电子技术 教学课件 ppt 作者 杨敏 第二部分

1、第二部分,2.熟练掌握晶闸管的单相桥式可控整流(阻性负载和感性负载)。 3.掌握单结管的工作原理。 4.了解单结管振荡器的工作原理。 5.了解晶闸管的逆变和调压原理。 第一节 晶闸管的结构和工作原理 第二节 晶闸管单相可控整流电路 第三节 负载类型对晶闸管整流的影响 第四节 反电动势负载的影响 第五节 晶闸管的选用和简单检测,第六节 晶闸管的触发电路 第七节 逆变的概念 第八节 单相交流调压电路 第九节 特殊晶闸管及其应用,5.了解晶闸管的逆变和调压原理。,表格,5.了解晶闸管的逆变和调压原理。,表格,5.了解晶闸管的逆变和调压原理。,表格,5.了解晶闸管的逆变和调压原理。,表格,第一节 晶闸管的结构和工作原理,一、晶闸管的结构和符号 二、晶闸管的工作原理 三、晶闸管的伏安特性 四、晶闸管的主要参数 五、晶闸管的型号,一、晶闸管的结构和符号,图3-4 晶闸管 a)晶闸管的外形 b)内部结构 c)图形符号,二、晶闸管的工作原理,1)晶闸管阳极接直流电源的正端，阴极经灯泡接电源的负端，此时，晶闸管承受正向电压。 2)晶闸管的阳极和阴极间外加正向电压，门极相对于阴极也外加正向电压，图3-5b

2、所示的开关SB闭合。 3)在晶闸管导通后，去掉门极上的电压，图3-5b所示的开关SB断开。 4)在晶闸管的阳极和阴极外加反向电压，图3-5c，这时门极加或不加正向电压，灯泡都不亮，说明晶闸管关断。,二、晶闸管的工作原理,图3-5 晶闸管导通实验电路 a)晶闸管不导通 b)晶闸管导通 c)晶闸管不导通,1)晶闸管阳极与阴极间外加正向电压，即阳极接电源正极、阴极接电源负极，形成主回路。 2)门极外加适当的正向电压，即门极接电源正极、阴极接电源负极，形成控制回路。,三、晶闸管的伏安特性,图3-6 晶闸管的伏安特性曲线,三、晶闸管的伏安特性,1)在门极电流IG=0情况下，阳极和阴极的正向电压小于某一数值范围时，阳极电流一直很小，这个电流称为正向漏电流。 2)当正向电压上升到某一数值时，虽然IG=0，但漏电流突然增大，晶闸管由正向阻断状态突然转化为导通，这时对应的电压称为正向转折电压UBO。 3)当门极加有正向电压时，即IG0，晶闸管仍有一定的正向阻断能力，但此时使它从正向阻断状态转化为正向导通所需的阳极电压值比UBO要低，且IG越大相应的阳极电压比UBO降低越多。,三、晶闸管的伏安特性,4)曲

3、线左下半部分是反向特性，即晶闸管的阳极接电源负极，阴极接电源正极时对应的电压和电流关系。,四、晶闸管的主要参数,(1)断态重复峰值电压UDRM 在额定结温(100A以上为115，50A以下为100)，门极断路和晶闸管正向阻断的条件下，允许重复加在晶闸管阳极和阴极之间的最大正向峰值电压，一般取比UBO低100V。 (2)反向重复峰值电压URRM 在额定结温和门极断路的情况下，允许重复加在晶闸管阳极和阴极之间的反向复峰值电压，一般取比UBR低于100V。,四、晶闸管的主要参数,(3)通态平均电流IT 在环境温度不大于40和标准散热及全导通的条件下，结温稳定且不超过额定值时，晶闸管在电阻性负载时允许通过的工频正弦半波电流在一个周期内的最大平均值称为通态平均电流，简称正向电流。,图3-7 晶闸管的通态平均电流与最大电流之间的关系,(4)通态平均电压UT 晶闸管正向通过正弦半波额定平均,四、晶闸管的主要参数,电流，结温稳定时的阳极和阴极的电压平均值，习惯上称为导通时管压降。 (5)门极触发电流IGT 在室温下，晶闸管阳极和阴极外加6V正向电压，使晶闸管从关断变为完全导通所需的最小门极直流电流为I

