4 可控硅全波整流.doc

试卷编号 2203 可控硅全波整流一实操目的1 掌握单结晶体管和可控硅的工作原理。2 了解单结晶体管触发电路脉冲产生的原理；3 了解调压的原理4 掌握各工作点的输出波形。5 掌握输出电压与控制角之间的关系。二原理图 实操原理图见图2203-1所示。图2203-1可控硅整流电路三实操器材220V/12V交流变压器2个，示波器，万用表，桥堆一个，100欧电阻两个，8V稳压管1个，100K可调电阻1个，10K电阻1个，0.1uF电容1个，510欧电阻1个，单结晶体管（BT33）1个，47欧电阻2个，二极管2个，可控硅2个，12V灯泡1个，万能板1块，导线若干，烙铁1个，焊锡若干。四元件介绍a) 可控硅1结构可控硅也称为晶闸管。它有三个电极，即阳极a、阴极c和控制极g。螺栓一端是阳极a,另一端有两个电极，引线粗的是阴极c，细的是控制极g。用万用表测量极间电阻的方法可以判断其好坏、触发能力及管脚。其图形文字符号及内部结构示意图如图2203-2所示。 a J1 J2 J3 a p1 p2 p3 p4 c SCR g g c(a)图形文字符号 (b)内部结构示意图图2203-2 可控硅2工作原理在可控硅的阴阳极加反向电压时，只有J2结正向偏置，故只能通过很小的反向漏电流，可控硅不导通，呈反向阻断状态。在可控硅的阴阳极加正向电压时（控制极断开），J1、J3结正向偏置，而J2结反向偏置，故在此时还是只有极小的正向漏电流通过，可控硅仍不导通，呈正向阻断状态。在可控硅的阴阳极加正向电压，并在控制极与阴极之间加上一定的正向触发电压Ug，此时J1、J2、J3结均为正偏值，并且由于自身的正反馈作用，即使触发电压消失，它们能保持导通，只有当阳极电压减小至0或反向，才关断。3主要参数（1） 正向阻断峰值电压（PFV）（2） 反向阻断峰值电压（PRV）（3） 额定正向平均电流（If）（4） 控制极触发电压（Ug（5） 维持电流（Ih）使用时必须注意加在可控硅上的正、反向电压峰值不应超过正、反向峰值阻断电压，通过的平均电流值不应超过额定正向平均电流值，否则，可能损坏可控硅元件。4好坏判别：（1）R100档，测量晶闸管阴阳极间正反向电阻值，正常的晶闸管正反向电阻值都应在几百千欧以上，若只有几欧或几十欧姆，则说明晶闸管已短路损坏。（2）R10档或R1档，测量控制极与阴极间的正向电阻应很小（几十欧姆），反向电阻应很大（几十至几百千欧），但有时由于控制极PN结特性并不太理想，反向呈不完全阻断状态，故有时测得的反向电阻不是太大（几K欧或几十K欧），这并不能说明控制极特性不好，测试时，如果控制极与阴极间的正反向电阻都很小（接近0）或很大，这说明晶闸管已损坏。5管脚判别将万用表量程拨至R1档，将黑表笔接阳极，红表笔接阴极，记下表针位置。然后用一导线或通过开关，将晶闸管阳极与控制极短路一下（这相当于给控制极加上正向控制电压），晶闸管导通，读数为几至几十欧。再把导线断开，若读数不变，说明晶闸管良好。本法仅适用于小容量晶闸管，对于中容量和大容量晶闸管可在万用表R1档上，再串一1.5V电池测试。(二) 单结晶体管1结构单结晶体管由一个PN结、发射极e、第一基极b1(离e较远)和第二基极b2（离e较近）组成，由于有两个基极，故又称为双基极二极管。其图形符号和等效电路如图2203-3所示。 b2 b2 V Rb2 eeUbbUeRb1 Ub1 b1(a)图形符号 (b) 等效电路图2203-3单结晶体管图中V代表发射极e与基极b1、b2间的等效二极管，因此，单结晶体管的发射极与任一基极间都有单向导电性，而基极b1与b2之间有约212千欧的电阻。