BEHLKE HTS 80 - 1000 - SCR高压开关应用

BEHLKE HTS 80 - 1000 - SCR高压开关应用

一、BEHLKE 公司及产品简介

BEHLKE 公司地处德国法兰克福西北约 20 公里的卫星镇克龙贝格，自 1985 年成立以来，一直专注于高压电子领域。凭借资深工程师 Frank Behlke 的专业技术与创新理念，公司在高压高电流半导体器件行业取得显著成就，处于地位，尤其在超高压超电流领域，更是行业标准。

公司具备强大技术实力，拥有专业研发团队，不断投入研发资源，致力于提升产品性能和技术水平。其产品具备超稳定特性，从原材料采购到生产工艺控制，每一个环节都严格把关，确保产品质量可靠。同时，采用标准模块化设计，使得产品具有高度灵活性和可扩展性，方便用户根据不同需求进行组合和应用。

BEHLKE 公司产品种类丰富，涵盖快速高压开关、高压脉冲发生器、高压二极管、高压组件和介质液体冷却等。HTS 80 - 1000 - SCR 是其高压开关产品系列中的一款，属于晶闸管 / SCR 高压开关，适用于放电应用，以及产生与快速高压 FDA 续流二极管相关的阻尼正弦振荡。该型号中的 “HTS" 代表 “High - Voltage Thyristor Switch"，即高压晶闸管开关 ；“80" 通常表示与额定电压、耐压等级或者其他重要的电气性能指标相关；“1000" 大概率与电流相关，可能是额定电流、脉冲电流承载能力等 ；“SCR" 则是 “Silicon Controlled Rectifier" 的缩写，也就是可控硅整流器。

二、技术参数解析

1. 电压参数：HTS 80 - 1000 - SCR 的大工作电压（$$V_{O(max)$$）为 8000VDC ，这意味着在正常运行过程中，该高压开关能够稳定承受的高直流电压为 8000V。典型击穿电压（$$V_{br$$）达到 8800VDC ，击穿电压是指当施加在开关两端的电压超过一定值时，开关的绝缘性能被破坏，电流急剧增大的电压值。8800VDC 的典型击穿电压为开关在实际应用中提供了一定的安全裕度，确保在电压出现一定波动或瞬间过压的情况下，开关不会轻易被击穿损坏      ，保障了系统的稳定性和可靠性。

2. 电流参数：大关断电流（$$I_{off$$）为 1500μADC，在开关处于关断状态时，允许通过的大直流电流为 1500μA，该参数反映了开关关断时的截止性能，较小的关断电流意味着开关在关断状态下的漏电流小，能够有效减少能量损耗和对电路其他部分的干扰      。大开启峰值电流（$$I_{P(max)$$，$$t_p \lt      100μ$$）为 5000ADC ，表示在脉冲宽度小于 100μs 的情况下，开关开启时能够承受的大峰值电流是 5000A，这体现了开关在短时间内导通大电流的能力，对于一些需要瞬间释放大电流的放电应用场景至关重要。大非重复峰值电流（$$I_{P(sur)$$，20μs）达 40000ADC ，此参数说明在持续时间为 20μs 的短暂时间内，开关能够承受的非重复性的大峰值电流为 40000A，体现了开关对瞬间大电流冲击的耐受能力。大连续负载电流（标准外壳      / 带散热片）为 3.6A / 35A ，表明在使用标准外壳时，开关能够连续稳定承载的电流为 3.6A；当配备散热片后，其连续负载电流可提升至 35A，散热片的使用有效改善了开关的散热条件，从而提高了其连续承载大电流的能力      。

