Tìm hiểu di/dt và dv/dt là gì trong điện tử ?

Giá trị di/dt quá cao là một trong những nguyên nhân chính khiến thyristor bị hỏng. Khi điều này xảy ra, ứng suất tác dụng lên các thiết bị bán dẫn có thể vượt quá các giá trị định mức và làm hỏng phần tử nguồn. Trong bài viết Bảo Khang Electric này, chúng tôi sẽ giải thích tầm quan trọng của các giá trị dv/dt và di/dt và tại sao chúng cần được xem xét trước khi chọn Solid State Relay (Rơ le Trạng thái rắn hay SSR ) cho các mạch điện tử của bạn.

di/dt và dv/dt là gì ?

Khái niệm :

• Quá điện áp là giá trị điện áp vượt quá điện áp hoạt động bình thường của thiết bị hoặc mạch điện. Tùy theo mức độ, quá áp này có thể làm hỏng các thành phần trong một hệ thống.
• Quá dòng là khi dòng tải bình thường bị vượt quá. Một lần nữa, tùy thuộc vào giá trị, quá dòng này cũng có thể làm hỏng các thành phần trong hệ thống.

dv/dt là đạo hàm của điện áp theo thời gian. Nói cách khác, đó là sự thay đổi của điện áp (delta V hoặc ΔV) chia cho sự thay đổi về thời gian (delta t hoặc Δt) hoặc tốc độ thay đổi của điện áp theo thời gian. Giá trị dv/dt là tốc độ tăng cực đại cho phép của điện áp từ cực dương đến cực âm

di/dt là đạo hàm của dòng điện theo thời gian . Xếp hạng di/dt là tốc độ tăng cực đại cho phép của dòng điện từ cực dương đến cực âm mà không gây ra bất kỳ hư hỏng nào cho thyristor.

Ảnh hưởng của di/dt và dv/dt Rơ le Trạng thái rắn hay SSR

Khi dòng điện chạy qua phần tử công suất (Thyristor hoặc Triac) giảm xuống dưới giá trị dòng giữ, Thyristor ngừng dẫn. Với tải điện trở thuần, điều này xảy ra ở cuối chu kỳ sóng hình sin và điện áp và dòng điện cùng pha. Khi tải có một thành phần cảm ứng (ví dụ: động cơ) thì sẽ có độ trễ giữa dòng điện và điện áp. Tại thời điểm dòng điện giảm xuống dưới giá trị dòng điện đang giữ, điện áp đã tăng lên với cực tính ngược lại. Do đó , khi triac/thyristor tắt, có một dv/dt lớn trên nó do điện áp bị cắt đột ngột. Tình trạng này có thể dẫn đến triac/thyristor tự kích hoạt, điều này có thể gây ra dòng điện không kiểm soát được.

dv/dt trong SSR

• dv/dt của SSR là một tham số rất quan trọng vì nó cho biết tốc độ tăng điện áp cực dương tối đa mà không đưa SSR vào pha dẫn khi không có tín hiệu điều khiển. Giá trị giới hạn dv/dt luôn được chỉ định theo điện áp/micro giây.
• Nếu tốc độ tăng của điện áp cực dương thuận vượt quá giới hạn tối đa đã chỉ định, thì nó sẽ gây ra chuyển từ trạng thái TẮT sang trạng thái BẬT. Nói cách khác, nếu dv/dt tăng vượt quá giá trị được chỉ định cho SSR, thì nó dẫn đến kích hoạt sai SSR, đây là một điều kiện không mong muốn.

di/dt trong SSR

Trong quá trình BẬT SSR, giới hạn về giá trị di/dt luôn được chỉ định theo đơn vị ampe/micro giây. Giá trị giới hạn di/dt phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ lan truyền và khuếch tán silic của thyristor/triac.

Khi di/dt cao hơn giá trị tối đa được đề cập trong thông số kỹ thuật, dòng điện từ cực dương đến cực âm có thể tăng quá nhanh khiến vùng dẫn điện không có đủ thời gian để trải rộng trên toàn bộ vùng silicon. Điều này sau đó dẫn đến việc tạo ra các điểm nóng gần các kết nối cổng do có mật độ dòng điện cao trong khu vực tiếp giáp. Việc tạo ra các điểm nóng có thể làm tăng nhiệt độ tiếp giáp của chất bán dẫn vượt quá giới hạn tối đa cho phép. Kết quả là, phần tử nguồn có thể bị hỏng vĩnh viễn

Giữ giá trị di/dt và dv/dt ổn định

Để giữ các giá trị dv/dt trong các giới hạn đã chỉ định trong quá trình BẬT của SSR, mạng RC có thể được sử dụng. Đây còn được gọi là Snubber. Một số rơle trạng thái rắn của celduc được trang bị các phần tử Mạng SnubberLess hoặc RC:

• Rơle trạng thái rắn không chéo : SO8 , SA/SU8 , v.v. Các rơle trạng thái rắn này phù hợp với mọi loại tải
• Rơle trạng thái rắn ngẫu nhiên hoặc tức thời được khuyến nghị cho tải cảm ứng cao: SO7 , SU7 , v.v.

Những sản phẩm này nên được xem xét khi bạn muốn kiểm soát tải không điện trở hoặc khi dv/dt tối đa của triac/thyristor có thể bị vượt quá.

Trên tải điện dung , khi phần tử công suất đóng, giá trị di/dt thường rất quan trọng. Trong trường hợp này, một cuộn cảm được lắp đặt nối tiếp làm giảm quá trình chuyển đổi nhanh, do đó làm trơn dòng điện.

Sê-ri SO8/SU8/SGT8… của celduc sử dụng các công nghệ cụ thể để giảm thiểu điện áp kích hoạt và tính đồng bộ để hạn chế những biến đổi dòng điện đột ngột này trên tải điện dung (pin, nguồn điện, v.v.).

Các giá trị dv/dt và di/dt tối đa (không lặp lại) được cung cấp bởi celduc trong bảng dữ liệu của nó: vượt quá giới hạn này, Thyristor/triac có thể bị hỏng.

• 500 V/μs có nghĩa là trong mỗi micro giây, điện áp tăng thêm 500 Vôn.
• 50A/μs có nghĩa là trong mỗi micro giây, dòng điện tăng thêm 50 Ampe.

Trong khi bật, tốc độ tăng tối đa của dòng điện và điện áp không được vượt quá các giá trị di/dt và dv/dt tối đa này.