晶闸管及其工作原理

例6-2 一单相桥式可控整流电路，输入电压U2=220V，RL=5Ω，要求输出
电压的范围为0～150V，试求输出的最大电流ILM和晶闸管的导通角范围？
解：
输出最大平均电流 I LM
U LM RL
150 30 5
当输出电压为150V时 cos 2U L 1 2150 1 0.51
0.9U 2
晶闸管导通的条件：
（1）阳极与阴极间加正向电压 （2）门极与阴极间加正向电压，这个电压称为触发电压。
（以上两个条件，必须同时满足，晶闸管才能导通）
导通后的晶闸管关断的条件：
（1）降低阳极与阴极间的电压，使通过晶闸管的电流小于维持电流IH （2）阳极与阴极间的电压减小为零
（3）将阳极与阴极间加反向电压
t
单单相相整可流控电整路流电路
正负半半周周 ωωtt<<αα时时 ωωtt==αα时时
ωωtt==ππ时时
VV12、 、VV43正 反向向阻阻断断，， VV12、 、VV43反 正向向阻阻断断
uuLL==00
VV12、 、VV43导 反通向，阻V断2，、 uuLL==uu22 VV13反 、V向4阻导断通
（只要具备其中一个条件就可使导通的晶闸管关断）
小结：
“可控”有两层含义：一是晶闸管的导通
（1）晶闸管一是旦受触门发极控导制通的，；就二能是维导持通导的通晶闸状管态关，断门极失去控制作用。 要使导通的晶是闸受管阳关极断与阴，极必间须电减压小控阳制极的电。流到维持电流IH以下。
（2）晶阐管具有“可控”的单向导电特性，所以晶闸管又称单 向可控硅。
ug
θ =120°
0
ωt
输出波形连续
Θ=1200 Θ=1200 Θ=1200
uL
UVW
α=60°时,
ug
工作波形
0 600
600
600
ωt
θ ＜120° θ =90°
晶闸管由通到断的临界电流
四、晶闸管的型号 五、晶闸管的简单测试
§6-2 晶闸管整流电路
晶闸管组成的整流电路可以在交流电压不变的情况 下，方便地改变直流输出电压的大小，即可控整流。
一、单相可控整流电路
二、三相可控整流电路
一、单相可控整流电路
1、单相半波可控整流电路
（1）电路组成及工作原理
Ｖ
+-
iL +
27V
UL
0.45120 1 cos120 2
13.5V
UL
0.45120 1 cos180 2
0V
改变控制角α的大小可改变输出电压的高低，移相范围为：0o～180o
2、单相半控桥式整流电路
（1）电路组成及工作原理
V1
V2
iL +
+-
u-+2
RL
uL
u2
o
ug
t
2
3
V3
V4
-
o α
α
2α 3
由于门极所需的电压、电流比较低（电路只有几十至几百毫安）， 而阳极A与阴极K可承受很大的电压，通过很大的电流（电流可大 到几百安培以上），因此，晶阐管可实现弱电对强电的控制。
三、晶闸管的主要参数
断态重复峰值电压UDRM 反向重复峰值电压URRM
结温为额定值，门极断开，允许重复加在 晶闸管A与K间的正向峰值电压
结温为额定值，门极断开，允许重复加在 晶闸管A与K间的反向峰值电压
通态平均电流IT（AV）
在规定的环境温度和散热条件下，结温为额定值， 允许通过的工频正弦半波电流的平均值
通态平均电压UT（AV） 维持电流IH
结温稳定，通过的工频正弦半波额定的平均电 流，晶闸管导通时，A与K间的电压平均值，习 惯上称为导通时的管压降 在规定的环境温度下，门极断路时，维持晶闸 管导通所必须的最小电流
例6-1 单相半波可控整流电路中，变压器二次侧电压U2=120V，当控制角
分别为0o、90o、120o、180o时，负载上的平均电压分别是多少？
解：
α=0o时 α=90o时 α=120o时 α=180o时
1 cos 0 U L 0.45120 2 54V
UL
0.45120 1 cos 90 2
2、晶闸管应选维持电流较大的管子
二、三相可控整流电路
1、三相半波可控整流电路
（1）电路组成及工作原理
T
U V1
L1
V V2
ug
L2
iL +
L3
W V3
RL
uL -
0α
αα
ωt
θ
θθ
三相三半相波半整波流可电控路整流电路
uL
UVW
各晶闸管控制角的起点均为各自 的自然换相点
当控制角为α时
α=0°时, 工作波形
u1
uu222
RL uL
-+
-
单单相相半半波波可整控流整电流路电路
t1
t2
ug
0
t1
t2
uL 0
t1 π
2π t2
控制角α——从晶闸管开始承受正向 电压到被触发导通所对应的电角度。 导通角θ——晶闸管实际导通的角度。
α+θ=π
改变α的大小，即可改变输出电压uL的 波形。 α 越大，θ越小。
把控制角α的变化范围称为移相范围。 单相半波可控整流电路的移相范围为： 0～π
0.9 220
查表得α≈60o
180 60 120
晶闸管的导通角的范围为 0 ~ 120
V5
V1
V2
特点：
V5在电路中不承受反向电压，只要给晶
u2
RL
闸管加上触发信号，晶闸管即能导通，
V3
V4
作用相当于接在负载电路中的一只开关。
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用一只晶闸管的单相桥式可控整流电路
注意：
1、整流电路之后不能接滤波电容
VV11、 、VV44关 关断断
uuLL==00
uL
o
t
2
3
θ
θ
单相桥式可控整流电路的移相范围为： 0～π
（2）主要参数计算
输出电压的平均值
UL
0.9U 2
1cos 2
负载电流平均值 通过晶闸管的平均电流
IL
UL RL
IT
1 2
IL
晶闸管承受的最大电压 U RM 2U 2
（3）电路特点 优点：输出电压脉动小，设备利用率高 缺点：元件多
第六章 晶闸管及其应用电路
§6-1 晶闸管
§6-2 晶闸管整流电路 §6-3 负载对晶闸管整流的影响 §6-4 晶闸管的选择和保护
§6-5 晶闸管的触发电路
§6-1 晶闸管
一、晶闸管的结构、符号
A阳极
A
P
N
P
G门极
G
N
K阴极
晶闸管的结构
K
晶闸管的符号
二、晶闸管的工作特性
晶闸管的导电特点：
（1）晶闸管具有单向导电特性 （2）晶闸管的导通是通过门极控制的
t1 ug 0
tα1
θ
uL 0
t1 π
t2
tα2
θ
2π
t2
（2）主要参数计算
输出电压的平均值
UL
0.45U 2
1cos 2
负载电流平均值
IL
UL RL
通过晶闸管的平均电流 IT IL
晶闸管承受的最大电压 U RM 2U 2
（3）电路特点 优点：电路简单，调整方便 缺点：输出电压脉动大，设备利用率低