触发电路

第五章晶闸管触发电路

内容提要与目的要求

1．了解晶闸管对触发电路和脉冲的要求。

2．了解单结晶体管触发电路的工作原理与测试方法。

3．了解正弦波同步触发电路的工作原理与测试方法。

4．了解锯齿波同步触发电路的工作原理与测试方法。

5．了解IC集成触发电路的工作原理与测试方法。

6．掌握同步分析方法。

了解了晶闸管的结构特性、技术参数和主电路工作原理以后,更重要的是要了解触发电路的工作原理。主电路是强电部分,触发电路是弱电部分,变流装置具有弱电控制、强电输出的特点,触发电路工作不正常,整套装置就会工作不正常。晶闸管对触发电路的结构和触发脉冲信号波形均有一定的要求。

第一节晶闸管对触发电路的要求

1. 触发脉冲应有足够的幅度触发脉冲幅度太低,晶闸管因门极触发电压幅度不够而不能触发导通, 触发电压大小应根据晶闸管门极参数确定, 1000A以下晶闸管,门极正向峰值电压在6～16V之间,门极触发电压小于等于4V。

2. 触发脉冲应有足够的宽度触发脉冲应保证晶闸管阳极电流I a 上升到大于擎住电流I L 时才能消失,否则,晶闸管不能导通,一般晶闸管要求脉冲宽度τ＞180 ,全控桥脉冲宽度为 600＜τ＜1200。电感性负载一般要求宽脉冲触发。

3. 触发脉冲应有足够的陡度所谓陡度是指脉冲前沿的上升率,可以减小晶闸管的起始导通时间,对于晶闸管多串、多并的电路,足够的上升率可以使晶闸管可靠地导通。

4. 触发脉冲应有足够的移相范围

为保证输出电压在要求的电压范围内连续可调,触发脉冲移相范围应足够大,防止输出电压升不上去或降不下来的现象发生。

5. 触发电路应能输出双窄脉冲或宽脉冲

为满足三相全控桥晶闸管的导通要求,触发电路应能输出双脉冲或宽脉冲。

6. 触发电路应有αmin、βmin限制

为满足反并联可逆电路的要求,防止逆变失败,触发电路应有αmin、βmin限制。

7.触发电路应能输出强触发脉冲

对于大功率变流设备的晶闸管多串、多并电路,为使晶闸管同时导通,触发电路应能实现强触发,脉冲前沿陡度应大于1A/us。

第二节正弦波同步的触发电路

一、正弦波的特点

正弦波与ωt轴有交点,每半周期过零点都与ωt轴相交,它是一个正、负交变的波形,有上升段和下降段,如图5-1所示。对于正弦波的上升段,从负峰点到正峰点的范围是1800,正弦波上升段与ωt轴的交点是控制角的900。

0t t

u

u

a) 上升段

b) 下降段

图5-1 正弦波的上升段和下降段

二、正弦波同步的触发电路

正弦波同步的触发电路由同步、移相、脉冲形成、脉冲输出三部分组成,如图5-2所示。

图5-2 正弦波同步的触发电路

（m2-24）

V1～V3:3DG12B V4:3DD4 VD1～VD5:2CP12 VD6～VD8:2CP12F R1=15kΩR2=47kΩR3、R5=3.9kΩR4=36kΩC1=100pF C2、C3=0.047uF R6=150ΩR b、R c=15kΩ

R=2kΩ、C=1uF由滤波移相确定

同步电压U s1（U T）由同步变压器供给,通过RC滤波环节得到滞后600的正弦波同步电压U s （U T）,再与控制电压U c进行电流并联叠加。电流并联叠加时各控制信号具有公共点,由于各信号串入大电阻,信号间相互影响小。

1.静态工作分析

根据晶体管的饱和条件（βR c≥R b），选择R2、R3的参数,使晶体管V2工作在饱和状态。

静态工作时,令同步电压U s1（U T）=0,控制电压U c=0,电源电压U≠0（+15V）,V2饱和导通,管压降为0.3V,V1、V3截止,晶体管V1、V2、V3的工作状态分别是:截止－导通－截止。触发电路晶体管的静态工作状态见表5-1。

在此状态下,电容C1充电,极性为左正右负,U c1 =15V。同时电容C3充电,极性为左负右正。用万用表进行静态测试,测得V1集电极为高电位（+15V）,V2集电极为低电位（0.3V）,V3集电极为高电位（+15V）,否则,电路工作不正常,应检查原因,排除故障,才能保证电路静态工作正常。

2.动态工作分析

动态工作时,同步电压U s1（U T）≠0,控制电压U c≠0（为某选定值）,电源电压U=+15V。当晶体管V1基极电位U N≥0.7V时,V1导通,忽略V1管压降（0.3V）,则A点电压U A=0,B点电压为负,U B≈-15V,二极管VD2导通,F点电压为负,U F＜0.7V,V2截止。由于V2截止, V2集电极电压升高,当升高到大于2.1V时,V3（V4）导通,脉冲变压器有脉冲输出。晶体管V1、V2、V3的工作状态变成为:导通－截止－导通。触发电路晶体管动态工作状态见表5-2。

V2的截止是暂态的,其基极电位受电容C1的影响。在此状态下,电容C1放电并反充电,极性由左正右负变成了左负右正,使B点、F点电位上升,当U F≥0.7V时, V2导通,其集电极变成为低电平（0.3V）,V3（V4）截止,输出脉冲结束。由此可见, V2截止的时间就是脉冲的宽度τ。同时电容C3放电并反充电,极性为左正右负,也影响F点的电位上升, V2基极F点的电位越负,则脉

冲越宽。C3、R4是脉冲加宽环节,该支路的接通与断开,明显地改变脉冲的宽度,在R4＜R2范围内, R4↑增大则脉宽减小τ↓。触发电路各点波形如图5-3所示。

图5-3 正弦波同步触发电路的各点波形

(m2-25)

三、脉冲的移相控制原理

正弦波同步脉冲移相控制原理如图5-4所示, 控制电压U c与同步电压U s1（U T）的交点就是脉冲的产生时刻。控制电压U c=0时,恰巧是正弦波上升段与ωt轴的交点。该交点是脉冲的初始位置是移相范围的900,感性负载时输出电压U d=0。U c＞0时, U c与正弦波交点左移,控制角减小, U c＜0时, U c与正弦波交点右移,控制角增大。