第五章晶闸管电路
第五章直流交流(DCAC)变换.
第五章直流—交流（DC—AC）变换5.1 逆变电路概述5.1.1 晶闸管逆变电路的换流问题DC—AC变换原理可用图5-1所示单相逆变电路来说明，其中晶闸管元件VT1、VT4，VT2、VT3成对导通。
当VT1、VT4导通时，直流电源E通过VT1、VT4向负载送出电流，形成输出电压左（+）、右（-），如图5-1（a）所示。
当VT2、VT3导通时，设法将VT1、VT4关断，实现负载电流从VT1、VT4向VT2、VT3的转移，即换流。
换流完成后，由VT2、VT3向负载输出电流，形成左（-）、右（+）的输出电压，如图5-1（b）所示。
这两对晶闸管轮流切换导通，则负载上便可得到交流电压，如图5-1（c）波形所示。
控制两对晶闸管的切换导通频率就可调节输出交流频率，改变直流电压E的大小就可调节输出电压幅值。
输出电流的波形、相位则决定于交流负载的性质。
图5-1 DC—AC变换原理要使逆变电路稳定工作，必须解决导通晶闸管的关断问题，即换流问题。
晶闸管为半控器件，在承受正向电压条件下只要门极施加正向触发脉冲即可导通。
但导通后门极失去控制作用，只有使阳极电流衰减至维持电流以下才能关断。
常用的晶闸管换流方法有：（1）电网换流（2）负载谐振式换流（3）强迫换流5.1.2 逆变电路的类型逆变器的交流负载中包含有电感、电容等无源元件，它们与外电路间必然有能量的交换，这就是无功。
由于逆变器的直流输入与交流输出间有无功功率的流动，所以必须在直流输入端设置储能元件来缓冲无功的需求。
在交—直—交变频电路中，直流环节的储能元件往往被当作滤波元件来看待，但它更有向交流负载提供无功功率的重要作用。
根据直流输入储能元件类型的不同，逆变电路可分为两种类型：图5-4 电压源型逆变器图5-5 无功二极管的作用1．电压源型逆变器电压源型逆变器是采用电容作储能元件，图5-4为一单相桥式电压源型逆变器原理图。
电压源型逆变器有如下特点：1）直流输入侧并联大电容C用作无功功率缓冲环节（滤波环节），构成逆变器低阻抗的电源内阻特性（电压源特性），即输出电压确定，其波形接近矩形，电流波形与负载有关，接近正弦。
《晶闸管整流电路》课件
电源
实验设备与测试方法
示波器 万用表
测试方法
实验设备与测试方法
使用示波器观察整流电路的输出波形
记录实验数据和波形，以便后续分析
使用万用表测量各点的电压和电流值
调试步骤与注意事项
调试步骤 1. 检查实验设备是否完好，确保电源、导线等正常工作。
2. 根据实验要求连接电路，确保连接正确无误。
启动条件
需要满足一定的电压和电 流条件，以确保晶闸管能 够正常启动。
正常工作过程
电流流向
工作状态
在正常工作状态下，电流从阳极流向 阴极，同时维持一定的电压和电流值 。
晶闸管整流电路处于稳态工作状态时 ，各参数保持恒定，系统稳定运行。
控制方式
通过调节触发信号的相位角，可以控 制输出电压和电流的大小，从而实现 整流功能。
2. 总结实验中的问题和不足之处，提出改进措施 。
THANKS.
