晶闸管的应用

1、晶闸管的应用1.基本结构P1P2N1N2四 层 半 导 体K（阴极）G（控制极）A（阳极）三 个 PN结AKG符号第1页/共58页螺栓式结构平板式结构小电流螺栓式大电流螺栓式第2页/共58页晶闸管不导通 无论控制极G与阴极K之间是否加有电压，晶闸管均不能导通。2.工作原理P1P2N1N2N1P2AGK 控制极G和阴极K之间不加正向电压 阳极A和阴极K加反向电压反偏反偏 阳极A和阴极K加正向电压正偏正偏反偏 控制极G和阴极K之间加正向电压 正向电压足够大时，三个PN结都正偏，晶闸管导通。KAGVT1VT2第3页/共58页KAGVT1VT2RLUGUAIG2IG2IG1正反馈 两个晶体管进入饱和导

2、通状态。 晶闸管导通后， UAK0.61.2VC22GII C112B212G III 此时即使去掉控制极与阴极之间的电压，由于本身的正反馈作用晶闸管仍能维持导通。控制极电压UG的作用仅仅是触发晶闸管的导通 第4页/共58页晶闸管的导通条件为：阳极和阴极间加正向电压。控制极和阴极间加正向触发电压。阳极电流不小于维持电流。阳极A加反向电压，或不加触发信号。晶闸管正向导通后，若令其关断，必须减小UA（或使UA反向），使晶闸管中电流小于维持电流。晶闸管的截止条件为：第5页/共58页UAKIAIHIFIG=0UBO导通UBR3.伏安特性UFIG1IG2IG增加导通电压1V左右正向折转电压反向击穿电压O

3、第6页/共58页UFRM:晶闸管控制极开路且正向阻断情况下,允许重复加在晶闸管两端的正向峰值电压。一般取UFRM = 80% UB0 。控制极开路时,允许重复作用在晶闸管元 件上的反向峰值电压。一般取 URRM = 80% UBR URRM：额定电压UN：取UFRM和URRM 中较小的一个数 值标为器件的额定电压。第7页/共58页)(sin21m0mFIttdII 环境温度为40C及标准散热条件下，晶闸管处于全导通时可以连续通过的工频正弦半波电流的平均值。 IFt2i如果正弦半波电流的最大值为Im, 则第8页/共58页第9页/共58页额定电压,用百位或千位数表示取UFRM或URRM较小者额定正

4、向平均电流(IF) 晶闸管K P普通型如KP5-7表示额定正向平均电流为5A,额定电压为700V。第10页/共58页 1.什么是可控整流电路？ 在输入交流电压一定时，二极管整流电路输出的直流电压大小是固定的，一般不能任意调节，这种整流电流称为不可控整流电路。 采用晶闸管整流电路可以把交流电转换为电压大小可以调节的直流电，故称为可控整流电路。第11页/共58页2.可控整流电路的形式单相电路三相电路半波电路全波电路桥式电路全控桥式电路半控桥式电路半波电路桥式电路全控桥式电路半控桥式电路第12页/共58页(1)2To, 0uuu。0,T2ouuu+T第13页/共58页t12。uu,u T 0o:1t

5、 。0,To uuu t2uO晶晶闸闸管管不不导导通通。,0,0g1 ut t 。uuu To, 0gu tO第14页/共58页 tOuO控制角t1 tuO tguOt22tTuO导通角第15页/共58页tuU)d(212O)d(sin2212ttU2cos145. 0LLOO RURUI2cos145. 02U第16页/共58页 +TLeL第17页/共58页 tguOtTuO tOuOt1 tuOt22第18页/共58页+LTD+第19页/共58页iL tOu tuOtTuO2 tguO第20页/共58页aRLD2T1b+T1T2RLuoD1D2+第21页/共58页+T1T2RLuoD1D2

6、+bRLD1T2a第22页/共58页 tOu tuOtT1uO2 tguO第23页/共58页tuU)d(1O )d(sin21ttUU 2cos19 . 0LRURUILOL2cos19 . 0 U第24页/共58页两种常用可控整流电路电路特点1. 该电路只用一只晶闸管，且其上 无反向电压。2. 晶闸管和负载上的电流相同。(1)uTD2D4u0RL+-+-第25页/共58页电路特点 1. 该电路接入电感性负载时，D1、D2 便起 续流二极管作用。(2)2. 由于T1的阳极和T2的阴极相连，两管控 制极必须加独立的触发信号。T1T2D1D2uuORL+-+-第26页/共58页u2a2u2bu2c

7、t1t2ut o第27页/共58页第二节第二节 单向桥式半控整流电单向桥式半控整流电路路 电阻性负载桥式可控整流电路电阻性负载桥式可控整流电路 电感性负载桥式可控整流电路电感性负载桥式可控整流电路第28页/共58页一、电阻性负载桥式可控整流电路VH1VH2VD1VD2RLuou1. 电路分析u正半周() a() b()电流方向L12abVHVDR 负半周() a() b()L21baVHVDRab触发脉冲uG引入控制极VH1导通、VD2导通uouVH2导通、VD1导通+uou+第29页/共58页2. 工作波形tutuGtuot uVT1OOOO23第30页/共58页3. 参数计算o1=2sin

