晶闸管
晶闸管的知识
1. 晶闸管的导通条件是什么？导通后流过晶闸管的电流由什么决定？负载上电压等于什么？晶闸管的关断条件是什么？答：当晶闸管承受正向电压且在门极有触发电流时晶闸管才能导通；导通后流过晶闸管的电流由电源和负载决定；负载上电压等于电源电压；当晶闸管承受反向电压或者流过晶闸管的电流为零时，晶闸管关断。
2. 晶闸管的主要参数有那些？答：晶闸管的主要参数有：断态重复峰值电压D R M U ：在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的正向峰值电压。
反向重复峰值电压RRM U ：在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的反向峰值电压。
通态（峰值）电压TM U ：这是晶闸管通以某一规定倍数的额定通态平均电流时的瞬态峰值电压。
通态平均电流()T A V I ：稳定结温不超过额定结温时允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。
维持电流H I ：使晶闸管维持导通所必需的最小电流。
擎住电流L I ：晶闸管刚从断态转入通态并移除出发信号后，能维持导通所需的最小电流。
浪涌电流TSM I ：指由于电路异常情况引起的使结温超过额定结温的不可重复性最大正向电流。
还有动态参数：开通时间gt t 、关断时间q t 、断态电压临界上升率/du dt 和通态电流临界上升率/di dt 。
3. 什么叫全控型器件？答：通过控制信号既可控制其导通，又可控制其关断的电力电子器件称为全控型器件。
4. 工作在开关状态的电力电子器件的主要损耗有哪些？如何减小？答：主要有导通时通态损耗、阻断时断态损耗和动态开关损耗，还有基极驱动功率损耗、截止功率损耗。
降低开关频率、降低饱和导通压降、减小开通和关断时间、增加缓冲电路、加散热器冷却，均可减小损耗。
P421. 使晶闸管导通的条件是什么？答：参见上面第一题。
2. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用，不论门极出发信号是否还存在，晶闸管都保持导通，只需保持阳极电流在维持电流以上；但若利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，则晶闸管关断。
晶闸管十大品牌
积极拓展市场，与多 家知名企业合作，提 供定制化服务。
拥有先进的晶闸管制 造工艺和技术，具备 批量生产能力。
中国电子科技集团
国内大型电子科技集团，业务 涵盖军工、民用等领域。
具备自主研发和生产晶闸管的 能力，产品性能稳定可靠。
承担多项国家重点工程项目的 研发和供应任务。
株洲中车时代电气股份有限公司
04
晶闸管品牌竞争格局及 未来发展
各品牌竞争优劣势分析
01
A品牌
该品牌在晶闸管市场上具有较高的市场份额，产品线完整，品质稳定。
其优势在于品牌知名度高，客户基础广泛。劣势在于相对于竞品，其产
品价格稍高。
02
B品牌
该品牌在晶闸管市场上拥有较强的研发实力，产品创新性强。其优势在
于技术领先，产品线不断延伸。劣势在于其品牌知名度尚待提高，市场
晶闸管的基本结构与工作原理
晶闸管由P型半导体和N型半导体构成 ，中间有一个P-N结。
当晶闸管两端加正向电压时，电流从P 型半导体流向N型半导体，当加反向电 压时，电流从N型半导体流向P型半导
体。
当晶闸管两端加正向电压且触发电流达 到一定值时，晶闸管会从截止状态转为 导通状态，这时即使去掉触发电流，晶 闸管仍会保持导通状态，直到电流降到
广东风华高新科技股份有限公司
01
国内领先的电子元器件制造商，产品涵盖电容、电感等领域。
02
具备晶闸管自主研发和生产能力，产品广泛应用于家电、工业
控制等领域。
与多家知名企业合作，提供一站式采购服务。
03
中芯国际
1
国内领先的集成电路制造商，具备晶闸管制造的 先进技术和生产线。
2
产品广泛应用于通信、消费电子、汽车电子等领 域。
晶闸管课件.