电感器
总结词：特性
详细描述：电感器是一种储能元件，具有隔交通直的特 性。在整流电路中，它能够有效地将交流分量转化为磁 场能储存起来并在需要时释放出来。
03
晶闸管整流电路的
工作过程
启动过程
启动方式
通过在阳极和阴极之间施 加正向电压，使晶闸管从 截止状态进入导通状态。
触发信号
在启动过程中，需要施加 一个触发信号，使晶闸管 内部的电子发生跃迁，从 而导通电流。
设计原则与步骤
电路仿真
利用仿真软件对设计的电路进行模拟，验证其性能和可 靠性。
优化改进
根据仿真结果，对电路进行优化和改进，提高其性能和 可靠性。
元件选择与参数计算
1 2
元件选择
根据电路的工作环境和性能要求，选择合适的元 件型号和规格。
晶闸管整流电路ppt课件
双向晶闸管在第Ⅰ和第Ⅲ象限有对称的伏安特性。
1.4 晶闸管单相可控整流电路
一、单相半波可控整流电路（电阻性负载）
1、电路结构和工作原理
u2 2U 2
π 2π
3π
t
0
Tr
u1
uT
VT u2
ug
id
0
ud
ud
id
id
0
ud
uT
0
- 2U2 -
t
Ud
t
t
变压器Tr起变换电压和隔离的作用。
在电源电压正半波，晶闸管承受正向电压，在
当晶闸管阳极承受正向电压，控制极也加正向电压时， 形成了强烈的正反馈，正反馈过程如下：
IG↑→IB2↑→IC2(IB1)↑→IC1↑→IB2↑
晶闸管导通之后，它的导通状态完全依靠管子本身的
正反馈作用来维持，即使控制极电流消失，晶闸管仍将
处于导通状态。因此，控制极的作用仅是触发晶闸管使 其导通，导通之后，控制极就失去了控制作用。要想关 断晶闸管可采用的方法有:将阳极电源断开；改变晶闸 管的阳极电压的方向，即在阳极和阴极间加反向电压。
ωt=α处触发晶闸管，晶闸管开始导通；负载上 的电压等于变压器输出电压u2。在ωt=π时刻，
电源电压过零，晶闸管电流小于维持电流而关断， 负载电流为零。
在电源电压负半波，uAK＜0，晶闸管承受反向电
压而处于关断状态，负载电流为零，负载上没有
输出电压，直到电源电压u2的下一周期。直流输 出电压ud和负载电流id的波形相位相同。
1.2.3 晶闸管的伏安特性
1、晶闸管的伏安特性
晶闸管的伏安特性是晶闸管阳极与阴极间电压UAK和晶闸管 阳极电流IA之间的关系特性。
晶闸管等效电路
晶闸管等效电路
晶闸管是一种高压、高功率电子器件，其特点是具有类似于开关的功能，在电力电子控制领域中应用非常广泛。
晶闸管等效电路包括正向特性、反向特性、静态参数和动态参数等几个方面。
晶闸管的正向电流特性是指晶闸管在正向偏置下的电流特性。
晶闸管的正向特性类似于二极管，具有一个截止电压和一个正向电压。
当正向电压大于等于截止电压时，晶闸管开始导通，电流迅速增加，直至达到正向导通电流。
晶闸管的正向电流特性是晶闸管等效电路中的一个重要参数，对于晶闸管开通和关断过程的控制具有重要的指导意义。
晶闸管的反向特性是指晶闸管在反向偏置下的电流特性。
晶闸管的反向特性类似于开关状态，具有一个反向击穿电压和一个反向漏电流。
当反向电压大于等于反向击穿电压时，晶闸管将发生反向击穿现象，导致漏电流增加。
晶闸管的反向特性参数对于晶闸管在电路中的反向保护具有重要的指导意义。
静态参数是指晶闸管等效电路中的静态电性能参数，主要包括截止电压、正向导通电流、反向漏电流等参数。
静态参数对于晶闸管的开通和关断过程的控制具有重要的指导意义。
动态参数是指晶闸管等效电路中的动态电性能参数，主要包括开通时间、关断时间、迅速电流上升时间、电压下降时间等参数。
动态参数对于晶闸管在电路中的性能表现和应用具有重要的指导意义。
综上所述，晶闸管等效电路是晶闸管电控领域中的重要概念，涵盖了晶闸管的正向特性、反向特性、静态参数和动态参数等方面，为晶闸管的应用和控制提供了重要的理论基础。
晶闸管及其触发电路简介
第一节
b2 Rb2 A Rb1 b1
单结晶体管触发电路
Ue
e
VD
UD
R U b 2 bb U U A bb R R b 1 b 2
P
B
V
ie U
e
b2 b1
Ubb
截止区 负阻区 饱和区
Ue
ie
饱 和 区
Ue达到UV 之后，单结晶体管处于饱和导通状态。
第一节
单结晶体管触发电路
二、单结晶体管自激振荡电路
7
8 7 6 5 4 3 2 1
5
J 0 4 K 0
