第三章 门极触发电路2008

• 概念：
– 门极信号的种类 – 对门极信号的要求 – 门极触发电路的构成
• • • • • • • • •
触发器的定相 集成触发器的应用 数字触发器 了解几个触发器，以及它们怎样实现，进行实验观察。 应用方面： 集成触发器 数字触发器 其他较少，老，少工厂采用分立元件触发器 习题反映了重点，独立完成，反映自己的能力与水平 习题： P92 3.2 3.6
– 同步和移相：
• 与主电路同步并有一定的移相范围
– 不超过门极电压、电流定额，且在可靠触发区域之内 – 应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离
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3.2 单结晶体管触发电路
相控电路：
晶闸管可控整流电路，通过控制触发角a的大小即控制触发 脉冲起始相位来控制输出电压大小。 采用晶闸管相控方式时的交流电力变换电路和交交变频电路。
– 单相半控桥式整流电路
动画演 示
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3.3 晶体管触发电路
• 大、中功率的变流器广泛应用的是晶体 管触发电路，其中以同步信号为锯齿波 的触发电路应用最多。
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3.3. 锯齿波触发电路
输出可为双窄脉冲（适用于有两个晶闸管同时导通 的电路），也可为单窄脉冲。 三个基本环节：脉冲的形成与放大、锯齿波的形成 和脉冲移相、同步环节。此外，还有强触发和双窄 脉冲形成环节。 输出脉冲波形 p85
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图2-54 同步信号为锯齿波的触发电路
3.3. 锯齿波触发电路
R15
1. 脉冲形成环节
+15V
VD 11~VD 14 220V RP2 VS R3 V1 I1c R4 V2 C1 R2 V3 C2 R5 R7 R8 up RP1 uco -15V X Y -15V 36V
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晶闸管的触发电路要求
• 作用：产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶闸管在需要的时 刻由阻断转为导通 • 广义上讲，还包括对其触发时刻进行控制的相位控制电路 • 晶闸管触发电路应满足下列要求：
– 形状要求：
• 触发脉冲应有足够的幅度和功率 • 触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通（结合擎住电流的概念） • 脉冲前沿要陡
相控电路的驱动控制
为保证相控电路正常工作，很重要的是应保证按触发角a的大 小在正确的时刻向电路中的晶闸管施加有效的触发脉冲。
晶闸管相控电路，习惯称为触发电路。
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3.2 单结晶体管触发电路
• 单结晶体管UJT
动画演 示
• 单结晶体管脉冲形成电路 • 用电位控制移相的单结晶体管触发电路
3.6
触发电路的定相
• 触发器的定相方法：
– 根据触发器特性，分析触发器输出脉冲相对于它的同 步电压相位关系，，即找出触发延迟角从0度到最大角 相对于同步电压的相位区间。 – 根据主电路图，以主电路中任一只晶闸管（一般以编 号为1）为例，分析晶闸管最小和最大触发延时角向对 于主电路交流电压的相位区间。 – 确定主变压器和同步变压器的连接组以保证满足上述 同步电压与主电路交流电压的相位差，确定其中一只 触发器的同步电压及触发器输出，其余触发器的同步 电压可以类推，以完成触发器定相（三相变压器的连 接组见图3.13） – 三相全控桥锯齿波出发电路的定相（例3.1）p95－96
至VT 1 至VT 2 至VT 3 至VT 4 至VT 5 至VT 6
图3-57 三相全控桥整流电路的集成触发电路
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3.4.
