1、瑞瑞萨萨科科技技硅可控开关元件与三端双向可控硅开关元件瑞萨科技公司 2004年 2月 Rev.1 模拟与分立半导体业务组通用半导体器件分部通用半导体产品工程部2硅可控开关（硅可控整流器）的工作原理硅可控开关（硅可控整流器）的工作原理栅极(G)阴极 (K)阳极 (A)符号阴极 (K)栅极(G)阳极 (A)PNNP结构栅极信号电流(阳极 阴极 )电源ttt特性CRSilicon（硅）Controlled（控制 ）Rectifier （整流器）CRSilicon（硅）Controlled（控制 ）Rectifier （整流器）硅可控整流器 (SCR)Semiconductor（半导体）Control
2、led（控制）Rectifier （整流器） (1957:GE)硅可控整流器 (SCR)Semiconductor（半导体）Controlled（控制）Rectifier （整流器） (1957:GE)电流方向(IG)(Vin)(IT)on off on off封锁 !硅可控开关 无反向电流通过3三端双向可控硅开关的工作原理三端双向可控硅开关的工作原理端口 2(T2)端口 1 (T1)栅极(G)符号 结构端口 2(T2)端口 1 (T1)栅极(G)PNNNP特性三端双向可控硅开关（ TRIAC）TRIode（三端）AC semiconductor switch（交流半导体开关） (1958:G
3、E) 三端双向可控硅开关（ TRIAC）TRIode（三端）AC semiconductor switch（交流半导体开关） (1958:GE) BCRBi-directional （双向）Control （控制）Rectifier（整流器）BCRBi-directional （双向）Control （控制）Rectifier（整流器）电流(双向)栅极信号电流( T1 T2)电源ttt(IG)(Vin)(IT)on off on三端双向 可控 硅开关能够通过 双向 电流4三端双向可控硅开关与硅可控开关在白色电器系统中的应用三端双向可控硅开关与硅可控开关在白色电器系统中的应用 (1)洗衣机 (
4、电动机 , 阀门 , 电磁开关 )MVMRY微处理器洗衣电机供水阀门排水电机自动关闭 继电 器Vcc增强系列可用于高绝缘强度产品三端双向 可控 硅开关特 点加强了误操作时并发触发电流的容量DIP(16P4) 封装简化了装配AY08B4-14BCR3KM -14LABCR08AM-14BCR08AM-14BCR08AM-14BCR12KM -14LA交流 100V 或交流 200VAY08B4-14BCR3KM -14LABCR08AM-14BCR08AM-14BCR08AM-14BCR8KM -14LABCR8KM -16LA最高7千克200V-240VAY08B4-12BCR5KM -12L
5、A/LBBCR10KM -12LA/LB最高10千克AY08B4-12BCR5KM -12LA/LBBCR1AM-12BCR1AM-12ABCR8KM -12LA/LB最 高7千克100V-120V洗衣槽水泵自动关闭继电器排水电机供水阀门洗衣电机容量输入电压(交流 )洗衣机用三端双向可控硅开关洗衣机用三端双向可控硅开关BCR1AM-12BCR1AM-12ABCR1AM-12BCR1AM-12ABCR1AM-12BCR1AM-12ABCR1AM-12BCR1AM-12ABCR1AM-12BCR1AM-12A5三端双向可控硅开关与硅可控开关在白色电器系统中的应用三端双向可控硅开关与硅可控开关在白色
6、电器系统中的应用 (2)真空吸尘器 ( 电机 )20A系列三端双向可控硅开关最适合于 真空吸尘器 .三端双向 可控 硅开关的 特点容忍重复的 冲流吸尘器用三端双向可控硅开关吸尘器用三端双向可控硅开关BCR2PM-12ABCR3KM-12LA/LBBCR12CM-12LA/LBBCR12KM-12LA/LB1000 to 1500WBCR2PM-12ABCR3KM-12LA/LBBCR8CM-12LA/LBBCR8KM-12LA/LB500W to 1000WAC200V 240VBCR2PM-12ABCR3KM-12LA/LBBCR20AM-12LA/LBBCR20KM-12LA/LB1000
7、 to 1500WBCR2PM-12ABCR3KM-12LA/LBBCR16CM-12LA/LB500 to 1000WAC100V 120V电动刷电机真空电机容量输入电压低端型低端型M真空电机M安全开关M控制电路高端型高端型 真空电机 电动刷电机6三端双向可控硅开关与硅可控开关在白色电器系统中的应用三端双向可控硅开关与硅可控开关在白色电器系统中的应用 (3)电风扇 ( 电动机 , 电磁开关 )电风扇用三端双向可控硅开关电风扇用三端双向可控硅开关AY08B4-12BCR08AM-12ABCR08AM-12ABCR08AM-12AAC200V to 240VAY08B4-12BCR1AM-12B