J 0 4 K 0
C
1
R 10 C
8
8 7 6 5 4 3 2 1
R 11 C
9
8 7 6 5 4 3 2 1
J04 K 0
R
12
( 1~ 6 脚 为 6路 单 脉 冲 输 入 )
1
2
3
4
5
6
7 10
K J041
16 15 14 13 12 11
8
集电极
C集 电 极 a )
栅极
c )
发射极
绝缘栅双极晶体管（IGBT）
导通关断条件
C
驱动原理与电力MOSFET基 本相同，属于场控器件，通 断由栅射极电压uGE决定。
G
E
绝缘栅双极晶体管（IGBT）
导通关断条件
C
导通条件：在栅射极间加正 电压UGE。 UGE大于开启电压UGE(th) 时，MOSFET内形成沟道， G 为晶体管提供基极电流， IGBT导通。
V1 4 R2 1 V1 3 V1 5
V1 6 15
5 +15V R2 3
电力电子技术第5章 晶闸管变频电路
10
图 5.4 变频器的换流过程
11
根据上述分析，为保证变频电路可靠换流，必 须在中频电压 ua 过零前的 tf 时刻去触发 VT2 及 VT3，tf应满足下式要求 式中 Kf为大于 1的系数，一般取 2 耀 3，tf称 为触发引前时间。
12
图 5.5 变频器电流及电压波形图
13
二、并联谐振变频电路应用简介 广泛应用于生产的 KGPS-100-1.0型中频加热 电源，即为并联谐振变频电路具体的应用实例，该 装置主电路结构图如图 5.6所示。
1
本章重点研究如何利用电力电子器件将工频交 流电或者直流电变换为各种不同频率的交流电供给 相应的负载。其中，主要讨论利用晶闸管组成不同 电路来实现上述变换的工作原理，相关波形及需处 理的主要技术问题，例如晶闸管在工作中可靠关断 的问题。
2
一、变频概念及晶闸管换流方式 众所周知，目前常用的电源有 2 种形式，即 工频交流电源（ f= 50 Hz）和直流电源（f=0 Hz） ，这 2种电源的频率都固定不变。但在目前的生产 实践中，往往需要各种不同频率的交流电源。
29
一、三相串联电感式变频电路的工作原理 为了解图 5.11中的电路如何将直流电变换为 对称三相交流电的工作过程，可先假设该电路中 6 只晶闸管为 6 只按一定规律开合的开关元件，其 示意图如图 5.12 所示。
22
图 5.8 单相串联电感式变频电路 图 5.9 输出电压波形图
23
一、VT1 稳定导通阶段 此时因 VT1 导通，其电流流向如图 5.10（ a ）所示，晶闸管 VT1 中流过的电流为负载电流I0， 这时电容 C1 被短路，C2 被充电至电源 E，极性为 上正下负。
24
二、VT1 与 VT2 之间的换流 图 5.10（b）中、当触发晶闸管 VT2 时，由于 VT2 的导通，电容器 C2 通过 VT2 和 L2 放电，刚 开始放电时，换流电感 L2 两端也具有电压 E，其 极性为上正下负，因 L1 及 L2 为互感耦合的电气结 构并且 L1=L2，故 L1 两端也同时感应出相同电压 E，极性也是上正下负，L1 及 L2 两端就产生了上 正下负极性的电压 2E，通过晶闸管 VT2 后，使晶 闸管 VT1 两端出现一个反偏置电压E，并使其关断 。
电力电子技术课件05直流-交流(DC-AC)变换
第五章直流-交流（DC-AC）变换一、概述DC-AC变换器（无源逆变器)V1、V4和V2、V3轮流切换导通，u o为交变电压（1）电网换流 利用电网电压换流，只适合可控整流、有源逆变电路、交—交变频器（2）负载谐振式换流 利用负载回路中形成的振荡特性，使电流自动过零，只要负载 电流超前于电压时间大于t q ，即能实现换流，分串，并联。
VT 2、VT 3通后，u 0经VT 2、VT 3反向加在VT 1、VT 4上1. 晶闸管逆变电路的换流方式换流概念：直流供电时，如何使已通元件关断VT 1导通，C 充电左（-）右（+），为换流做准备； VT 2导通，C 上电压反向加至VT 1，换流，C 反向充电。
