电子技术基础与技能第7单元 晶闸管及其应用电路.ppt

电子技术基础与技能 人民邮电出版社 第7单元晶闸管及其应用电路 知识目标 了解晶闸管的基本结构 符号 引脚排列 了解晶闸管的工作特性 了解特殊晶闸管的特点及应用 了解晶闸管在可控整流 交流调压等方面的应用 了解单结管的基本结构 符号 引脚排列 了解单结管组成的触发电路及作用 技能目标 会选用晶闸管 单结管等元器件 会组装调试家用调光台灯电路 第1节晶闸管的使用 一 晶闸管的结构及特性二 特殊晶闸管 一 晶闸管的结构及特性 1 晶闸管的结构晶闸管的外形如图7 4所示 其中 图7 4 a 所示为小功率晶闸管 图7 4 b c 所示为大功率晶闸管 晶闸管的内部结构如图7 5 a 所示 它有3个电极 由外层P区引出的电极称为阳极A 由外层N区引出的电极称为阴极K 由中间P区引出的电极称为控制极G 又称门极 晶闸管的电路符号如图7 5 b 所示 2 晶闸管的特性 晶闸管的特性如下 1 晶闸管具有正向阻断特性 即晶闸管加阳极正电压 UA时 若控制极不加电压 晶闸管不导通 处于关断状态 2 晶闸管具有触发导通特性 即晶闸管加阳极正电压 UA 同时也加控制极正电压 UG 晶闸管导通 晶闸管导通后 如果撤销控制极电压 断开S1 晶闸管仍维持导通 3 晶闸管具有反向阻断特性 即晶闸管加阳极负电压 UA时 阳极接电源负极 阴极接电源正极 不导通 导通的晶闸管 必须在阳极与阴极之间的电压降低到0 断开S2 或阳极加负电压时 才关断 归纳 闸管导通的条件是 阳极加正向电压 同时控制极也加正向触发电压 3 晶闸管的主要参数 1 额定电压 UD 指允许重复加在晶闸管两端的正 反向峰值电压最小值 2 通态平均电压 UT AV 当正向通过正弦半波额定电流时 阳极与阴极间的电压在一个周期内的平均值 习惯上称为导通时的管压降 这个电压越小越好 一般为0 4 1 2V 3 通态平均电流 IT AV 简称正向电流 指在标准散热条件和规定环境温度下 不超过40 允许通过工频 50Hz 正弦半波电流在一个周期内的最大平均值 4 维持电流 IH 指在维持晶闸管继续导通时需要的最小阳极电流 4 晶闸管的型号 国产晶闸管的型号由5部分组成 第1部分用字母 K 表示晶闸管 第2部分用字母表示器件的类型 第3部分用数字表示通态平均电流 第4部分用数字表示额定电压 有时只标注百位数 即标注的数字需乘以100 第5部分用字母表示通态平均电压的组别 共9级 从A I分别为0 4 1 2V 字母每延后一个 电压增加0 1V 在第3与第4部分之间 用一个连字符号 连接 各组成部分的意义如表7 1所示 二 特殊晶闸管 1 快速晶闸管和高频晶闸管快速晶闸管和高频晶闸管与普通晶闸管没有本质的区别 只是导通与关断的转换速度较快 并且高频晶闸管的工作频率较高 典型应用有 逆变器 斩波器 感应加热 各种类型的强迫换流器 电焊机等 2 双向晶闸管双向晶闸管的3个电极分别称为第二阳极A2 第一阳极A1和控制极G 电路符号如图7 7所示 3 可关断晶闸管可关断晶闸管 GTO 的3个电极也称为阳极 阴极和控制极 电路符号如图7 8所示 其特点是 在阳极与阴极之间加正向电压 同时门极与阴极之间有正向触发电压时 才导通 一旦导通之后 即使撤销门极触发电压也不影响其导通 与普通晶闸管不同的是 在门极加负电压时就可关断导通的晶闸管 可关断晶闸管的应用与普通晶闸管类似 典型应用有 交直流开关 交直流电机控制 逆变器 变频器 UPS电源等 第2节晶闸管电路的应用 一 晶闸管调压电路二 晶闸管整流电路三 晶闸管的触发电路 一 晶闸管调压电路 1 