电源适配器SCR谐振拓扑概述

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电源适配器SCR谐振拓扑概述

可控硅整流器（SCR）在DC／AC逆变器和DC／DC电源适配器中的应用已经超过25年，与双极型晶体管和 MOSFET管相比，其成本更低，电压与电流额定值更高，主要应用在功率超过1000w的电源适配器上。在大功率变换器中，SCR的一个显著特点是它不会因为次级损坏而损坏，而这恰恰是晶体管较常见的失效模式。
SCR相当于一种固态开关，很容易被施加于门极的窄脉冲触发导通，并且脉冲消失后仍能维持导通。一旦开通，就需要在某个时间点关断；但这并非易事，因为仅仅控制门极无法将其关断。现有文献中提到很多用来关断SCR（“转换”其状态）的电路。本质上，这些电路都是通过在一段很短的时间t内将SCR上的导通电流转移到另一条支路上，使其电流下降到零而实现关断的。下面将讨论SCR的关断。
补充：需要一个类似于SCR且可以通过门极关断（GTO）的门极控制开关，能通过门极控制其开通和关断，并维持其正确的工作状态。
早期的DC／AC或DC／ DC SCR电源适配器在开关频率大于8~10kHz时不能可靠工作。因为即使是开关速度较快的逆导型SCR，也必须在被关断且电流已经下降到零的10~20us后，其输出端才能达到可靠的高阻抗开路状态，阳阴极间才能承受高电压。
此外，早期的SCR即使在其输出电流下降到零的10~20s后，其输出端也仍然不能承受较大的dWd。大多数SCR输出端能承受的较大电压变化率为200V／us。当dd大于该值时，SCR将不再受关断信号控制而再次导通。

此外，早期的逆导型SCR在导通瞬间也不能承受太大的电流变化率，大多数SCR可承受的电流变化率范围为100~400／μ8。当d／d大于该值时，芯片的平均结温将上升，局部热1点将扩大，SCR要么立即被损坏，要么性能变差并很快被损坏。
由于工作频率被限制在10kHz以内，空气净化器充电器变压器、电感和电容的体积仍然较大，因而在许多场合中DC／AC或DC／DC变换器的体积过大。而且，10kHz以下的开关频率处于人类听觉频率范围之内，因而变换器工作时会发出严重噪声，不宜用于办公室甚至工厂中。为使噪声降到可以接受的程度，开关频率必须大于听觉频率范围的较大值（约为20kHz）。
大约在1977年，RCA公司研制出了不对称可控硅整流器（ASCR），解决了上述大多数问题，并使DC／AC和DCDC变换器的工作频率上升到40~50kHz。
传统SCR的输出端能承受的反向电压等于它们的正向阻断电压。但在多数电路中，SCR输出端的反向电压都被钳位在一个到两个二极管压降的水平（至多为2V），因此没必要具备很大的反向阻断能力。RCA公司对SCR芯片进行改进，使其关断时间（4，即从SCR正向电流下降为零到可以承受额定正向电压所需的时间）下降到4μs。这样做的代价是，其反向阻断能力下降到约为7V，但这在大多数逆变电路中已经足够。
下降到4us，RCA公司生产的这种器件（S7310）允许逆变器主电路的工作频率提高到40~50kHz。S7310还具有很多优点。它能承受的dwd和d／d的额定值分别为300ys（带V输入反偏）和2000Bs，而传统的SCR只有200V／us和400As。而且，这种器件可工作在额定电压为80V和额定电流为40A的条件下。这样的电流、电压参数和值，使基于半桥电路的逆变器和DCDC变换器在工作频率为40kHz时仅用两个ASCR就能输出400W的功率。
在较初几年里，S7310的市场价格为5美元，当时没有其他使用晶体管的电路能够仅用两个开关器件（总共10美元）就使输出功率达到4000wW。当RCA公司不再生产S7310时，其他厂家就开始生产类似的不对称SCR。其中，与S7310非常相似的是 Marconi公司生产的ACR25U，其阻断时间，为4us，阻断电压为1200V，有效额定电流为40A。

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| 发布时间：2019.01.23 来源：电源适配器厂家

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