Behlke固態開關HTS 41?06?GSM使用說明

一、產品概述

HTS 41?06?GSM 是德國 Behlke 推出的半橋推挽（Push?Pull / 雙向）MOSFET 高壓固態開關，內部集成兩路對稱 MOSFET 開關路徑，構成半橋結構，由同一驅動控制并自動互補，無直通、無交叉電流，自帶互鎖保護。

• 類型：雙向推挽高壓開關（Half?Bridge / Push?Pull）

• 用途：電容性負載脈沖、壓電驅動、電纜測試、方波高壓脈沖源、材料/等離子體實驗

• 核心優勢：上升/下降極快、無需工作電阻、無需大型高壓儲能電容、互鎖安全、低雜散電感

二、核心技術參數（原廠）

電氣參數

• 工作電壓：±4 kV（2 × 4000 VDC）

• 峰值電流：2 × 60 A（脈寬 ≤10 μs，占空比 <1%）

• 導通電阻：2 × 3.6 Ω

• 上升/下降時間：<60 ns（典型）

• 傳播延遲：10–15 ns

• 隔離電壓：2 × 4400 VDC（70℃ 靜態）

• 重復頻率：≤200 kHz（標準）

• 控制信號：TTL 3–10 V（標準 5 V）

• 工作溫度：?40 ℃ ~ +70 ℃

• 儲存溫度：?50 ℃ ~ +100 ℃

機械與結構

• 尺寸：112 × 64 × 27 mm

• 重量：約 750 g

• 外殼：Compact 塑料外殼，底部 HV 螺絲端子

• 冷卻：自然風冷（可選散熱鰭片 Opt.04）

BEHLKE型號

Behlke開關型號：
Behlke HTS 40-1000-SCR
Behlke HTS 60-1000-SCR
Behlke HTS 60-100-SCR
Behlke HTS 80-1000-SCR
Behlke HTS 100-1600-SCR
Behlke HTS 120-1600-SCR
Behlke HTS 120-100-SCR
Behlke HTS 150-200-SCR
Behlke HTS 160-200-SCR
Behlke HTS 220-1200-SCR
Behlke HTS 240-100-SCR
Behlke HTS 320-200-SCR
Behlke HTS 350-800-SCR

Behlke開關漢達森熱銷型號：
Behlke HTS 400-200-SCR
Behlke HTS 440-1200-SCR
Behlke HTS 500-1200-SCR
Behlke HTS 160-500-SCR
Behlke HTS 160-200-SCR
Behlke HTS 160-1600-SCR
Behlke HTS 200-800-SCR
Behlke HTS 220-800-SCR
Behlke HTS 220-1000-SCR

Behlke開關漢達森熱銷型號：
Behlke HTS 120-200-SCR
Behlke HTS 120-500-SCR
Behlke HTS 60-200-SCR
Behlke HTS 80-200-SCR
Behlke HTS 80-500-SCR
Behlke HTS 240-800-SCR
Behlke HTS 240-1000-SCR
Behlke HTS 240-1200-SCR
Behlke HTS 300-100-SCR
Behlke HTS 320-200-SCR
Behlke HTS 320-800-SCR

Behlke開關型號：
Behlke HTS 600-200-SCR
Behlke HTS 640-100-SCR
Behlke HTS 800-100-SCR

Behlke開關型號：
Behlke HTS 1200-100-SCR
Behlke HTS 1200-2400-SCR
Behlke HTS 1500-1000-SCR
Behlke HTS 40-06
Behlke HTS 50-05
Behlke HTS 60-04
Behlke HTS 80-03
Behlke HTS 160-01
Behlke HTS 20-08
Behlke HTS 30-06
Behlke HTS 50-06
Behlke HTS 90-06
Behlke HTS 150
Behlke HTS 180
Behlke HTS 300

Behlke開關型號：
Behlke HTS 340
Behlke HTS 100-20
Behlke HTS 200-10
Behlke HTS 220-10
Behlke HTS 200-20
Behlke HTS 400-10

Behlke開關型號：
Behlke HTS 300-20
Behlke HTS 600-10
Behlke HTS 400-20
Behlke HTS 800-10
Behlke HTS 500-10
Behlke HTS 500-20
Behlke HTS 500-80
Behlke HTS 500-160
Behlke HTS 1000-10
Behlke HTS 1000-20
Behlke HTS 1500-10
Behlke HTS 1500-20

Behlke開關型號：
Behlke HTS 1500-160
Behlke HTS 2000-160
Behlke HTS 05-160-F

Behlke開關型號：
Behlke HTS 10-70-F
Behlke HTS 20-36-F
Behlke HTS 30-12-F

Behlke開關型號：
Behlke HTS 50-12-F
Behlke HTS 20-32-F
Behlke HTS 50-16-F
Behlke HTS 60-16-F
Behlke HTS 80-07-F
Behlke HTS 40-32-F
Behlke HTS 80-16-F
Behlke HTS 50-32-F
Behlke HTS 100-16-F

