《电工电子基本技能操作项目教程》课件项目二十三

项目二十三晶闸管调压电路能力目标1．正确利用万用表与示波器进行电路故障检测与故障排除；2．熟练晶闸管与单结晶体管的测量；3．具有发现问题与分析问题的能力。知识目标1．知道弛张振荡电路的工作原理；2．知道单相半控桥式整流电路的构成与工作原理；3．知道晶闸管与单结晶体管的结构及工作原理。晶闸管调压电路项目内容与原理一、可控整流电路

1、晶闸管的工作原理晶闸管具有导通与截止两种工作方式。图23-1是晶闸管导通实验电路。(1)图23-1(a)中，S断开。晶闸管阳极接直流电源的正端，阴极经灯泡接电源的负端，此时晶闸管承受正向电压。控制极电路不加电压，这时灯不亮，说明晶闸管不导通。(2)图23-1(a)中，S闭合。晶闸管的阳极和阴极间加正向电压，控制极相对于阴极也加正向电压，这时灯亮，说明晶闸管导通。晶闸管调压电路(3)图23-1(a)中，S闭合后又断开。晶闸管导通后，如果去掉控制极上的电压，灯仍然亮。这表明晶闸管导通后，控制极就失去作用，这时去掉或重复供给控制电压，都不会影响晶闸管的继续导通。所以当阳极与阴极间加正向电压时只要用一个短时存在的正向脉冲电压在控制极上触发一下，晶闸管就可以导通了。(4)图23-1(b)中，S断开或闭合。晶闸管的阳极和阴极间加反向电压，无论控制极加不加电压，灯都不亮，晶闸管截止。(5)如果控制极加反向电压，晶闸管阳极回路无论加正向电压还是加反向电压，晶闸管都不导通。晶闸管调压电路晶闸管调压电路图23-1晶体管导通阻断实验电路晶闸管调压电路由以上现象可知，晶闸管导通必须具备两个条件：一是阳极与阴极之间加正向电压，二是控制极与阴极之间加正向电压。为了更好地说明晶闸管的工作原理，可以把晶闸管看成是由PNP型与NPN型两个晶体管连接而成，如图23-2所示。UAK

> 0、UGK > 0时，V1导通，V2导通，V1进一步导通形成正反馈，晶闸管迅速导通；晶闸管导通后，去掉UGK，依靠正反馈，晶闸管仍维持导通状态。具体过程如下：ib1 = ic→ic1 = 

βig = ib2→ic2 = βib2 = 

ββig = ib1晶闸管调压电路图23-2晶闸管结构等效图晶闸管调压电路晶闸管截止的条件：(1)晶闸管开始工作时，UAK加反向电压，或不加触发信号(即UGK=0)。(2)晶闸管正向导通后，令其截止，必须减小UAK，或加大回路电阻，使晶闸管中电流的正反馈效应不能维持。结论：(1)晶闸管具有单向导电性(正向导通条件：A、K间加正向电压，G、K间加触发信号)。(2)晶闸管一旦导通，控制极失去作用。若使其关断，必须降低UAK或加大回路电阻，把阳极电流减小到维持电流以下。晶闸管调压电路

2、可控整流电路

可控整流是将交流电变换成电压大小可以调节的直流电的过程。

图23-3是单相半控桥式整流电路，它与普通不可控桥式整流电路的差别在于用两个晶闸管元件V1、V2代替了原来的两个二极管VD1、VD2。图中，Tr为电源变压器，RL为电阻性负载。而触发电压UG由单结晶体管触发电路供给。改变触发电压UG的相位，就可以改变晶闸管起始导通时刻，从而调节输出直流电压。输出电压Uo、输出电流Io与触发电压UG的相位角α的关系为晶闸管调压电路图23-3电阻性负载单相半控桥式整流电路晶闸管调压电路当整流电路接电阻性负载时，单相半控桥的输入、输出电压与触发电压波形如图23-4所示。图23-4电阻性负载单相半控式整流电路波形晶闸管调压电路二、单结晶体管触发电路

