称为反向恢复时间, 以上过程称为反向恢复过程。这实际上是由电荷存储效应引起的, 反向恢复时间就是存储电荷耗尽所需要的时间。该过程使二极管不能在快速连续脉冲下当做开关使用。如果反向脉冲的持续时间比tr 短, 则二极管在正、反向都可导通, 起不到开关作用。 首先进行测试的是FR307GW 二极管，其外形实物图如下图所示，使用DI-100进行测试，它可以测试快恢复二极管、场效应管（Mosfet ）内建二极管、IGBT 基内建二极管。它可以测试二极管反向电流峰值100A ，二极管正向电流30A ，测量精度10nS ，测试的过程中不必担心二极管接反的问题。 图1 二极管实物及恢复特性 图2 二极管正向导通电流 图3 二极管反向恢复电流

图4二极管反向恢复电流斜率图5 二极管反向恢复时间以上波形是DI-100把偏置电压设置到150V测试的结果，综上可以看出，二极管正向导通电流：3.52A，二极管反向恢复电流：6.64A，二极管反向恢复电流斜率：7.76A/uS，二极管反向恢复时间：550nS。这个器件的参数，基本上是满足说明书要求的，应用时应该没有什么太大的问题。 接着使用DI-100测试FR307ZG二极管，二极管外形实物图如下图所示： 图1 二极管实物

二极管的反向恢复过程

二极管的反向恢复过程 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020

二极管的反向恢复过程 一、二极管的反向恢复过程 二、在下图的电路中V上输入如下的电压波形：则二极管上的电流波形如下： 可以看到，当通入正向电压时，二极管导通，二极管上的电流为I1，当通入的电压突然反向时，二极管上的电流也瞬间反向了，随后才变小，进而进入反向截止状态。这个现象就叫二极管的反向恢复。反向电流保持不变的这段时间称为储存时间ts，反向电流由I2下降到0.1I2所需的时间称为下降时间tf。储存时间和下降时间之和（ts+tf）称为反向恢复时间。二极管反向截止后还存在的电流被称为二极管的反向漏电流IR。 二、二极管反向恢复现象的解释 在二极管的PN节上，当外加正向电压时，P区的空穴向N区扩散，N区的电子向P区扩散，这样，不仅使势垒区（耗尽区）变窄，而且使载流子有相当数量的存储，在Ｐ区内存储了电子，而在Ｎ区内存储了空穴，它们都是非平衡少数载流子，如下图所示。 空穴由Ｐ区扩散到Ｎ区后，并不是立即与Ｎ区中的电子复合而消失，而是在一定的路程LP（扩散长度）内，一方面继续扩散，一方面与电子复合消失，这样就会在LP范围内存储一定数量的空穴，并建

立起一定空穴浓度分布，靠近结边缘的浓度最大，离结越远，浓度越小。正向电流越大，存储的空穴数目越多，浓度分布的梯度也越大。电子扩散到Ｐ区的情况也类似，下图为二极管中存储电荷的分布。 我们把正向导通时，非平衡少数载流子积累的现象叫做电荷存储效应。 当输入电压突然由正向变为反向时Ｐ区存储的电子和Ｎ区存储的空穴不会马上消失，但它们将通过下列两个途径逐渐减少： ①在反向电场作用下，Ｐ区电子被拉回Ｎ区，Ｎ区空穴被拉回Ｐ区，形成反向漂移电流IR，如下图所示； ②与多数载流子复合。 在这些存储电荷消失之前，ＰＮ结仍处于正向偏置，即势垒区仍然很窄，ＰＮ结的电阻仍很小，与电路中的负载电阻相比可以忽略，所以此时反向电流IR=（反向电压VR＋VD）/负载电阻RL。VD表