8、d()UUtt 1cos0.92U 整流输出电压平均值 输出电流平均值ooLL1 cos 0.92UUIRR 2U二极管和晶闸管承受的最高反相电压为第31页/共58页二、电感性负载桥式可控整流电路uVH1VH2VD1VD2VD3uoRLL 加续流二极管VD3后电路工作情况以及负载上电压和电阻性负载类似。 整流器件不导通时，由于电感储能，经续流二极管，负载上的电流仍然存在。 感性负载上的电流接近水平的直线。第32页/共58页第三节第三节 触发电路触发电路 单结晶体管触发电路单结晶体管触发电路 集成触发电路集成触发电路第33页/共58页返回一、单结晶体管触发电路晶闸管由阻断变为导通的条件： 在阳极

9、和阴极间加上正向电压 在控制极和阴极间加上触发信号 触发信号的要求： 触发脉冲要有足够的功率 触发脉冲要有一定的宽度 触发脉冲必须与主电路同步 触发脉冲要有一定的相移范围第34页/共58页返回1. 单结晶体管的结构和特性b2（第二基极）b1（第一基极）NPPN结e (发射极)eb2b1结 构符 号第35页/共58页返回ieueUVUPIVIPO单结晶体管的伏安特性eb2b1ueUbbieb1接正、b2接负 e与b1间呈高阻态 当ueUbb时 e与b1间呈低阻态第36页/共58页返回UV、IV - 谷点电压、电流维持单结管导通的最小电压、电流。 UP 、IP - 峰点电压、电流 单结管由截止变导

10、通所需发射极电压。 uEUP 时单结管导通第37页/共58页返回2. 单结晶体管的弛张振荡电路tuR1UVUPRR1CEuCuR1eb1b2uCtOO第38页/共58页返回u1u2uZuCR2RRfxR1RWuWC3. 同步振荡电路整流削波弛张振荡电路触发脉冲第39页/共58页返回u2uZUZuWuR1TOOOtttuC 改变电容C的充放电速度,可以改触发变脉冲周期T。第40页/共58页二、集成触发电路二、集成触发电路返回1. KJ004型集成电路 KJ004外部引线图123KJ00445678910111213141516正电源 负相输出 13、14脉冲列11、12脉冲宽比较同步输入地负电源

11、锯齿波输出锯齿波斜率调节正相输出第41页/共58页返回 工作电路同步电压锯齿波电压U90.7V时第42页/共58页第四节第四节 晶闸管的串并联及其保晶闸管的串并联及其保护护 晶闸管的串并联晶闸管的串并联 晶闸管的过载保护电路晶闸管的过载保护电路返 回第43页/共58页返回一、晶闸管的串、并联1. 晶闸管的并联应用 晶闸管并联可以分流。VH1VH2RR 串电阻均流 电路简单，但电阻消耗功率，对动态均流不起作用，只适用于小功率。第44页/共58页返回 串电抗均流VH1VH2 对静态、动态均流都起作用。 晶闸管不宜直接并联，因特性不同容易造成分流不均，从而烧坏器件。第45页/共58页返回2. 晶闸管

12、的串联应用 晶闸管串联可以分压。 晶闸管不宜直接串联，因特性不同容易造成分压不均，从而击穿器件。 通常在晶闸管两端并联电阻和阻容器件。第46页/共58页返回二、晶闸管的过载保护晶闸管的主要缺点：过电流、过电压能力很差。1. 晶闸管的过电流保护晶闸管产生过流的原因: 负载短路或过载 电路中某一晶闸管击穿或短路，造成其它器件过流 触发电路不正常第47页/共58页返回 设置快速熔断器 FURFUFU 在输出端设置过流继电器及快速开关 整流触发脉冲相移保护 利用过电流的信号，把触发脉冲移后，从而减小晶闸管的 导通角或停止触发。第48页/共58页返回2. 晶闸管的过电压保护 晶闸管承受过电压的能力极差，

13、电压超过其反向击穿电压时，即使时间极短，也容易损坏。 产生过电压的原因：电路中积聚的电磁能量消散不掉。 通常采用 阻容保护装置，利用电容吸收过压。即将过电压的能量变成电场能量储存到电容中，然后由电阻消耗掉。第49页/共58页额定电压,用百位或千位数表示取UFRM或URRM较小者额定正向平均电流(IF) 晶闸管K P普通型如KP5-7表示额定正向平均电流为5A,额定电压为700V。第50页/共58页 +TLeL第51页/共58页返回2. 单结晶体管的弛张振荡电路tuR1UVUPRR1CEuCuR1eb1b2uCtOO第52页/共58页返回u1u2uZuCR2RRfxR1RWuWC3. 同步振荡电路整流削波弛张振荡电路触发脉冲第53页/共58页第四节第四节 晶闸管的串并联及其保晶闸管的串并联及其保护护 晶闸管的串并联晶闸管的串并联 晶闸管的过载保护电路晶闸管的过载保护电路返 回第54页/共58页返回一、晶闸管的串、并联1. 晶闸管的并联应用 晶闸管并联可以分流。VH1VH2RR 串电阻均流 电路简单，但电阻消耗功率，对动态均流不起作