A2 ～
O
α
α
A1
＋
G
uo
－
2
t
α
可关断晶闸管及其直流调压管相同。
不同之处在于：普通晶闸管在导通后，控制极不再
起作用，只有在阳极电压为零时，晶闸管才会关断
（截止）。而可关断晶闸管
在uA＞0, uG＞0时，由截止变为导通
A
，而在uA＞0, uG＜0时，即加负脉冲
A
形成正反馈过程
T1
R
G EG
T2
EA
+ _
K EA > 0、EG > 0
在极短时间内使两个 三极管均饱和导通，此 过程称触发导通。
晶闸管导电实验
（1）晶闸管截止时，
若uA>0, uG≤0，晶闸管 仍然 截止；
（2）晶闸管截止时，
若uA>0, uG>0,晶闸管由 截止变为导通；
＋
EA
－
S
EG
－＋
（3）晶闸管导通时，若uA>0, uG≤0，晶闸管仍然 导通；
(2) 有源逆变。有源逆变是指把直流电变换成与 电网同频率的交流电，并将电能返送给交流电源。例 如, 目前采用的高压输电工程，将三相交流电先变换 成高压直流电，再进行远距离的输送，到目的地后， 再利用有源逆变技术把直流电变成与当地电网同频率 的交流电供给用户。
(3) 交流调压。 交流调压是指把不变的交流电压 变换成大小可调的交流电压。例如，用于灯光控制、 温度控制及交流电动机的调压调速。
–
D2 –
3.工作波形
t
uO为一个 2O
π+α
α
不完整的全
波脉动电压，
t
它相当于从 O
晶闸管导通和关断条件
晶闸管导通和关断条件晶闸管是一种常用的功率电子器件，具有导通和关断两种工作状态。
在使用晶闸管时，我们需要了解晶闸管导通和关断的条件，以确保其正常工作和保护其他电路元件。
一、晶闸管导通条件晶闸管导通是指晶闸管的正向电压大于导通电压并且施加了一个正向触发电流时，晶闸管从关断状态转变为导通状态。
晶闸管导通的条件如下：1. 正向电压大于导通电压：晶闸管的导通电压是指在晶闸管的阳极和阴极之间施加的电压，一般用VGT表示。
只有当外加正向电压大于导通电压时，晶闸管才能导通。
2. 施加正向触发电流：晶闸管的触发电流是指在晶闸管的控制端施加的电流，一般用IGT表示。
只有当外加正向触发电流大于触发电流时，晶闸管才能导通。
3. 控制端与阴极之间的电压低于保持电压：晶闸管的保持电压是指在晶闸管导通后，将外加的触发电流去掉，晶闸管能够持续导通的最小电压。
只有当控制端与阴极之间的电压低于保持电压时，晶闸管能够保持导通状态。
二、晶闸管关断条件晶闸管关断是指晶闸管的正向电压小于关断电压或者施加了一个负向触发电流时，晶闸管从导通状态转变为关断状态。
晶闸管关断的条件如下：1. 正向电压小于关断电压：晶闸管的关断电压是指在晶闸管的阳极和阴极之间施加的电压，一般用VDRM表示。
只有当外加正向电压小于关断电压时，晶闸管才能关断。
2. 施加负向触发电流：晶闸管的触发电流可以是正向电流，也可以是负向电流。
当外加负向触发电流大于触发电流时，晶闸管能够关断。
3. 控制端与阴极之间的电压高于保持电压：晶闸管的保持电压是指在晶闸管导通后，将外加的触发电流去掉，晶闸管能够持续导通的最小电压。
只有当控制端与阴极之间的电压高于保持电压时，晶闸管能够关断。
总结：晶闸管的导通和关断条件是保证晶闸管正常工作的重要条件。
只有符合导通条件，晶闸管才能从关断状态转变为导通状态，从而实现电路的正常工作；只有符合关断条件，晶闸管才能从导通状态转变为关断状态，从而实现对电路的控制。
04第四章 晶闸管及其应用
第四章晶闸管及其应用第一节晶闸管的构造、工作原理、特性和参数晶闸管—可控硅，是一种受控硅二极管。
优点：体积小、重量轻、耐压高、容量大、响应速度快、控制灵活、寿命长、使用维护方便。
缺点：大多工作与断续的非线性周期工作状态，产生大量谐波干扰电网；过载能力和抗扰能力较差、控制电路复杂。
（由于技术进步，近年有改善）1.1晶闸管的基本结构：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。
1.2晶闸管的工作原理在极短时间内使两个三极管均饱和导通，此过程称触发导通。
晶闸管导通后，去掉EG ，依靠正反馈，仍可维持导通状态。
晶闸管导通必须同时具备两个条件：1. 晶闸管阳极电路(阳极与阴极之间)施加正向电压。
2. 晶闸管控制电路(控制极与阴极之间)加正向电压或正向脉冲(正向触发电压)。