二极管反向恢复时间测试仪

二极管反向恢复时间测试仪 满足国家标准：GB/T 8024-2010，使用矩形波法测试反向恢复时间。 一：主要特点 A ：测量多种二极管 B ：二极管反向电流峰值100A （定制） C ：二极管正向电流30A （定制） D ：测量精度10nS E ：二极管接反、短路开路保护 F ：示波器图形显示 G ：EMI/RFI 屏蔽密封 H ：同步触发端 二：应用范围 A ：快恢复二极管 B ：场效应管（Mosfet ）内建二极管 C ：IGBT 基内建二极管 D ：其他二极管 三：DI-200外观介绍 DI-200二极管反向恢复时间测试仪面板介绍如图1所示，包括电源开关、电源指示灯、触发开关、触发指示灯、接反指示灯、正向电流调节、反向电压调节、恢复电流斜率调节、示波器信号端、示波器同步信号端。 图1 DI-200外观介绍图

四：DI-200测试仪参数 类 型 数 值 单 位 备 注 反向恢复电流 100 A 峰值 反向电压 10至300 V 分档 正向电流 30 A 峰值 按下频率 0.5 Hz 手动按下 0 Hz 短路情况，无法测量 电源输入 220 V AC 功耗小于10W 五：操作步骤 图2为DI-200和示波器之间的连接示意图，DI-200的两个通道分别和示波器的第一通道和外触发通道连接，然后把二极管接入DI-200。 图2 DI-200测试仪器和示波器连接示意图 5.1举例测试1N4007二极管的反向恢复时间步骤 第一步：将1n4007二极管接入红色和黑色夹子； 第二步：DI-200在侧面连接电源线，此时不要打开仪器电源，如果打开，请关闭电源。 数字示波器 DI-200测试仪 1通道 外触发

400V200kA合成试验系统——单相合成回路设计

400V/200kA合成试验系统——单相合成回路设计 国内外应用合成回路对高压断路器进行开断能力试验己经相当成熟。近年来，低压断路器的开断容量不断增加，使其在低压供电系统中的地位越来越重要，为了确保低压断路器在现场安全可靠地运行，本方案针对400V/200kA 低压合成回路试验系统进行研究、开发与设计，具有很好的经济意义和实用价值。 1. 单相合成回路设计 1.1 合成试验设计 本方案建立的低压合成回路的主电路原理图如图1. 1 所示，回路中的电压源和电流源均采用LC 振荡电路，试验所需的短路大电流和恢复电压皆由振荡电路提供。 1.1 合成试验回路接线原理图 C C 、L C为电流源的电容器、电抗器，M S为合闸开关，S a为辅助断路器，C ca、 R ca 为电压源回路，调节恢复电压用的调频电容、调频电阻，S 1 为被试断路器， F 为测量TRV器件、C h、L h、G h为高压源回路的电容、电感、点火球隙，C01、R01为试品瞬态恢复电压调节回路的电容、电阻，L50: 调节工频恢复电压为50赫兹。 图1. 1为两参数合成回路原理接线图，左半部分是为开断试验提供大的短路电流的电流源回路，右半部分为电压源回路，提供合成试验所需的瞬态恢复电压，根据合成试验要求，在电流过零并电弧熄灭后的阶段内，由电压源回路提供瞬态恢复电压，而在此期间电压源振荡放电的过程中也会提供小电流，它与短路

电流会叠加在一起，当短路电流过零后，其所需的恢复电压则由也压源部分的振荡回路提供。 根据经验，电流在过零前0.2ms 左右时，其弧隙电阻会变大，并且电流源的提供的电压较低导致短路电流无法维持正弦波形，电流会发生畸变，因此，电压源回路提供的恢复电压在此时投入，可以保证合成试验提供的低压断路器开断情况与电网中的实际开断条件相等价。 1.2 合成回路参数确定 图1.2为电压源回路等效电路图，充满电的电容器C h 经电感L n 振荡放电，提 供恢复电压，用来调节恢复电压大小的调频电容C 01和调频电阻R 01 与被试断路 器并联。试品断路器分闸以后，由于有调频回路中电容和电阻的作用，电压源回路会达到符合标准的恢复电压值。 图1.2 电压源回路等效电路 为了保证电流过零点附近的电流和电压的波形与实际情况相一致，则应满足在投入电压源后，被试开关中的电流i2（电压源提供的电流）过零时的变化率应与实际电力系统中短路电流i2（电流源提供的电流）过零时的变化率相同。 1.2.1 电流源设计及参数计算 图1 .3 为辅助开关开断电流源等效电路图，对电流源回路放电电流进行分析。图中C c是振荡放电的充电电容，L c是振荡电路电感，C oa是电流源回路，起调节辅助开关恢复电压作用的调频电容，R oa是导线电阻、各部件的内阻。 图1.3 辅助开关开断电流源等效电路图