Behlke開關型號：
Behlke HTS 140-25-F
Behlke HTS 70-50-F
Behlke HTS 150-25-F

Behlke開關型號：
Behlke HTS 100-50-F
Behlke HTS 200-25-F
Behlke HTS 400-12-F

三、引腳/端子定義（標準）

1）控制端（多色排線/端子）

• VCC：+15 V（驅動供電）

• GND：控制地（與高壓地隔離）

• IN：TTL 控制輸入（0–5 V，高=正向輸出、低=負向輸出）

• FAULT：故障輸出（L=故障，

2）高壓端子（底部 HV 螺絲）

• HV+：+4 kV 高壓輸入

• HV?：?4 kV 高壓輸入

• OUT：高壓脈沖輸出（接負載）

• PE：外殼保護地（必須可靠接地）

安全紅線：±4 kV 為致命電壓，所有操作必須斷電、放電、絕緣防護、專業人員操作。

四、安裝與接線（安全第一）

4.1 機械安裝

• 安裝方向：任意，外殼必須可靠接地（PE）

• 散熱：自然風冷，環境溫度 ≤70℃；高溫/高頻加選件 Opt.04（散熱鰭片）+ 強制風冷 >4 m/s

• 安裝位置：遠離易燃、遠離強磁，留≥20 mm 散熱空間

4.2 高壓接線（關鍵）

1. HV+ / HV?：直接接隔離高壓電源 ±4 kV，電源必須浮空/隔離

2. OUT → 負載 → 地：負載一端接 OUT，另一端接系統地

3. 高壓線纜：

• 耐壓 ≥5 kV，盡量短、粗、直，減小雜散電感

• 長電纜（>30 cm）：串聯 20–100 Ω 阻尼電阻防振蕩

4. 緩沖電容：HV+、HV? 就近并聯 1 μF/5 kV 陶瓷緩沖電容，抑制尖峰、防反向電流損壞

4.3 控制信號接線

• IN：標準 TTL（0–5 V）

• 高電平（>3 V）：上管導通 → OUT≈HV+

• 低電平（<1 V）：下管導通 → OUT≈HV?

• 信號要求：

• 上升沿 <10 ns，無過沖、無振蕩、無負尖峰

• 源內阻 <50 Ω，避免反射

• FAULT 輸出：故障時拉低（L），正常為高阻；可接光耦/PLC 輸入報警

五、工作原理（推挽/半橋）

• 內部兩路 MOSFET（上管 A、下管 B）組成半橋

• 同一驅動輸入 IN：

• IN=高 → A 通、B 斷 → OUT=HV+

• IN=低 → A 斷、B 通 → OUT=HV?

• 硬件互鎖：任何工況下 A/B 不同時通；EMI 干擾也不會直通

• 無續流需求（容性負載）：電容充放電直接由上下管完成

嚴禁感性負載直接使用！ 感性負載會產生反向高壓尖峰，必須外加 BEHLKE FDA 續流二極管網絡（或選件 I?FWDN），否則極易炸管。

六、控制與操作步驟（上電必按此）

1. 斷電+放電：確認 HV+、HV? 放電（<50 V）

2. 接線檢查：

• 控制：VCC=+15 V、GND、IN、FAULT

• 高壓：HV+→+4 kV、HV?→?4 kV、OUT→負載、PE→地

3. 空載測試（不加高壓）：

• 只給 +15 V 控制電

• IN 高低切換，測量 OUT 無異常、FAULT 無報警

4. 逐步升壓：

• 先加 ±500 V → 觀察波形、溫度、噪音

• 每次 +500 V，直到 ±4 kV

5. 加負載+頻率：

• 容性負載佳（壓電、電容、電纜）

• 頻率從 1 kHz 起，逐步升到 ≤200 kHz

6. 長期運行條件：

• 殼溫 <70℃

• 頻率 ≤200 kHz

• 峰值電流 ≤60 A、脈寬 ≤10 μs、占空比 <1%

七、保護功能與故障判斷

內置保護

• 過流：峰值電流限制，防止負載短路

• 過溫：殼溫 >75℃ 自動關斷、FAULT 報警

• 過壓/欠壓：HV 偏離 ±4 kV 范圍保護

• 驅動異常：+15 V 丟失 → 上下管全關斷

FAULT 信號含義

• 正常：FAULT 高阻

• 故障：FAULT 拉低（L），常見原因：

1. 過流/短路（負載、接線、尖峰）

2. 過溫（散熱不良、過載、頻率過高）

3. 驅動電源異常（+15 V 丟失/偏低）

4. 高壓偏離范圍、緩沖電容失效

八、EMC 與高速使用建議

• 上升沿極快（<60 ns），dv/dt ，易輻射干擾

• 非必須高速時，強烈建議選件：

• S?TT：速度限制，上升/下降時間 ≈ 慢 50%

• LP：輸入低通濾波，抑制高頻振蕩/自觸發

• 敏感測量設備附近：屏蔽高壓線、屏蔽外殼、控制地與高壓地隔離

九、絕對禁止事項（必看）

1. 嚴禁帶電接線/開蓋

2. 嚴禁感性負載直接使用（無續流網絡必炸）

3. 嚴禁超過 ±4 kV、超過 60 A、超過 200 kHz 長期運行

4. 嚴禁高壓端懸空、無緩沖電容、無阻尼電阻（長線）

5. 嚴禁外殼不接地、控制地與高壓地混接

十、維護與存儲

• 定期檢查（每月）：

• 高壓端子無松動、無氧化、無爬電痕跡

• 線纜無老化、無破損、屏蔽完好

• 清潔：斷電放電后，干布/壓縮空氣（≤0.5 MPa）清灰，嚴禁進水

• 長期存儲：

• 斷電、放電、清潔

• 存放：?50℃~+100℃，濕度 <60%，無腐蝕性氣體

• 存放 >6 個月：上電空載 1 小時活化

十一、可選配件/選件（原廠）

• Opt.04：散熱鰭片（提升連續負載）

• Opt.08A：前置 HV 端子（便于前面板接線）

• S?TT：速度限制（慢 50%）

• LP：輸入低通濾波

• I?FWDN：內置續流二極管網絡（感性負載用）

• FDA 系列：外部續流二極管模塊

Behlke固態開關HTS 41?06?GSM使用說明