电工与电子技术-下课件5.晶闸管

第九晶闸管及其应第九闸管及其§9.1工作原§9.2特性与§9.3可控整§9.4触发电§9.6晶闸管 晶闸管 ControlledRectifier） 长、容量大（正 应用领整流（交变频（交直流交流逆变（直斩波（直交流直流此外还可作无触点开关等§9.1结 导G（控制极

P工作原 PAGK

NPPNNNPPNN

Pi PNNGT NNGTPP1PPNKN 1.UAK>0、UGK>0G

T1导形成正反

T2导ig=K

ic1=ig==ßib2=ig=晶闸管导通后，去掉依靠正反馈，晶闸管仍维 A

晶闸管截止的条 反向电压，或不加触发信（即UGK=0）晶闸管正向导通后，令其

K

的方法IH：最小维持电

晶闸管的工作原理小晶闸管具有单向导电若使其关断，必须降UAK或加大回路电阻，把阳极电流减小维持电流以下 导通后管压降约§导通后管压降约额定正额定正反反向击URSM

IG3>IGIG3>IG2>

U 正正向转U--阳极、阴极间的电 I--阳极电 正向特性：在阳极和阴极 PN结P1N1、P2N2随UAK的加大，阳极电流逐渐增U=UDSM时，PN结N1P2反向极击 晶闸管自动导通。正常工作时，应小于

DSMUDSM：断态不重复峰值电压，又称正 转折电若在G和K间加正向电压：UGK越大，则UDSMUGK 反向特性：在阳极和阴极G这时PN结P1N1、P2N2反向偏N1P2正向偏置，晶闸管截随反向电压的增加，反向漏U

必须小于URSM URSM：反向不重复峰 主要参晶闸管耐压值。一般UDRM80UDSM。普通晶闸管UDRM100V---3000V

I正 I电流

电电 URRM：反向重复峰值电重复电压。一般取URRM=80%URSM。普通晶闸

I正 I电流

电电 环境温度为40。C时,在电阻性负载、单相工频正许的最大通态平均电流。普通晶闸管ITAV为iITAV

t 1

Imsintd(t)0 0

、、、、、、 、0、400500、600、800、1000A等14种规格。反向击反向击电IFIIH

电电 UTAV：通态平均电IH：最小维持电几十到一百多毫安。UG、IG：控制极触发电压和电般U为1~5V，I

晶闸管型K

K---快速晶闸S双向晶闸管 晶闸管电压、电流级别额定通态电流（ITAV）通用系列、、、、、、 、0、400500、600、800、1000A等14种规格。额定电压（UDRM）通用系列为1000以下的每10为一级，10到300的每200V通态平均电压（UTAV）A~I字母表示：0.4~1.2V0.1V为一级。 §9.3单相半波可控整流电一、电阻性负电路及工作原 K R RL 工作波形(设u1为正弦波u：控制角u2

Ku u tu20时，加上 发电压uG，晶 管导通 的早晚而变 u20 管不通，uL0T

故称可控整晶闸管承受的最高反向电压tUDRM 输出电压及电流的平均U

2

u2d 2

2u

sintdt0.45U1 RRL 晶闸管的选电流的选器件的损坏，取决于电流的热效应，而热而不能依据平均值。 π Imπ0平均值： 2πImsintd(t) 0有效值：IT

1(I sint)d(t)0 0 有效有效丹0000 晶闸管电流计算给定下的通态电流平查表（或计算）计算IT对应的正弦半波电流平均值I'

I

1.57I'TAV

(K为保险系数选晶闸管的电流额定 晶闸管电压选择UUDRM=URRM=（1.5~其中1.5~2为安全系根据UDRM、URRM选取晶闸管电压 晶闸管的功率因弦，即使是电阻性负载，功率因数也不等于1cos

I I

IL U2IL U

式中例=60°，则IL

代入上式ULAV

12

U2ULAVRR

cos 单相半波可控整流计算举例（阻性负载 u RL

2sin 1cos则

0.451102= 37.2 选晶闸

18.6IT1.8818.635 3522.3

22.3×1.5=33.5U U

1.5

2=可选用额定值为：可选用额定值为：300V、50A 二、电感性负电路及工作原

G 设u1正弦设u1正弦 u2正半周时晶闸管导通，2过零后，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，失去单向导电作用。解决办法：加续流二极管，用于消除反电动势的影响，使晶闸管在u2过零时关断。 工作波不加续流二极

tt

L L t

t加续流二极

u u t

电压与电流的计算（加入续流二极管后的情况负载中的电压及U

2

u2d

0.45U

1COS2 U RRL晶闸管的中电

当L>>R时，ILAV在整平均值

ITAV

I360

有效值

IT

2

2II

d

Io

晶闸管的选晶闸管电压>（1.5~晶闸管电>（1.5）× 单相全波可控整流电一、电阻性负载桥式可控整流电u电路及工作原uGA+-

T1、T2--晶闸uLu D1、D2晶体 u2>0时的导通路（UG加入后Au2

u2

D D u20u2

+

u2 工作波

L+Lu u 2B 2tt 输出电压及电流的平均U

u2d(t1 0

2U2sintd(t1cos U L 例：桥式可控整流电路中 U2=220V，RL=3,可控 u控制角=15~180，求u2出电压平均值UL的调节 围，以及可控硅（包括 大值和承受压

12

=191V，=0V， RRL

承受的最高反向电压:

2U2 二、电感性负载桥式可控整流电R 两种常用可控整流电路的特电路

T 晶闸管和负载上的电流相 电路

uLuL 该电路接入电感性负载时，D1、D2起起续流二极管作 制极必须加独立的触发信号。 带反电动势负载的可控整流 该电路的工作过画出uL、iL的工作波 §9.4单结晶体管工作原结 等效电（发射极NEN

（第二基极E

PBPB1PN

（第一基极

工作原E

A

当uE<UA+UF=UPuEUP时PN结正向导通iE速增加分压UAUBB

(0.35~UP峰点电

UF--PN结正导通压 单结晶体管的特性和参负负阻UV、IV--谷点电压、电uE<UV时单结管截

UP峰点电所需发射极电压。uE>UP时单结管导

负阻E

负阻区存在的原UE>UP后，大量空穴注入基区，管内基极体电RB10，致使IE增加、UE 单结管

UE<UVEUE>UP时单结管导通 单结晶体管振荡电一、振荡过程分 EU 电路组 uE=uC<UP时，单结管不导通，uo0此时R1上的电流很小，其值为 B R R B RBRB

RB

R1、

2是外加的，不同

部的RB1、RB2。前者一般几十欧~几百欧；一般为2~15

随电容uC逐渐升uCUP时，单结管导RB10。然后电容通过R1放电，当放电ucUV时，单结管重新关断，使uo0。R1上便uC

EEE UP-t

UP、UV峰点、谷点电 --PN结正向导通压

R2起温度补偿作 振荡波形 EE *二、振荡周期与脉冲宽度的计 tT

设T1=T-uC(0UVuC(EuCUV(EUV)et=T1时TRCETRCE1EUP

因为UV<<E，UP

R1R R

E E

EE E

RC

RC

EUP

TTRCE1EUP uC下降阶uC(0)UPu()

R1 R

(R )// 1

E

//R

RB2)C

t=tww w

uC()

RCln

——脉冲宽

() V

uC() UP tw

UR V EUUR V T1RC RC TT1

EUPT1RC

1

——周

注意：注意：RR太小时，uC下降阶段将Cu()C

R1

ER1

(R2

)// 可控整流电路中，触发电路必须与主电路同步若不同步 通角不 一、电

发 路

uL主RLRL二、波形关 整流稳压电路部

cRuu2

单结晶体管电路c

电容充、放 可控硅桥式整流电路部 LRL

触发脉输出电

问题讨 发电路为什么接在同一个变压器上？R R2 bu u3

R R2 bu u3

作用？其移相范围（即控制角的变围）有多

触发脉 输出电压如何调节，其大R R2 bu u3

路为什么接在同一个变压器上？U电容充、放UP第一个触发脉冲出现的时刻相同（即角 触发电路中，整流后为什c稳压管的作用：将 流后的电压变成压管的稳压

ede 而保证单结管产间，不受交流电源压变化的

电容充、放触发脉

一系列触发脉冲中，为什么只有第一个起作用？其移相范围（即控制角的变化范围）有多大？脉冲起作用。 触发脉冲移相范围的计R R2edeD

t b

每半个周期出现第一个脉冲的时间为电容电压从充到UP的时间T'

T'RPC

EUP

RPCln360 RPCln1

T—电源电压的 输出电压如何调节，其大小如何aR b

电压的调节电容充电容充电速度变U电压的计UL

0.91cos

*三、具有放大环节的可控整流电

放大

变压T1管的T1管的T2管的US（给定电压

速度加§9.6单结管交流调

电路特正常工作。因此，触发电路中脉冲变压器的副边有两个线圈，分别为两只晶闸管提供触部

主电路

主电路的两只晶闸管，分别在交流 u

电源电压正半周时，T1触发导通；负半周时，T2触发导通。 波形关u L L

单相无1 1E 滤波电 直流电变压

电的头T心电的头T心感 感 当触发脉冲作用于的控制极上时：T1 通，直流电源给电

流通过变压器T载提供一定的电

CL CL

当触发脉冲作用于T的控制极时：T导通，电容1通过T过变压器T给负载提供与上方向相反的电压。电容放电时，放电电流 电感L2上产生感应电 势，方向如图所示。此 - 应电动势通过互感，在L1上产生的电T

1 1+T1关断；同理，电容充电时L2上的感应电动势T2关断。

2L 2 晶闸管用做控制器拨盘 锁控制电JJ

S

R工作原根据晶闸管的特性分析 知，开锁时三个晶闸管的作顺序应该是：T1–T2–T3 否则T3或T2将因阳极和阴 间加不上电压而不导通， 电器线圈不通电，锁打不

开锁过根据开 时三只晶闸 导通顺序的

UCC求以图中

RS拨盘拨至 按下 T1导 拨盘拨至

按下

T2导 拨盘拨至 按下

T3导 结结 锁的开 是：7--10-- TJ3 TJ3 T T1 R

将拨盘中的某几个点接地。使拨盘转到该接地点时，按钮按下后通过电阻（R）支路产生较大分流，使晶闸管中的电流降低到最小维持电流以下，迫使其关断。从而防JT3 JT3 T T 7 7 9.7.1晶闸管的保晶闸管的主要缺点：过流、过压能力晶闸管的热容量很小：一旦过流，温度急剧上升，器件被烧坏。晶闸管承受过电压的能力极差：电压超过转折电压时，会产生误导通，导通后的电流较大，使器件受损。 一、过流保护措快速熔断器：电路中加快~输~

输出过流继电器：在输出端串接直流过电过流截止电路：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。 二、过压保阻容吸