8、CR1AM-12BCR1AM-12AC100V to 120V垂直摆动 风扇水平摆动 风扇风扇电机输入电压三端双向 可控 硅开关的 特点DIP(16P4)封装简化了装配支持高成本效益系统MS微处理器电风扇电机 电磁开关7如何使用三端双向可控硅开关元件2004年 2月 Rev.1 模拟与分立半导体器件分部通用半导体产品工程部8如何使用三端双向可控硅开关元件如何使用三端双向可控硅开关元件(1)耐压级别的选择耐压级别的选择三端双向可控硅 开关的耐压 (VDRM) = 电源电压的 2倍或 3倍电源电压VDRMAC (V)使用位置(V)100V 线路100V 线路 日本600120V 线路美国100V
9、线路电容电机的逆向运行200V 线路220V 线路 中国，亚洲220V 240V 线路亚洲，欧洲200V 线路(240V)可逆电机70080010006009如何使用三端双向可控硅开关元件如何使用三端双向可控硅开关元件(2)电流的确定电流的确定(1) 无冲流时无冲流时 ( 加热器负载加热器负载 )(负载电流 ) 1.3 1.5 三端双向可控硅开关的允许电流例 . 6A 1.5 = 9 适用 10A 级别 三端双向可控硅 开关*根据目录决定散热片的尺寸(2)有冲流时有冲流时 ( 电灯电灯 , 变压器变压器 , 电动机负载电动机负载 )必须计算冲流，并进行详细的热计算 .向我们提供下列数据，瑞萨公
10、司 会为你计算 .a) 环境温度 (Ta)b) 冲流的峰值 (Ip)c) 恒定电流值 (IT(RMS)d) 运行序列： 导通期 ( )秒， 关断期 ( ) 秒* 散热片 : 材料 , 尺寸 , 涂覆 , ，热阻 Rth(f-a)（如能提供的话） .10如何使用三端双向可控硅开关元件如何使用三端双向可控硅开关元件(3)选择选择CR 吸收电路吸收电路在用三端双向可控硅开关控制电感性负载时，一般要如 下面所示连接 CR 吸收电路 ， 以抑止施加到器件上的 (dv/dt)c 值。当用三端双向可控硅开关控制电感性负载（L型负载）时，如在转换期间由于电流延迟的作用 ， (di/dt)c 和和 (dv/dt
11、)c 超过某个值时，可能因为超过某个值时，可能因为 (di/dt)c 和和(dv/dt)c，不需栅极信号而进入导通状态，从而变得无法控制。，不需栅极信号而进入导通状态，从而变得无法控制。AC 100V 线路 ： C=0.01 F0.47 FR=47100AC 200V 线路 ： C=0.01 F0.47 FR=47100C:0.01 F 0.47 F，R=47 100* 用于噪声保 护用于噪声保 护11如何使用三端双向可控硅开关元件如何使用三端双向可控硅开关元件(4)三端双向可控硅开关可通过施加正的或负的栅极 信号打开。三端双向可控硅开关在施加正向或反向电压时均可通过栅极信号打开。三 端双向可
12、控硅开关可按下面四种模式用栅极信号触发。GATET2TERMINAL+-+T2G+-+-T2G-+-T2G-+-+T2G模式模式 (1) 模式模式 (3) 模式模式 (2)模式模式 (4) 电路的触发模式12如何使用三端双向可控硅开关元件如何使用三端双向可控硅开关元件(5)栅极电路栅极电路三端双向可控硅开关 有四个触发模式并可用于下面的组合模式 模式(1)(3)(1)(3)模式 模式(2)(3)(2)(3)模式 模式(1)(4)(1)(4)栅极触发电路的例子栅极触发电路的例子SBS , diac 继电器继电器 光电耦合器光电耦合器脉冲变压器脉冲变压器 IC , 晶体管晶体管 晶体管振荡器晶体管
13、振荡器IC , 晶体管晶体管 r BCR1AM 的辅助触发器的辅助触发器13如何使用三端双向可控硅开关元件如何使用三端双向可控硅开关元件(6)如何设计栅极电路如何设计栅极电路 例例 . BCR8KM-12LA考虑工作温度为 -20 .栅极触发电流栅极触发电流 (IGT1) = IGT(max25 ) = 30mA 2.0 1.8= 108mA1. 栅极触发电流栅极触发电流栅极电阻栅极电阻 (RG) (Vcc-VGT1) / IGT1 (5.0V-1.8V) / 108mA 29.6 欧姆欧姆3.栅极电阻栅极电阻栅极触发电电压栅极触发电电压(VGT1) = VGT(max25 ) = 1.5V
