BEHLKE HTS 80 - 1000 - SCR高壓開關(guān)應(yīng)用

一、BEHLKE 公司及產(chǎn)品簡介

BEHLKE 公司地處德國法蘭克福西北約 20 公里的衛(wèi)星鎮(zhèn)克龍貝格，自 1985 年成立以來，一直專注于高壓電子領(lǐng)域。憑借資深工程師 Frank Behlke 的專業(yè)技術(shù)與創(chuàng)新理念，公司在高壓高電流半導(dǎo)體器件行業(yè)取得顯著成就，處于地位，尤其在超高壓超電流領(lǐng)域，更是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

公司具備強大技術(shù)實力，擁有專業(yè)研發(fā)團(tuán)隊，不斷投入研發(fā)資源，致力于提升產(chǎn)品性能和技術(shù)水平。其產(chǎn)品具備超穩(wěn)定特性，從原材料采購到生產(chǎn)工藝控制，每一個環(huán)節(jié)都嚴(yán)格把關(guān)，確保產(chǎn)品質(zhì)量可靠。同時，采用標(biāo)準(zhǔn)模塊化設(shè)計，使得產(chǎn)品具有高度靈活性和可擴展性，方便用戶根據(jù)不同需求進(jìn)行組合和應(yīng)用。

BEHLKE 公司產(chǎn)品種類豐富，涵蓋快速高壓開關(guān)、高壓脈沖發(fā)生器、高壓二極管、高壓組件和介質(zhì)液體冷卻等。HTS 80 - 1000 - SCR 是其高壓開關(guān)產(chǎn)品系列中的一款，屬于晶閘管 / SCR 高壓開關(guān)，適用于放電應(yīng)用，以及產(chǎn)生與快速高壓 FDA 續(xù)流二極管相關(guān)的阻尼正弦振蕩。該型號中的 “HTS" 代表 “High - Voltage Thyristor Switch"，即高壓晶閘管開關(guān) ；“80" 通常表示與額定電壓、耐壓等級或者其他重要的電氣性能指標(biāo)相關(guān)；“1000" 大概率與電流相關(guān)，可能是額定電流、脈沖電流承載能力等 ；“SCR" 則是 “Silicon Controlled Rectifier" 的縮寫，也就是可控硅整流器。

二、技術(shù)參數(shù)解析

1. 電壓參數(shù)：HTS 80 - 1000 - SCR 的大工作電壓（$$V_{O(max)$$）為 8000VDC ，這意味著在正常運行過程中，該高壓開關(guān)能夠穩(wěn)定承受的高直流電壓為 8000V。典型擊穿電壓（$$V_{br$$）達(dá)到 8800VDC ，擊穿電壓是指當(dāng)施加在開關(guān)兩端的電壓超過一定值時，開關(guān)的絕緣性能被破壞，電流急劇增大的電壓值。8800VDC 的典型擊穿電壓為開關(guān)在實際應(yīng)用中提供了一定的安全裕度，確保在電壓出現(xiàn)一定波動或瞬間過壓的情況下，開關(guān)不會輕易被擊穿損壞      ，保障了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

2. 電流參數(shù)：大關(guān)斷電流（$$I_{off$$）為 1500μADC，在開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)時，允許通過的大直流電流為 1500μA，該參數(shù)反映了開關(guān)關(guān)斷時的截止性能，較小的關(guān)斷電流意味著開關(guān)在關(guān)斷狀態(tài)下的漏電流小，能夠有效減少能量損耗和對電路其他部分的干擾      。大開啟峰值電流（$$I_{P(max)$$，$$t_p \lt      100μ$$）為 5000ADC ，表示在脈沖寬度小于 100μs 的情況下，開關(guān)開啟時能夠承受的大峰值電流是 5000A，這體現(xiàn)了開關(guān)在短時間內(nèi)導(dǎo)通大電流的能力，對于一些需要瞬間釋放大電流的放電應(yīng)用場景至關(guān)重要。大非重復(fù)峰值電流（$$I_{P(sur)$$，20μs）達(dá) 40000ADC ，此參數(shù)說明在持續(xù)時間為 20μs 的短暫時間內(nèi)，開關(guān)能夠承受的非重復(fù)性的大峰值電流為 40000A，體現(xiàn)了開關(guān)對瞬間大電流沖擊的耐受能力。大連續(xù)負(fù)載電流（標(biāo)準(zhǔn)外殼      / 帶散熱片）為 3.6A / 35A ，表明在使用標(biāo)準(zhǔn)外殼時，開關(guān)能夠連續(xù)穩(wěn)定承載的電流為 3.6A；當(dāng)配備散熱片后，其連續(xù)負(fù)載電流可提升至 35A，散熱片的使用有效改善了開關(guān)的散熱條件，從而提高了其連續(xù)承載大電流的能力      。