3. 时间参数：典型开启延迟时间（$$t_{d(on)$$）为      215ns，指从触发信号施加到开关开始导通之间的时间间隔为 215ns，这个参数对于需要精确控制开关导通时刻的应用非常关键，较短的开启延迟时间可以提高系统的响应速度和控制精度      。典型开启上升时间（$$t_{r(on)$$，80%$$V_{O(max)$$）为 150 - 530ns ，表示开关从开始导通到电压上升至大工作电压 80% 所需的时间在 150 - 530ns 之间，上升时间的长短影响着开关在导通瞬间的电压变化速率，进而影响整个电路的性能。大开关频率（$$f_{max$$）为 2.5kHz，意味着开关每秒能够进行开关动作的多次数为 2500 次，该参数限制了开关在高频应用场景中的使用，在设计高频电路时需要考虑此参数，以确保开关能够正常稳定工作      。典型抖动（$$t_{jitter$$）为 1ns，抖动是指开关每次导通或关断时时间上的偏差，1ns 的典型抖动体现了该开关在时间控制上具有较高的精度和稳定性，保证了实验数据的高度可重复性，对于对时序精度要求高的科研场景尤为重要      。

4. 其他参数：该开关具有电流依赖导通时间的特性，即其导通时间会根据通过的电流大小而发生变化。在与快速高压 FDA 续流二极管配合使用时，能够产生阻尼正弦振荡，满足特定的电路需求      。并且具备高的 dv/dt 耐受能力（高达 50kV/μs）和极低的自身电感，确保了在快速放电实验中不会因开关自身特性引入额外的电压尖峰或振荡，这对于保护昂贵的实验样品（如激光晶体、探测器）和获取真实物理数据至关重要      。还拥有辅助电源监控和故障信号输出功能，便于集成到自动化实验平台或安全联锁系统中，提高了系统的安全性和可靠性 。

三、实际应用场景案例呈现

（一）放电应用案例

在某高校的科研项目中，需要进行一系列的高能量密度物理实验，其中涉及到快速放电过程，对放电开关的性能要求。该高校选用了 BEHLKE 高压开关 HTS 80 - 1000 - SCR。实验装置主要包括储能电容组、放电回路以及各种监测仪器。储能电容组预先充电至较高电压，在实验触发时，通过 HTS 80 - 1000 - SCR 开关将电容组与负载连接，实现快速放电。

在项目开展前，使用的传统开关存在诸多问题。其导通速度慢，导致放电延迟，无法满足实验对快速放电的时间要求；而且在大电流放电时，开关容易过热损坏，稳定性差，使得实验结果的重复性不佳。

使用 HTS 80 - 1000 - SCR 开关后，情况得到极大改善。它凭借仅 215ns 的典型开启延迟时间和 150 - 530ns 的典型开启上升时间，能够快速导通，实现了电容组的快速放电，满足了实验对放电速度的严格要求。在大开启峰值电流（$$I_{P(max)$$，$$t_p \lt 100μ$$）5000ADC 和大非重复峰值电流（$$I_{P(sur)$$，20μs）40000ADC 的强大电流承载能力下，即使在大电流放电过程中，开关也能稳定工作，有效减少了开关过热损坏的情况。据实验数据统计，使用该开关后，实验结果的重复性得到显著提高，成功率从原来使用传统开关时的 60% 提升到了 90%，为科研项目的顺利进行提供了有力保障 。

（二）阻尼正弦振荡生成案例

某电子设备制造企业在研发一款新型电子测试设备时，需要产生精确的阻尼正弦振荡信号，用于模拟各种复杂的电磁环境，以测试电子设备在不同电磁干扰下的性能。该企业采用 BEHLKE 高压开关 HTS 80 - 1000 - SCR 与快速高压 FDA 续流二极管配合使用的方案。

在之前的研发过程中，企业尝试过其他开关方案，但都无法准确生成所需的阻尼正弦振荡信号。有的开关在与续流二极管配合时，产生的振荡波形失真严重，无法满足测试标准；有的则由于开关自身的特性限制，无法在高频下稳定工作，导致信号不稳定。

HTS 80 - 1000 - SCR 开关具有高的 dv/dt 耐受能力（高达 50kV/μs）和极低的自身电感，在与快速高压 FDA 续流二极管配合工作时，能够稳定地产生符合要求的阻尼正弦振荡信号。其输出的振荡波形精确，失真度极低，满足了新型电子测试设备对复杂电磁环境模拟的严格要求。而且，该开关的高开关频率（大开关频率为 2.5kHz）使得设备能够在不同频率下快速切换振荡信号，大大提高了测试效率，助力企业顺利完成了新型电子测试设备的研发工作，缩短了产品研发周期 。

