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电子技术教学课件 ppt 作者肖军 7晶闸管及其应用

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1、第七章晶闸管及其应用,1.了解晶闸管的基本结构、工作原理、特性和主要参数。 2. 理解可控整流电路的工作原理、掌握电压平均值与控制角的关系。 3. 了解TCA触发器及其触发电路的工作原理。,第七章晶闸管及其应用,本章要求,（Silicon Controlled Rectifier）晶闸管是在晶体管基础上发展起来的一种大功率半导体器件。它的出现使半导体器件由弱电领域扩展到强电领域。晶闸管也像半导体二极管那样具有单向导电性，但它的导通时间是可控的，主要用于整流、逆变、调压及斩波、开关等方面。,晶闸管,7.1 晶闸管元件,一、基本结构及导电特性,晶闸管是具有三个PN结的四层结构, 其外形、结构及符号如图。,(c) 结构,导通：正偏，触发。,截止：反偏，或 I IH。,二、工作原理,A,上述过程形成正反馈导通，反向不导通。 I IH时，反馈不能维持，关断。,加触发：,K,G,EA 0、EG 0,EG,EA,正向特性,反向特性,IG2 IG1 IG0,正向转折电压,反向转折电压,三、伏安特性及主要参数,1.伏安特性,正向平均电流,维持电流,2. 主要参数,(1),UDRM

2、(PFV):正向阻断峰值电压（耐压值）晶闸管控制极开路且正向阻断情况下,允许重复加在晶闸管两端的正向峰值电压。一般取UDRM = 80% UB0 。,(2),(3),如果正弦半波电流的最大值为Im, 则,IF 一个周期内的平均值,有效值：,故：I / IF = / 2 = 1.57,例如：100A的SCR允许通过150A的有效值。,导通角等于90时， I / IF = / 2 =2.22；1.57 / 2.22 = 0.707 ;,即100A的SCR，在90时，仅能当作 IF=70A的元件使用。,(4) IH: 维持电流在规定的环境和控制极断路时，晶闸管维持导通状态所必须的最小电流。一般IH为几十一百多毫安。,(5) UG、IG：控制极触发电压和电流室温下，阳极电压为直流6V时，使晶闸管完全导通所必须的最小控制极直流电压、电流。一般UG为1到5V，IG为几十到几百毫安。,(6) 型号：3CT100/800，KP200/600,7.2 晶闸管整流电路,一、单相半波可控整流电路；,1、电阻性负载：,控制角,导通角, + = ,u 0 时：若ug = 0，晶闸管不导通，

3、,控制极加触发信号，晶闸管承受正向电压,导通。,u 0 时: 晶闸管承受反向电压不导通, uo = 0, uT = u ，故称可控整流。,O,控制角,t1,O,t2,2,导通角,(2)工作波形,阻性负载单相半波可控整流电路电压、电流波形,(3)整流输出电压及电流的平均值, = 0 ， U0= 0.45 U2 ； = 180 ，U0 = 0 ；,2、电感性负载：,u 0时： D反向截止，不影响整流电路工作。,u 0时： D正向导通,晶闸管承受反向电压关断,电感元件L释放能量形成的电流经D构成回路(续流)。,工作波形(加续流二极管),iL,2,续流二极管的作用，大电感。,二、单相半控桥式整流电路,工作原理,T1和D2承受正向电压。 T1控制极加触发电压, 则T1和D2导通，电流的通路为,a,(1)电压u 为正半周时,此时，T2和D1均承受反向电压而截止。,T2和D1承受正向电压。 T2控制极加触发电压, 则T2和D1导通，电流的通路为,(2)电压u 为负半周时,b,此时，T1和D2均承受反向电压而截止。,3. 工作波形,2,uT2,uD1,uD2,4. 输出电压及电流的平均值,

4、例1： R=4欧，U0 = 080伏；求：U2= ？，选SCR，D。,解： 1）设= 0 ，U0 = 80伏，I0 = 20安， U2 = 80 / 0.9 = 88.9伏。考虑电网压降，最小值限制，增加10%余量， U2 = 100伏。,2）UDM = U2 2 =141V , Im = (1/2) I0 = 10A；取K=2，US =300V, IS =20A，选3CT20/300 ; 为简化设计，二极管与SCR参数相同。,7.3 触发电路,对触发电路的基本要求：,(1) 保证触发信号与电源同步 (2) 有一定的移相范围,TCA785触发器的结构及工作原理,锯齿波UC,控制电压UK,UM,t,uk,uc,um,u01,t,t,t,t,uk,7.4 晶闸管的保护,前面提到晶闸管可以实现由弱电控制强电、无触点开关控制等。但可控硅也有其缺点如：（1）热容量很小,过流过大、过流时间过长时，容易因过热而损坏；（2）电压超过其反向击穿电压时，即使时间极短，也容易损坏, 耐受过电压的能力极差。,一、过流保护：对晶闸管的过流保护主要采取限制 d i / d t 的办法，一般选用小电感线圈。,除此以外还可采用：,1、快速熔断器：银铜合金。,电路中加快速熔断器。当电路发生过流故障时，它能在晶闸管过热损坏之前熔断，切断电流通路，以保证晶闸管的安全。,方法2,方法1,方法3,快速熔断器接入方式有三种。,2、快速继电器：可重复使用。,在输出端(直流侧)或输入端(交流侧)接入过电流继电器，当电路发生过流故障时，继电器动作，使电路自动切断。,二、过电压保护：,1. 阻容保护,利用电容吸收过压。抑制 du / dt,其实质就是将造成过电压的能量变成电场能量储存到电容中，然后释放到电阻中消耗掉。,2、硒堆：保护过电压，可恢复。,

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