模块一-项目1

1、 电力电子技术电力电子技术2010年6月模块一模块一 调光灯调光灯晶闸管同步变压器调光电位器触发电路主电路单结晶体管 同步电压来自阳极电压。认识普通晶闸管、双向晶闸管、可关断晶闸管和单结晶体管器件。会选用和检测普通晶闸管、双向晶闸管、可关断晶闸管和单结晶体管。能分析普通晶闸管、双向晶闸管、可关断晶闸管和单结晶体管的工作原理。能分析单相半波整流电路和单结晶体管触发电路的工作原理。能了解触发电路与主电路电压同步的基本概念。学会调光灯电路的安装与调试技能。在小组合作实施项目过程中培养与人合作的精神。【学习目标【学习目标】项目一 认识晶闸管和单结晶体管 【学习目标【学习目标】观察普通晶闸管、双向晶闸管

2、和单结晶体管的外形，让同学们认识这三种器件的外形结构、端子及型号。通过测试，会判别器件的端子、判断器件的好坏并能通过原理说明原因。通过选择器件，掌握器件的基本参数，初步具备成本核算意识。一、项目分析一、项目分析调光灯是一种最简单的电力电子装置，调光灯电路中常用的器件有：普通晶闸管、双向晶闸管、单结晶体管、二极管、电阻、电容等。其中二极管、电阻、电容等是前续课程已经介绍过的器件，本项目主要认识普通晶闸管、双向晶闸管、单结晶体管器件，为分析调光灯电路和其他电力电子电路打下基础。 二、相关知识二、相关知识（一）普通晶闸管（一）普通晶闸管晶闸管的结构和工作原理晶闸管的结构和工作原理晶闸管导通条件：阳极

3、加正向电压、门极加正向电压；关断条件：阳极电流小于维持电流结论结论u晶闸管的特性阳极伏安特性u晶闸管主要参数（1）阳极参数晶闸管的额定电压晶闸管的额定电流维持电流擎住电流（2）门极参数（3）动态参数双向晶闸管双向晶闸管u双向晶闸管结构双向晶闸管是一种NPNPN五层结构的三端器件。有两个主电极T1、T2，一个门极G u双向晶闸管的特性与参数u双向晶闸管的触发方式双向晶闸管正反两个方向都能导通，门极加正负电压都能触发。主电压与触发电压相互配合，可以得到四种触发方式：1）+触发方式。主极T1为正，T2为负；门极电压G为正，T2为负。特性曲线在第象限。2）-触发方式。主极T1为正，T2为负；门极电压G

4、为负，T2为正。特性曲线在第象限。3）+触发方式。主极T1为负，T2为正；门极电压G为正，T2为负。特性曲线在第象限。4）-触发方式。主极T1为负，T2为正；门极电压G为负，T2为正。特性曲线在第象限。由于双向晶闸管的内部结构原因，四种触发方式中灵敏度不相同，以+触发方式灵敏度最低，使用时要尽量避开，常采用的触发方式为+和-。 单结晶体管单结晶体管u单结晶体管的结构单结晶体管的结构 u单结晶体管的伏安特性单结晶体管的伏安特性 可关断晶闸管（可关断晶闸管（GTO） uGTO的结构的结构u GTO的工作原理 GTO的触发导通原理与普通晶闸管相似，阳极加正向电压，门极加正触发信号后，使GTO导通。但

5、是它的关断原理、方式与普通晶闸管大不相同。普通晶闸管门极正信号触发导通后就处于深度饱和状态维持导通，除非阳、阴极之间正向电流小于维持电流IH或电源切断之后才会由导通状态变为阻断状态。而GTO导通后接近临界饱和状态，可给门极加上足够大的负电压破坏临界状态使其关断 uGTO的阳极伏安特性的阳极伏安特性 uGTO的主要参数的主要参数 （1）最大可关断阳极电流IATO最大可关断阳极电流IATO是可以通过门极进行关断的最大阳极电流，当阳极电流超过IATO时，门极负电流脉冲不可能将GTO关断。通常将最大可关断阳极电流IATO作为GTO的额定电流。应用中，最大可关断阳极电流IATO还与工作频率、门极负电流的

6、波形、工作温度以及电路参数等因素有关，它不是一个固定不变的数值。（2）门极最大负脉冲电流IGRM门极最大负脉冲电流IGRM为关断GTO门极施加的最大反向电流。（3）电流关断增益OFF 电流关断增益OFF为IATO与IGRM的比值，OFF=IATO/IGRM。OFF反映门极电流对阳极电流控制能力的强弱，OFF值越大控制能力越强 。这一比值比较小，一般为5左右，这就是说，要关断GTO门极的负电流的幅度也是很大的。如OFF=5 ，GTO的阳极电流为1000A，那么要想关断它必须在门极加200A的反向电流。 三、项目实施三、项目实施（一）认识晶闸管和单结晶体管外形（一）认识晶闸管和单结晶体管外形1普通

7、晶闸管普通晶闸管普通晶闸管的外形如图1-2所示。从外观上判断，3个电极形状各不相同，无需作任何测量就可以识别。小电流TO-220AB型塑封式和贴片式晶闸管面对印字面、引脚朝下，则从左向右的排列顺序依次为阴极K、阳极A和门极G。小电流TO-92型塑封式晶闸管面对印字面、引脚朝下，则从左向右的排列顺序依次为阴极K、门极G和阳极A。小功率螺栓式晶闸管的螺栓为阳极A，门极G比阴极K细，对于大功率螺栓式晶闸管来说,螺栓是晶闸管的阳极A(它与散热器紧密连接)，门极和阴极则用金属编制套引出，像一根辫子，粗辫子线是阴极K，细辫子线是门极G。平板式晶闸管中间金属环是门极G，用一根导线引出，靠近门极的平面是阴极,