单只晶闸管交流调压电路 如图7 11所示电路的工作过程为 4只整流二极管将输入的正弦交流电变换为单方向脉动的直流电加在晶闸管的阳极与阴极之间 无论触发电压在输入的正半周还是负半周加到晶闸管的控制极 都能使晶闸管导通向负载供电 负载电压的波形如图7 11 b 阴影部分所示 改变触发电压加到控制极的时间 见图7 11 b 中的t1 t2 即可实现负载上电压的调节 2 两只反向并联晶闸管交流调压电路两只反向并联的晶闸管构成交流调压电路如图7 12所示 调压过程为 电源电压ui的正半周 在t1时刻将触发电压ug1加到VD1管的控制极 VD1管被触发导通 VD2管承受反向电压而截止 当电源电压ui过零时 VD1管自然关断 电源电压ui的负半周 在t2时刻将触发电压ug2加到VD2管的控制极 VD2管被触发导通 VD1管承受反向电压而截止 当电源电压ui过零时 VD2管自然关断 于是 负载上获得与如图7 11 b 阴影部分所示类似的电压波形 改变触发电压加到控制极的时间便可实现交流调压 3 双向晶闸管交流调压电路双向晶闸管交流调压电路如图7 13所示 它实际上是用一只双向晶闸管替换图7 12中的两只晶闸管实现交流调压 归纳 家用调光台灯电路本质上是一个晶闸管交流调压电路 只是交流调压电路的负载是灯泡 如果晶闸管交流调压电路的负载是电风扇 则晶闸管交流调压电路就是调速电路 二 晶闸管整流电路 1 单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路如图7 14 a 所示 2 单相桥式半控整流电路参数估算 单相桥式半控整流电路输出的直流电压估算公式为式中 Ui 整流电路输入电压的有效值 控制角 负载上的直流电流IL为 每只晶闸管 整流二极管流过的电流为晶闸管承受的最高电压和整流二极管承受的最大反向电压为 三 晶闸管的触发电路 1 单结管的结构与特性单结管又称为双基极二极管 如图7 16 a 所示 其结构示意图如图7 16 b 所示 由一个PN结组成 从N型硅片上引出的两个电极分别称为第一基极B1和第二基极B2 从PN结P区引出的电极称为发射极E 单结管的电路符号如图7 16 c 所示 单结管的特性如下 1 单结管参数中有一个峰点电压UP和一个谷点电压UV 当单结管的发射极电压等于峰点电压UP时 单结管导通 导通之后 当发射电压减小到谷点电压UV时 单结管由导通变为截止 2 单结管发射极与第一基极之间的电阻RB1随发射极电流增大而变小 具有负阻特性 发射极与第二基极之间的电阻RB2则与发射极电流无关 3 不同的单结管有不同的UP和UV 同一个单结管 若电源电压UBB不同 它的UP和UV也有所不同 2 单结管振荡电路单结管振荡电路如图7 17 a 所示 它能产生一系列脉冲 用来触发晶闸管 技能实训 实训制作家用调光台灯电路 1 实训目的 1 学会识别和选择单结晶体管 普通晶闸管 2 掌握晶闸管调光台灯电路的安装及调试方法 2 器材准备 4 内容与步骤 1 根据图7 19所示电路绘制出装配电路图 标清楚各元件的位置 2 根据图7 19所示电路列出元件清单 备好元件 检查各元件的好坏 3 根据装配图完成晶闸管调光台灯电路的安装 4 检查无误后 经指导教师同意 通电调试 5 调节电位器RP 观察灯泡亮度的变化 6 实训结束后 整理好本次实训所用的器材 工具 仪表 清扫工作台 打扫实训室 图7 19家用调光台灯电路 单元小结 1 本单元重点介绍了普通型晶闸管及在交流调压 可控整流方面的应用 单结管及由单结管组成的触发电路 2 晶闸管具有正向阻断特性 触发导通特性和反向阻断特性 晶闸管导