劳动出版社精品课件 《电子电路基础（第四版）》 A052999电子电路基础（第四版）第八章

1、第八章 晶闸管及其应用,晶闸管具有体积小、质量轻、效率高、动作迅速、操作方便、容量大、使用寿命长等优点，在可控整流、无触点开关、交流调压、电源逆变、电动机无级调速等方面得到广泛应用。,晶闸管应用举例 a) 晶闸管调光台灯 b) 晶闸管软启动器 c) 晶闸管投切开关 d) 晶闸管直流焊机,81 普通晶闸管,. 熟悉晶闸管的图形符号、主要参数，掌握晶闸管的导电特性。 . 掌握晶闸管的电极判别和质量判断方法。,学习目标,晶闸管可分为普通晶闸管和特种晶闸管两大类，普通晶闸管有塑封型(小功率)、平板型 (中功率) 和螺栓型 (中、大功率) ，其外形如图所示。,晶闸管外形 a) 塑封型 b) 平板型 c) 螺栓型,由外层P型半导体引出阳极(A) ，由外层型半导体引出阴极(K) ，由中间P型半导体引出控制极(G) ，控制极也称门极。,一、晶闸管的结构与符号,第八章 晶闸管及其应用,晶闸管结构与图形符号 a) 内部结构 b) 图形符号,晶闸管阳极A、阴极K、灯泡HL和电源GB1构成主回路，控制极G、阴极K、开关SA和电源GB2构成控制回路。,二、晶闸管的导电特性,第八章 晶闸管及其应用,普通单向晶闸管

2、工作特性 a) 正向阻断 b) 触发导通 c) 反向阻断,() 给晶闸管加正向电压，控制极不加正向电压 (开关SA断开)，灯不亮，这种状态称为正向阻断，如图a所示。 () 给晶闸管加正向电压，再闭合开关SA ，使控制极和阴极之间也加上正向电压(触发电压)，这时灯亮，说明晶闸管已导通，这种状态称为触发导通，如图b所示。断开开关SA ，灯仍亮。这说明，晶闸管一旦导通，控制极就失去控制作用。 晶闸管由导通转为截止必须使阳极电流小于维持电流，这就是晶闸管的触发维持特性。,() 晶闸管加反向电压，这时不论是否加控制电压，也不论控制极所加是正向电压还是反向电压，灯都不亮，晶闸管都不导通，这种状态称为反向阻断，如图c所示。,. 通态平均电流IF 通态平均电流IF是指在环境温度小于40和标准散热条件下，允许连续通过晶闸管阳极的工频 (50Hz) 正弦波半波电流的平均值。 . 维持电流IH 维持电流IH是指在控制极开路和规定的环境温度下，晶闸管维持导通时的最小阳极电流。,三、晶闸管的主要参数,第八章 晶闸管及其应用,. 正向平均管压降UF 正向平均管压降UF是指晶闸管正向导通状态下，阳极和阴极之间的平均

3、电压降，一般为0.4 1.2V。UF越小，晶闸管的耗散功率也越小。 . 触发电压UG和触发电流IG 触发电压UG和触发电流IG是指在室温下，阳极和阴极之间加6V正向电压时，使晶闸管从阻断到完全导通所需的最小控制极直流电压和电流。,第八章 晶闸管及其应用,. 正向重复峰值电压UDRM 正向重复峰值电压UDRM是指在控制极开路的条件下，允许重复作用在晶闸管上的最大正向电压。 . 反向重复峰值电压UBRM 反向重复峰值电压UBRM是指在控制极开路的条件下，允许重复作用在晶闸管上的最高反向工作电压。,第八章 晶闸管及其应用,. 判别管脚极性,四、晶闸管的简易检测,第八章 晶闸管及其应用,常见晶闸管引脚排列,第八章 晶闸管及其应用,常见晶闸管引脚排列,第八章 晶闸管及其应用,常见晶闸管引脚排列,. 检测晶闸管质量,第八章 晶闸管及其应用,单向晶闸管极性判别,82 晶闸管可控整 流电路,. 熟悉晶闸管可控整流电路的形式，理解其工作原理。 . 了解单结晶体管的外形、功能和应用。 . 了解可控整流触发电路的基本形式和工作原理。,学习目标,一、单相半控桥式整流电路,第八章 晶闸管及其应用,单相半控桥式整

