BEHLKE HTS 120-1600-SCR：高壓開關(guān)

一、引言

BEHLKE 公司，位于法蘭克福西北約 20 公里的衛(wèi)星鎮(zhèn)克龍貝格，自 1985 年成立以來(lái)，始終深耕高壓電子領(lǐng)域。憑借其強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力、超穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量以及標(biāo)準(zhǔn)模塊化的設(shè)計(jì)理念，在高壓高電流半導(dǎo)體器件行業(yè)中占據(jù)重要地位，尤其在超高壓超電流領(lǐng)域，更是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，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，為眾多工業(yè)場(chǎng)景提供了可靠的解決方案。

BEHLKE HTS 120 - 1600 - SCR 高壓開關(guān)作為 BEHLKE 公司的代表性產(chǎn)品之一，在眾多高壓應(yīng)用場(chǎng)景中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。該開關(guān)具備技術(shù)特性和性能表現(xiàn)，能夠滿足不同行業(yè)對(duì)于高壓開關(guān)的嚴(yán)苛要求。下面將通過(guò)具體案例，深入剖析其在實(shí)際應(yīng)用中的表現(xiàn)和優(yōu)勢(shì)。

二、產(chǎn)品探秘

（一）產(chǎn)品基本信息

BEHLKE HTS 120 - 1600 - SCR 高壓開關(guān)，型號(hào)中 “HTS" 代表其所屬的高壓開關(guān)系列，“120" 表示該開關(guān)的大電壓為 12kV，“1600" 表示峰值電流可達(dá) 16000A ，“SCR" 則表明其采用晶閘管技術(shù)。其峰值功率達(dá)到 192MW，導(dǎo)通時(shí)間在 35 微秒至無(wú)窮大之間，這種寬泛的導(dǎo)通時(shí)間范圍，為不同應(yīng)用場(chǎng)景提供了更多的可能性。該開關(guān)搭載了 LED 指示器和同步功能，方便用戶實(shí)時(shí)了解開關(guān)的工作狀態(tài)以及實(shí)現(xiàn)多設(shè)備之間的協(xié)同工作。其外殼尺寸約為 204×103×35mm3 ，在保障性能的同時(shí)，盡可能地優(yōu)化了空間占用，便于在各種設(shè)備中進(jìn)行安裝和集成。

（二）設(shè)計(jì)

BEHLKE HTS 120 - 1600 - SCR 采用了與眾不同的設(shè)計(jì)理念。與經(jīng)典的盤式晶閘管開關(guān)相比，dv/dt 和 di/dt 功能的限制更少。它由大量較小的晶閘管芯片組成，這些芯片以并聯(lián)和串聯(lián)的方式巧妙連接，多可達(dá) 1000 個(gè)單個(gè)晶閘管。通過(guò)這種連接方式，的 dv/dt 和 di/dt 被有效地分成非臨界值，分?jǐn)偟矫總€(gè)晶閘管上，從而確保每個(gè)晶閘管都能在安全的工作范圍內(nèi)運(yùn)行。

每個(gè)晶閘管都配備了自己的高度同步和隔離的柵極驅(qū)動(dòng)器。這一設(shè)計(jì)使得門布線非常短，極大地提高了開關(guān)的響應(yīng)速度，同時(shí)避免了經(jīng)典晶閘管開關(guān)設(shè)計(jì)中已知的危險(xiǎn)熱點(diǎn)問(wèn)題。危險(xiǎn)熱點(diǎn)的產(chǎn)生往往會(huì)導(dǎo)致設(shè)備局部溫度過(guò)高，影響設(shè)備的性能和壽命，而 BEHLKE HTS 120 - 1600 - SCR 的設(shè)計(jì)從根源上解決了這一隱患，保障了設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

（三）顯著優(yōu)勢(shì)

1. 高電流能力：能夠承受高達(dá) 16000A 的峰值電流，在面對(duì)高電流需求的應(yīng)用場(chǎng)景時(shí)，如大型電力系統(tǒng)的快速開關(guān)、脈沖功率應(yīng)用等，該開關(guān)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，確保電力的可靠傳輸和分配，為系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)保障。

2. 耐過(guò)載：具備出色的耐過(guò)載能力，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，即使遇到短暫的電流過(guò)載情況，也能保持穩(wěn)定的性能，不會(huì)因過(guò)載而導(dǎo)致設(shè)備損壞或性能下降，大大提高了設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性，減少了維護(hù)成本和停機(jī)時(shí)間。