（3）强迫换流附加换流环节，任何时刻都能换流直接耦合式强迫换流2. 逆变电路的类型（1）电压源型逆变器电流源型逆变器电流源型逆变器功率流向控制（3）两类逆变器的比较比较点电流型电压型直流回路滤波环节电抗器电容器输出电压波形决定于负载，当负载为异步电动机时，近似为正弦波矩形输出电流波形矩形近似正弦波，有较大谐波分量输出动态阻抗大小续流二极管不需要需要过流及短路保护容易困难线路结构较简单较复杂适用范围适用于单机拖动，频繁加减速下运行，需经常反向的场合适用于多机供电不可逆拖动，稳速工作，快速性不高的场合二、强迫换流式逆变电路1.串联二极管式电流源型逆变器结构VT1～VT6为晶闸管C1～C6为换流电容VD1～VD6为隔离二极管2.工作过程（换流机理）（1）换流前运行阶段（2）晶闸管换流与恒流充、放电阶段（3）二极管换流阶段（4）换流后运行阶段diL dt引起三、逆变器的多重化技术及多电平化1. 多重化技术改善方波逆变的输出波形：中小容量：SPWM大容量：多重化技术思路：用阶梯波逼近正弦波（1）串联多重化特点：适合于电压源型逆变器二重化三相电压源逆变器单个三相逆变电路输出电压波形桥Ⅱ输出电压相位比桥Ⅰ滞后30º桥Ⅰ输出变压器△/Y,桥Ⅱ输出变压器△/Z变比为1变比为13二重化逆变电路输出电压比单个逆变电路输出电压台阶更多、更接近正弦。
晶闸管开关电路原理
晶闸管开关电路原理
晶闸管开关电路的原理是利用晶闸管的特性实现开关功能。
晶闸管是一种具有双向导电性的电子器件，通常由四个层状结构组成。
在正常工作状态下，晶闸管处于关断状态，两个 PN 结之间的
耗尽层阻止电流流动。
当接入一个适当的阳极电压时，晶闸管的 PN 结会极化，进入导通状态。
要使晶闸管导通，需要满足以下条件：
1. 阳极电压（Vak）达到导通电压（Vgt）：晶闸管的导通电
压是指当晶闸管处于关断状态时，需要施加在阳极和阴极之间的电压，使其开始导通。
2. 电压施加在晶闸管的正向极性：当阳极电压施加在阴极上时，使得结 J2-J3 处于正向偏置状态，从而形成导电通道。
3. 施加一个触发脉冲：晶闸管的触发是通过施加一个电压脉冲在门极（G）和阴极（K）之间实现的。
触发脉冲可以是一个
正脉冲或者是从阴极向门极施加一个负脉冲。
当晶闸管导通后，只要阳极电流处于正常工作区间，晶闸管将一直保持导通状态。
要使晶闸管停止导通，需通过强制断开电路或者降低阳极电流到零来实现。
晶闸管开关电路可以用于控制高功率负载的开关，如大功率马达、发电机等。
其主要优点是控制简单、可靠性高，缺点则是开关速度较慢，导通电压较高，仅适用于交流电源。
晶闸管及其应用电路
U RM = 2 3U 2 = 2.45U 2
（3）电路特点 ）
优点：较单相整流输出电压大小增大，脉动性减小， 优点：较单相整流输出电压大小增大，脉动性减小，电源平衡性较好 缺点：如直接接电网，会造成电网损耗；如由变压器供电， 缺点：如直接接电网，会造成电网损耗；如由变压器供电，铁芯易发 生直流磁化，使变压器效率降低。 生直流磁化，使变压器效率降低。
G
K阴极 阴极
K
晶闸管的结构
晶闸管的符号
二、晶闸管的工作特性
晶闸管的导电特点： 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 ）
晶闸管导通的条件： 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。 ）门极与阴极间加正向电压，这个电压称为触发电压。
（2）晶阐管具有“可控”的单向导电特性，所以晶闸管又称单 ）晶阐管具有“可控”的单向导电特性， 向可控硅。 向可控硅。 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）， 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 可承受很大的电压，通过很大的电流（ 与阴极K可承受很大的电压 而阳极 与阴极 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 ），因此 弱电对强电的控制。 到几百安培以上），因此，晶阐管可实现弱电对强电的控制。
t1 t2
α+θ=π
改变α的大小，即可改变输出电压uL的 改变 的大小，即可改变输出电压 的大小 波形。 越大， 越小 越小。 波形。 α 越大，θ越小。
ug 0 t1 t2
θ
α
晶闸管电路
阳极
阴极
晶闸管外型
实验
结果
晶闸管工作原理
晶闸管可看成有PNP和NPN型 两个晶体管联接而成 原理