二极管反向恢复时间测试

DI-1000型二极管反向恢复时间测试仪 一：主要特点 A ：测量多种二极管 B ：二极管反向电流峰值100A （定制） C ：二极管正向电流30A （定制） D ：测量精度5nS E ：二极管接反、短路开路保护 F ：示波器图形显示 G ：EMI/RFI 屏蔽密封 H ：同步触发端 二：应用范围 A ：快恢复二极管 B ：场效应管（Mosfet ）内建二极管 C ：IGBT 基内建二极管 D ：其他二极管 三：DI-1000外观介绍 DI-1000二极管反向恢复时间测试仪面板介绍如图1所示，包括电源开关、电源指示灯、触发开关、触发指示灯、接反指示灯、正向电流调节、反向电压调节、恢复电流斜率调节、示波器信号端、示波器同步信号端。 图1 DI-1000外观介绍图

四：DI-1000测试仪参数 类 型 数 值 单 位 备 注 反向恢复电流 100 A 峰值 反向电压 50至1000 V 分档 正向电流 30 A 峰值 按下频率 0.5 Hz 手动按下 0 Hz 短路情况，无法测量 电源输入 220 V AC 功耗小于10W 五：操作步骤 图2为DI-1000和示波器之间的连接示意图，DI-1000的两个通道分别和示波器的第一通道和外触发通道连接，然后把二极管接入DI-1000。 图2 DI-1000测试仪器和示波器连接示意图 5.1举例测试1N4007二极管的反向恢复时间步骤 第一步：将1n4007二极管接入红色和黑色夹子； 第二步：DI-1000在侧面连接电源线，此时不要打开仪器电源，如果打开，请关闭电源。第三步：调节电压旋钮选择器件反向耐压，将电压设置到300V 。在测试时，红色夹子和黑色夹子同输入交流电市电无隔离，请勿冒险将示波器探头和夹子连接； 数字示波器 DI-1000测试仪 1通道 外触发

