I-O-汽车电工电子技术课件

吉林大学汽车电工电子技术第九章 功率电子电路第一节 晶闸管第二节 单相可控整流电路第三节 晶闸管逆变电路第四节 直流斩波器的工作原理第五节 交流调压电路吉林大学

汽车电工电子技术晶闸管又称可控硅（SCR)（SiliconControlled

Rectifier）是一种大功率半导体器件，它的出现使半导体器件由弱电领域扩展到强电领域。晶闸管具有体积小、重量轻、无噪声、寿命长、容量大（正向平均电流达千安、正向耐压达数千伏）等特点。9.1

晶闸管返回吉林大学汽车电工电子技术螺旋式结构平板式结构吉林大学汽车电工电子技术9.1.1基本构造P1N1P2N2四层半导体K（阴极）G（控制极）A（阳极）三个PN结符号AKG吉林大学汽车电工电子技术1.晶闸管工作原理的实验9.1.2

工作原理阳极、阴极间加正向电压，控制极(门极)不加电压。吉林大学汽车电工电子技术阳极、阴极间加正向电压，门极加正向电压。吉林大学汽车电工电子技术阳极、阴极间加反向电压，控制极(门极)加电压。吉林大学汽车电工电子技术2.晶闸管工作原理的解释P1N2N1

N1P2

P2AGK控制无极论G和控阴制极KG之与间阴不极加K

正阳极A和阴极K加反向电压反偏管均晶不闸能管导不通导。通正偏反电偏压正反偏正向电压足够大时，三个PN结都正偏，晶闸管导通。K阳极A和阴极KA加正向电压G向电之压间是否加有V电T1压，晶闸控制极G和阴极K之间加VT正2

向吉林大学汽车电工电子技术KAGVT1VT2RLUGUAIGβ2IGβ1

β2IG正反馈两个晶体管进入饱和导通状态。晶闸管导通后，UAK≈0.6～1.2V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吉林大学

汽车电工电子技术3.晶闸管工作原理的小结晶闸管的导通条件：①阳极和阴极间加正向电压。②控制极和阴极间加正向触发电压。③阳极电流不小于维持电流。晶闸管的阻断(截止)条件：①阳极和阴极之间加反向电压，或电压为零。②减小UAK或加大主回路电阻，使晶闸管阳极电流小于维持电流。属于半控型的具有单向导电性的电子器件。半控：控制极的触发信号只能控制其导通，不能控制其关断。吉林大学汽车电工电子技术UAKIHGI

=0UBO9.1.3伏安特性导通IG增加IG2

IG1△U导通电压1V左右正向折转电压IAIN反向击穿电压UROO吉林大学

汽车电工电子技术9.1.4主要参数通态平均电流IF：允许通过晶闸管阳极的工频频率正弦波半波电流的平均值。维持电流IH：在控制极开路的情况下，晶闸管维持导通时的最小阳极电流。正向电流小于IH时，管子自动阻断。触发电压UG和触发电流IG：晶闸管从阻断到完全导通所需要的最小的控制极直流电压和电流。吉林大学汽车电工电子技术正向断态重复峰值电压UFRM：控制极开路的条件下，允许重复作用在晶闸管上的最大正向电压。一般情况下UFRM

＝UBQ×80%。反向重复峰值电压URRM：控制极开路的条件下，允许重复作用在晶闸管上的最大反向电压。一般情况下URRM

＝UBQ×80%。额定电压UD：取UFRM和URRM中较小的一个数值标为器件的额定电压。吉林大学

汽车电工电子技术9.1.5

晶闸管触发电路晶闸管由阻断变为导通的条件：在阳极和阴极间加上正向电压在控制极和阴极间加上正向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吉林大学汽车电工电子技术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

号吉林大学汽车电工电子技术ieUVueUPIVIPO单结晶体管的伏安特性b2b1ueUbbeieb2接正、b1接负e与b1间呈高阻态当ue>ηUbb时e与b1间呈低阻态吉林大学汽车电工电子技术UV、IV