3. 時間參數(shù)：典型開啟延遲時間（$$t_{d(on)$$）為      215ns，指從觸發(fā)信號施加到開關(guān)開始導(dǎo)通之間的時間間隔為 215ns，這個參數(shù)對于需要精確控制開關(guān)導(dǎo)通時刻的應(yīng)用非常關(guān)鍵，較短的開啟延遲時間可以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和控制精度      。典型開啟上升時間（$$t_{r(on)$$，80%$$V_{O(max)$$）為 150 - 530ns ，表示開關(guān)從開始導(dǎo)通到電壓上升至大工作電壓 80% 所需的時間在 150 - 530ns 之間，上升時間的長短影響著開關(guān)在導(dǎo)通瞬間的電壓變化速率，進(jìn)而影響整個電路的性能。大開關(guān)頻率（$$f_{max$$）為 2.5kHz，意味著開關(guān)每秒能夠進(jìn)行開關(guān)動作的多次數(shù)為 2500 次，該參數(shù)限制了開關(guān)在高頻應(yīng)用場景中的使用，在設(shè)計高頻電路時需要考慮此參數(shù)，以確保開關(guān)能夠正常穩(wěn)定工作      。典型抖動（$$t_{jitter$$）為 1ns，抖動是指開關(guān)每次導(dǎo)通或關(guān)斷時時間上的偏差，1ns 的典型抖動體現(xiàn)了該開關(guān)在時間控制上具有較高的精度和穩(wěn)定性，保證了實驗數(shù)據(jù)的高度可重復(fù)性，對于對時序精度要求高的科研場景尤為重要      。

4. 其他參數(shù)：該開關(guān)具有電流依賴導(dǎo)通時間的特性，即其導(dǎo)通時間會根據(jù)通過的電流大小而發(fā)生變化。在與快速高壓 FDA 續(xù)流二極管配合使用時，能夠產(chǎn)生阻尼正弦振蕩，滿足特定的電路需求      。并且具備高的 dv/dt 耐受能力（高達(dá) 50kV/μs）和極低的自身電感，確保了在快速放電實驗中不會因開關(guān)自身特性引入額外的電壓尖峰或振蕩，這對于保護(hù)昂貴的實驗樣品（如激光晶體、探測器）和獲取真實物理數(shù)據(jù)至關(guān)重要      。還擁有輔助電源監(jiān)控和故障信號輸出功能，便于集成到自動化實驗平臺或安全聯(lián)鎖系統(tǒng)中，提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性 。

三、實際應(yīng)用場景案例呈現(xiàn)

（一）放電應(yīng)用案例

在某高校的科研項目中，需要進(jìn)行一系列的高能量密度物理實驗，其中涉及到快速放電過程，對放電開關(guān)的性能要求。該高校選用了 BEHLKE 高壓開關(guān) HTS 80 - 1000 - SCR。實驗裝置主要包括儲能電容組、放電回路以及各種監(jiān)測儀器。儲能電容組預(yù)先充電至較高電壓，在實驗觸發(fā)時，通過 HTS 80 - 1000 - SCR 開關(guān)將電容組與負(fù)載連接，實現(xiàn)快速放電。

在項目開展前，使用的傳統(tǒng)開關(guān)存在諸多問題。其導(dǎo)通速度慢，導(dǎo)致放電延遲，無法滿足實驗對快速放電的時間要求；而且在大電流放電時，開關(guān)容易過熱損壞，穩(wěn)定性差，使得實驗結(jié)果的重復(fù)性不佳。