3. 低延遲：其傳播延遲時(shí)間短，抖動(dòng)低，這使得它在對(duì)時(shí)間精度要求的應(yīng)用中表現(xiàn)出色，例如在一些高速數(shù)據(jù)傳輸、精密測(cè)試測(cè)量等領(lǐng)域，能夠快速準(zhǔn)確地響應(yīng)控制信號(hào)，保證系統(tǒng)的高效運(yùn)行。

4. 出色 EMC 性能：通過(guò)有源輸入濾波器實(shí)現(xiàn)了出色的 EMC（電磁兼容性）性能，在復(fù)雜的電磁環(huán)境中，能夠有效抑制電磁干擾，同時(shí)自身也不易受到外界電磁干擾的影響，確保了設(shè)備在各種電磁環(huán)境下都能正常工作，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。

5. 多種冷卻選項(xiàng)：提供多種冷卻選項(xiàng)，包括改進(jìn)的導(dǎo)熱性（選項(xiàng) ITC）、非導(dǎo)電陶瓷冷卻表面（選項(xiàng) CCS）、隔離銅冷卻法蘭（選項(xiàng) GCF）、非導(dǎo)電陶瓷冷卻法蘭（選項(xiàng) GCF - CER）或銅制非隔離散熱片（選項(xiàng) CF）或輕型石墨材料（選項(xiàng) CF - GRA）等。對(duì)于電暈關(guān)鍵應(yīng)用，還可以使用非導(dǎo)電高性能陶瓷制成的散熱片（選項(xiàng) CF - CER） 。當(dāng)空氣冷卻達(dá)到極，可采用間接液體冷卻（選項(xiàng) ILC）或直接液體冷卻（選項(xiàng) DLC）。間接液體冷卻適用于簡(jiǎn)單的導(dǎo)電和非導(dǎo)電冷卻劑，如自來(lái)水或去離子水；直接液體冷卻則更高效且適合高頻運(yùn)行，使用全氟聚醚（PFPE）、全氟化碳（PFC）或氫氟醚（HFE）作為非導(dǎo)電冷卻劑。這些豐富的冷卻選項(xiàng)，能夠根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和工作條件，選擇合適的冷卻方式，確保開關(guān)在運(yùn)行過(guò)程中保持合適的溫度，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

三、應(yīng)用實(shí)例

（一）冶金行業(yè)應(yīng)用

在冶金行業(yè)的電爐煉鋼環(huán)節(jié)，對(duì)電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和電流的精準(zhǔn)控制要求。某大型鋼鐵企業(yè)在其電爐煉鋼過(guò)程中，采用了 BEHLKE HTS 120 - 1600 - SCR 高壓開關(guān)。

電爐煉鋼時(shí)，電極向爐內(nèi)輸入電能，利用電阻熱將原料熔化。在這個(gè)過(guò)程中，電流需求大且變化頻繁。BEHLKE HTS 120 - 1600 - SCR 憑借其高達(dá) 16000A 的峰值電流承受能力，能夠穩(wěn)定地為電爐提供所需的大電流，確保電爐在高負(fù)荷運(yùn)行下也能保持穩(wěn)定的功率輸出。

當(dāng)電爐的工作狀態(tài)發(fā)生變化，例如在原料加入或熔煉階段轉(zhuǎn)換時(shí)，需要快速切換電路以調(diào)整電流大小和方向。該開關(guān)的快速切換能力發(fā)揮了關(guān)鍵作用，其短傳播延遲時(shí)間和低抖動(dòng)特性，使得它能夠在微秒級(jí)的時(shí)間內(nèi)完成開關(guān)動(dòng)作，快速響應(yīng)電爐的電流需求變化，避免了因電流波動(dòng)過(guò)大而導(dǎo)致的電爐運(yùn)行不穩(wěn)定、鋼水質(zhì)量受影響等問(wèn)題。同時(shí)，其出色的耐過(guò)載能力，也能應(yīng)對(duì)電爐在啟動(dòng)和運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的短暫電流過(guò)載情況，保障了電爐煉鋼過(guò)程的持續(xù)穩(wěn)定進(jìn)行，提高了生產(chǎn)效率和鋼水的質(zhì)量。

（二）科研領(lǐng)域應(yīng)用

在某科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行的高能量密度物理實(shí)驗(yàn)中，需要產(chǎn)生特定頻率和幅值的脈沖信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置。BEHLKE HTS 120 - 1600 - SCR 高壓開關(guān)在這個(gè)項(xiàng)目中發(fā)揮了重要作用。