--谷点电压、电流维持单结管导通的最小电压、电流。uE<UV

时单结管截止UP、IP

--峰点电压、电流单结管由截止变导通所需发射极电压。uE>UP

时单结管导通吉林大学汽车电工电子技术2.单结晶体管的弛张振荡电路tuR1RCEuCR1

uR1eb1b2uCUPUVtOO触发脉冲的产生触发脉冲的移相吉林大学

汽车电工电子技术u2uZuCR2RRfxR1RWuWCu13.同步振荡电路整流 削波 弛张振荡电路触发脉冲变压器的同步作用：保证主电路和触发电路的电源电压同时过零（即两者同步），使电容在每半个周期均从零开始充电，从而保证每半个周期的第一个触发脉冲出现的时刻相同（即α

角一样），以使输出平均电压不变。吉林大学u2uZUZuWOOuR1O

TtuC汽车电工电子技术汽车电工电子技术tt改变电容C的充放电速度,可以改变触发脉冲周期T。稳压管的作用：将整流后的电压变成梯形波（即削波），使单结管两端电压稳定在稳压管的稳压值上，从而保证单结管产生的脉冲幅度和每半个周期产生第一脉冲的时间，不受交流电源电压变化的影响。吉林大学汽车电工电子技术过流继电器：在输出端装直流过电流继电器。过流截止电路：利用电流反馈减小晶闸管的导通角或停止触发，从而切断过流电路。接在输出端接在输入端和晶闸管串联~9.1.6

晶闸管的使用注意事项1、过流保护措施快速熔断器：电路中加快速熔断器。吉林大学

汽车电工电子技术2、过压保护阻容吸收: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。硒整流堆:硒堆为非线性元件，过压后迅速击穿，其电阻减小，抑制过压冲击。硒堆~RCRRCC吉林大学汽车电工电子技术通用系列为：1、5、10、20、30、50、100、200、300、400500、600、800、1000A等14种规格。加散热片自然冷却加散热片强迫风冷加散热片强迫油冷3、严格遵守晶闸管规定的工作条件如：空气温度、湿度、周围环境等。4、符合规定的冷却条件吉林大学汽车电工电子技术9.2单相可控整流电路9.2.1.

单相半波可控整流电路(1)电路及工作原理＋

uG—u1u2uTuOAGRL＋—＋——＋K—iO＋吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术(2)

工作波形(设u1为正弦波)u2ω

tuGω

tuOω

tuTαθα

：控制角θ

：导通角u2>0时，加上触发电压uG

，晶闸管导通 。且uL

的大小随uG加入的 晚而变化；u2

<0时，晶闸管不通，u

=0。故称可L控整流。＋

u—u1u2uTuOAGGKRL＋—＋—

ω

t＋—＋—iO吉林大学汽车电工电子技术(3)

输出电压及电流的平均值π

αωπtu

dU

OO12

αω

ω2π

1π

2U2

sin

td

tRLIO

UOω

tuOα2ππ吉林大学汽车电工电子技术2.电感性负载D+–GuOu1RKL＋—A＋u2—＋—电流流经晶闸管电流流经续流二极管ωtuO电阻性负载时iO

3

工作原理：由于电感反电动势的存在，晶闸管在一定时间内仍维持导通，使负载两端电压波形出现负值。解决办法：加续流二极管D后,消除了反电动势的影响，使晶闸管在u2过零时关断。u2正半周时晶闸管导通，u2过零后，电感产生反电动势。（对照用）电感性负载时(加续流二极管后）ωtuOiO吉林大学汽车电工电子技术9.2.2电阻性负载桥式可控整流电路VT1VT3RLuou)VT2

VT4电流方向1.

电路分析u负正半半周周(π０～～２π))

a(a－(＋)