4、GT，一般为几十到几百毫安。 (6)门极触发电压UGT 在室温下，晶闸管阳极和阴极外加6V正向电压，使晶闸管从关断变为完全导通所需的最小门极直流电压为UGT，一般为15V。,四、晶闸管的主要参数,(7)维持电流IH 在室温和门极断路的情况下，晶闸管已触发导通，再从较大的通态电流降至维持通态必须的小电流，称为维持电流。 (8)浪涌电流ITSM 结温为额定值时，在工频正弦半周内晶闸管能承受的短时最大过载峰值电流。,五、晶闸管的型号,第二节 晶闸管单相可控整流电路,一、 单相半波可控整流电路(接电阻性负载) 二、单相桥式全控整流电路 三、单相桥式半控整流电路 四、应用实例,一、 单相半波可控整流电路(接电阻性负载),图3-8 单相半波可控整流电路及其波形 a)电路 b)波形,一、 单相半波可控整流电路(接电阻性负载),1)若门极不加触发电压，无论是u2的正半周或负半周，晶闸管VT均不导通,没有电流流过负载RL ，Uf=0V。 2)若在u2的正半周时，在t1时刻给门极加上触发脉冲uG，晶闸管触发导通，同时有电流流过负载RL,负载上得到电压。 3)当交流电压u2下降到接近零值时，晶闸管正向电流小

5、于维持电流而关断,且没有电流流过负载RL,Uf=0V。 4)当电压u2为负半周时，晶闸管承受反向电压处在反向阻断状态，负载上电压和电流均为零。,一、 单相半波可控整流电路(接电阻性负载),5)在第二个正半周内，再在相应的t2时刻加入触发脉冲，晶闸管再次触发导通。 1) 整流输出电压的平均值UL为 2) 负载上流过的平均电流IL为 3) 晶闸管能够承受的反向电压URM为 4)晶闸管里流过的平均电流It为 例3-1 在图3-8中，变压器二次电压U2=100V，当控制角分别为0、90、120、180时，负载上的平均电压是多少？ 解 由UL=0.451+cos/2U2可知，,一、 单相半波可控整流电路(接电阻性负载),例3-2 单相半波可控整流电路直接由交流电网220V供电，要求输出的直流平均电压在5092V之间可调，试求控制角的可调范围。 解 由UL=0.451+cos/2U2可知，,二、单相桥式全控整流电路,图3-9 单相桥式全控整流 电路及其波形 a)电路 b)波形,二、单相桥式全控整流电路,1)当电源电压u2在正半周时，VT1和VT4管阳极处于正向电压作用下，在控制角为时加入触发脉冲u

6、G，VT1管触发导通，通电回路是aVT1RLVT4b。 2)当u2在负半周时，VT2和VT3管处于正向电压作用下，在适当时刻加入触发脉冲uG，VT2管受正偏导通，通电回路是bVT2RLVT3a。 1) 整流输出电压的平均值UL为 2) 负载上流过的平均电流IL为 3)每个晶闸管导通的平均电流It为 4) 晶闸管能够承受的反向电压URM为,三、单相桥式半控整流电路,图3-10 单相半控桥式整流电路及其波形 a)电路 b)波形,三、单相桥式半控整流电路,1)当电源电压u2在正半周时，晶闸管VT1和VD2阳极处于正向电压作用下，在控制角为时加入触发脉冲uG，则VT1管触发导通，二极管VD2受正偏导通，通电回路是aRLVD2b 。 2)当u2过零时，VT1管因正向电流小于维持电流而自行关断，即电流为零。 3)当u2在负半周时，VT2和VD1管处于正向电压作用下，在适当时刻加入触发脉冲uG，VT2管受正偏导通，通电回路是bVT2RLVD1a。,三、单相桥式半控整流电路,例3-3 图3-10所示的电路，如果输入电压是U2=220V，RL=5，要求输出平均电压的范围是0150V，求出最大平均电流IL

7、M及晶闸管导通角的范围。 解 ILM=150/5A=30A,四、应用实例,图3-11 单相桥式可控电路及其波形 a)电路 b)波形,四、应用实例,图3-12 直流电动机调速电路,第三节 负载类型对晶闸管整流的影响,例3-4 有一个直流电阻为5的感性负载的单相半控桥式整流电路，输入电压U2为220V,试求控制角=30时的输出电压，晶闸管中的电流平均值和续流二极管的电流平均值。 解 由UL=0.9U21+cos/2知,=30时,第三节 负载类型对晶闸管整流的影响,图3-13 带电感性负载的单相半 控桥式整流电路及其波形 a)电路 b)波形,第三节 负载类型对晶闸管整流的影响,图3-14 具有续流二极管的单相半 控桥式整流电路及其波形 a)电路 b)波形,解 由UL=0.9U21+cos/2知,=30时,第四节 反电动势负载的影响,图3-15 反电动势负载对晶闸管整流的影响的电路及其波形 a)电路 b)波形,第五节 晶闸管的选用和简单检测,一、晶闸管电压等级的选择 二、晶闸管电流等级的选择 三、 晶闸管的简单检测,一、晶闸管电压等级的选择,二、晶闸管电流等级的选择,例3-5 有一个负载为纯电

