第3讲 弱电控制强电器件

第3章弱电控制强电器件,弱电：电压小（约几伏）、电流小（约几十毫安几百毫安）,强电：电压大（约几百伏几千伏）、电流大（约几十安几千安）,弱电,强电,晶闸管、继电器,一、晶闸管（可控硅，SiliconControlledRectifier）,三个电极：阳极A、阴极K、控制极G（或称为门极）三个PN结的PNPN四层半导体器件。,1、结构,外形,符号,2、符号和外形,3、工作原理,UA,UG,IB2,IB1,（1）当开关S1合上、开关S2断开时，在晶闸管的阳极与阴极之间加上正向电压UA时，由于晶闸管内部两个等效三极管V1和V2基极电流均为零而处于截止状态。,（2）当开关S1、S2合上时，在晶闸管控制极和阴极之间加上正向电压UG，使V2的发射极处于正偏，并产生基极电流IB2，有IB2就有IC2，IC2有IB1，故V1管也处于导通状态，于是等效电路内部产生正反馈过程，使V1、V2很快达到饱和状态，导通后晶闸管阳极与阴极之间的管压降仅有1V左右。,（3）晶闸管一旦导通后，其控制极电压就失去作用，此时即使将UG去掉，甚至接反向触发电压都不能使晶闸管截止。,（4）晶闸管导通后，要使其截止，只能使其阳压为零或为负，或将阳压减小到一定程度，使流过V1、V2两个等效三极管的电流很小，小到不能维持导通的程度，则晶闸管就处于截止状态。,工作过程：,晶闸管的导电特性：（1）晶闸管的导通条件是：一定的正向阳压和一定的正向触发电压。（2）晶闸管导通后，控制极失去了作用。（3）晶闸管的截止条件是：必须使其阳压为零、为负或阳压减小到一定程度，使流过晶闸管的电流小于维持电流，晶闸管才自行关断。,4、伏安特性（晶闸管的阳压UA与阳流IA之间的关系曲线）,正向截止,正向导通,雪崩击穿,IG=0时，器件两端施加正向电压，只有很小的正向漏电流，为正向截止状态。正向电压超过正向转折电压Ubo，则漏电流急剧增大，器件导通(雪崩击穿/非正常导通)。随着控制极电流幅值的增大，正向转折电压降低。晶闸管本身的压降很小，在1V左右。,（1）正向特性,反向特性类似二极管的反向特性。反向截止状态时，只有极小的反相漏电流流过。当反向电压达到反向击穿电压后，可能导致晶闸管发热损坏。,（2）反向特性,5、工作参数,(1)触发电流IG电压UG从截止转为导通，控制极所加最小电流电压。(2)导通状态平均电流IF正常工作AK两极可通过交流电流的平均值。(3)维持电流IH维持元件导通工作的AK两极最小电流。(4)截止状态重复峰值电压UDRM元件截止，AK两极间允许施加的最大重复电压。,u1,u2,u3,已知电路如图，根据晶闸管的导电特性，画出u3的电压波形。,u1,u2,u3,6、应用实例,可控硅调光电路,u1,u2,u3,BT33单结管,张弛振荡器,由灯泡、开关S、整流管VD1VD4、单相可控硅VS与电源构成主电路；由电位器RP、电容C、电阻R1、R2构成触发电路。接通220V交流电源后，经过VD1VD4全桥整流得到脉动直流电压加至RP，给电容C充电，当C两端电压上升到一定程度时，就会触发可控硅VS导通，灯泡点亮。同样的，调节RP能改变C的充放电时间常数，因而改变触发脉冲的长短，改变了VS的导通角（导通程度），达到调节灯泡亮度的目的。,二、继电器（较小的电流控制较大电流的自动开关）,1、电磁继电器,（1）结构与符号、外形,电磁式继电器由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成。,结构示意图,符号,外形,在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点断开。这样吸合、断开，从而达到了电源电路的导通、切断。,（2）工作原理,动触点,静触点,额定电压：继电器正常工作时线圈需要的电压。直流电阻：继电器中线圈的直流电阻。吸合电流：继电器能够产生吸合动作的电流。接触点切换电压和电流：继电器允许控制的电压和电流的大小。,（3）主要参数,（4）应用,防盗门报警,R1,R2,R3,Q19013,防盗门报警电路,2、固态继电器（SSR，SolidStateRelay）,（1）结构与符号、外形,耦合电路,触发电路,开关电路,吸收电路,过零控制电路,输出,输入,结构示意图,符号,外形,（2）应用,控制单相感应电机,（3）固态继电器的特点,优点：抗干扰能力强、开关速度快、寿命长。,缺点：有漏电流、成本高。,习题三,1、晶闸管的符号、有哪三个电极？简述晶闸管的导电特性。2、设计防盗门报警电路R1、R2、R3