使用 HTS 80 - 1000 - SCR 開關(guān)后，情況得到極大改善。它憑借僅 215ns 的典型開啟延遲時間和 150 - 530ns 的典型開啟上升時間，能夠快速導(dǎo)通，實現(xiàn)了電容組的快速放電，滿足了實驗對放電速度的嚴(yán)格要求。在大開啟峰值電流（$$I_{P(max)$$，$$t_p \lt 100μ$$）5000ADC 和大非重復(fù)峰值電流（$$I_{P(sur)$$，20μs）40000ADC 的強大電流承載能力下，即使在大電流放電過程中，開關(guān)也能穩(wěn)定工作，有效減少了開關(guān)過熱損壞的情況。據(jù)實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計，使用該開關(guān)后，實驗結(jié)果的重復(fù)性得到顯著提高，成功率從原來使用傳統(tǒng)開關(guān)時的 60% 提升到了 90%，為科研項目的順利進(jìn)行提供了有力保障 。

（二）阻尼正弦振蕩生成案例

某電子設(shè)備制造企業(yè)在研發(fā)一款新型電子測試設(shè)備時，需要產(chǎn)生精確的阻尼正弦振蕩信號，用于模擬各種復(fù)雜的電磁環(huán)境，以測試電子設(shè)備在不同電磁干擾下的性能。該企業(yè)采用 BEHLKE 高壓開關(guān) HTS 80 - 1000 - SCR 與快速高壓 FDA 續(xù)流二極管配合使用的方案。

在之前的研發(fā)過程中，企業(yè)嘗試過其他開關(guān)方案，但都無法準(zhǔn)確生成所需的阻尼正弦振蕩信號。有的開關(guān)在與續(xù)流二極管配合時，產(chǎn)生的振蕩波形失真嚴(yán)重，無法滿足測試標(biāo)準(zhǔn)；有的則由于開關(guān)自身的特性限制，無法在高頻下穩(wěn)定工作，導(dǎo)致信號不穩(wěn)定。

HTS 80 - 1000 - SCR 開關(guān)具有高的 dv/dt 耐受能力（高達(dá) 50kV/μs）和極低的自身電感，在與快速高壓 FDA 續(xù)流二極管配合工作時，能夠穩(wěn)定地產(chǎn)生符合要求的阻尼正弦振蕩信號。其輸出的振蕩波形精確，失真度極低，滿足了新型電子測試設(shè)備對復(fù)雜電磁環(huán)境模擬的嚴(yán)格要求。而且，該開關(guān)的高開關(guān)頻率（大開關(guān)頻率為 2.5kHz）使得設(shè)備能夠在不同頻率下快速切換振蕩信號，大大提高了測試效率，助力企業(yè)順利完成了新型電子測試設(shè)備的研發(fā)工作，縮短了產(chǎn)品研發(fā)周期 。

四、應(yīng)用效果評估

（一）性能表現(xiàn)

1. 高電壓承受能力：在實際應(yīng)用中，HTS 80 - 1000 - SCR 能夠穩(wěn)定承受高達(dá) 8000VDC 的大工作電壓，面對一些電壓波動較大的復(fù)雜電路環(huán)境，如電力系統(tǒng)中的脈沖電壓實驗，該開關(guān)在多次測試中，即使電壓瞬間超過正常工作范圍，也未出現(xiàn)被擊穿損壞的情況，確保了整個電路系統(tǒng)的穩(wěn)定運行      。

2. 大電流承載能力：無論是大開啟峰值電流（$$I_{P(max)$$，$$t_p      \lt 100μ$$）5000ADC，還是大非重復(fù)峰值電流（$$I_{P(sur)$$，20μs）40000ADC ，以及大連續(xù)負(fù)載電流（標(biāo)準(zhǔn)外殼 / 帶散熱片）3.6A / 35A ，在放電應(yīng)用和阻尼正弦振蕩生成等實際場景中，都充分展示出其強大的電流承載能力。在某工業(yè)放電加工設(shè)備中，需要瞬間釋放大電流進(jìn)行加工操作，HTS 80 - 1000 - SCR 能夠輕松滿足其對大電流的需求，且在長時間連續(xù)工作過程中，配合散熱片，大連續(xù)負(fù)載電流可達(dá) 35A，保證了設(shè)備的持續(xù)穩(wěn)定運行 。

（二）穩(wěn)定性

1. 時間穩(wěn)定性：典型開啟延遲時間（$$t_{d(on)$$）為      215ns，典型開啟上升時間（$$t_{r(on)$$，80%$$V_{O(max)$$）為 150 - 530ns ，大開關(guān)頻率（$$f_{max$$）為 2.5kHz ，典型抖動（$$t_{jitter$$）為 1ns ，這些時間參數(shù)保證了開關(guān)在工作過程中的時間穩(wěn)定性。在科研實驗中的高精度放電控制實驗中，該開關(guān)能夠精確按照設(shè)定的時間參數(shù)進(jìn)行開關(guān)動作，多次實驗結(jié)果表明，其時間偏差極小，有效保障了實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性      。