1)晶闸管阳极A与阴极K之间加正向电压，控 制极断开，两个三极管均无基极电流，晶闸 管不导通。 等效电路 2) 在控制极G与阴极K之间加正向电压， 当IG到达一定数值，T2首先导通： IB2=IG，IC2=IB2= IG 又： IB2=IC1, 随后T2导通， IC1与IG一起进入T2的基极后再次放大。
1. 双向晶闸管（TRIAC）
l 特点 1) 三端子NPNPN元件； 2) 采用交流电源； 3) 相当于两只普通晶闸管反并联； 4) 双向控制，简化触发电路； 5) 成本低，可靠性好；
6) 主要应用于家用电器控制，调节交流电压。
l 符号(如图所示) l 工作原理 1) 门极无信号时， MT1 、 MT2 不导电。 2) 导通条件：① MT2 "+" ， MT1 "-"，G "+" ② MT2 "-"， MT1"+"，G "-" l 电压波形图(如图所示)
测试点 A—K A—G 表内电池极性 测量范围 测试结果
顺向或逆向
同上
R×1000
同上
高电阻 （表针不动）
同上
K—G
顺向：G “+”,K “-” 逆向：G -”,K “+”
R× 1 R× 1
10 ~ 100 50 ~ 500
注意：当 A—K 间为高阻值，而 K—G 间逆向电阻大于顺向 电阻时，管子良好。
9.1 晶闸管简介
晶闸管是晶体闸流管的 简称，也称可控硅 可控整流 逆变 将直流交流，可 实现异步电动机的 变频调速 交流调压 无触点开关 代替闸刀开关通/断， 切换速度快，无火花 无噪音
第五节 晶闸管单相可控调压电路
第五节晶闸管单相可控调压电路一、晶闸管的结构及其工作原理㈠晶闸管的结构常用的小功率晶闸管有螺旋式和塑封式两种，如图7-25（a）、（b）所示。
晶闸管内部是一个由硅半导体材料做成的管芯，由管芯引出三个极，称阳极A、阴极K和门极G(又称控制极)，它的图形符号如图7-25（c），文字符号为T 。
晶闸管管芯内部结构示意图如图7-26（a）、（b）所示。
由图7-26（a）看出，去掉与三个引出线(三个极)有关的金属导体后，余下的是接在一起的P、N、P、N四层半导体。
将图进一步简化，其内部结构示意图就变成图7-26（b）的形式。
由该图看出，四层半导体有J1、、J2、和J3、三个PN结，三个电极分别由其最外层的P层，N层和中间的P层引出。
所以晶闸管是一个四层三端半导体器件。
㈡晶闸管的工作原理普通二极管是一个双层(P，N)半导体，只有一个PN结。
当二极管接电源使其P层电位高于N层时，二极管导通，称为正向接法，或叫作加正向电压；反之，称为反向接法，或叫作加反向电压。
当晶闸管上加的电压使其阳极A的电位高于阴极K的电位时，称晶闸管承受正向阳极电压,由图7-26（b）看出，该极性电压虽然使晶闸管两端的PN结J1、、J3承受正向电压，但中间的PN结J2承受反向电压，所以晶闸管不能导通，称为晶闸管的正向阻断状态，也称关断状态；当晶闸管上加的电压使其阳极A的电位低于阴极K的电位时，称晶闸管承受反向阳极电压，该极性电压使晶闸管两端的PN结J1、和J3承受反向电压，虽然中间的PN结J2、承受正向电压，晶闸管也不能导通，称为反向阻断状态，也称关断状态。
以上是晶闸管门极不加任何电压的情况，由此得出结论：晶闸管的门极不加电压时，不论晶闸管阳极和阴极间加何种极性的电压，正常情况下的晶闸管都不导通，这点与普通二极管不同，此时晶闸管具有正，反向阻断能力。
晶闸管的阳极与阴极之间加正向阳极电压，同时在门极G与阴极K之间加电压使门极的电位高于阴极时，称门极承受正向门极电压，则有门极电流流入门极，如图7-27所示。
晶闸管电路
V VAA
R
GB2 VGG
• 触发导通 晶闸管A、K间加正向电压，再闭合开 关S，给控制极G也加上正向电压，灯亮。 说明晶闸管已导通。
S GB2 VGG R
GB1
V VAA
• 维持导通 维持阳极电压不变，断开开关S，灯仍亮 说明晶闸管仍然导通。
S
GB1 VAA V GB2 VGG
R
• 反向阻断
触发电路
四、思考 （1）晶闸管的基本结构和工作特性，其 导通与关断条件。 （2）单相半控桥式整流电路的构成 和工作原理。
五、晶闸管调光灯电路板制作
• 电子元件的识别与测量 • 按原理图进行电子元件线路插接 • 调光灯电路板焊接 （视频）
工作波形
u
O
ug
O
2
t
t t t
uO
uT1
O
加在控制极的触发 脉冲由触发电路产生, 角α称为控制角，改 变α可改变输出电压