如何计算电缆压降

如何计算电缆压降 问题1：电缆降压怎么算 50kw 300米采用vv电缆??? 25铜芯去线阻为 R=0.0172（300/25）=0.2 其压降为U=0.2*100=20 也就是说单线压降为20V 2相为40V 变压器低压端电压为400V 400-40=360V 铝线R=0.0283（300/35）=0.25 其压降为U=0.25*100=25 末端为350V 长时间运行对电机有影响建议使用 35铜芯或者50铝线 25铜芯其压降为 U=0.0172（300/35）=0.147（≈15V）15*2=30 末端为370V 铝线 U=0.0283（300/50）=0.17 17*2=34 末端为366V 可以正常使用（变压器电压段电压为400V) 50KW负荷额定电流I=P/1.732UcosΦ=50/1.732/0.38/0.8=50/0.53=94A 按安全载流量可以采用25平方毫米的铜电缆，算电压损失： R＝ρ(L/S)=0.017X300/25=0.2欧 电压损失U=IR=94X0.2=18V 如果用35平方毫米的铜电缆，算电压损失： R＝ρ(L/S)=0.017X300/35=0.15欧 电压损失U=IR=94X1.15=14V 选择导线的原则： 1)近距离按发热条件限制导线截面（安全载流量）； 2)远距离在安全载流量的基础上，按电压损失条件选择导线截面，要保证 负荷点的工作电压在合格范围； 3)大负荷按经济电流密度选择。 为了保证导线长时间连续运行所允许的电流密度称安全载流量。 一般规定是：铜线选5～8A／mm2；铝线选3～5A／mm2。 安全载流量还要根据导线的芯线使用环境的极限温度、冷却条件、敷设条件 等综合因素决定。 一般情况下，距离短、截面积小、散热好、气温低等，导线的导电能力强些， 安全载流选上限； 距离长、截面积大、散热不好、气温高、自然环境差等，导线的导电能力弱 些，安全载流选下限； 如导电能力，裸导线强于绝缘线，架空线强于电缆，埋于地下的电缆强于敷 设在地面的电缆等等。 问题2：55变压器，低压柜在距离变压器230米处。问变压器到低压柜需多粗电 缆 55KVA变压器额定输出电流(端电压400V)：I＝P/1.732/U＝55/1.732/0.4≈80(A) 距离：L＝230米，230米处允许电压为380V时，线与线电压降为20V，单根导线电压降：U＝10V，铜芯电线阻率：ρ＝0.0172 求单根线阻：R＝U/I＝10/80＝0.125(Ω) 求单根导线截面：S＝ρ×L/R＝0.0172×230/0.125≈32(平方) 取35 平方铜芯电线。 55KVA的变压器，最大工作电流约80A，输出电压400V。

二极管反向恢复过程

一、二极管从正向导通到截止有一个反向恢复过程 在上图所示的硅二极管电路中加入一个如下图所示的输入电压。在0―t1时间内，输入为+VF，二极管导通，电路中有电流流通。 设VD为二极管正向压降（硅管为0.7V左右），当VF远大于VD时，VD可略去不计，则 在t1时，V1突然从+VF变为-VR。在理想情况下，二极管将立刻转为截止，电路中应只有很小的反向电流。但实际情况是，二极管并不立刻截止，而是先由正向的IF变到一个很大的反向电流IR=VR／RL，这个电流维持一段时间tS后才开始逐渐下降，再经过tt后，下降到一个很小的数值0.1IR，这时二极管才进人反向截止状态，如下图所示。

通常把二极管从正向导通转为反向截止所经过的转换过程称为反向恢复过程。其中tS 称为存储时间，tt称为渡越时间，tre=ts+tt称为反向恢复时间。由于反向恢复时间的存在，使二极管的开关速度受到限制。 二、产生反向恢复过程的原因——电荷存储效应 产生上述现象的原因是由于二极管外加正向电压VF时，载流子不断扩散而存储的结果。当外加正向电压时Ｐ区空穴向Ｎ区扩散，Ｎ区电子向Ｐ区扩散，这样，不仅使势垒区（耗尽区）变窄，而且使载流子有相当数量的存储，在Ｐ区内存储了电子，而在Ｎ区内存储了空穴，它们都是非平衡少数载流于，如下图所示。 空穴由Ｐ区扩散到Ｎ区后，并不是立即与Ｎ区中的电子复合而消失，而是在一定的路程LP （扩散长度）内，一方面继续扩散，一方面与电子复合消失，这样就会在LP范围内存储一定数量的空穴，并建立起一定空穴浓度分布，靠近结边缘的浓度最大，离结越远，浓度越小。正向电流越大，存储的空穴数目越多，浓度分布的梯度也越大。电子扩散到Ｐ区的情况也类似，下图为二极管中存储电荷的分布。 我们把正向导通时，非平衡少数载流子积累的现象叫做电荷存储效应。 当输入电压突然由+VF变为-VR时Ｐ区存储的电子和Ｎ区存储的空穴不会马上消失，但它们将通过下列两个途径逐渐减少：①在反向电场作用下，Ｐ区电子被拉回Ｎ区，Ｎ区空穴被拉回Ｐ区，形成反向漂移电流IR，如下图所示； ②与多数载流子复合。