4、流电路图及波形图 a) 电路图 b) 波形图,. u2为正半周时，晶闸管V1和二极管V4承受正向电压，如果这时未加触发脉冲，则晶闸管处于正向阻断状态，输出电压uo= 0。 . 在t1时刻(t = ) 加触发脉冲uG ，晶闸管V1触发导通。 . 在t = 期间，尽管触发脉冲uG已消失，但晶闸管仍保持导通，直至u2过零(t = ) 时，晶闸管才自行关断，在此期间uo = u2 ，极性为上正下负。 . u2为负半周时，晶闸管V2和二极管V3承受正向电压，只要触发脉冲uG到来，晶闸管就导通，负载上所得到的仍为上正下负的电压。,第八章 晶闸管及其应用,在控制极加上触发脉冲使晶闸管开始导通的角度称为控制角。 - 被称为晶闸管的导通角。 控制角分别为0、30、60、90、180时所对应的整流波形见表。,第八章 晶闸管及其应用,不同控制角对应的整流波形,第八章 晶闸管及其应用,不同控制角对应的整流波形,第八章 晶闸管及其应用,不同控制角对应的整流波形,第八章 晶闸管及其应用,单相半控桥式整流电路估算公式,二、单结晶体管触发电路,第八章 晶闸管及其应用,. 单结晶体管的工作特性 单结晶体管也称双基极晶体

5、管，其外形与普通小功率三极管相似。它只有一个PN结，有三个电极，分别为发射极E、第一基极B1、第二基极B2。文字符号用 “V” 或 “VT” 表示。,第八章 晶闸管及其应用,单结晶体管外形、结构、图形符号及等效电路 a) 外形及管脚排列 b) 结构示意图 c) 图形符号 d) 等效电路,第八章 晶闸管及其应用,单结晶体管的伏安特性曲线,当UE小于UAB1 + UEA时，PN结承受反向电压而截止；当UE增大至峰点电压 UP(UAB1 + UEA) 时，PN结正向导通，使rB1急剧减小，下降，呈现负阻特性，进入导通状态。随着IE增大，rB1减小，UEB1等于谷点电压UV时，PN结进入饱和状态；当UE小于UV时，PN结又回到截止状态。,第八章 晶闸管及其应用,. 单结晶体管自激振荡电路,单结晶体管自激振荡电路 a) 原理电路 b) 振荡波形,第八章 晶闸管及其应用,接通电源后，电源UBB通过R2、R1加在单结晶体管的两个基极上，同时，通过RP、RE给电容C充电，电容两端电压uC按指数规律上升，当uC达到峰点电UP时，单结晶体管导通， rB1的阻值迅速减小，电容C通过rB1 、R1迅速放电，在

6、R1上形成脉冲电压。 在电容C放电过程中，当uC下降到uC UV时，单结晶体管截止，放电结束，输出电压又降到零，完成一次振荡。电源对电容再次充电，并重复上述过程，于是在R1上产生一系列的尖脉冲电压。,第八章 晶闸管及其应用,改变RP的阻值 (或电容C的大小)，便可改变电容充电的快慢，使输出脉冲波形前移或后移，从而控制晶闸管的触发导通时刻。显然，当RPC增大时，触发脉冲后移，控制角增大；当RPC减小时，触发脉冲前移，控制角减小。,第八章 晶闸管及其应用,. 单结晶体管同步触发电路 变压器二次侧电压u2经桥式整流，再经稳压管削波后得到梯形波电压 (图b)，此电压作为单结晶体管的同步电压。每半个周期内单结晶体管会输出多个脉冲 (图c)，但只有第一个脉冲起作用，一旦晶闸管被触发导通，其后输入的脉冲就不再起作用。,第八章 晶闸管及其应用,单结晶体管同步触发电路,桥式可控整流电压波形,第八章 晶闸管及其应用,可通过改变RP阻值的大小来改变控制角的大小，从而调节输出电压平均值。 RP阻值调大，电容充电变慢，控制角变大，晶闸管导通时间变短，输出电压平均值Uo就减小。反之，RP阻值调小，Uo就增大。,第

7、八章 晶闸管及其应用,图示为利用控制电压进行移相控制的单结晶体管触发电路。,利用控制电压进行移相控制的单结晶体管触发电路,83 特殊晶闸管及其 应用,. 了解双向晶闸管等特殊晶闸管的功能及应用。 . 了解晶闸管的选用和保护。,学习目标,第八章 晶闸管及其应用,部分特殊晶闸管的图形符号。,晶闸管图形符号及名称,一、双向晶闸管,第八章 晶闸管及其应用,. 结构、图形符号及管脚排列 外形与单向晶闸管相似，有三个电极，分别称为第一阳极T1 ( A1)、第二阳极T2(A2) 和控制极G。,第八章 晶闸管及其应用,双向晶闸管的结构、图形符号及管脚排列 a) 结构 b) 图形符号 c) 管脚排列,第八章 晶闸管及其应用,. 导电特性 () 双向晶闸管的主电极T1 、T2无论加正向电压还是反向电压，其控制极G的触发信号无论是正向还是反向，晶闸管都能触发导通。 () 双向晶闸管在导通后，去掉触发信号，依然能继续保持导通。 () 当晶闸管工作电流小于维持电流值，或第一阳极T1与第二阳极T2间外加电压过零时，双向晶闸管都将截止。,第八章 晶闸管及其应用,双向晶闸管的整流波形,第八章 晶闸管及其应用,. 检测

