模拟电子技术第10章晶闸管及其应用电

模拟电子技术第10章晶闸管及其应用电晶闸管基本原理与特性晶闸管触发电路设计与分析晶闸管在整流电路中应用晶闸管在逆变电路中应用晶闸管在交流调压和斩波电路中应用晶闸管保护、驱动与串并联使用contents目录01晶闸管基本原理与特性晶闸管由四层半导体材料组成，包括三个PN结，相当于一个PNP晶体管和一个NPN晶体管的组合。晶闸管的基本结构晶闸管在正向阳极电压作用下导通，并在阳极电流小于维持电流时关断。其导通和关断状态由控制极电流控制。工作原理晶闸管结构和工作原理伏安特性曲线晶闸管的伏安特性曲线描述了阳极电压与阳极电流之间的关系。在正向阻断状态下，阳极电压增加时，阳极电流保持很小；当阳极电压达到转折电压时，晶闸管开始导通，阳极电流急剧增加。转折电压和维持电流转折电压是晶闸管开始导通的电压，维持电流是晶闸管保持导通所需的最小阳极电流。晶闸管伏安特性曲线晶闸管能承受的最大正向阻断电压，超过此电压可能导致晶闸管击穿。额定电压额定电流维持电流控制极触发电压和触发电流晶闸管在规定条件下能承受的最大通态平均电流，超过此电流可能导致晶闸管过热损坏。晶闸管保持导通所需的最小阳极电流，小于此电流晶闸管将自动关断。使晶闸管从阻断状态转变为导通状态所需的最小控制极电压和电流。晶闸管主要参数及意义02晶闸管触发电路设计与分析为晶闸管提供适当的触发脉冲，使其能够在特定的时刻导通或关断。触发电路应满足晶闸管的触发电压、触发电流和触发时间等参数要求，同时还应具备稳定性、可靠性和抗干扰能力。触发电路作用及要求触发电路要求触发电路作用单结晶体管触发电路01利用单结晶体管的负阻特性产生振荡，并通过脉冲变压器输出触发脉冲。具有结构简单、成本低廉等优点，但输出脉冲宽度较宽，且易受温度影响。集成触发器02采用集成电路技术实现触发功能，具有体积小、重量轻、功耗低、抗干扰能力强等优点。但价格相对较高，且需要外部电源供电。数字式触发器03采用微处理器或数字信号处理器实现触发功能，具有高精度、高稳定性、可编程控制等优点。但价格较高，且需要相应的编程技能。常见触发电路类型及特点确定晶闸管参数->选择适当的触发电路类型->设计触发电路参数->仿真验证->实际搭建与测试。设计步骤以单结晶体管触发电路为例，详细介绍其工作原理、设计步骤及实际应用中的注意事项。通过实例分析，使读者能够深入理解触发电路的设计与应用。实例分析触发电路设计与实例分析03晶闸管在整流电路中应用电路构成由单相交流电源、晶闸管、负载电阻和触发电路组成。工作原理在交流电源的正半周，触发电路产生触发脉冲使晶闸管导通，负载电阻上有电流流过；在交流电源的负半周，晶闸管承受反向电压而关断，负载电阻上无电流。输出波形输出波形为单向脉动直流电，脉动频率与交流电源频率相同。单相半波可控整流电路由单相交流电源、两个晶闸管、负载电阻和触发电路组成。电路构成工作原理输出波形在交流电源的正、负半周，分别触发两个晶闸管导通，使负载电阻上始终有电流流过。输出波形为平滑的直流电，脉动成分较小。030201单相全波可控整流电路由三相交流电源、三个晶闸管、负载电阻和触发电路组成。电路构成在三相交流电源的每一相的正半周，分别触发三个晶闸管导通，使负载电阻上始终有电流流过。工作原理输出波形为平滑的直流电，脉动成分更小，且电源利用率高。输出波形三相半波可控整流电路04晶闸管在逆变电路中应用工作原理有源逆变是将直流电能转换为交流电能的过程，通过控制晶闸管的导通和关断来实现。在有源逆变电路中，晶闸管作为开关元件，通过控制其触发脉冲的相位和宽度，可以控制输出交流电压的幅值和频率。