【導讀】X0115ML是一款由 ST設計的緊湊型可控硅整流器 (SCR),用于接地故障斷路器 (GFCI)和電弧故障 斷路器 (AFCI)。它具有 750V的斷態(tài)浪涌 峰值電壓 ,并采用 SOT23-3L微型 封裝 (2.75mmx3.10mm),可能是目前市場上最小的晶閘管 。使用 X0115ML可以大大節(jié)省電路板空間 ,并且讓工業(yè)應用具有600V的斷態(tài)重復峰值電壓 。此外 ,該產品的爬電距離為1.1mm,滿足了UL 840規(guī)范 120VAC無涂層絕緣的要求 。
X0115ML是一款由 ST設計的緊湊型可控硅整流器 (SCR),用于接地故障斷路器 (GFCI)和電弧故障 斷路器 (AFCI)。它具有 750V的斷態(tài)浪涌 峰值電壓 ,并采用 SOT23-3L微型 封裝 (2.75mmx3.10mm),可能是目前市場上最小的晶閘管 。使用 X0115ML可以大大節(jié)省電路板空間 ,并且讓工業(yè)應用具有600V的斷態(tài)重復峰值電壓 。此外 ,該產品的爬電距離為1.1mm,滿足了UL 840規(guī)范 120VAC無涂層絕緣的要求 。
為什么要設計工業(yè) GFCI 和 AFCI?
關系生命安全的設計
斷路器
根據美國勞工統計局 2021 年致死工傷調查(在冊最新一年的數據),因接觸有害物質或環(huán)境致死的 798 人中,觸電是第二大死因(152 人),僅次于接觸有害物質(551人)致死。 簡而言之,觸電傷亡是工廠工人和在工業(yè)環(huán)境中工作的工人面臨的一個真實風險,尤其是在有水的情況下,風險程度非常高,即使是 10 mA 的“小”電流也能引起嚴重的休克,而 50 mA 足以引起肌肉收縮,使心臟驟?;蛞鸷粑狡?。
預防觸電
為了保護人們用電安全,美國國家電氣法規(guī)開始要求在住宅設備中使用 GFCI斷路器,并于 2000 年出臺了高壓工業(yè)環(huán)境(480 V 至 600 V)法規(guī)。大多數人都熟悉斷路器中的傳統的 GFCI。該系統監(jiān)視火線和零線的電流,以確定從插座流出的電流是否返回地線。如果兩條電線的電流相等,則一切正常。如果存在差異,系統就會認為電流向其他地方,例如,流經觸電的人體。在這種情況下,GFCI 就會使火線和零線之間的電路跳閘,中斷電流。
預防電氣火災
另一方面,AFCI 監(jiān)測電弧形狀和電弧幅度,檢測危險情況,防止發(fā)生電氣火災。 因此,AFCI 的電子設計比 GFCI 更加復雜。電弧故障可能是由電線松動或過熱或電流流過意外物體引起的。所有這些事件都會產生高強度和大規(guī)模的溫度激增,如果不加以控制,將會引發(fā)電氣火災。腐蝕或液體也會導致電弧故障,在工業(yè)環(huán)境中,這可能造成嚴重后果。
讓工廠變得更智能
除了此類產品適用的國家法規(guī)之外,制造商還設計更智能的 GFCI 和 AFC,將其連接到云端,收集更多的用電數據,實現自動化操作。當想要簡化設備維護時,斷路器遠程重置是一個非常有用的功能。然而,這些功能需要更多的電子元器件,例如,微控制器、射頻收發(fā)器、傳感器等。因此,新的GFCI 和 AFCI 必須封裝更多的組件,但是電路板尺寸必須保持不變,這意味著工程師必須尋找更小的組件,才能提高總體設計密度。然而,考慮到產品的關鍵特性,他們不能為了更小的封裝而犧牲器件性能及穩(wěn)定可靠性。
X0115ML,在工業(yè) GFCI 或 AFCI 中集成可控硅整流器,需要注意些什么?
柵極觸發(fā)電流
X0115ML的標記符號
SCR是GFCI 或 AFCI 的核心組件,柵極靈敏度是許多人關注的SCR的第一個技術特性。過去,工業(yè)環(huán)境中的設備不能太靈敏,否則會導致誤跳閘,保護設備會認為存在故障,而實際上并沒有故障。究其原因,隨著設備使用的功率顯著增加,正常電流變化明顯高于住宅用設備。X0115ML 的柵極觸發(fā)電流范圍是 30 μA 至 150 μA,靈敏度足以適合各類應用,同時仍然符合工業(yè)環(huán)境標準。
浪涌峰值電壓
另一個關鍵指標是斷態(tài)浪涌峰值電壓,這是決定晶閘管魯棒性的關鍵指標。事實上,為了達到預期效果,尤其是在工業(yè)環(huán)境中,SCR 必須能夠應對非常高的尖峰電壓。傳統上,大功率系統器件的斷態(tài)浪涌峰值電壓是700 V,而 X0115ML 則升至 750 V。因此,工程師可以享受更大的電壓安全裕量,并可以在更多設備中使用 ST 器件。此外,我們還提供了更強的 EMI 保護措施,以提高其在使用壽命內的魯棒性。
封裝尺寸與整體尺寸
最后,隨著智能電路中斷器市場激增,對電子元器件的需求日益提高,尺寸成為一個越來越重要的衡量指標。通常,工業(yè) GFCI 和 AFCI用 SCR采用 SOT-223 封裝。因此,通過改用 SOT-23-3L封裝,我們可以將器件整體占板面積減少到標準封裝的五分之一,而不會影響性能或 UL 840 要求。X0115ML 甚至比X0115MUF, 還要小,后者具有相同的柵極觸發(fā)電流和直接浪涌電壓,不同的是采用5.6 mm x 3.05 mm 的 SMBflat-3L 封裝。
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