晶闸管导通后，控制极便失去作用。
依靠正反馈，晶闸管仍可维持导通状态。
晶闸管关断的条件：1. 必须使可控硅阳极电流减小,直到正反馈效应不能维持。
2. 将阳极电源断开或者在晶闸管的阳极和阴极间加反向电压。
1.3晶闸管的伏安特性静态特性承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通；承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通；晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用；要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下。
晶闸管的阳极伏安特性是指晶闸管阳极电流和阳极电压之间的关系曲线，如图3所示。
其中：第I象限的是正向特性；第III象限的是反向特性图3 晶闸管阳极伏安特性I G2>I G1>I GI G=0时，器件两端施加正向电压，正向阻断状态，只有很小的正向漏电流流过，正向电压超过临界极限即正向转折电压U bo，则漏电流急剧增大，器件开通。
这种开通叫“硬开通”，一般不允许硬开通；随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低；导通后的晶闸管特性和二极管的正向特性相仿；晶闸管本身的压降很小，在1V左右；导通期间，如果门极电流为零，并且阳极电流降至接近于零的某一数值I H以下，则晶闸管又回到正向阻断状态。
晶闸管
电压或正向脉冲(正向触发电压)。 晶闸管导通后，控制极便失去作用。 依靠正反
馈，晶闸管仍可维持导通状态。
晶闸管关断的条件： 1. 必须使可控硅阳极电流减小,直到正反馈效应
不能维持。 2. 将阳极电源断开或者在晶闸管的阳极和阴极
间加反相电压。
2019年7月21日星期日
2019年7月21日星期日
4、强触发
ig
作用：1）脉冲前沿越陡，导通面积
Ikm 0.9Ikm
扩展速度越快；
2）晶闸管串并联时，保证
晶闸管同时开通。
强触发形式：Ikm通常为Ik1的5倍。
Ik1
t1：脉冲前沿时间，上升速度>0.5A/us;
t1 t2 t3
t
t2：强触发脉冲宽度>50us;
t3：触发脉冲持续时间≥550us(10°)。
三相桥式全控整流电路
√=30时，晶闸管起始导通时刻推迟了30，组成ud的每
一段线电压因此推迟30，ud平均值降低，波形见图2。
√=60时，ud波形中每段线电压的波形继续向后移，ud平 均3。值继续降低。=60时ud出现了为零的点，波形见图 ☞当>60时
√因为id与ud一致，一旦ud降为至零，id也降至零，晶闸管 关断，输出整流电压ud为零，ud波形不能出现负值。
√=90时的波形见图4。
2019年7月21日星期日
三相桥式全控整流电路
◆三相桥式全控整流电路的一些特点 ☞每个时刻均需2个晶闸管同时导通，形成向负载供电的 回路，共阴极组的和共阳极组的各1个，且不能为同一相 的晶闸管。
☞对触发脉冲的要求 相√位6个依晶次闸差管60的 脉。冲按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，
晶闸管的结构以及工作原理
一、晶闸管的基本结构晶闸管（SemiconductorControlled Rectifier 简称SCR ）是一种四层结构（PNPN ）的大功率半导体器件,它同时又被称作可控整流器或可控硅元件。
它有三个引出电极，即阳极（A ）、阴极（K ）和门极（G ）。
其符号表示法和器件剖面图如图1所示。
图1 符号表示法和器件剖面图普通晶闸管是在N 型硅片中双向扩散P 型杂质（铝或硼），形成211P N P 结构，然后在2P 的大部分区域扩散N 型杂质（磷或锑）形成阴极，同时在2P 上引出门极，在1P 区域形成欧姆接触作为阳极。
图2、晶闸管载流子分布二、晶闸管的伏安特性晶闸管导通与关断两个状态是由阳极电压、阳极电流和门极电流共同决定的。
通常用伏安特性曲线来描述它们之间的关系，如图3所示。
图3 晶闸管的伏安特性曲线当晶闸管AK V 加正向电压时，1J 和3J 正偏，2J 反偏，外加电压几乎全部降落在2J 结上，2J 结起到阻断电流的作用。