π-α被称为晶体管的 导通角
单结管触发的半控桥式整流电路
T1 D1 T2 RL D2
+ +
u1
uL
+
主电路
u
+
R
RP R C –
R2
+
u2
–
uZ +
+ uC R1 u g
《电子技术基础》第五章
晶闸管电路
制作 韩永平
调光台灯是日常生活中常用的一种照 明灯具。视频 • 为什么调光台灯亮度可以调节呢？
• 因为它使用了晶闸管构成调压电路，通 过调压来调节灯的亮度。
晶闸管也称可控硅，是一种可控制硅整 流器件。它将半导体器件的应用，从弱 电领域扩展到强电领域。
晶闸管的门极驱动电路和缓冲电路
晶闸管的门极驱动电路和缓冲电路1、晶闸管对触发电路的基本要求①触发信号可以是沟通、直流或脉冲，为了减小门极的损耗，触发信号常采纳脉冲形式。
②触发脉冲应有足够的功率。
触发电压和触发电流应大于晶闸管的门极触发电压和门极触发电流。
③触发脉冲应有足够的宽度和陡度。
触发脉冲的宽度一般应保证晶闸管阳极电流在脉冲消逝前能达到擎住电流，使晶闸管导通，这是最小的允许宽度。
一般触发脉冲前沿陡度大于10V/μs或800mA/μs。
④触发脉冲的移相范围应能满意变换器的要求。
例如，三相半波整流电路，在电阻性负载时，要求移相范围为150°；而三相桥式全控整流电路，电阻负载时移相范围为120°。
2、触发电路的型式触发电路可分为模拟式和数字式两种，阻容移相桥、单结晶体管触发电路、锯齿波移相电路和正弦波移相电路均属于模拟式触发电路；而用数字规律电路乃至于微处理器掌握的移相电路则属于数字式触发电路。
3、爱护电路(1)晶闸管的缓冲电路常采纳在晶闸管的阴阳极并联RC缓冲器，用来防止晶闸管两端过大的du/dt造成晶闸管的误触发，其中电阻R也能减小晶闸管开通时电容C的放电电流。
(2)晶闸管的爱护晶闸管在使用时，因电路中电感的存在而导致换相过程产生Ldi/dt,又因容性的存在或设备自身运行中消失短路、过载等故障，所以其过电压、过电流爱护显得尤为重要。
晶闸管的派生器件双向晶闸管（Triode AC Switch——TRIAC或Bidirectional triode thyristor）是一对反并联联接的一般晶闸管的集成。
有两个主电极T1和T2，一个门极G。
在第Ｉ和第III象限有对称的伏安特性。
不用平均值而用有效值来表示其额定电流值。
逆导晶闸管：是将晶闸管和整流管制作在同一管芯上的集成元件。
具有正向压降小、关断时间短、高温特性好、额定结温高等优点。
光控晶闸管：利用肯定波长的光照信号掌握的开关器件。
其结构也是由P1N1P2N2四层构成。
晶闸管调压电路原理与制作
晶闸管调压电路原理与制作
晶闸管调压电路的原理基于晶闸管的双向导通特性。
晶闸管是一种电
子元件，具有单向导通的二极管和可控的三极管的特点。
当晶闸管的控制
端施加正向电压时，会引起晶闸管的通态，电流可以自由地通过晶闸管。
反之，当控制端施加反向电压时，晶闸管处于阻断状态，电流无法通过。
制作晶闸管调压电路的步骤如下：
1.准备所需材料和工具。
包括晶闸管、变压器、电容、电阻、电路板、焊锡、焊接工具等。
2.根据电路设计图纸，将电路板上的元件插入相应的插孔中。
3.使用焊锡将电路板上的元件连接起来。
注意焊接时要保持电路的良
好连接和稳定性。
4.将电路板安装在适当的外壳中，以保护电路免受外部环境的干扰。
5.进行电路的测试和调试。
通过改变晶闸管的触发角度，检查输出电
压是否达到设定值。
6.最后，清理整理电路，确保电路的安全性和稳定性。
晶闸管调压电路的使用范围广泛。
在电力系统中，晶闸管调压电路可
以用于调节配电网络的电压，保持电压的稳定性；在电子设备中，晶闸管
调压电路可以用于电源的稳定输出，提供稳定的工作电压；在工业控制中，晶闸管调压电路可以用于对电机的电压进行调整，控制电机的转速。
需要注意的是，制作晶闸管调压电路时要注意电路的稳定性和安全性。
尤其是在高电压和大电流环境下，需要合理选择元件和散热器，以防止电
路过热和损坏。
另外，对于没有相关经验的人来说，最好在专业人员的指导下进行制作和调试。
第五章 晶闸管触发电路
的结构和触发脉冲信号波形均有一定的要求。