14、1.2= 1.8V2.栅极触发电电压栅极触发电电压 ： IGT的温度依赖性IGT( 额定 ) = 30mA (max) = 2.0 Ta =-20( 栅极触发电流结温特性 ) ：Temperature dependability of VGTVGT(ratings)=1.5V (max) =1.2 Ta=-20( 栅极触发电压 结温特性 ) ：Temperature dependability of gate width = 1.8 Ta =-20( 栅极触发电流 栅极电流脉宽特性 )栅极Vcc T2T1地IGRGtwIG栅极电流14瑞萨三端双向可控硅开关与硅可控开关产品2004年 2月 Re
15、v.1 模拟与分立半导体器件分部通用半导体产品工程部15各种各种应 用应 用需求下需求下三端双向可控硅 开关三端双向可控硅 开关/硅可控 开关硅可控 开关的特点的特点* 平面工艺* 容忍高电压* 开发小型封装* 150 ，平面工艺* 容忍高电压* 下一代 (开发中 )产品 应用需求 特点三端双向可控硅开关复印机 ,打印机 , 洗衣机 , 吸尘器 , 风扇 , 带热水冲洗器的便盆等 .* 高质量* 高温度保证* 简化电路硅可控 开关点火器 , 漏地断路器 , 电子熔断器 , 逆变照明装置* 高电流控制* 小型封装* 高质量16三端双向可控硅开关三端双向可控硅开关与与硅可控开关硅可控开关的的工艺工
16、艺演变演变性能94 969800年02 04 06玻璃玻璃钝化钝化三端双向可控硅开关 /硅可控 开关平面型平面型三端双向可控硅 开关保证保证 Tj=150三端双向可控硅 开关下一代下一代三端双向可控硅 开关低关断电流高质量高可靠性电流容量的增强高附加值平面型平面型硅可控 开关低关断电流高质量17瑞萨瑞萨硅可控 开关硅可控 开关和和三端双向可控硅 开关三端双向可控硅 开关的特点的特点* 瑞萨是市场上首先保证瑞萨是市场上首先保证 Tj=150 三端双向可控硅 开关三端双向可控硅 开关 器件的厂商器件的厂商- 三 端双向可控硅开关 3 to 30A : 28 种产品* 为了采用 150 三端双向可控
17、硅开关, 应向客户提交 CAS 。如不向客户提交 CAS ，则向客户提供的是一般的125 产品。* 增强系列增强系列- 三端双向可控硅开关 0.8 to 30A: 40 种产品（普通）- 硅可控开关 0.3 to 12A: 16 种产 品* 各种各种 应 用应 用 最适合的产品最适合的产品- 高涌流保护- 小而薄的封装- 转换特性保证- 支持 IGT 项目* 高电压容忍产品高电压容忍产品18Tj=150保证保证三端双向可控硅 开关三端双向可控硅 开关的特点和品质的特点和品质功能概况*与目前一般 125 保证相比较，额定结温提高到 150 。这一温度的提高可允许更大的电流容量。采用平面结构产品系
18、列下表是现有的 3 to 30A/ 600V 普通 三端双向可控硅 开关。 .封装 元件号TO-220BCR5/6/20AM-12LB BCR8/10/12/16CM-12LBTO-220FN BCR3/5/8/10/12/16/20KM-12LBTO-220FN BCR3/5KM-12RBTO-220S BCR8/10/12/16CS-12LBTO-3P BCR30AM-12LB特点* 高温下的关断电流很小。由于平面结构 , 具有比多层结构小的关断电流* 较大的热设计限度使设计变得容易。例 . 当设计限度为 80%, Tj=150 x 80%=120 (从现下的 Tj=125 x 80%=1
19、00 提 高 20 度 ) * 电流容量的增加* 较小的散热片 安装尺寸小 1/4例 . BCR8KM 在 Ta=60 , IT(RMS)=8A,Rth(f-a)=4.8 /W(50cm2)(目前 Rth(f-a)=2.3 /W (200cm2)* 不一定需要散热器例 . BCR3KM Ta=80 , AC100V/140W加热器控制 、Tj=1.3W x 50 /W + 80=145 * 高可靠性* 高工作温度020406080100120140160012345678910有效导通电流 (A)外壳温度. ()Tj=150 Tj=125 19150保证保证三端双向可控硅 开关三端双向可控硅
20、开关新产品新产品* 概况概况由于不同于现下产品，具有 150 保证，所以是用于控制陶瓷加热器、带有 较小冲流的加热器、或较大电流容量的小型电动机的最适合的产品。* 特点特点1) 采用绝缘 封装 TO-220FN （绝缘 : 2000V 保证 ）2) 最高结温 150 保证3) 高抗噪声度 IGT 50mABCR8KM-12LC / BCR8KM-14LC 1200WBCR8KM-12LC / BCR8KM-14LC1000WBCR5KM-14LC800WBCR5KM-14LC600WBCR5KM-14LC400WAC200240VBCR16KM-12LC1200WBCR16KM-12LC100
