我们如何保护家用电器、工业系统、摩托车调压器中的电路？最近，ST最近更新了其高温晶闸管系列产品，结温可达150℃，提供抗高噪声功能。TN系列涵盖了从12A到80A的各种通态电流。本文将重点介绍一种特殊设备:TN5015H-6G。这个器件是第一个开态电流50 A，关态电压600 V的，能解决多大的问题？

首先介绍一些知识点:

晶闸管？

晶闸管是一种固体半导体器件，也叫晶闸管。它由交替的P类和T类物质(PNPN)组成，以创建三个pn结层。晶闸管通常有三个电极:阳极、阴极和栅极(控制电极)。

左侧单向晶闸管和右侧双向晶闸管。

最常见的晶闸管类型是可控硅整流器(SCR)。当阴极相对于阳极被动调节时，只有当脉冲施加到门上时，电流才能流动。然后SCR开始导电，直到阴极和阳极之间的电压反转或降低到极限值。有了这种晶闸管，只需要很小的触发电流或电压就可以用来交换或控制大量的功率。

什么是浪涌？

浪涌又称浪涌和浪涌，是指瞬间超过稳定值的峰值，包括浪涌电压和浪涌电流。供电系统的浪涌主要来自两个原因:外部(雷电)和内部(电气设备的启停和故障等)。).浪涌的特点往往是时间短(雷电引起的过电压往往在微秒级，电气设备引起的过电压往往在毫秒级)，但瞬时电压和电流极高，容易对电气设备和电缆造成伤害，所以需要浪涌保护器来保护。

其中，电涌保护器，即所谓的雷电保护器，常用于电子设备和仪器中。当电气设备受到干扰产生最大电流或遭雷击时，电涌保护器不仅能及时分流，还能迅速将电流泄入大地，保护设备免受雷击。

购买漏电保护器时要注意尺寸。通常漏电保护器分为额定电流和动作电流。额定电流分为10A、16A、20A等。，常见的工作电流有30mA、10mA、100mA。如果家用电流为6 A，可以选择20A，d型的额定漏电保护器。

TN5015H-6G

这就需要工程师重新评估和思考如何防止苛刻要求下的浪涌电流。

当工程师希望提高利润率和产品差异化时，很多人选择提高设计的稳定性。用户也期望他们的产品能够承受越来越恶劣的环境，尤其是在高端或小众市场。提高产品稳定性的一种方法是改善过压保护。事实上，作为一个品牌，没有什么比未能阻止价格的突然飙升更有害的了。比如供电不可靠损坏的电视机，或者天气损坏的工业品，都是不能接受的。因此，随着鲁棒性变得越来越重要，浪涌保护也变得越来越关键。

目前，根据不同的应用，大多数认证旨在防止2kv和4kv之间的浪涌。虽然这些值反映了大多数用例，但许多人觉得它们还不够，尤其是对于工业或高端设计。因此，工程师们越来越多地开发额定电压在6kv至12kv之间的浪涌保护电路。一些监管机构已经开始重新评估他们的标准，以考虑这一新的现实。问题是，现在的公司需要解决方案，因为设计师们正试图为更极端的情况制定计划。

如何用晶闸管控制MOV泄漏

一旦人们开始谈论浪涌保护，许多工程师就开始考虑金属氧化物电阻(mov)。MOV的主要目的是吸收巨大的电压浪涌，以防止损坏系统的其他部分。在其最基本的形式中，MOV使用许多与负载并联的二极管。在正常工作条件下，MOV具有很高的耐腐蚀性。然而，如果突然出现高瞬态电压，二极管的电阻会下降到几乎为零，从而转移初级器件的浪涌。因此，这是保护敏感部件免受突然喘振的有效方法。

工程师们寻求制造更健壮的产品，他们经常试图解决MOV固有的缺点。事实上，MOV的性能会随着时间或多次使用而下降，过一段时间后它会变得不那么有用。原因是MOV的漏电流会在每次浪涌或超时后增加。为了解决这个问题，工程师们使用晶闸管串联作为MOV泄漏电流的屏障。由于一些标准将试图限制产品对环境的影响，寿命较短的MOV不再是理想的选择。因此，工程师必须使用晶闸管，以确保其浪涌保护持续更长时间。这些趋势解释了为什么越来越多的工程师使用TN5015H-6G这样的设备。

TN5015H-6G:应对新挑战的解决方案

测量鲁棒性(dI/dt和dV/dt)

工程师希望晶闸管能提高浪涌保护的鲁棒性，如何确定元件的尺寸至关重要。不幸的是，一些团队可能很难决定优先考虑哪些技术规范。因此，有必要了解，在无数的数据点中，有两个参数值得注意:

dI/dt

dV/dt

前者测量电流从关断状态到导通状态的最大变化率。简单来说，它代表了设备在一段时间内所能承受的电流，会对系统所能管理的浪涌产生直接的影响。比如TN5015H-6GDI/DT100A/100S，保证了它可以应对6 kV浪涌测试。

另一个可以帮助工程师确定设备尺寸的值是dV/dt。本规范测量启动设备的最小电压变化率。这个值很重要，因为低dV/dt意味着器件将在不适当的时间开启。因此，工程师们很难找到一种栅极触发电流(IGT)足够低的器件，在浪涌发生时能够足够灵敏地导通，但dV/dt足以抵抗噪声，防止误触发。在150°C的环境下，IGT=15 mA，dv/dt = 500v/s，所以TN5015H-6G是许多工程师创造更好过载保护的理想选择。

更高的结温是关键

由于TN5015H-6G的15 mA调谐门，它可以用作浪涌电压斜坡的快速触发器，并专注于SCR的保护功能。在高达150°C的条件下，它在低栅极电流和高浪涌电流之间的额定权衡是市场上独一无二的特性。因为ST改进了制造工艺，可以获得更高的结温。此外，ST提高了光刻精度。与传统的125°C相比，ST已经能够设计出在高温下工作的晶闸管。这也解释了为什么ST可以发布汽车行业认证的TN设备。

延伸阅读:漏电保护器的结构组成

漏电保护器主要由三部分组成:检测元件、中间放大环节和操作执行机构。

①检测元件。它由零序变压器组成，检测泄漏电流并发出信号。

②扩增。微弱的漏电信号通过不同的器件(放大部件可以是机械器件也可以是电子器件)放大，形成电磁保护器相电子保护器。

③执行机制。接收到信号后，主开关从闭合位置切换到断开位置，从而切断电源。受保护电路的跳闸元件与电网分离。

晶闸管在漏电保护器中的作用

电气设备漏电时，有两种异常现象:

一是三相电流平衡被破坏，出现零序电流；

第二，正常情况下对地电压出现在不带电的金属外壳中(正常情况下金属外壳和大地都是零电位)。

漏电保护器工作原理:

正常情况下，零序电流互感器B(3 ~ 5匝双线并联绕组)一次L1和L2中电流的相量和为零。当被保护线路触电或设备对地漏电时，初级会出现残余电流，L3(数百匝)会感应出几百毫伏的漏电信号，在L3和C1组成的串联谐振电路中谐振后大于800mV。可以直接触发单向晶闸管SCR导通(SCR的工作电压由VD1~ VD4桥式整流从220V供给)，相当于A、B两点导通。220V交流电几乎全部施加在脱扣器T上，脱扣器T实际上是一个电磁铁，它吸引自由脱扣机构将动、静触头分开，切断电源，从而起到漏电(触电)保护的作用。交流脱扣产品脱扣功率较高，额定动作时间略快，脱扣(跳闸)快。