四、应用效果评估

（一）性能表现

1. 高电压承受能力：在实际应用中，HTS 80 - 1000 - SCR 能够稳定承受高达 8000VDC 的大工作电压，面对一些电压波动较大的复杂电路环境，如电力系统中的脉冲电压实验，该开关在多次测试中，即使电压瞬间超过正常工作范围，也未出现被击穿损坏的情况，确保了整个电路系统的稳定运行      。

2. 大电流承载能力：无论是大开启峰值电流（$$I_{P(max)$$，$$t_p      \lt 100μ$$）5000ADC，还是大非重复峰值电流（$$I_{P(sur)$$，20μs）40000ADC ，以及大连续负载电流（标准外壳 / 带散热片）3.6A / 35A ，在放电应用和阻尼正弦振荡生成等实际场景中，都充分展示出其强大的电流承载能力。在某工业放电加工设备中，需要瞬间释放大电流进行加工操作，HTS 80 - 1000 - SCR 能够轻松满足其对大电流的需求，且在长时间连续工作过程中，配合散热片，大连续负载电流可达 35A，保证了设备的持续稳定运行 。

（二）稳定性

1. 时间稳定性：典型开启延迟时间（$$t_{d(on)$$）为      215ns，典型开启上升时间（$$t_{r(on)$$，80%$$V_{O(max)$$）为 150 - 530ns ，大开关频率（$$f_{max$$）为 2.5kHz ，典型抖动（$$t_{jitter$$）为 1ns ，这些时间参数保证了开关在工作过程中的时间稳定性。在科研实验中的高精度放电控制实验中，该开关能够精确按照设定的时间参数进行开关动作，多次实验结果表明，其时间偏差极小，有效保障了实验数据的准确性和可靠性      。

2. 电气稳定性：高的 dv/dt 耐受能力（高达 50kV/μs）和极低的自身电感，使得开关在快速放电和产生阻尼正弦振荡等应用中，能够保持电气性能的稳定。在与快速高压 FDA 续流二极管配合产生阻尼正弦振荡时，即使在高频工作状态下，也能输出稳定的振荡波形，不会因为自身特性而导致波形失真或电气参数波动      。

（三）可靠性

1. 故障信号输出与监控：具备辅助电源监控和故障信号输出功能，在实际应用中，一旦出现异常情况，如过压、过流或者其他故障，开关能够及时输出故障信号，便于操作人员快速发现并采取相应措施，避免故障进一步扩大。在自动化生产线上的电子设备测试环节中，该开关的故障信号输出功能与自动化控制系统相连接，当检测到故障时，系统能够立即停止相关操作，有效保护了测试设备和产品      。

2. 耐用性：在经过长时间的使用和大量的开关动作后，该开关依然能够保持良好的性能。在某电力设备老化测试实验中，对      HTS 80 - 1000 - SCR 进行了连续数万次的开关操作测试，其各项性能指标依然符合设计要求，证明了其具有较高的耐用性和可靠性      。

五、与同类产品对比优势

在高压开关市场中，BEHLKE HTS 80 - 1000 - SCR 凭借其性能优势脱颖而出。与市场上常见的其他同类型高压开关相比，在电压方面，许多同类产品的大工作电压只能达到 6000VDC，而 HTS 80 - 1000 - SCR 的大工作电压为 8000VDC，典型击穿电压更是达到 8800VDC，更高的电压承受能力使其能够在一些对电压要求苛刻的高压实验、电力传输模拟等场景中稳定运行，而同类产品可能因无法承受过高电压而出现故障 。