8、 另一面则为阳极。2双向晶闸管双向晶闸管双向晶闸管的外形如图1-7所示。多数的小型塑封双向晶闸管，面对印字面、引脚朝下，则从左向右的排列顺序依次为主电极l、主电极2、控制极(门极)。但是也有例外，所以有疑问时应通过检测作出判别。3单结晶体管单结晶体管单结晶体管又称为双基极二极管，外形如图1-11所示。在管壳边凸起处顺时针依次是：发射极e，第一基极b1，第二基极b2。 （二）解释普通晶闸管、双向晶闸管和单结晶体管型号的（二）解释普通晶闸管、双向晶闸管和单结晶体管型号的含义含义1普通晶闸管普通晶闸管（1）国产晶闸管的命名）国产晶闸管的命名国产可控硅（晶闸管）的型号有部颁新标准（JB1144-75）

9、KP系列和部颁旧标准（JB1144-71）3CT系列。 KP系列的型号及含义如下：（2）国外晶闸管的命名）国外晶闸管的命名“SCR”（Semiconductor Controlled Rectifier）是单向可控硅（晶闸管）的统称。在这个命名前提下，各个生产商有其自己产品命名方式。最早的MOTOROLA(摩托罗拉半导体)公司取第一个字母“M”代表其摩托罗拉，“CR”代表单向，因而组合成单向可控硅“MCR”的第一代命名，如：MCR100-6。PHILIPS(飞利浦)公司则沿袭了BT字母来对单向可控硅的命名，如：BT145-500R。日本三菱公司(现瑞萨科技)在单向可控硅器件命名上，则去掉了“S

10、CR”的第一个字母“S”，以“CR”直接命名，如：CR02AM。ST-意法半导体公司对单向可控硅的命名，型号前缀字母则以：X、P、TN、TYN、TS、BTW来命名单向可控硅产品，如X0405MF。美国泰科(TECCOR)以型号前缀字母“S”来对单向可控硅命名，例如：S8065K。 2双向晶闸管双向晶闸管（1）国产双向晶闸管）国产双向晶闸管国产双向晶闸管用KS（新标准）或3CTS（旧标准）表示。如：KS100-12表示额定电压为1200V、额定电流为100A的双向晶闸管；3CTS1表示额定电压为400V、额定电流为1A的双向晶闸管。（2）国外双向晶闸管）国外双向晶闸管“TRIAC”(TRIode

11、 ACsemiconductor switch)是双向可控硅的统称。各个生产商有其自己产品命名方式。3单结晶体管单结晶体管单结晶体管的型号用“BT”表示。如：BT33含义：B半导体、T特种管、3三个电极、3耗散功率100 mW。（三）晶闸管和单结晶体管简单测试（三）晶闸管和单结晶体管简单测试 1普通晶闸管普通晶闸管2双向晶闸管双向晶闸管（1）双向晶闸管电极的判定 （2）双向晶闸管的好坏测试1）将万用表置于Rl00挡或Rlk挡，测量双向晶闸管的主电极T1、主电极T2之间的正、反向电阻应近似无穷大()，测量主电极T1与控制极(门极)G之间的正、反向电阻也应近似无穷大()。如果测得的电阻都很小，则说

12、明被测双向晶闸管的极间已击穿或漏电短路，性能不良，不宜使用。2）将万用表置于Rl档或Rl0档，测量双向晶闸管主电极T1与控制极(门极)G之间的正、反向电阻，若读数在几十欧至一百欧之间，则为正常，且测量G、Tl极间正向电阻(见图118)时的读数要比反向电阻稍微小一些。如果测得G、T1极间的正、反向电阻均为无穷大()，则说明被测晶闸管已开路损坏。（3）测试双向晶闸管并记录数据将万用表置于Rl00档或Rlk档，测量双向晶闸管的主电极T1、主电极T2之间的正、反向电阻，再将万用表置于Rl档或Rl0档，测量双向晶闸管主电极T1与控制极(门极)G之间的正、反向电阻，应并将所测数据填入表1-9，以判断被测晶

13、闸管的好坏。3单结晶体管单结晶体管（1) 单结晶体管的电极判定 （2）单结晶体管的测试 1）测量PN结正、反向电阻大小。将万用表置于Rl00档或R1k档，黑表笔接发射极e，红表笔接基极b1、b2时，测得管子PN结的正向电阻一般应为几至几十千欧，要比普通二极管的正向电阻稍大一些。再将红表笔接发射极e，黑表笔分别接基极bl或b2，测得PN结的反向电阻，正常时指针偏向 (无穷大)。一般讲，反向电阻与正向电阻的比值应大于100为好。 2）测量基极电阻Rbb。将万用表的红、黑表笔分别任意极b1和b2，测量b1、b2间的电阻应在212k范围内，阻值过大或过小都不好。 3）测量负阻特性。单结晶体管负阻特性测试电路如图1-24所示。在管子的基极b1、b2之间外接10V直流电源，将万用表Rl00挡或Rlk挡