随着AK V 的增大，只要BO AK V V <，通过阳极电流A I 都很小，因而称此区域为正向阻断状态。
当AK V 增大超过BO V 以后，阳极电流突然增大，特性曲线过负阻过程瞬间变到低电压、大电流状态。
晶闸管流过由负载决定的通态电流T I ，器件压降为1V 左右，特性曲线CD 段对应的状态称为导通状态。
通常将BO V 及其所对应的BO I 称之为正向转折电压和转折电流。
晶闸管导通后能自身维持同态，从通态转换到断态，通常是不用门极信号而是由外部电路控制，即只有当电流小到称为维持电流H I 的某一临界值以下，器件才能被关断。
当晶闸管处于断态（BO AK V V <）时，如果使得门极相对于阴极为正，给门极通以电流G I ，那么晶闸管将在较低的电压下转折导通。
转折电压BO V 以及转折电流BO I 都是G I 的函数，G I 越大，BO V 越小。
如图3所示，晶闸管一旦导通后，即使去除门极信号，器件仍然然导通。
晶闸管主要产品类型分析 (一)
晶闸管主要产品类型分析 (一)晶闸管是一种高性能的电子器件，主要用于变频控制、电磁启动、直流调速、电能贮存等领域，因其高效、高稳定性、高可靠性等特点被广泛应用。
晶闸管主要产品类型有以下几种：1.单相晶闸管：单相晶闸管是一种晶闸管，通常由一个晶体管和一个控制电极组成。
单相晶闸管可以实现电源的单相变频控制，广泛应用于家庭电器、交通信号灯等领域。
2. 三相晶闸管：三相晶闸管是一种高性能电子器件，主要用于高功率变频控制系统。
三相晶闸管可实现三相电源的电压变换，有较高的性能和可靠性，被广泛应用于电力电子行业中。
3. GTO晶闸管：GTO晶闸管是一种先进的高功率晶闸管，具有高效、快速、可靠等特点。
GTO晶闸管能够实现高功率电源的变频调速、电流控制等功能，成为现代高科技领域的重要器件之一。
4. IGBT晶闸管：IGBT晶闸管是一种晶闸管，具有高效、快速、可靠等特点。
IGBT晶闸管可以实现电源的高效变频控制，被广泛应用于变频调速、电力传动、电动机控制等领域。
5. 反向导通晶闸管：反向导通晶闸管是一种高性能电子器件，主要用于变频控制、电动机控制、电力驱动等领域。
反向导通晶闸管由一个晶体管和一个反向两极管组成，具有高电流密度、高速度、高功率等特点。
6. 模块化晶闸管：模块化晶闸管是一种晶闸管模块，由多个晶闸管、二极管、散热器等组成，具有高效、快速、可靠等特点。
模块化晶闸管广泛应用于电力电子行业中，能够实现高功率电源的变频调速、电流控制等功能。
以上就是晶闸管的主要产品类型分析，不同类型的晶闸管有着不同的应用场景和优缺点，选用时需要根据具体的需求及领域来进行选择。
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1．对晶闸管触发电路的基本要求
晶闸管被触发导通后，触发信号随后就不起作用，因此常用瞬间突变、作用
时间很短的脉冲电压作为触发信号。
为保证晶闸管可靠导通，触发信号应有一定的幅度(4～10V)和一定的持续时
应用实例
右图是为晶闸管控制的照明不间 断电源。交流电源停电时，自动地 转换为直流电源供电。
照明不间断电源 《电子线路》陈振源主编第九章
第4章 直流稳压电源 晶闸管及其应用电路
6
Powerpoint Design by Chen Zhenyuan 6
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《电子技术基础》教学演示文稿
(a)检测步骤一 用万用表检测晶闸管质量
(b)检测步骤二
②用黑表笔在不断开阳极的同时接触控制极g，万用表指针向右偏转到低阻值 ，表明晶闸管能触发导通，如图 (b)所示。 ③在不断开阳极a的情况下，断开黑表笔与控制极g的接触，万用表指针应保持 在原来的低阻值上，表明晶闸管撤去控制信号后仍将保持导通状态。
(a) 电路原理图 单相半控桥式整流电路 《电子线路》陈振源主编第九章
(b)实物接线图
12
第4章 直流稳压电源 晶闸管及其应用电路
Powerpoint Design by Chen Zhenyuan 12
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《电子技术基础》教学演示文稿
陈振源主编
2．工作原理