)b(＋)b(－a触发脉冲uG引入控制极VT13导通、VT42导通—

buo＝o＝－u+－+吉林大学汽车电工电子技术2.工作波形ωtuωtωtuoωtθOuGO

αOuVT1Oπ

2π3π吉林大学汽车电工电子技术3.参数计算整流输出电压平均值输出电流平均值二极管和晶闸管承受的最高反相电压为吉林大学汽车电工电子技术＋—＋—T1

T2D1D2uLRLu3触发电路主电路＋u1—R2ac

R1RbcRPCdeDZ＋u—＋u2—RP电容充电速度变慢αuL电压的调节:吉林大学汽车电工电子技术一、填空题1、只有当

确定之后，电路中某点才有确定的电位。2、电路中电流的实际方向，由结合

方向的代数量I的正负来表示。3、三相对称负载是指三个负载的

相同。4、在RC电路的零输入响应中，电容的放电电压按

下降。5、在RLC串联电路中，当整个电路的总电压和总电流同相时，这种状态称为

。6、图示正弦交流电路中，V1表读数为3V，V2表读数为4V。则V表读数为

伏。7、晶体三极管是

控制元件。处理模拟信号时，三极管工作在

状态，处理数字信号时，三极管工作在

状态。8、在放大电路中，测得某三极管的三个管脚对地的电位分别是－9V、－6V、－6.2V，则该管的类型是

。9、将逻辑函数F（ABC）＝AB＋BC写为最小项之和的标准与或式为

。10、在时钟脉冲CP作用下，双稳态触发器能够连续（翻转）计数，对于D触发器应

；J－K触发器应

。二、判断题1、电路中的负载增加是指流过负载中的电流增加。（）2、在三相负载的三角形联接中，线电流是相电流的 倍。

（

））3、为保证用电安全，在三相四线制供电系统中，应在中线上安装保险丝。

（

）4、若干元件串联的正弦交流电路的各端电压为U1、U2¨¨UN，则总电压U＝U1＋U2＋¨¨＋UN

。（5、若电路中的电流i＝Imsin(ωt＋30°)A,电压u＝Umsin(ωt＋60°)V,

则该电路呈感性。

（

））6、三极管具有电流放大作用，因此，在基极输入一个小电流，集电极就会产生一个大电流。（7、译码器、编码器均具有记忆功能。

（

）RCV1VV26题图典型题型介绍汽车电工电子技术吉林大学8、图示电路为一个12进制计数器。

（9、共集电极放大电路没有放大作用。（）））10、所有的门电路都只有“0”、“1”两个状态。（三、名词解释1、关联方向2、相序3、对称电源4、静态工作点5、零点漂移四、单项选择题1.

通常所说的电路负载小是指A、负载电阻小

B、负载电阻大

C、负载电流大

D、负载功率大2.

基尔霍夫定律是A、关于电路结构约束的定律

C、关于电路电磁关系的定律B、关于元件伏安关系的定律

D、关于元件能量转换的定律3.图示正弦交流电路中，V1表读数为3V，V2表读数为4V。则V表读数为A、1V

B、5V

C、7V

D、12V4.

对称三相电源线电压 为380伏，接在三角形联结的对称负载上，每相阻抗。则线电流

为A、

AC、AB、

AD、

AQ4

Q3

Q2

Q1

74LS90CP1CP8题图R0A

R0BS9A

S9B

CP0RCV1VV23题图吉林大学

汽车电工电子技术已知交流信号源电压为16V，内阻为800Ω。通过一个变压器带一阻抗为8Ω的负载，当负载获得最 大功率时，变压器变比为A、8

B、10

C、25

D、100用欧姆表测量二极管的电阻时应当是A、正向电阻大，反向电阻大

C、正向电阻大，反向电阻小B、正向电阻小，反向电阻小

D、正向电阻小，反向电阻大7.在由NPN管组成的共射放大电路中，当输入信号为正常正弦波时，用示波器观察其输出波形uO时，却出现了负向平顶失真。其原因为A、三极管不放大

C、静点设置偏低B、输入信号过大

D、静点设置偏高8.某多级放大电路，要求输入电阻低，输出电流稳定时，应选用的反馈类型为A、电流并联负反馈

C、电压串联负反馈B、电流串联负反馈

D、电压并联负反馈9.

图示电路中，三极管工作在

状态。A．放大C．截止B．饱和D．不能确定10.

图示电路中，集成运算放大器的UOM＝±12V，稳压管的UZ＝3V，UD＝0.7V，运算放大器的电压传输特性为

。+12V2KΩ30KΩ3VΒ＝509题图+uO10KΩR∞20KΩVS2Vui9.1KΩ+—10题图吉林大学汽车电工电子技术R3=6ΩUS1

＋24V－I3＋—US2

12V五、电路的分析与计算1