2工作原理单结晶体管工作时，如果UeUp(Up为峰点电压，且Up=Ub1+UV ，一般UV为0.6-0.7v，为PN的正向电压降，即谷点电压)，则PN结正向导通，e、b1极间的电阻突然减小，发射极e即流过一个很大的脉冲电流，导通后，只要UeUV它就能维持导通状态，当UeUV时，它就呈截止状态。3单结晶体管管脚判别：、a发射极e：万用表置于R1K档，任意测量两个管脚间的正反向电阻，其中必有两个电极间的正反向电阻是相等的，约为3-10K欧（这两个管脚分别为第一基极b1和第二基极b2），则剩余一个管脚为发射极e.（因为单结晶体管是在一块高电阻率的N型硅半导体基片上引出两个欧姆接触的电极作为两个基极b1、b2，b1和b2之间的电阻就是硅片本身的电阻，正反向电相同）。bb1、b2极：测量发射极与某一基极间的正向电阻，阻值较大的为b1，阻值较小的为b2。思考题：如何用万用表判别单结晶体管和普通晶体三极管（NPN）？单结晶体管不但外形与普通三极管相似，而且与NPN三极管测量时也有相似之处，单晶体管（双基二极管）的发射极e对两个基极b1、b2均呈现PN结的正向特性。正小反大，与普通NPN型晶体管特性一样，利用单晶体管的b1、b2之间没有PN结的特性，可以与普通NPN管相区别。b1、b2间正反向电阻都一样约为3-10K欧，而NPN型晶体管的集电极与发射极之间是一个正向PN结和一个反向PN结串联，用万用表测量时正反向阻值都很大。（三）桥堆1桥堆好坏判别：利用桥堆相邻两个管脚间都有一个PN结（正向导通，反向阻断）如果有相邻两个管脚正反向电阻都无穷大（开路）或很小接近0（短路）情况，桥堆已经损坏。2管脚判别：万用表打到R1K档，选定一管脚接到万用表黑（红）表笔上，红（黑）表笔分别接到其余三个管脚。如果3个阻值都很小，则所选定管脚为桥堆直流输出负（正）极端，若有大有小，则为桥堆输入电源端。五原理分析本电路为一可控硅整流调压电路，由单结管组成的触发电路和单相桥式半控整流电路组成。在图示的触发电路中，由桥式整流电路输出全波整流电压信号，通过限流电阻R1和稳压管后，因稳压管使整流电源的输出电压幅值限制在一定值上，输出一梯形波，提供给RC振荡电路，经电容C充放电后输出一锯齿波电压信号，该信号又作为单结管的发射极的输入电压信号，从而使单结管输出一系列较窄的尖峰脉冲；主电路工作后，可控硅的阴阳极在正向电压作用下，且当控制极接收到同步的脉冲信号时，可控硅即触发导通。调节充放电回路中的RP，改变控制角，从而改变导通角，以达到调节输出电压的目的。六实操步骤1根据原理图，选择合适的元器件。有极性或管脚要求的元件应进行正确的判断，对其它元件应确认标称参数。2按照原理图正确焊接线路。3调试触发电路。线路焊好后，调节RP用示波器观察各工作点电压波形，直至输出一连续可调的脉冲信号。4系统调试。接通主电路，将脉冲信号加入可控硅的控制极，用示波器测试负载两端的电压波形；波形正常后，调节RP应使灯泡亮度发生变化。七注意事项1连接线路时，必须将各元件正确接入，特别应注意二极管、桥堆、稳压管的极性。2主电路和触发电路必须同步（取同相电源）。3测试负载电压波形时，因电压较高应用带衰减器的探针直接从灯泡两端测试。八故障分析1观察电容两端的波形时，无锯齿波输出，这时须先检查整流桥是否有电压输出，稳压管是接反及击穿，然后检查单结管的好坏及管脚是否有误。2触发电路有脉冲输出，但接好主电路后，灯泡不亮。这种情况应先检查可控硅两端是否加上了正向电压及可控硅的好坏