第5章可控整流电路

第5章可控整流电路第一页，共29页。5.1晶闸管5.1.1晶闸管的外形与符号晶闸管又称可控硅，从外形上区分有螺栓式和平板式等。晶闸管的外形及符号如图5-1-1所示。晶闸管有三个电极:阳极A、阴极K、门极G。5.1.2晶闸管的结构及导电特性1.结构不论哪种结构形式的晶闸管，管芯都是由四层三端器件(P1,N1,P2,N2)和三端(A、G,K)引线构成。因此它有三个PN结J1,J2,J3，由最外层的P层和V层分别引出阳极和阴极，中间的P层引出门极，如图5-1-2所示。下一页返回第二页，共29页。5.1晶闸管2.导电特性单向晶闸管可以理解为一个受控制的二极管，由其符号可见，它也具有单向导电性，不同之处是除了应具有阳极与阴极之间的正向偏置电压外，还必须给控制极加一个足够大的控制电压，在这个控制电压作用下，晶闸管就会像二极管一样导通了，一旦晶闸管导通，控制电压即使取消，也不会影响其正向导通的工作状态。按图5-1-3连接电路，当两个开关分别处于何种状态时指示灯亮?当两个开关分别处于何种状态时指示灯不亮?实验说明无控制信号时，指示灯均不亮，即晶闸管不导通(阻断);当阳极、控制极均正偏时，指示灯亮，即晶闸管导通;若二者有一个反偏时指示灯不亮，即晶闸管不导通;指示灯亮后，如果撤掉控制电压，指示灯仍亮，即晶闸管仍然导通。上一页下一页返回第三页，共29页。5.1晶闸管5.1.3晶闸管的伏安特性在门极电流IG一定的条件下，晶闸管阳极电压UA与阳极电流IA之间的关系，称为晶闸管的阳极伏安特性，如图5-1-4所示。(1)正向阻断特性。(2)正向导通特性。(3)反向特性。5.1.4晶闸管的主要参数(1)断态重复峰值电压UDRM。(2)反向重复峰值电压URRM上一页下一页返回第四页，共29页。5.1晶闸管(3)通态平均电流IT(4)维持电流IH(5)门极触发电压UG。(6)门极触发电流IG上一页返回第五页，共29页。5.2单相半控整流电路5.2.1单相半波可控整流电路1.电路结构单相半波可控整流电路如图5-2-1所示。2.工作原理1)两个重要概念(1)触发延迟角:在晶闸管开始承受正向阳极电压的半周内，加上触发脉冲电压，使晶闸管开始导通的电角度，用a表示，称为触发角或控制角。(2)导通角:晶闸管在一个电源周期内处于通态的电角度，用e表示。下一页返回第六页，共29页。5.2单相半控整流电路2)工作原理分析晶闸管VT视为理想元件，当控制极未加控制电压时，晶闸管VT没有整流输出;当交流电压输入为正半周时，晶闸管VT承受正向电压，如果此时给控制极加上一个足够大的触发信号时，晶闸管VT就会导通，在负载上获得单向脉动整流输出电压;当交流电压经过零值时，流过晶闸管VT的电流小于维持电流，晶闸管VT便自行关断;当交流电压输入为负半周时，晶闸管VT因承受反向电压而保持关断状态，其工作波形如图5-2-2所示。3)单相半波可控整流电路特点(1)VT的a移相范围为0~1800.(2)电路结构简单，但输出脉动大，变压器二次侧电流中含直流分量，造成变压器铁芯直流磁化。上一页下一页返回第七页，共29页。5.2单相半控整流电路(3)只适用于小容量，重量轻等技术要求不高的场合。5.2.2单相桥式半控整流电路1.电路结构(见图5-2-3)2.工作原理(见图5-2-4)上一页返回第八页，共29页。5.3单结晶体管及触发电路5.3.1单结晶体管1.单结晶体管的结构与符号单结晶体管又称为双基极二极管，它的结构及符号如图5-3-1所示。2.单结晶体管工作特性分析将单结晶体管按图5-3-2(a)接于电路中，观察其特性。首先在两个基极之间加电压UBB.再在发射极E和第一基极B1之间加上电压UE,UE可以用电位器RP进行调节。这样该电路可以等效成图5-3-2(b)所示的形式，单结晶体管可以用一个PN结和两个电阻RB1、RB2组成的等效电路替代。5.3.2单结晶体管触发电路图5-3-3(a)是由单结晶体管组成的振荡电路，可从电阻R1上取出脉冲电压ug。下一页返回第九页，共29页。5.3单结晶体管及触发电路5.3.3单结晶体管的保护(1)在第二基极B2上串联一个限流电阻R2，限制单结晶体管的峰值功率。(2)电路中的电容C或峰值电压较大时，电容C上应串联一个保护电阻，以保护发射极E不受到电损伤。串联保护电阻的电路如图5-3-4所示。上一页返回第十页，共29页。5.4技能训练:晶闸管触发电路安装与调试一、技能目标1.能熟练地进行手工焊接操作。2.能熟练地在万能板上进行合理布局布线。3.通过技能操作，进一步掌握晶闸管的工作状态及触发原理。4.能正确组装与调试利用晶闸管实现控制的调光台灯电路。二、装配工具和仪器1.电烙铁等常用电子装配工具。2.万用表、示波器。下一页返回第十一页，共29页。5.4技能训练:晶闸管触发电路安装与调试三、实训步骤在现实生活中，我们身边的调光台灯就可以利用晶闸管来实现控制。其主要构成框图如图5一4一1所示。1.电路原理图及工作原理分析利用晶闸管实现控制的调光台灯电路原理图如图5-4-2所示。2.装配要求和方法本训练项目的装配要求和方法与前面完成的技能项目基本相同，所需元件清单如表5-4-1所示。3.调试、测量(1)通电前检查:对照电路原理图检查整流二极管、晶闸管、单结晶体管的连接极性及电路的连线。上一页下一页返回第十二页，共29页。5.4技能训练:晶闸管触发电路安装与调试(2)试通电:闭合开关，调节RP，观察电路的工作情况。如正常则进行下一环节检测。(3)通电检测:调节RP的值，观察灯泡亮度的变化，用万用表交流电压挡测灯泡两端的电压，并且断开交流电源，测出RP的阻值，记入表5-4-2中。四、项目评价上一页返回第十三页，共29页。图5-1-1晶闸管的外形与电路图形符号返回第十四页，共29页。图5-1-2晶闸管的结构示意图返回第十五页，共29页。图5-1-3晶闸管导电性实验图返回第十六页，共29页。图5-1-4晶闸管的伏安特性返回第十七页，共29页。图5-2-1单相半波可控整流返回第十八页，共29页。图5-2-2单相半波可控整流电路阻性负载波形返回第十九页，共29页。图5-2-3单相桥式半控整流电路返回第二十页，共29页。图5-2-4单相桥式半控整流电路阻性负载电压电流波形返回第二十一页，共29页。图5-3-1单结晶体管的结构与符号返回第二十二页，共29页。图5-3-2单结晶体管的特性测试电路返回第二十三页，共29页。图5-3-3单结晶体