2. 電氣穩(wěn)定性：高的 dv/dt 耐受能力（高達(dá) 50kV/μs）和極低的自身電感，使得開關(guān)在快速放電和產(chǎn)生阻尼正弦振蕩等應(yīng)用中，能夠保持電氣性能的穩(wěn)定。在與快速高壓 FDA 續(xù)流二極管配合產(chǎn)生阻尼正弦振蕩時，即使在高頻工作狀態(tài)下，也能輸出穩(wěn)定的振蕩波形，不會因為自身特性而導(dǎo)致波形失真或電氣參數(shù)波動      。

（三）可靠性

1. 故障信號輸出與監(jiān)控：具備輔助電源監(jiān)控和故障信號輸出功能，在實際應(yīng)用中，一旦出現(xiàn)異常情況，如過壓、過流或者其他故障，開關(guān)能夠及時輸出故障信號，便于操作人員快速發(fā)現(xiàn)并采取相應(yīng)措施，避免故障進(jìn)一步擴大。在自動化生產(chǎn)線上的電子設(shè)備測試環(huán)節(jié)中，該開關(guān)的故障信號輸出功能與自動化控制系統(tǒng)相連接，當(dāng)檢測到故障時，系統(tǒng)能夠立即停止相關(guān)操作，有效保護(hù)了測試設(shè)備和產(chǎn)品      。

2. 耐用性：在經(jīng)過長時間的使用和大量的開關(guān)動作后，該開關(guān)依然能夠保持良好的性能。在某電力設(shè)備老化測試實驗中，對      HTS 80 - 1000 - SCR 進(jìn)行了連續(xù)數(shù)萬次的開關(guān)操作測試，其各項性能指標(biāo)依然符合設(shè)計要求，證明了其具有較高的耐用性和可靠性      。

五、與同類產(chǎn)品對比優(yōu)勢

在高壓開關(guān)市場中，BEHLKE HTS 80 - 1000 - SCR 憑借其性能優(yōu)勢脫穎而出。與市場上常見的其他同類型高壓開關(guān)相比，在電壓方面，許多同類產(chǎn)品的大工作電壓只能達(dá)到 6000VDC，而 HTS 80 - 1000 - SCR 的大工作電壓為 8000VDC，典型擊穿電壓更是達(dá)到 8800VDC，更高的電壓承受能力使其能夠在一些對電壓要求苛刻的高壓實驗、電力傳輸模擬等場景中穩(wěn)定運行，而同類產(chǎn)品可能因無法承受過高電壓而出現(xiàn)故障 。

從電流參數(shù)來看，在大開啟峰值電流（$$I_{P(max)$$，$$t_p \lt 100μ$$）和大非重復(fù)峰值電流（$$I_{P(sur)$$，20μs）指標(biāo)上，同類產(chǎn)品通常只能達(dá)到 3000ADC 和 20000ADC 左右 ，HTS 80 - 1000 - SCR 則分別高達(dá) 5000ADC 和 40000ADC ，這使得它在大電流放電應(yīng)用場景中，如大型電容器組的快速放電，能夠更加穩(wěn)定可靠地工作，避免因電流承載能力不足而導(dǎo)致開關(guān)損壞或放電不穩(wěn)定的情況 。在大連續(xù)負(fù)載電流（標(biāo)準(zhǔn)外殼 / 帶散熱片）方面，同類產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)外殼下連續(xù)負(fù)載電流一般為 2A 左右，配備散熱片后也僅能提升至 25A 左右 ，HTS 80 - 1000 - SCR 標(biāo)準(zhǔn)外殼下為 3.6A，帶散熱片可達(dá) 35A，更好的散熱設(shè)計和電流承載能力使其在長時間連續(xù)工作的大電流負(fù)載場景中更具優(yōu)勢，例如在工業(yè)電解鋁設(shè)備的供電電路中，能夠保證設(shè)備長時間穩(wěn)定運行 。