實(shí)驗(yàn)要求脈沖信號(hào)的上升沿和下降沿非常陡峭，且脈沖的幅值和寬度能夠精確控制。BEHLKE HTS 120 - 1600 - SCR 的快速開關(guān)特性使得它能夠快速地接通和斷開電路，從而產(chǎn)生滿足實(shí)驗(yàn)要求的陡峭脈沖邊沿。通過(guò)對(duì)其控制信號(hào)的精確設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖幅值和寬度的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，為實(shí)驗(yàn)提供了穩(wěn)定可靠的脈沖信號(hào)源。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，該開關(guān)的高穩(wěn)定性和可靠性也得到了充分驗(yàn)證。即使在長(zhǎng)時(shí)間、高頻率的脈沖產(chǎn)生過(guò)程中，它依然能夠保持穩(wěn)定的性能，沒(méi)有出現(xiàn)任何故障或性能下降的情況。這為科研人員順利完成實(shí)驗(yàn)研究提供了有力的支持，使得他們能夠?qū)Ｗ⒂趯?shí)驗(yàn)本身，深入探索高能量密度物理領(lǐng)域的科學(xué)問(wèn)題，推動(dòng)了科研項(xiàng)目的順利進(jìn)展，為相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究做出了貢獻(xiàn)。

四、使用反饋

（一）用戶評(píng)價(jià)

眾多使用過(guò) BEHLKE HTS 120 - 1600 - SCR 高壓開關(guān)的用戶對(duì)其性能給予了高度評(píng)價(jià)。一位在冶金行業(yè)工作多年的工程師表示：“這款開關(guān)在我們電爐煉鋼的高電流、頻繁變化的工況下，表現(xiàn)非常出色。它的高電流承受能力讓電爐的供電十分穩(wěn)定，而且快速切換的特性，能夠及時(shí)響應(yīng)電爐的各種需求變化，自從使用了它，我們的生產(chǎn)效率有了明顯提升，鋼水質(zhì)量也更加穩(wěn)定 。"

在科研領(lǐng)域，某科研團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人也稱贊道：“在我們的高能量密度物理實(shí)驗(yàn)中，對(duì)脈沖信號(hào)的要求極其苛刻。BEHLKE HTS 120 - 1600 - SCR 高壓開關(guān)滿足了我們的需求，它產(chǎn)生的脈沖信號(hào)邊沿陡峭，幅值和寬度控制而且在長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，一直保持著高穩(wěn)定性和可靠性，從未出現(xiàn)過(guò)故障，為我們的實(shí)驗(yàn)提供了堅(jiān)實(shí)的保障 。"

還有用戶提到：“BEHLKE HTS 120 - 1600 - SCR 的 EMC 性能給我留下了深刻印象。在我們復(fù)雜的電磁環(huán)境中，它能夠穩(wěn)定工作，不受外界電磁干擾的影響，同時(shí)也不會(huì)對(duì)周圍設(shè)備產(chǎn)生干擾，這對(duì)于我們整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行非常重要。"

（二）常見問(wèn)題與解決

在使用過(guò)程中，雖然 BEHLKE HTS 120 - 1600 - SCR 高壓開關(guān)表現(xiàn)出了性能，但也出現(xiàn)過(guò)一些問(wèn)題。其中，過(guò)熱問(wèn)題是較為常見的一種。當(dāng)開關(guān)長(zhǎng)時(shí)間在高負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較多熱量，如果散熱不及時(shí)，就可能導(dǎo)致過(guò)熱。解決措施可以根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的冷卻方式。如果是在一般負(fù)載情況下，可以采用空氣冷卻結(jié)合散熱片的方式，如選擇銅制非隔離散熱片（選項(xiàng) CF）或輕型石墨材料（選項(xiàng) CF - GRA）的散熱片，增強(qiáng)散熱效果；當(dāng)空氣冷卻無(wú)法滿足需求時(shí)，可以考慮液體冷卻，如間接液體冷卻（選項(xiàng) ILC），使用自來(lái)水或去離子水作為冷卻劑，通過(guò)循環(huán)流動(dòng)帶走熱量；對(duì)于高頻運(yùn)行或?qū)ι嵋蟾叩膱?chǎng)景，則可采用直接液體冷卻（選項(xiàng) DLC），利用全氟聚醚（PFPE）、全氟化碳（PFC）或氫氟醚（HFE）等非導(dǎo)電冷卻劑進(jìn)行高效散熱 。