一 、 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,门极不触发电 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Ia 上升到大于擎住电流IL 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。
U e U bb∶
VD反偏、截止
U bb U D U e U∶ VD正偏、但<UD，仍截止 bb
U e U bb U D∶
VD正偏、导通
, 阻值
P 区空穴 N 区 , 使 N 区载流子增加
R b 1 U
A
U bb PN 结正偏 I e
1 C2
I 1c t
同步电压Us（UT）用来控制V2 管的工作状态,V2管截止时,形成锯齿 波的上升段,V2管导通时,形成锯齿波 的下降段。锯齿波的上升斜率由V1构 成的恒流源的充电时间常数τ = （R3+ RP2 ）C2来确定,因此， RP2是 用来调节锯齿波斜率的。下降斜率则 由V2导通时放电回路的时间常数 τ =R4C2来确定。锯齿波的底部宽度 由电阻电容R1C1的大小来确定。锯齿 波触发电路的各点波形如图5-3所示。 锯齿波电压经射极输出器V3输出得到 的是单极性的锯齿波,它与偏移电压 Up并联,就得到了有交点的正负变化 的锯齿波。采用射极输出器是为了减 小各信号电压之间的相互影响。
Uc= 0
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第五章晶闸管电路第一节晶闸管一、填空题1、硅晶体闸流管简称，俗称。
2、晶闸管有三个电极：、和。
3、晶闸管是一种大功率半导体器件，它由层硅半导体组成，中间形成个PN结。
它在电路中的符号是。
4、晶闸管导通的条件是：在和之间加正向电压的同时，在和之间也加正向电压。
晶闸管导通后，就失去控制作用，这时晶闸管本身的压降为左右。
5、要求晶闸管关断必须或。
6、根据晶闸管的工作原理，可以将其看成是型和型两个晶体三极管的互联。
7、实际使用晶闸管时，应考虑的参数主要有、、和等。
二、判断题（正确的在括号中打“√”，错误的打“×”）（）1、晶闸管和晶体三极管都能用小电流控制大电流。
因此，它们都具有放大作用。
（）2、晶闸管不仅具有反向阻断能力，而且还具有正向阻断能力。
（）3、晶闸管触发导通后，门极仍具有控制作用。
（）4、晶闸管门极不加正向触发电压，晶闸管就永远不会导通。
（）5、晶闸管导通后，若阳极电流小于维持电流I H，晶闸管必然自行关断。
三、选择题（将正确答案的序号填入括号中）1、晶闸管导通后通过晶闸管的电流决定于（）。
A、电路的负载B、晶闸管的电流容量C、晶闸管阳极和阴极之间的电压2、允许重复加在晶闸管阳极和阴极之间的电压为（）。
A、正反向转折电压的有效值B、正反向转折电压的峰值减去100VC、正反向转折电压的峰值3、在晶闸管标准散热和全导通时，允许通过的工频最大阳极电流为（）。
A、半波电流的峰值B、半波电流的平均值C、半波电流的有效值四、问答题1、晶闸管导通的条件是什么？2、怎样用万用表区分晶闸管的阳极、阴极和门极？如何简单判别晶闸管的好坏？3、某晶闸管型号规格为KP200－18F，请说明型号规格中各项所代表的含义。
五、综合题1、图5－1所示为测试小功率晶闸管的简易方法，电路接好后，电流表有无读数？若用短导线将晶闸管的门极和阴极短接，电流表有无读数？再拿去短接导线，电流表有无读数？为什么？2、有效值为220V的交流电，电压最大值是多少？用于220V交流电时，选用耐压300V的晶闸管是否可以？3、在图5－2所示的电路中，输入电压为ui，若开关S在t1时刻闭合，t2时刻断开，试画出负载电压uL的波形。
第二节晶闸管单相可控整流电路一、填空题1、晶闸管整流电路与晶体二极管整流电路的最大区别是：晶闸管整流电路的输出能够，而晶体二极管整流电路的输出是。
2、电阻性负载单相半波可控整流电路的最大控制角为，最大导通角为，最大的移相范围是。
3、在电阻性负载单相半波可控整流电路中，晶闸管阻断时承受的最大正向电压是，最大的反向电压是，流过晶闸管的平均电流是。
4、电阻性负载单相半控桥式整流电路的最大导通角是，移相范围是，晶闸管阻断时承受的最大正向电压是，最大的反向电压是，流过每个晶闸管和整流二极管的平均电流是。
5、单相半波或控整流电路中，变压器二次侧电压的有效值U2＝10V，当控制角α分别为00、900和1800时，负载电阻RL上所得到的直流平均电压分别为V、V和V。