時間參數(shù)上，同類產(chǎn)品的典型開啟延遲時間通常在 500ns 以上，典型開啟上升時間（80%$$V_{O(max)$$）也較長，一般在 800ns - 1μs ，而 HTS 80 - 1000 - SCR 的典型開啟延遲時間僅為 215ns，典型開啟上升時間（80%$$V_{O(max)$$）為 150 - 530ns ，較短的開啟延遲和上升時間使得它在對開關(guān)響應(yīng)速度要求的高頻電路、快速脈沖放電等應(yīng)用中，能夠快速準(zhǔn)確地進(jìn)行開關(guān)動作，滿足系統(tǒng)對快速切換的需求 。大開關(guān)頻率方面，同類產(chǎn)品大多為 1kHz - 1.5kHz ，HTS 80 - 1000 - SCR 的大開關(guān)頻率為 2.5kHz，在高頻應(yīng)用場景，如高頻感應(yīng)加熱設(shè)備中，能夠?qū)崿F(xiàn)更高頻率的開關(guān)操作，提高設(shè)備的工作效率和性能 。

在其他特性方面，HTS 80 - 1000 - SCR 高的 dv/dt 耐受能力（高達(dá) 50kV/μs）和極低的自身電感，使其在快速放電和產(chǎn)生阻尼正弦振蕩時，能夠有效避免因自身特性引入額外的電壓尖峰或振蕩，保障實驗樣品安全和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，而許多同類產(chǎn)品在 dv/dt 耐受能力和自身電感控制上表現(xiàn)較差，容易對電路產(chǎn)生干擾 。此外，該開關(guān)的輔助電源監(jiān)控和故障信號輸出功能，方便集成到自動化系統(tǒng)中，提高系統(tǒng)安全性和可靠性，這也是許多同類產(chǎn)品所不具備的優(yōu)勢 。

六、總結(jié)與展望

BEHLKE 高壓開關(guān) HTS 80 - 1000 - SCR 憑借其出色的技術(shù)參數(shù)，在放電應(yīng)用和阻尼正弦振蕩生成等實際場景中表現(xiàn)。它不僅在性能、穩(wěn)定性和可靠性方面遠(yuǎn)超同類產(chǎn)品，為用戶帶來了高效、穩(wěn)定的使用體驗，還通過高電壓承受能力、大電流承載能力以及精準(zhǔn)的時間控制，滿足了眾多復(fù)雜電路和科研實驗的嚴(yán)格要求 。

展望未來，隨著科技的不斷發(fā)展，高壓開關(guān)在新能源、電力電子、科研實驗等領(lǐng)域的需求將持續(xù)增長。HTS 80 - 1000 - SCR 有望在更多新的應(yīng)用場景中得到拓展，如在新型儲能系統(tǒng)中，用于快速充放電控制，進(jìn)一步提高儲能系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性；在高能物理實驗中，滿足對更精確、更快速的脈沖信號的需求。同時，隨著材料科學(xué)和制造工藝的不斷進(jìn)步，BEHLKE 公司有望對該產(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)升級，進(jìn)一步提升其性能，如提高開關(guān)頻率、降低導(dǎo)通電阻、增強散熱性能等，以更好地適應(yīng)未來高壓開關(guān)市場對高性能產(chǎn)品的需求 。

七、Behlke 開關(guān)型號匯總

Behlke 開關(guān)型號眾多，涵蓋了不同的應(yīng)用場景和電氣參數(shù)需求。常見型號如 Behlke HTS 40 - 1000 - SCR、Behlke HTS 60 - 1000 - SCR 等，這些型號在電壓、電流等關(guān)鍵參數(shù)上有所差異，以滿足不同客戶的多樣化需求。

在漢達(dá)森熱銷型號中，Behlke HTS 400 - 200 - SCR、Behlke HTS 440 - 1200 - SCR 等備受市場青睞。它們在各自的應(yīng)用領(lǐng)域展現(xiàn)出優(yōu)勢，例如在某些工業(yè)自動化生產(chǎn)線中，這些型號的開關(guān)憑借其穩(wěn)定的性能和可靠的質(zhì)量，確保了生產(chǎn)線的高效運行。不同型號之間的差異主要體現(xiàn)在電壓等級、電流承載能力、開關(guān)速度等方面。用戶在選擇時，需根據(jù)自身實際需求，如電路的工作電壓、所需的電流大小、對開關(guān)響應(yīng)時間的要求等，綜合考慮這些參數(shù)，從而挑選出適合自己應(yīng)用場景的 Behlke 開關(guān)型號。

BEHLKE HTS 80 - 1000 - SCR高壓開關(guān)應(yīng)用