21、0WBCR10KM-12LC800WBCR8KM-12LC / BCR8KM-14LC600WBCR5KM-14LC400WAC100V 120V元件号负载容量电源电压* 用于陶瓷加热器的例子用于陶瓷加热器的例子50487008BCR8KM-14LC50307005BCR5KM-14LC509660016BCR16KM-12LC506060010BCR10KM-12LC50486008BCR8KM-12LCIGTmAITSMAVDRMVIT(RMS) A元件号* 产品系列产品系列20150保证保证三端双向可控硅 开关 系列三端双向可控硅 开关 系列IT(RMS) ITSM VDRM VDSM
22、IGT元件号 (A) (A) (V) (V) (mA)BCR3KM-12LB 3 30 600 720 20BCR5KM-12LB 5 50 600 720 20BCR8KM-12LB 8 80 600 720 30BCR8KM-12LC 8 48 600 720 50BCR10KM-12LB 10 100 600 720 30BCR10KM-12LC 10 60 600 720 50BCR12KM-12LB 12 120 600 720 30BCR16KM-12LB 16 160 600 720 30BCR16KM-12LC 16 96 600 720 50BCR20KM-12LB 20 2
23、00 600 720 30BCR5KM-14LC 5 30 600 720 50BCR8KM-14LC 8 48 600 720 50IT(RMS) ITSM VDRM VDSM IGT元件号 (A) (A) (V) (V) (mA)BCR3KM-12RB 3 30 600 720 15BCR5KM-12RB 5 50 600 720 15* TO-220 封装封装IT(RMS) ITSM VDRM VDSM IGT元件号 (A) (A) (V) (V) (mA)BCR5AM-12LB 5 50 600 720 20BCR6AM-12LB 6 60 600 720 30BCR8CM-12LB
24、8 80 600 720 30BCR10CM-12LB 10 100 600 720 30BCR12CM-12LB 12 120 600 720 30BCR16CM-12LB 16 170 600 720 30BCR20AM-12LB 20 200 600 720 30* TO-220FN 封装封装 (普通使用普通使用 )* TO-220FN 封装封装 (电阻负载电阻负载 )IT(RMS) ITSM VDRM VDSM IGT元件号 (A) (A) (V) (V) (mA)BCR8CS-12LB 8 80 600 720 30BCR10CS-12LB 10 100 600 720 30BCR1
25、2CS-12LB 12 120 600 720 30BCR16CS-12LB 16 170 600 720 30* TO-220S 封装封装IT(RMS) ITSM VDRM VDSM IGT元件号 (A) (A) (V) (V) (mA)BCR30AM-12LB 30 300 600 720 50* TO-3P 封装封装21125保证保证三端双向可控硅 开关 系列三端双向可控硅 开关 系列IT(RMS) ITSM VDRM VDSM IGT元件号 (A) (A) (V) (V) (mA)BCR3KM-12RA 3 30 600 720 15BCR5KM-12RA 5 50 600 720 1
26、5* TO-220FN 封装封装 (电阻负载电阻负载 )IT(RMS) ITSM VDRM VDSM IGT元件号 (A) (A) (V) (V) (mA)BCR3AS-12LA 3 30 600 720 15BCR5AS-12LA 5 50 600 720 30* MP-3A/DPAK(L) 封装封装IT(RMS) ITSM VDRM VDSM IGT元件号 (A) (A) (V) (V) (mA)BCR8CS-12LA 8 80 600 720 30BCR10CS-12LA 10 100 600 720 30BCR12CS-12LA 12 120 600 720 30BCR16CS-12L