从电流参数来看，在大开启峰值电流（$$I_{P(max)$$，$$t_p \lt 100μ$$）和大非重复峰值电流（$$I_{P(sur)$$，20μs）指标上，同类产品通常只能达到 3000ADC 和 20000ADC 左右 ，HTS 80 - 1000 - SCR 则分别高达 5000ADC 和 40000ADC ，这使得它在大电流放电应用场景中，如大型电容器组的快速放电，能够更加稳定可靠地工作，避免因电流承载能力不足而导致开关损坏或放电不稳定的情况 。在大连续负载电流（标准外壳 / 带散热片）方面，同类产品标准外壳下连续负载电流一般为 2A 左右，配备散热片后也仅能提升至 25A 左右 ，HTS 80 - 1000 - SCR 标准外壳下为 3.6A，带散热片可达 35A，更好的散热设计和电流承载能力使其在长时间连续工作的大电流负载场景中更具优势，例如在工业电解铝设备的供电电路中，能够保证设备长时间稳定运行 。

时间参数上，同类产品的典型开启延迟时间通常在 500ns 以上，典型开启上升时间（80%$$V_{O(max)$$）也较长，一般在 800ns - 1μs ，而 HTS 80 - 1000 - SCR 的典型开启延迟时间仅为 215ns，典型开启上升时间（80%$$V_{O(max)$$）为 150 - 530ns ，较短的开启延迟和上升时间使得它在对开关响应速度要求的高频电路、快速脉冲放电等应用中，能够快速准确地进行开关动作，满足系统对快速切换的需求 。大开关频率方面，同类产品大多为 1kHz - 1.5kHz ，HTS 80 - 1000 - SCR 的大开关频率为 2.5kHz，在高频应用场景，如高频感应加热设备中，能够实现更高频率的开关操作，提高设备的工作效率和性能 。

在其他特性方面，HTS 80 - 1000 - SCR 高的 dv/dt 耐受能力（高达 50kV/μs）和极低的自身电感，使其在快速放电和产生阻尼正弦振荡时，能够有效避免因自身特性引入额外的电压尖峰或振荡，保障实验样品安全和数据准确性，而许多同类产品在 dv/dt 耐受能力和自身电感控制上表现较差，容易对电路产生干扰 。此外，该开关的辅助电源监控和故障信号输出功能，方便集成到自动化系统中，提高系统安全性和可靠性，这也是许多同类产品所不具备的优势 。

六、总结与展望

BEHLKE 高压开关 HTS 80 - 1000 - SCR 凭借其出色的技术参数，在放电应用和阻尼正弦振荡生成等实际场景中表现。它不仅在性能、稳定性和可靠性方面远超同类产品，为用户带来了高效、稳定的使用体验，还通过高电压承受能力、大电流承载能力以及精准的时间控制，满足了众多复杂电路和科研实验的严格要求 。

展望未来，随着科技的不断发展，高压开关在新能源、电力电子、科研实验等领域的需求将持续增长。HTS 80 - 1000 - SCR 有望在更多新的应用场景中得到拓展，如在新型储能系统中，用于快速充放电控制，进一步提高储能系统的效率和稳定性；在高能物理实验中，满足对更精确、更快速的脉冲信号的需求。同时，随着材料科学和制造工艺的不断进步，BEHLKE 公司有望对该产品进行技术升级，进一步提升其性能，如提高开关频率、降低导通电阻、增强散热性能等，以更好地适应未来高压开关市场对高性能产品的需求 。

七、Behlke 开关型号汇总

Behlke 开关型号众多，涵盖了不同的应用场景和电气参数需求。常见型号如 Behlke HTS 40 - 1000 - SCR、Behlke HTS 60 - 1000 - SCR 等，这些型号在电压、电流等关键参数上有所差异，以满足不同客户的多样化需求。

在汉达森热销型号中，Behlke HTS 400 - 200 - SCR、Behlke HTS 440 - 1200 - SCR 等备受市场青睐。它们在各自的应用领域展现出优势，例如在某些工业自动化生产线中，这些型号的开关凭借其稳定的性能和可靠的质量，确保了生产线的高效运行。不同型号之间的差异主要体现在电压等级、电流承载能力、开关速度等方面。用户在选择时，需根据自身实际需求，如电路的工作电压、所需的电流大小、对开关响应时间的要求等，综合考虑这些参数，从而挑选出适合自己应用场景的 Behlke 开关型号。

BEHLKE HTS 80 - 1000 - SCR高压开关应用