8、阻的单相半控桥式整流电路，输出直流电压为U=060V, 直流电流为010A，试计算晶闸管反向峰值电压URRM与工作电流IT， 并选择合适的晶闸管。 解 已知UL=0.9U21+cos/2 例3-6 有一个带续流二极管的单相半控桥式整流电路，RL=5，输入电压U2=220V，晶闸管的控制角=60。试计算： (1)晶闸管承受的反向峰值电压。 (2)通过晶闸管的实际工作电流，并选择合适的管型。,二、晶闸管电流等级的选择,解 (1) UL=0.9U21+cos/2=149V (2) 通过晶闸管的实际工作电流IT为,三、 晶闸管的简单检测,1.小功率晶闸管的极性判断方法(见图3-16),图3-16 小功率晶闸管的极性判断方法,三、 晶闸管的简单检测,2.晶闸管好坏的简单检测方法 1)将万用表置于R1K挡，测量阳极与门极之间的正反向电阻(见图3-17)，其值均应在几百千欧以上。 2)将万用表置于R1K挡，测量阳极与阴极之间的正反向电阻(见图3-18)，其值均应在几百千欧以上。,图3-17 晶闸管好坏的简单检测方法,三、 晶闸管的简单检测,图3-18 晶闸管好坏的简单检测方法,三、 晶闸管的简单检测

9、,)将万用表置于R10挡，在图3-18所示的测试中，若正反向电阻没有差异，则说明该管是坏的。,第六节 晶闸管的触发电路,一、单结晶体管触发电路 二、单结晶体管的振荡电路 三、单结晶体管的触发电路,一、单结晶体管触发电路,1.单结晶体管的结构、符号和特性,图3-19 单结晶体管的结构、符号和等效电路 a)结构 b)图形符号 c)等效电路,一、单结晶体管触发电路,.单结晶体管的伏安特性,图3-20 单结晶体管伏安特性的实验电路及其等效电路 a)实验电路 b)等效电路,一、单结晶体管触发电路,图3-21 单结晶体管的伏安特性,一、单结晶体管触发电路,3.单结晶体管的特点 1)当发射极电压UE等于峰点电压UP时，单结晶体管导通。 2)单结晶体管的峰点电压UP与外加固定电压UBB及其分压系数有关，分压比是单结晶体管的技术参数，决定于单结晶体管的结构。 3)不同单结晶体管的谷点电压UV和谷点电流V都不一样。,二、单结晶体管的振荡电路,图3-22 单结晶体管振荡电路及其波形 a)电路 b)波形,三、单结晶体管的触发电路,图3-23 实际的单结晶体管触发电路及其波形 a)电路 b)波形,第七节 逆变的概念,一、逆变的概念 二、逆变器的工作原理,一、逆变的概念,1)有源逆变电路。 2)无源逆变电路。,二、逆变器的工作原理,1)S1、S4闭合，S2、S3断开时，即当晶闸管VT1和VT4被触发导通时，同时设法使VT2和VT3管承受反向电压而截止，负载电压uo为正。 2)S1、S4断开， S2、S3闭合时，当VT2管和VT3管触发导通，同时设法使VT1和VT4管承受反向电压而截止，负载上电压极性就改变了，即负载电压uo为负，如图3-24b所示，从而把直流电变成了交流电。 3)若能控制两组晶闸管轮流导通，就可将直流电逆变成交流电。,二、逆变器的工作原理,4)改变两组开关切换频率，即只要能控制晶闸管切换的频率就可改变输出交流电的频率，则实现变频。,图3-24 逆变电路及其波形 a)电路 b)波形,第八节 单相交流调压电路,图3-25 单相交流调压电路及其波形 a)电路 b)波形,第九节 特殊晶闸管及其应用,一、 双向晶闸管 二、 可关断晶闸管 三、逆导晶闸管 四、光控

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