双向晶闸管及其应用

外部结构
图形符号
图14-1
型号与系列值
双向晶闸管的型号为KS□—□，例如KS100—8 表示双向晶闸管，额定通态电流（有效值） 100A，断态重复峰值电压为8级（800V）。 双向晶闸管额定通态电流IT(RMS)的系列值为：1A、 10A、20A、50A、100A、200A、400A、500A。 额定电压的分级同普通晶闸管。
第十四章 双向晶闸管及其应用
第一节 双向晶闸管 第二节 单相交流调压电路 第三节 晶闸管交流开关
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第一节 双向晶闸管
一、双向晶闸管基本 结构与伏安特性 二、双向晶闸管的触 发方式
一、双向晶闸管基本结构与伏安特性
1. 基本结构
双向晶闸管从外观 上看，和普通晶闸 管一样，有小功率 塑封型、大功率螺 栓型和特大功率平 板型。一般调光台 灯、吊扇无级调速 等多采用塑封型。
电路图 波形 过零触发电路分析2
（4）同步电压形成和过零脉冲输出 波形如图14-16d所示。 本环节与直流开关输出电压（24V）共同控制V4和V5，只有 当V3导通期间，V4、V5集电极和发射极之间才有电压，才可 能工作。在这期间，同步电压每次过零时，V4截止，V5导通， 经脉冲变压器输出脉冲电压，使晶闸管导通，波形如图1416e所示。
1. 电阻性负载时，改变控制角 ，即可改变负载电压的有
效值。移相范围 0 ~ 180
2. 电感性负载时，不能用窄脉冲触发。否则当 ＜
时，会出现一个晶闸管无法导通，产生很大的直流分量，烧 毁熔断器或晶闸管。
3. 电感性负载时，最小控制角 min , 移相范围 ~ 180
二、过零触发与单相交流调功器
晶闸管触发电路的触发方式： 其一是前面讲过的移相触发，即触发延迟角可调； 其二是过零触发。
过零触发：当电压过零时给晶闸管以触发脉冲，
使晶闸管工作在全导通或全阻断状态，这种触发 方式称为过零触发。
调功器
在设定的周期内，将电路接通几个周，断 开几个周，通过改变晶闸管在设定周期内 通断时间的比例，达到调节负载两端电压 即负载功率的目的，这种装置称为调功器。
过零触发电路
图14-15 过零触发电路
电路分析 波形
电路图 波形 过零触发电路分析1
（1）锯齿波形成环节 锯齿波的底宽对应着一定的时间间隔 （TC）。调节电位器RP1即可改变锯齿波的斜率。波形如图 14-16a所示。 （2）信号综合环节 控制电压UC与锯齿波电压叠加后合成电 压为us，送至V2基极。当us＞0（0.7V）时，V2导通；us＜0时， V2截止，波形如图14-16b所示。 （3）直流开关 当V2基极电压Ube2＞0时，V2管导通，Ube3接 近零电位，V3管截止，直流开关断开。当Ube2＜0，V2截止， 由R8、R9和V6组成的分压电路使V3导通，直流开关导通，接 通24V直流电压，V3通断时间如图14-16c所示。
第三节 晶闸管交流开关
一、简单交流开关及应用 二、过零触发与单相交流调功器 三、固态开关
一、简单交流开关应用
Ⅰ+、Ⅲ－触发方式
阳极电压为触发 电压，强触发
14-11 晶体管交流开关的基本形式
L1
L2
L3
14-12
软起动器电路
电动机的软起动与直接全 压起动或两级起动（如星/ 三角形）不同，软起动时 电压沿斜坡上升，升至全 压的时间可设定在0.5~60s 之间。软起动器也有软停 止功能，其可调节的斜坡 时间在0.5~240s。
要将两只普通晶闸管反并联使用，代替 一只双向晶闸管，数值上怎样计算？
首先将双向晶闸管的额定电流有效值折算成正弦半 波的平均值： IT(AV) 2IT(RMБайду номын сангаас) π ，再向上取系列 值即可。
如IT(RMS) = 100A，则IT(AV) = 45A，向上选50A，额 定电压同级别的普通晶闸管，即两只KP50—7的普 通晶闸管反向并联，两个门极并接作为公共门极， 可代替KS100—7的双向晶闸管。
1 sin 2 π
2π
π
输出交流电流有效值
IL

UL RL
实例1 单相交流调光台灯电路
～ 220V
图14-7
2.电感性负载

arctanL R
图14-8 电感性负载单相交流调压原理电路及波形
14-9
实例2 吊扇的调速电路
图14-10 吊扇的调速原理图
单相交流调压的特点
2.伏安特性
14-2
二、双向晶闸管的触发方式
（1）Ⅰ+触发方式
阳极电压为第一阳极 T1为正，T2为负；门极 电压是G为正，T2为负， 特性曲线在第Ⅰ象限， 为正触发。
（2）Ⅰ－触发方式
阳极电压为第一阳极 T1为正，T2为负；门极 电压是G为负，T2为正， 特性曲线在第Ⅰ象限， 为负触发。
二、双向晶闸管的触发方式
第二节 单相交流调压电路
一、双向触发二极管组成的触发电路 二、单相交流调压电路
1. 电阻性负载 2. 电感性负载
双向触发二极管
P N P
内部结构
符号 图14-3
I
O
UBO U
伏安特性
击穿电压 30V
触发电路
图14-4
二、单相交流调压电路
1.电阻性负载
14-5
公式
输出交流电压有效值
UL U
软起动特性
14-13
软起动器应用
采用软起动器将降低起动电流，减少对电网的干扰。 如软起动器在起动泵、风机、输送带等设备时，软起 动器可分别解决水泵电动机起动与停止时管道内的水 压波动； 起动风机时传送带打滑及轴承应力过大、输送带起动 或停止过程中由于颠簸而造成产品损坏等问题。
因此，软起动器可延长设备的寿命，减少维修。
（3）Ⅲ+触发方式
阳极电压为第一阳极T1 为 负，T2为正；门极电压是 G为正，T2为负，特性曲 线在第Ⅲ象限，为正触发。
（4）Ⅲ－触发方式
阳极电压为第一阳极 T1为 负，T2为正；门极电压是G 为负，T2为正，特性曲线在 第Ⅲ象限，为负触发。
四种触发方式中，Ⅲ+触发方式的触发灵敏度最低， 因此实际应用中只采用 （Ⅰ+、Ⅲ－）与（Ⅰ－、Ⅲ－）两组触发方式。
全周过零触发输出电压波形
14-14
公式
设TC周期内导通的周数为n，每个周的周期为T，
调功器输出电压有效值为
U
1
nT
(
TC 0
2Un sin t)2 dt
nT TC
U
n
则调功器的输出功率为
P

nT TC
Pn
式中, Pn 是设定周期 T C 内全导通时装置的输出功率（kW）； Un是设定周期TC内全导通时装置的输出电压（V）。