1、单结晶体管的工作原理图23-5为单结晶体管的结构示意图与等效电路图。

当UE< UA + UF= UP时，PN结反偏，IE很小；当UE≥UP时，PN结正向导通，IE迅速增加，则A点的电压为(UP为峰点电压，UF为PN结压降)晶闸管调压电路图23-5单结晶体管的结构与等效电路晶闸管调压电路

2、单结晶体管的特性与参数

负阻区：UE > UP后，大量空穴注入基区，致使IE增加、UE下降，出现负阻。如图23-6所示。(UV与IV分别为单结晶体管维持导通的最小电压与电流。UP是峰点电压，是单结晶体管从截止变导通所需发射极电压。)

单结晶体管的重要特点是：当UE < UV时，单结管截止；当UE > UP时，单结管导通。晶闸管调压电路图23-6单结晶体管的特性曲线晶闸管调压电路

3、弛张振荡电路可控整流电路所需的触发脉冲由单结管触发电路供给，图23-7为单结晶体管组成的弛张振荡电路。

振荡过程分析如下：UE = UC < UP时，单结管不导通，uo ≈ 0。此时R1上的电流很小，其值为(R1、R2是外加的，不同于内部的RB1、RB2。前者一般取几十欧至几百欧；RB1 + RB2一般为2～15 kW。R2起温度补偿作用。)晶闸管调压电路

随电容的充电，UC逐渐升高。当UC≥UP时，单结管导通，然后电容放电，R1上便得到一个脉冲电压，如图23-8所示。

电容放电至UC≤UV时，单结管重新关断，使uo ≈ 0。图23-8驰张振荡电路电压波形项目训练准备(1)万用表一块；(2)示波器一台；(3)电路所示元器件一套；(4)直流稳压电源一台；(5)连接导线若干。晶闸管调压电路项目操作与测量(一)晶闸管导通与阻断的观察(1)按图23-9连接电路。(2)将直流稳压电源的输出电压调整为14V，加至a、b两端。(3)按表中步骤，将观察到的结果填入表23-1中。晶闸管调压电路晶闸管调压电路图23-9晶闸管导通与阻断实验电路晶闸管调压电路内

容条

件现

象结

论晶闸管导通的条件阳极加正向电压，控制极不加正向电压灯泡：

晶闸管：阳极加正向电压，控制极加正向电压灯泡：

晶闸管：晶闸管导通后，撤消控制极电压灯泡：

晶闸管：晶闸管阻断的条件晶闸管导通后，切断晶闸管上的阳极电压灯泡：

晶闸管：晶闸管阳极加反向电压灯泡：

晶闸管：表23-1晶闸管调压电路(二)观察并测量单相可控整流电路的输出波形与电压(1)按图23-10连接电路。(2)将220 V交流接入电源变压器。(3)调节电位器RW，用示波器观察灯泡两端的电压Uo的波形，观察灯泡亮度的变化。(4)用万用表直流电压挡测量负载两端的直流电压Uo，定性观察控制角α与Uo之间的关系，将结果记录于表23-2中。晶闸管调压电路图23-10单相可控整流电路晶闸管调压电路

负载电压Uo/V灯泡亮暗Uo的波形图Ug的波形图Uo最大时

Uo最小时

Uo任一值时

表23-2晶闸管调压电路(三)故障检修与故障演示(1)请将在操作与测量过程中遇到的故障现象、检修过程记录在表23-3中。(2)在图23-9中，若下列元件发生故障，请将情况记录于表23-4中。故障现象检测点波形或电压原因分析故障排除备

注

表23-3晶闸管调压电路故障元件故障现象检测电压或波形原因分析故障排除备

注200 Ω电阻烧断

47 kW电位器接触不良

0.47 mF电容开路