2023学年完整公开课版晶闸管电路

1.5晶闸管电路常见晶闸管有塑封式、平板式和螺栓式，外形如图（a）所示。图（b）所示为晶闸管内部结构示意图，三个PN结分别为J1、J2和J3，有三个引出极，阳极A、阴极K和控制极（又称门极）G。（c）为晶闸管符号。螺栓式1.5.1晶闸管基本概念

一、单向晶闸管塑封式平板式（a）外形（b）结构（c）符号1.外形、结构和符号

晶闸管工作原理可用图所示实验电路验证。二、晶闸管工作原理

晶闸管导通的条件：阳极加正向电压，控制极同时加正向电压。晶闸管关断的条件：正向阳极电压降低到一定值（或者在晶闸管阳、阴极间加反向电压）使流过晶闸管的电流小于维持电流，则晶闸管关断。1．正向平均管压降UF指晶闸管正向导通状态下阳极和阴极两端的平均电压降，一般为0.4～1.2V。2．正向平均电流IF指晶闸管允许通过的正弦半波电流的平均值。3．维持电流IH当晶闸管触发导通后，维持晶闸管继续导通所需要的最小阳极电流。4．触发电压UG指晶闸管正向偏置情况下，使晶闸管导通而要求控制极所加的最小触发电压。一般约为1～5V。三、晶闸管的主要参数

二、双向晶闸管双相晶闸管结构、等效电路和符号如图1.5.1.3所示。双向晶闸管相当于两个单向晶闸管的反向并联，但只有一个控制极。双向晶闸管具有正、反两个方向都能控制导电的特性，又有应用电路与触发电路简单、工作稳定可靠的优点，是目前比较理想的交流开关器件。（c）符号（a）结构

（b）等效电路

1．电阻负载1.5.2单相晶闸管整流电路一、单相半波可控整流电路u2正半周时，控制极无触发脉冲，晶闸管处于阻断状态，uL=0,晶闸管承受u2全部电压。在ωt1=α时,控制极加触发脉冲电压,晶闸管导通,负载两端电压uL=u2。在u2=0时,晶闸管的电流小于维持电流,晶闸管关断，uL=0。u2负半周时,晶闸管承受反向电压,呈反向阻断状态,输出电压uL=0。从晶闸管承受正向电压起到被触发导通止，所对应的角度称为控制角，用α表示。晶闸管开始导通到关断之间的角度称为导通角，用θ表示，θ=π-α。（1）电路结构（2）工作原理（3）输出直流电压和电流负载电压的平均值为负载电流的平均值为当α=0,θ=π时,晶闸管全导通,

UL=0.45U2当α=π,θ=0时,晶闸管全阻断,UL=0。（4）晶闸管上的电压和电流由图（b）可知，晶闸管上所承受的最高正向电压和反向电压为流过晶闸管的平均电流2.电感性负载（1）电路结构（2）工作原理u2正半周时，当晶闸管被触发导通后,由于感性负载电流不能突变，输出电流iL由零逐渐增加。当u2由正半周下降至过零变负时，由于感应电动势的存在，加在晶闸管阳极和阴极之间仍然存在正向电压，因而晶闸管仍维持导通。由上面分析，当为电感性负载时，在电源电压进入负半周后晶闸管仍维持一定的导通时间，因而整流输出电压出现负值。为了使U2过零变负时能及时地关断晶闸管，可以在整流输出端并联二极管D，如图所示。输出的电压波形与电阻性负载的是一样的，如右图所示。但负载电流的波形不同。二、单相半控桥式整流电路

1.阻性负载当ui为正半周时，V1、D2承受正向电压。给V1控制极加正向触发电压，V1导通，电流流通的路径是a→V1→RL→D2→b。（2）工作原理（1）电路结构当ui为负半周时，V2、D1承受正向电压。给V2控制极加正触发电压，V2导通，电流流通的路径是b→V2→RL→D1→a。电源电压ui过零时，V1阻断，电流为零。（3）整流电压的平均值UO和整流电流的平均值IO（4）晶闸管上的电压和电流晶闸管和二极管承受的最高反向工作电压以及晶闸管可能承受的最大正向电压均等于电源电压的最大值。流过每个晶闸管和二极管电流的平均值等于负载电流的一半,即2．感性负载带电感性负载的单相桥式半控整流电路如图所示。由于是电感负载，采用了续流二极管。当电源电压过零时，负载经续流二极管续流，晶闸管电流降为零而关断。单结晶体管又称双基极二极管，它内部只有一个PN结，有三个引出脚，分别称为第一基极b1、第二基极b2和发射极e。其结构、等效电路与符号如图所示，其中Rb1、Rb2分别为两个基极至PN结之间的电阻，发射极对基极可等效为一个二极管。（a）结构（b）等效电路（c）符号一、单结晶体管的结构与符号

1.5.3单结晶体管触发电路

二、单结晶体管伏安特性

在b1和b2间加一恒定直流电压UBB，Ie与Ue之间的关系特性曲线当发射极电压不接，电压UBB接在b1和b2之间，A点的电压在发射极e与基极b1间加一个电压UEE,，当外加电压Ue<UA+UD，单结管处于截止状态,这段特性区称为截止区。当Ue>UA+UD时,发射极电流Ie增大，发射极电压Ue反而减小了，在这一段特性曲线的动态电阻为负值，故这一段特性称为负阻区。发射极电流Ie增大到一定值后，电压Ue下降到最低点，对应特性曲线上的V点，称为谷点。在谷点以后，发射极电压Ue随着电流Ie增大而增大,对应的特性区域称为饱和区。由上面的分析可知，单结晶体管具有以下特点：（1）当发射极电压Ue小于峰点电压UP时，单结晶体管为截止状态，当Ue上升到峰点电压UP时，单结晶体管触发导通，导通后若Ue低于谷点电压UV，单结晶闸管立即转入截止状态。（2）峰点电压UP与管子的分压比η和外加电压UBB有关。η大则UP大，UBB大则UP也大。三、单结晶体管张弛振荡电路

利用单结晶体管的负阻特性和RC电路的充放电特性，可组成单结晶体管自激振荡电路，产生控制脉冲电压合上电源开关S后，电源UBB经电位器RP向电容器C充电，此时，单结晶体管处于截止状态，R1两端无脉冲输出当UC上升到单结晶体管的峰点电压UP时，单结晶体管导通，电容器C放电，UC按指数规律下降，直到低于谷点电压UV时，单结晶体管截止，输出电压Ug降为零。RL两端就输出一个尖脉冲电压四、单结晶体管同步触发电路

主回路单结晶体管触发电路

图中下半部分为主回路,是一单相半控桥式整流电路。上半部分为单结晶体管触发电路。T为同步变压器,它的原边与可控桥路均接在用一相电源上，副边得到同频率的交流电压,经单相桥式整流,变成脉动直流电压UAD,再经稳压管削波变成梯形波电压UBD。此电压为单结管触发电路的工作电压。由于主、触回路接在同一交流电源上,起到了很好的同步作用,当电源电压过零时,振荡自动停止,故电容每次充电时,