第10章晶闸管及其应用

1、*第十章第十章 晶闸管及其应用晶闸管及其应用 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 晶闸管（thyristor）也称可控硅（silicon controlled rectifier，简称SCR）是20世纪70年代发展起来的一种理想的大功率元件。它除具有硅二极管的单向导电性、能把交流电变换成直流电外，还能可控整流，即能控制直流电的大小。 晶闸管具有体积小、重量轻、耐震动、效率高、容量大、耐压高、无火花、寿命长、控制性能好等优点。广泛应用于各种无触点、大功率控制系统，在电力电子技术中占有重要地位。 第一节第一节 晶晶 闸闸 管管 一、晶闸管的外型和结构一、晶闸管的外型和结构晶闸管的外形图晶闸管的外形图

2、 晶闸管的结构、符号 二、工作原理工作原理 晶闸管工作原理图 晶闸管工作情况的实验 触发电路 主电路关断条件关断条件 导通条件导通条件 三、伏安特性 四、主要特性参数四、主要特性参数 K P 通态平均电压组别（小于100A不标），共9级 用AI表示0.41.2V范围，每级差0.1V 额定电压UD级数（用百位数或千位数表示） 额定通态平均电流 普通型（其他：K快速型、S双向型、 G可关断型等） K表示晶闸管例如：KP20012D表示额定通态平均电流为200安，重复峰值电压为1200伏，通态平均电压为0.7V的普通型晶闸管。主要特性参数主要特性参数 1.1.电流额定值电流额定值 （1）额定正向平均

3、电流I IF F：允许的最大通态平均电流。 （2）维持电流I IH H：维持器件处于通态所必需的最小通态电流。 （3）浪涌电流I IFSMFSM：器件能承受的最大过载电流。 2.2.电压额定值电压额定值 (1)正向转折电压U UBOBO：晶闸管由断态发生正向转折变成通态所 对应的电压峰值。 (2)断态重复峰值电压U UDRMDRM：允许重复加在晶闸管上的正向峰 值电压，又称正向阻断峰值电压。 (3)反向重复峰值电压U URRMRRM：允许重复加在器件上的反向峰值电压。 (4)通态平均电压U UF F：晶闸管正向通以额定的通态平均电流时， 阳极与阴极两端压降的平均值，又称管压降， 一般在0.41

4、.2伏范围内。 3.3.其他额定参数其他额定参数 （1）控制极触发电压U UG G、触发电流I IG G：使晶闸管触发导通所需要 的最小控制极直流电压、电流。 （2）开通时间t tonon、关断时间t toffoff：五、其他晶闸管其他晶闸管 双向晶闸管双向晶闸管 可关断晶闸管可关断晶闸管 光控晶闸管光控晶闸管 温控晶闸管温控晶闸管 第二节第二节 单相可控整流电路单相可控整流电路 一、阻性负载单相桥式半控整流电路、阻性负载单相桥式半控整流电路 单相桥式半控整流电路及波形图输出电压和电流输出电压和电流 单相半控整流电路的输入电压为u，可控整流输出电压的平均值： 可控整流输出电流的平均值： 晶闸管

5、的工作参数和选择 O2cos19 . 0)cos1 (2)(sin21UUttdUU2cos19 . 0LLOORURUI二、感性负载单相桥式半控整流电路二、感性负载单相桥式半控整流电路 第三节 晶闸管触发电路晶闸管触发电路 一、对触发电路的要求、对触发电路的要求 1）向控制极提供的触发电压和电流应符合晶闸管对触发信号的要求； 2）触发脉冲应有足够的移相范围。触发脉冲与主电路交流电源电压的相位应具有一定对应的相位关系（称为同步），以保证晶闸管每个周期的导通角相等； 3）触发脉冲上升沿要陡，使晶闸管触发时刻准确，一般应小于10s； 4）触发脉冲要有足够的宽度； 5）防止误触发。 二、触发电路二、

6、触发电路（一）单结晶体管触发电路单结晶体管的结构和工作特性分压比分压比 b2b1b1RRR单结晶体管的特性 单结晶体管触发电路 振荡周期 采用脉冲变压器耦合输出的触发电路 单结晶体管同步触发电路 双向触发二极管 用双向触发二极管为触发电路的单相交流调压电路 第四节第四节 固态继电器原理及其应用固态继电器原理及其应用 一、固态继电器分类一、固态继电器分类 按负载电源类型划分可分为两类：直流型固态继电器（DC-SSR）和交流型固态继电器（AC-SSR）。 按触发方式分类 交流型SSR可分为过零型和非过零型两种。右图是它们的工作波形。图中，uAA是交流电源的波形，ui是控制信号的波形，uRL是负载的

7、电压波形。 按外型结构分类，可分为针孔焊接式、装置式、双列直插式和片式等各种SSR。 按输入输出之间隔离形式分类，可分为变压器隔离型、光电耦合等形式。 SSR的输入输出之间隔离形式 按输入端有源和无源来分类可分为有源和无源两类。 有源SSR必须在其输入端施加一定大小的直流电压，其输出端才呈导通状态。 无源SSR是在有源SSR基础上发展起来的。无源SSR的输入端可接无源敏感元件（如可变电阻、光敏、热敏、湿敏等传感器），它们的电阻变化到一定程度便可实现输出交流大功率负载的通断，切换电阻一般为1k8k。 按输出端的工作状态不同，又可分为常开型和常闭型。 二、固态继电器的主要特点二、固态继电器的主要特

8、点 1. 高可靠性 由于SSR没有可动的机械接触部件，并在结构上采用全密闭式封装，所以SSR触发无回跳和抖动现象，无火花、具有耐震、耐潮、耐腐蚀、寿命长、工作可靠等优点。 2. 控制功率小 3. 对电源电压适应能力强 4. 绝缘耐压高 固态继电器与常规机电式继电器相比有以下缺点：断态漏电流大、输出压降大、触点数较少、过载能力差、在负载短路时易损坏等不足之处。 三、固态继电器使用注意事项三、固态继电器使用注意事项 1. 当环境温度升高时，SSR的负载能力要随之下降，因此在实际使用时，若环境温度较高，选用SSR的各个参数必须留有余量。带电阻性负载时，电流参数应留有一倍的余量，带电感性负载时，应按额

9、定电流的48倍来考虑。 2. 当SSR接通或断开电感性、电容性负载时，工作电压参数要提高50。 3. SSR使用时切忌负载两端短路，一般小容量的可与快速熔断器串联，熔断器的熔断电流按额定电流的1.2倍来选择。第五节第五节 晶闸管应用电路举例晶闸管应用电路举例一、晶闸管调光电路一、晶闸管调光电路二、温度控制器二、温度控制器本本 章章 小小 结结 1. 单向晶闸管的导通条件是：阳极与阴极之间加正向电压，控制极和阴极之间加正向电压。当晶闸管触发导通后，控制极就失去了控制作用。当阳极电流小于晶闸管的维持电流或使阳极与阴极之间的电压反向时，晶闸管重新阻断。 2. 晶闸管可以通过小信号触发导通来控制大电流，用晶闸管组成的可控整流电路可以把输入的交流电变成电压平均值可调的直流电。它通过改变导通角来达到改变直流输出电压的目的。 3. 双向晶闸管可看作