条件实现有源逆变需要满足一定的条件，包括直流侧电压高于交流侧电压峰值、触发角大于90度且小于180度等。同时，为了保证电路的稳定性和可靠性，还需要采取适当的保护措施，如过流保护、过压保护等。有源逆变工作原理及条件无源逆变是将交流电能转换为直流电能的过程，同样通过控制晶闸管的导通和关断来实现。在无源逆变电路中，晶闸管作为整流元件，将交流电压整流为直流电压，然后通过滤波电路将脉动直流电压平滑为稳定的直流电压。工作原理实现无源逆变需要满足一定的条件，包括交流侧电压高于直流侧电压、触发角小于90度等。同时，为了保证电路的稳定性和可靠性，同样需要采取适当的保护措施。条件无源逆变工作原理及条件电路设计逆变电路的设计需要考虑多个因素，包括输入/输出电压、电流、功率因数、效率等。在设计过程中，需要选择合适的晶闸管型号和参数，并设计合适的触发电路、保护电路和滤波电路等。实例分析以某具体应用场景为例，介绍逆变电路的设计和实现过程。包括电路拓扑结构的选择、晶闸管参数的确定、触发电路和保护电路的设计等。同时给出实验结果和性能分析，以验证设计的正确性和可行性。逆变电路设计与实例分析05晶闸管在交流调压和斩波电路中应用VS交流调压电路通过控制晶闸管的导通角来调节输出电压的大小。当晶闸管导通时，负载上得到相应的电压；当晶闸管关断时，负载上的电压为零。通过改变晶闸管的触发角，可以控制输出电压的幅值和波形。特点交流调压电路具有输出电压连续可调、效率高、控制灵活等优点。同时，由于采用晶闸管作为开关元件，因此具有响应速度快、体积小、重量轻等特点。工作原理交流调压电路工作原理及特点斩波电路是一种将直流电压转换为另一种固定或可调的直流电压的电路。它利用晶闸管的开关特性，将输入直流电压斩成一系列脉冲电压，然后通过滤波电路将脉冲电压转换为平滑的直流电压输出。斩波电路具有输出电压稳定、效率高、纹波小等优点。同时，由于采用晶闸管作为开关元件，因此具有响应速度快、控制灵活等特点。此外，斩波电路还可以实现多路输出和远程控制等功能。工作原理特点斩波电路工作原理及特点交流调压应用实例交流调压电路广泛应用于灯光控制、电机调速、温度控制等领域。例如，在灯光控制中，通过交流调压电路可以调节灯光的亮度和色温，实现舒适的照明环境。斩波应用实例斩波电路在直流电源、电动汽车、太阳能发电等领域得到广泛应用。例如，在直流电源中，斩波电路可以将不稳定的直流电压转换为稳定的直流电压输出，保证电子设备的正常工作。在电动汽车中，斩波电路可以控制电机的转速和转向，实现汽车的行驶和制动等功能。在太阳能发电中，斩波电路可以将太阳能电池板输出的直流电压转换为适合蓄电池充电的直流电压，提高太阳能发电系统的效率和稳定性。应用实例分析06晶闸管保护、驱动与串并联使用晶闸管过电流保护快速熔断器保护当晶闸管承受过电流时，快速熔断器能够迅速熔断，切断电路，保护晶闸管不受损坏。过流继电器保护通过检测电路中的电流，当超过一定值时，过流继电器动作，切断电路，防止晶闸管因过电流而损坏。晶闸管过电压保护在晶闸管两端并联阻容吸收电路，可以吸收晶闸管关断时产生的过电压，保护晶闸管不被击穿。阻容吸收电路在晶闸管两端并联压敏电阻，当电路中出现过电压时，压敏电阻的阻值迅速下降，将过电压限制在安全范围内。压敏电阻保护脉冲变压器隔离驱动采用脉冲变压器实现输入与输出之间的电气隔离，提高系统的抗干扰能力和安全性。光耦隔离驱动利用光耦器件实现输入与输出之间的电气隔离，同时光耦具有响应速度快、寿命长等优点。晶闸管驱动电路设计串联使用时需考虑均压问题在串联使用中，应采取措