集成触发器
KJ041内部是由12个二极管构成的6个或门。
也有厂家生产了将图3-57全部电路集成的集
成块，但目前应用还不多。
外双脉冲电路：P89－图3. 6
C7 + C 6 VD 7 B VD 15 TP VD 8 +15V
V4、V5 —脉冲形成 V7、V8 — 脉冲放大 控制电压uco加在V4 基极上
TS R
R9 A VD 4 R6
R11 C3
R12 R13 V5
R14 VD 9 C5 V7 R16
R18
R1
R10 V4 R17 C3 VD 10 V6
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§3小结：
• 用于晶闸管可控整流电路等相控电路的驱 动控制，即晶闸管的触发电路。重点熟悉 锯齿波移相的触发电路的原理，了解集成 触发芯片及其组成的三相桥式全控整流电 路的触发电路，建立同步的概念，掌握同 步电压信号的选取方法。
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小结—思考题：
up R3 R9
9 10 11 12 13 14 15 16
R6 C3
C4
C1
C2
C6
KJ004
KJ004
KJ004
C7 +15V
R10 C8
R11 C9
R12
(1~ 6脚为6路单脉冲输入)
1 2 3 4 5 6 7 8
KJ041 (15~10 脚为6路双脉冲输出)
16 15 14 13 12 11 10 9
同步电压
-usa
+usc
-usb
+usa
-usc
+usb
为防止电网电压波形畸变对触发电路产生干扰，可对同 步电压进行R-C滤波，当R-C滤波器滞后角为60时，同 步电压选取结果如表2-5所示。
表3-5 三相桥各晶闸管的同步电压（有R-C滤波滞后60）
晶闸管 主电路电压 同步电压 VT1 +ua +usb VT2 -uc -usa VT3 +ub +usc VT4 -ua -usb VT5 +uc +usa VT6 -ub -usc
第三章 门极触发电路
一. 二. 三. 四. 五. 六. 概述 单结晶体管触发电路 同步信号为锯齿波的触发电路 集成触发器 数字触发器 触发器的定相
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3.1 概述
• 门极触发电路 • 晶闸管对门极触发电路的要求
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门极触发电路种类
• 直流信号 • 交流信号 • 脉冲信号
动画演 示
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3.5 数字触发器
模拟与数字触发电路
以上触发电路为模拟的，
优点：结构简单、可靠； 缺点：易受电网电压影响，触 发脉冲不对 称 度较高 ， 可 达 3~4，精度低。
3.5.1 硬件构成 的数字触发器 (p91图3.7) 3.5.2 微机数字 触发器（p92 图3.9）
同步 —— 要求触发脉冲的频率与主电路电源的频率相 同且相位关系确定。 锯齿波是由开关V2管来控制的。
V2开关的频率就是锯齿波的频率——由同步变压器所接的交流 电压决定。 V2由导通变截止期间产生锯齿波——锯齿波起点基本就是同步 电压由正变负的过零点。 V2截止状态持续的时间就是锯齿波的宽度——取决于充电时间
2. 锯齿波的形成和脉冲移相环节
锯齿波电压形成的方案较多，如采用自举式电 路、恒流源电路等；本电路采用恒流源电路。
图3-54 同步信号为锯齿波的触发电路
恒流源电路方案，由V1、V2、V3和C2等元件组成
V1、VS、RP2和R3为一恒流源电路
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3.3. 锯齿波触发电路
3. 同步环节
VD5VD4
VD6
VD3
R20 8 RP4 us 7
VS 6 R16
R18 VS 7 V8 R17
V7
VD 7 VS 8 R20 14 +15V
VS 9 V12 R22
V14 R21 V13 V15
V16 15
5 +15V R23
动画演 示
图 3-14 KJ004电路原理图 安徽师范大学智能控制技术实验室
VD 6
VD 1 Q uts
VD 2
V8 VD 5
动画 演示
接封锁信号
图3-54 同步信号为锯齿波的触发电路
脉冲前沿由V4导通时刻确定，脉冲宽度与反向充电回路时间 常数R11C3有关。
电路的触发脉冲由脉冲变压器TP二次侧输出，其一次绕组接 在V8集电极电路中。 安徽师范大学智能控制技术实验室
3.3. 锯齿波触发电路
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3.6
措施：
触发电路的定相
同步变压器原边接入为主电路供电的电网，保 证频率一致。 触发电路定相的关键是确定同步信号与晶闸管 阳极电压的关系。
u2 ua ub uc
O t1
t2
t
三相全控桥中同步电压与主电路电压关系示意图
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-u a
3.6
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3.4.
集成触发器
可靠性高，技术性能好，体积小，功耗低，调试方便。 晶闸管触发电路的集成化已逐渐普及，已逐步取代分立式电 路。
KJ004
与分立元件的锯齿波移相触发电路相似,分为同步、锯齿波形 成、移相、脉冲形成、脉冲分选及脉冲放大几个环节。
R12 R1 R 3 R4 R6 R 7 R 8 VS 1 VS 2 VS 3 V1 VS 4 R5 V4 V18 V19 V5 VD 1 V2 R2 V3 VS 5 3 RP1 R24 ub 4 C1 R26 R25 uco R27 9 11 C2 12 13 R28 R10 V20 R19 V6 R13 R11 R14 V17 VD 2 R15 V9 V10 V11 1 16 +15V
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常数R1C1。
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3.3. 锯齿波触发电路
4. 双窄脉冲形成环节