当v2 为正半周时，晶闸管V1 和二极管V3 承 受正向电压，如果晶闸管的控制极未加触发电压， 晶闸管就一直不能导通，输出电压vL=0 。 在正半周内只要触发电压vg到来，晶闸管V1 就导通，电流通过V1 、RL 、V3 形成回路，在负载 上得到极性为上正下负的电压。 当v2经过零值时，晶闸管自行关断。 当v2为负半周时，晶闸管V2和二极管V4承受 正向电压，在负半周内只要触发电压vg到来，晶闸 管V2 就导通，电流流过V2 、RL 、V4 形成回路，在 负载RL得到的也是上正下负的电压。
晶闸管外形
单向晶闸管结构与图形符号
选学：晶闸管工作特性分析
2
《电子线路》陈振源主编第九章
第4章 直流稳压电源 晶闸管及其应用电路
Powerpoint Design by Chen Zhenyuan 2
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《电子技术基础》教学演示文稿
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2．工作特性
在图（a）所示的电路中，晶闸管的 a、k极、指示灯HL、和电源VAA构成的 回路称为主回路。晶闸管的g、k极、开 关S和电源VGG构成的回路称为触发电路 或控制电路。
1．电路构成
图所示为单相半波可控整流电路，它主要由整流主电路和触发电路两大部分 组成，可控整流电路与普通整流电路相似，只是将整流二极管换成晶闸管。
（a）电路原理图 单相半波可控整流电路
（b）实物接线图
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《电子线路》陈振源主编第九章
第4章 直流稳压电源 晶闸管及其应用电路
Powerpoint Design by Chen Zhenyuan 10
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《电子技术基础》教学演示文稿陈振源主编来自第九章 晶闸管及其应用电路
单向晶闸管及其应用 双向晶闸管及其应用 特殊晶闸管及其应用 本章小结 晶闸管又称为可控硅(SCR)，它不仅具 有硅整流器的特性，更重要的是它的工作过 程可以控制，能以小功率信号去控制大功率 系统，可作为强电与弱电的接口，属于用途 十分广泛的功率电子器件。在电子设备里， 晶闸管主要应用于：可控整流、交流调压、 电子开关、逆变等。本章重点介绍单向和双 向晶闸管的特性及应用电路。
(c)触发导通
主回路加反向电压
(d)反向阻断
5
《电子线路》陈振源主编第九章
第4章 直流稳压电源 晶闸管及其应用电路
Powerpoint Design by Chen Zhenyuan 5
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晶闸管导通必须具备两个条件： 晶闸管阳极与阴极间接正向电压； 控制极与阴极之间也接正向电压。 关断晶闸管的方法有： 将阳极电压降低到足够小或加瞬间反向阳极电压； 将阳极瞬间开路。
1
《电子线路》陈振源主编第九章
第4章 直流稳压电源 晶闸管及其应用电路
Powerpoint Design by Chen Zhenyuan 1
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第一节 单向晶闸管及其应用
一、单向晶闸管 1．结构与符号
晶闸管的外形有小型塑封型(小功率)、平面型(中功率)和螺栓型(中、大功率)几 种，如图（a）所示。平面型和螺栓型使用时固定在散热器上。晶闸管是由四层半 导体P—N—P—N叠合而成，形成三个PN结(J1、J2、J3)，有三个电极：阳极a、阴 极k和控制极g。
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2．单结晶体管
（1）结构与电路图形符号 管相似，如图（a）所示。 单结晶体管简称单结管，其外形与普通小功率三极
单结晶体管内部结构如图（b）所示，它只有一个PN结，从P型半导体上引出的 电极是发射极e，从N型半导体上引出两个基极，称为第一基极b1和第二基极b2。 单结管的电路图形符号如图（c）所示。
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《电子线路》陈振源主编第九章