8、方法,双向晶闸管的检测方法,第八章 晶闸管及其应用,双向晶闸管的检测方法,第八章 晶闸管及其应用,. 双向晶闸管调光电路,用双向晶闸管构成的调光电路,第八章 晶闸管及其应用,闭合开关SA，当电源电压为上正下负时，电源通过HL、RP、R对电容C充电，电容C上的电压极性为上正下负，当该电压增大到双向二极管 VD的导通电压时，双向二极管导通，双向晶闸管V触发导通， HL点亮。当交流电压过零时，晶闸管自行关断。,第八章 晶闸管及其应用,当电源电压为上负下正时，电容C反向充电，电压极性为上负下正，当该电压达到双向二极管VD的导通电压时，双向二极管反向导通，双向晶闸管V再次触发导通。 调节RP的阻值可调节输出电压。例如，当调大RP的阻值时，电容C充电速度变慢，晶闸管导通时间变短，交流输出电压变小；反之，则交流输出电压变大，从而起到调光作用。,二、可关断晶闸管,第八章 晶闸管及其应用,普通晶闸管导通后欲使其关断，必须使正向电流低于维持电流，或施加反向电压强迫其关断，属于一种半控型器件；而可关断晶闸管导通后欲使其关断，只要在控制极上加负向触发脉冲即可，是一种全控型器件。,第八章 晶闸管及其应用,可关断

9、晶闸管 a) 实物图 b) 图形符号,三、光控晶闸管,第八章 晶闸管及其应用,用光信号进行触发的晶闸管，也称光触发晶闸管，是一种光敏器件。,光控晶闸管 a) 实物图 b) 图形符号,第八章 晶闸管及其应用,当在光控晶闸管的阳极A与阴极K之间加上正电压时，再用足够强的光照射一下其受光窗口，晶闸管即可导通。晶闸管受光触发导通后，即使光源消失也能维持导通状态，除非加在阳极A和阴极K之间的电压消失或极性改变，晶闸管才能关断。,四、晶闸管的选用和保护,第八章 晶闸管及其应用,. 晶闸管的选用 () 选择晶闸管的类型 应根据应用电路的具体要求合理选用。 () 选择晶闸管的主要参数 应根据应用电路的具体要求而定。,第八章 晶闸管及其应用,. 晶闸管的保护 () 过电压保护 ) 阻容吸收电路 利用阻容元件来吸收过电压。阻容吸收元件在电路中的接入方法有3 种，如图所示。,第八章 晶闸管及其应用,阻容保护电路 a) 交流侧保护 b) 直流侧保护 c) 直接保护,第八章 晶闸管及其应用,) 压敏电阻 正常工作时，压敏电阻通过的漏电流很小，当遇到过电压时，它可以通过数千安的放电电流，之后又可恢复正常，因此它抑制过电压的能力很强。压敏电阻在电路中的接入方法有3种，如图所示。,第八章 晶闸管及其应用,压敏电阻保护电路 a) 单相电路中的接法 b) 三相电路中的Y形接法 c) 三相电路中的形接法,第八章 晶闸管及其应用,() 过电流保护 过电流保护的作用是：一旦有过电流产生并威胁晶闸管时，能在允许时间内快速地将过电流切断，以防晶闸管损坏。快速熔断器保护电路有3种接法，如图所示。,第八章 晶闸管及其应用,过电流保护电路 a) 交流侧保护 b) 直流侧保护 c) 直接保护,本章小结,. 晶闸管又称可控硅，通过它可用微小的信号功率对大功率的电源进行控制和变换。主要应用在可控整流、交流调压、大功率变频控制、逆变控制和无触点开关等方面。 . 普通单向晶闸管只有在阳极和阴极间加正向电压，同时在控制极和阴极之间加正向触发电压时，才会导通。晶闸管触发导通后，去掉触发信号仍继续导通。导通后的晶闸管只有在阳极电流小于维持电流时才关断。,. 利用晶闸管可以

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