高二物理竞赛课件单向可控整流电路

单向可控整流电路

单向可控整流电路

晶闸管的基本工作原理晶闸管是用硅材料制成的半导体器件，它由4层半导体(PNPN)构成。有3个PN结：J1、J2和J3。由p1引出阳极A，n2

引出阴极C,中间的p2引出控制极G，如图7-10(a)所示，晶闸管的符号如图(b)所示。晶闸管可以看成是一个PNP型晶体管与一个NPN型晶体管按图7-11(a)和(b)所示那样连接在一起的晶体管组。由图7-11(b)可知，V1的集电极与V2的基极相连，V2的集电极又和V1的基极相连，这样就构成了正反馈电路。整流电路设计举例例7-1设计一个桥式整流电容滤波电路，用220V、50Hz交流供电，要求输出直流电压Uo＝45V，负载电流IL＝200mA。解（1）电路。电路如图7-9所示。

(2)整流二极管的选择。从表7-2可得

ID＝L＝0.5×200＝100mAUo＝1.2U2

所以

U2

＝每个二极管承受的最大反向电压其中所以(4)对电源变压器T的要求。变压器次级线圈电压的有效值U2在前面已经求出，为。变压器次级线圈电流有效值I2比IL

大，I2与IL的关系取决于电流脉冲波形的形状，波形愈尖，有效值越大。一般取I2～3)I2

。这里取

I2

＝1.5IL

＝1.5×200＝300mA

这样就对电源变压器的绕制提出了依据。

7.1.7稳压电源的主要性能指标

(1)稳压系数S定义为S越大，稳压性能越好。

(2)输出电阻(电源内阻)Ro

定义为Ro越小，稳压性能越好。

(3)输出纹波电压。输出纹波电压是指电源输出端的交流电压分量。它的大小主要取决于滤波和稳压电路的质量，也与整流电路的形式有关。图7-10晶闸管结构和符号图7-11晶闸管等效电路（a）结构;（b）符号

它具有两个稳定状态：两管同时截止和两管同时饱和。前者相当于晶闸管的截止状态,而后者则相当于导通状态。由此可见，晶闸管导通时的压降很低。当晶闸管控制极不加触发信号(IG＝0)而阳极加正压时，J2结处于反偏。如果所加电压较低，积累过程不会发生，晶闸管处于截止状态，流过晶闸管的电流等于J2结的漏电流。如果把晶闸管的阳极电压升高到一定数值时，就会产生积累过程，使V1、V2同时转换到饱和状态，晶闸管变为导通。使晶闸管由截止转为导通的电压称为“正向转折电压”。在晶闸管处于导通状态时，3个PN结都为正向偏置(因为两个等效三极管均饱和)，而且J2结上的正偏方向和其他两个结相反，所以晶闸管导通时的阳极电压和单个PN结差不多，一般只有1V多.

在晶闸管的控制极加触发信号(IG≠0)时，情况有所不同。由于触发电流的输入，V2管的基极电流加大，从而使它的集电极电流(即V1的基极电流)以及V1的集电极电流都比较大。因此，对应于同样的阳极电压，阳极电流要比不加触发时为大。由于电流大，在较低的阳极电压时就会产生积累过程，晶闸管较早地由截止转换为导通。图7-12画出了IG为几种不同数值时的晶闸管的伏安特性。晶闸管的反向特性与一般二极管相似。在反向漏电流急剧增大时，所对应的电压为反向击穿电压UBR。图7-12晶闸管伏安特性

7.2.2单相半波可控整流电路电阻负载单相半波可控整流电路如图7-13(a)所示，交流输入电压ui、触发电压ug的波形分别如图(b)和(c)所示。在ui

正半周内，晶闸管承受正向电压。但是，在0～α之间，由于控制极未加入触发电压ug，所以晶闸管处于正向阻断状态。如果忽略晶闸管的正向漏电流，流过负载RL的电流iL就等于零，负载两端的电压uL也为零。负载电压uL的波形如图7-13(d)所示。当ωt＝α时，晶闸管V因得到触