第4章 直流稳压电源 晶闸管及其应用电路
Powerpoint Design by Chen Zhenyuan 7
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额定正向平均电流IT（AV） 在规定的环境温度和散热条件下，允许通过阳极
和阴极之间的电流平均值。 又称为通态平均电压，指晶闸管导通时管压降 的平均值，一般在0.4～1.2 V，这个电压愈小，管子的功耗就愈小。
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开关闭合
（2）触发导通 在图（c）所示电路中， 晶闸管加正向电压，在控制极上加正向触 发电压，此时指示灯亮，表明晶闸管导通， 这种状态称为晶闸管的触发导通。
（3）反向阻断 在图（d）所示电路 中，晶闸管加反向电压，即a极接电源负极， k极接电源正极，此时不论开关s闭合与否， 指示灯始终不亮。这说明当单向晶闸管加 反向电压时，不管控制极加怎样的电压， 它都不会导通，而处于截止状态，这种状 态称为晶闸管的反向阻断。
《电子线路》陈振源主编第九章
第4章 直流稳压电源 晶闸管及其应用电路
半波可控整流波形
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三、单相桥式可控整流电路 1．电路组成
单相半控桥式整流电路主要由整流主电路和触发电路两大分组成，整流主电路 与二极管桥式整流电路很相似，只是将其中两个二极管换成晶闸管V1、V2。
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2．工作原理
v2为正半周时，晶闸管V承受正向电压，如
果这时没加触发电压，则晶闸管处于正向阻断状 态，负载电压vL=0。 ωt1时刻给控制极加触发电压vg，晶闸管V导 通。 在ωt1～π期间，尽管vg在晶闸管导通后即消 失，但晶闸管仍然保持导通，此期间负载电压vL 与输人电压v2 相等，直至v2 过零值(π时刻)时，晶 闸管才自行关断。 在π～2π期间，v2 进入负半周，晶闸管承受 反向电压，即使控制极加人vg 也不会导通，这时 负载电压vL =0。 晶闸管承受正向电压而不导通的范围称为控 制角α，导通的范围称为导通角θ，通过改变控制 角α的大小，便可调整输出电压VL的大小。
9
《电子线路》陈振源主编第九章
第4章 直流稳压电源 晶闸管及其应用电路
Powerpoint Design by Chen Zhenyuan 9
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二、半波可控整流电路
单向晶闸管在正向电压作用下，改变控制极触发信号的触发时间，即可控制 晶闸管导通的时间，利用这种特性可以把交流电变成大小可调的直流电，这样的 电路称为可控整流电路。
VL 0.9V2
选用晶闸管时应重点考虑反向峰值电压VRRM和额定正向平均电流IT（AV）。
一般情况下，晶闸管的断态反向峰值电压应大于实际承受的最大峰值电压的 1.5~2倍，即
VRRM (1.5 ~ 2) 2V2
晶闸管的额定正向平均电流应大于实际通过晶闸管的最大平均电流，对于 半波可控整流电路要求 I I
半控桥式整流波形
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《电子线路》陈振源主编第九章
第4章 直流稳压电源 晶闸管及其应用电路
Powerpoint Design by Chen Zhenyuan 13
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陈振源主编
工
0~0.9V2范围内变化，即
程
应
1 cos 2
用
桥式可控整流电路可通过改变控制角的大小，使输出电压的平均值VL在
(a)实验电路 开关断开
（1）正向阻断 在图（b）所示电路 中，指示灯不亮，这说明晶闸管加正向 电压，但控制极未加正向电压时，管子 不会导通，这种状态称为晶闸管的正向 阻断状态。
(b)正向阻断
4
《电子线路》陈振源主编第九章
第4章 直流稳压电源 晶闸管及其应用电路
Powerpoint Design by Chen Zhenyuan 4