另外，觸發(fā)異常也偶爾出現(xiàn)?？赡苁怯捎诳刂菩盘?hào)受到干擾，或者柵極驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)故障導(dǎo)致。當(dāng)出現(xiàn)觸發(fā)異常時(shí)，首先要檢查控制信號(hào)線路，確保其屏蔽良好，避免外界電磁干擾影響控制信號(hào)。如果是柵極驅(qū)動(dòng)器故障，需要及時(shí)更換故障的柵極驅(qū)動(dòng)器組件，以恢復(fù)開關(guān)的正常觸發(fā)功能。在日常使用中，定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查和維護(hù)，也能有效預(yù)防此類問(wèn)題的發(fā)生，確保開關(guān)的穩(wěn)定運(yùn)行 。

五、市場(chǎng)展望

在當(dāng)前高壓開關(guān)市場(chǎng)中，隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高以及新能源、科研等領(lǐng)域的快速發(fā)展，對(duì)高壓開關(guān)的性能要求也日益嚴(yán)苛。BEHLKE HTS 120 - 1600 - SCR 憑借其高電流能力、耐過(guò)載、低延遲、出色的 EMC 性能以及多種冷卻選項(xiàng)等顯著優(yōu)勢(shì)，在市場(chǎng)中展現(xiàn)出強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力。

在冶金、電力、科研等對(duì)高壓開關(guān)性能要求較高的行業(yè)，該產(chǎn)品已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用和用戶的高度認(rèn)可，樹立了良好的市場(chǎng)口碑。隨著這些行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，對(duì)高性能高壓開關(guān)的需求將保持穩(wěn)定增長(zhǎng)，為 BEHLKE HTS 120 - 1600 - SCR 提供了廣闊的市場(chǎng)空間。

此外，隨著新能源產(chǎn)業(yè)的興起，如風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電等領(lǐng)域，在電力轉(zhuǎn)換和傳輸過(guò)程中，對(duì)高壓開關(guān)的需求也在不斷增加。BEHLKE HTS 120 - 1600 - SCR 的高性能特性，使其能夠很好地滿足新能源領(lǐng)域?qū)Ω邏洪_關(guān)的要求，有望在新能源市場(chǎng)中占據(jù)一席之地，進(jìn)一步拓展其。

同時(shí)，BEHLKE 公司不斷投入研發(fā)，持續(xù)優(yōu)化產(chǎn)品性能，根據(jù)市場(chǎng)需求推出更多定制化的解決方案，以適應(yīng)不同客戶的特殊需求。這將有助于該產(chǎn)品在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中保持地位，實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展，在未來(lái)的高壓開關(guān)市場(chǎng)中發(fā)揮更加重要的作用，推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展。

六、結(jié)論

BEHLKE HTS 120 - 1600 - SCR 高壓開關(guān)憑借其設(shè)計(jì)和顯著優(yōu)勢(shì)，在冶金、科研等多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出應(yīng)用價(jià)值。從冶金行業(yè)電爐煉鋼的穩(wěn)定供電，到科研領(lǐng)域高能量密度物理實(shí)驗(yàn)的精準(zhǔn)脈沖信號(hào)提供，它都能出色地完成任務(wù)，滿足不同行業(yè)對(duì)高壓開關(guān)的嚴(yán)苛要求。用戶的高度評(píng)價(jià)和實(shí)際應(yīng)用中的良好表現(xiàn)，充分證明了其可靠性和穩(wěn)定性。

盡管在使用過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)熱和觸發(fā)異常等問(wèn)題，但通過(guò)合理選擇冷卻方式和及時(shí)排查維護(hù)控制信號(hào)線路與柵極驅(qū)動(dòng)器等措施，這些問(wèn)題都能得到有效解決。在市場(chǎng)展望方面，隨著各行業(yè)的發(fā)展以及新能源產(chǎn)業(yè)的興起，對(duì)高性能高壓開關(guān)的需求持續(xù)增長(zhǎng)，BEHLKE HTS 120 - 1600 - SCR 憑借自身優(yōu)勢(shì)，有望在市場(chǎng)中進(jìn)一步擴(kuò)大份額，持續(xù)推動(dòng)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步，為更多領(lǐng)域的發(fā)展提供可靠的電力控制解決方案，成為高壓開關(guān)市場(chǎng)中競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品 。

BEHLKE HTS 120-1600-SCR：高壓開關(guān)