27、A 16 170 600 720 30* TO-220S 封装封装* TO-92 封装封装IT(RMS) ITSM VDRM VDSM IGT元件号 (A) (A) (V) (V) (mA)BCR08AM-12A 0.8 8 600 720 5( , )BCR1AM-12 1 10 600 720 5( =10)BCR08AM-14 0.8 8 700 840 5( , )10( , )* TO-220 封装封装IT(RMS) ITSM VDRM VDSM IGT元件号 (A) (A) (V) (V) (mA)BCR5AM-12LA 5 50 600 720 20BCR6AM-12LA 6 6
28、0 600 720 30BCR8CM-12LA 8 80 600 720 30BCR10CM-12LA 10 100 600 720 30BCR12CM-12LA 12 120 600 720 30BCR16CM-12LA 16 170 600 720 30BCR20AM-12LA 20 200 600 720 30IT(RMS) ITSM VDRM VDSM IGT元件号 (A) (A) (V) (V) (mA)BCR2PM-12RA 2 10 600 720* TO-220F 封装封装 (电阻负载电阻负载 )IT(RMS) ITSM VDRM VDSM IGT元件号 (A) (A) (V)
29、 (V) (mA)BCR3KM-12LA 3 30 600 720 20BCR5KM-12LA 5 50 600 720 20BCR8KM-12LA 8 80 600 720 30BCR10KM-12LA 10 100 600 720 30BCR12KM-12LA 12 120 600 720 30BCR16KM-12LA 16 160 600 720 30BCR20KM-12LA 20 200 600 720 30* TO-220FN 封装封装BCR3KM-14LA 3 30 700 840 30BCR5KM-14LA 5 50 700 840 30BCR8KM-14LA 8 80 700
30、840 30BCR12KM-14LA 12 120 700 840 30BCR8KM-16LA 8 80 800 960 30BCR8KM-20LA 8 80 1000 1200 30IT(RMS) ITSM VDRM VDSM IGT元件号 (A) (A) (V) (V) (mA)BCR08AS-12A 0.8 8 600 720* SOT-89 封装封装5( =10)BCR1AM-12A 1 10 600 720 7( , , )22硅可控 开关 系列硅可控 开关 系列IT(AV) ITSM VDRM IGT VGT元件号 (A) (A) (V)(mA) (V)CR3AS-12 3 90
31、600 0.1 0.8CR5AS-12 5 90 600 0.1 0.8* MP-3A/DPAK(L) 封装封装IT(AV) ITSM VDRM元件号 (A) (A) (V)CR05BS-8 0.1 10 400* SC-59 封装封装IGT VGT(mA) (V)0.1 0.8IT(AV) ITSM VDRM IGT VGT元件号 (A) (A) (V)(mA) (V)CR05AS-8 0.5 10 400 0.1 0.8CR08AS-12 0.8 10 600 0.1 0.8* SOT-89 封装封装IT(AV) ITSM VDRM元件号 (A) (A) (V)CR12CM-12 12 3
32、60 600* TO-220 封装封装IGT VGT(mA) (V)30 1.5IT(AV) ITSM VDRM IGT VGT元件号 (A) (A) (V)(mA) (V)CR02AM-8 0.3 10 400 0.1 0.8CR03AM-12 0.3 20 600 0.1 0.8* TO-92 封装封装CR05AM-12 0.3 10 600 0.1 0.8CR04AM-12 0.4 10 600 0.1 0.8CR03AM-16 0.3 20 800 0.1 0.8CR05AM-16 0.3 10 800 0.1 0.8IT(AV) ITSM VDRM IGT VGT元件号 (A) (A) (V)(mA) (V)CR3KM-12 3 70 600 0.1 0.8CR6KM-12 6 90 600 10 1.0* TO-220FN 封装封装CR8KM-12 8 120 600 15 1.0* 2004/7月 . 批量生产23硅可控 开关硅可控 开关和和三端双向可控硅 开关三端双向可控硅 开关的无铅计划的无铅计划TO-220FNTO-220FMP-3A/DPAK(L3)SOT-89TO-92TO-3PTO-220SC-59封装量产计划时间2004 / 3月已实施2004 / 4月2004 / 4月已实施已实施已实施已实施24