二、判断题（正确的在括号中打“√”，错误的打“×”）1、单相半波可控整流电路中，控制角越大，负载上得到的直流电压平均值也越大。
2、电阻性负载单相半控桥式整流电路中，当α＞900以后，晶闸管承受的最大反向电压小于2U2。
3、在电阻性负载单相半控桥式整流电路中，当α＝900时，输出直流电压的平均值为U L＝0.45U2。
4、在电阻性负载单相半控桥式整流电路中，当当α＝1800时，输出直流电压的平均值U L＝0.9U2。
5、电阻性负载可控整流的特点是：负载两端的电压和通过它的电流总是成比例的，而且波形相同。
三、选择题（将正确答案的序号填入括号中）1、晶闸管整流电路输出值的改变是通过（）实现的。
A、调节控制角B、调节触发电压大小C、调节阳极电压大小2、晶闸管单相半波可控整流电路的直流输出电压平均值是交流输入电压有效值的（）倍。
A、0.9B、0.45C、0~0.453、在图5－3所示晶闸管电路中，可以带交流负载的电路是（）。
四、问答题五、计算题1、有一单相半波可控整流电路，交流电源电压U2＝220V，R L＝5Ω，控制角α＝600，求输出电压平均值和负载中平均电流。
2、电阻负载半控桥式整流电路最大输出电压是110V，输出电流为50A。
求：（1）交流电源电压的有效值U2；（2）当α＝600时输出电压是多少？第三节晶闸管三相可控整流电路一、填空题1、一般容量在4KW以下的可控整流装置多采用可控整流，对大功率的负载多采用可控整流。
2、电阻性负载三相半波可控整流的控制角是从起算，移相范围是，最大导通角是，流过每个晶闸管的平均电流是，晶闸管承受的最大正向电压是，最大反向电压是。
3、在电阻性负载三相桥式可控整流电路中，脉冲移相范围是，晶闸管的最大导通角是。
4、电阻性负载三相半波可控整流电路中，若触发脉冲出现在自然换相点前，则会出现输出电压现象。
5、实际生活中，常采用获得可控直流低压大电流的电工设备。
二、判断题（正确的在括号中打“√”，错误的打“×”）1、三相可控整流电路的控制角从电源电压波形由负变正时算起。
2、三相半波可控整流的移相范围和最大导通角都是1500。
3、在三相半波可控整流电路中，α在0~300的范围内，输出直流电压的平均随α的变化而变化。
4、在电阻性负载三相半波可控整流电路中，当α＝600时，输出电压波形刚好维持连续。
5、三相半控桥式可控整流电路中，每只晶闸管流过的平均电流和负载的平均电流相同。
三、判断题（将正确答案的序号填入括号中）1、电阻性负载三相半波可控整流电路，若触发脉冲出现在自然换相点前，则输出电压（）。
A、减小B、增大C、不变2、电阻性负载三相半控桥式整流电路，刚好维持输出电压波形连续的控制角α是（）。
A、300B、600C、1200四、问答题在电阻性负载三相半控桥式整流电路中，晶闸管什么时候换相？晶体二极管什么时候换相？五、计算题1、在电阻性负载三相半控桥式整流电路中，已知变压器二次侧相电压U2＝220V，控制角α＝450，负载为10Ω，试计算负载两端的直流电压平均值、负载中电流平均值和每只晶闸管流过的电流平均值。
2、在电阻性负载三相半控桥式整流电路中要求输出最大为220V的直流电压，试求电源变压器二次侧的相电压和线电压是多少？每只晶闸管承受的最大反向电压是多少？第四节负载类型对晶闸管整流的影响一、填空题1、电感性负载可控整流电路中，由于负载中的作用，交流电压减小过零时，导通晶闸管的电流没有同时为零，而且有可能仍大于晶闸管。
2、电感性负载可控整流电路中，电源电压负半周内晶闸管仍旧导通，这是因为负载上的作用。
若负载的越大，则晶闸管在在负半周内导通的时间越大，使输出电压平均值越。
3、对于感性负载单相半迭桥式整流电路，若要求输出晶闸管在负半周内不导通，可在电路中接。
4、对反电动势单相可控整流电路，一般采用在反电动势负载中串联，使负载呈感性，并接上。
二、判断题（正确的在括号中打“√”，错误的打“×”）（）1、感性负载单相半波可控整流电路中，当晶闸管导通角θ＝1800时，流过续流二极管的平均电流等于晶闸管的平均电流。
（）2、感性负载整流电路，在负载两端并联接上电容器即可使晶闸管在负半周不导通。
三、选择题（将正确答案的序号填入括号中）1、图5－4所示单相半波可控整流电路中与感性负载并联的二极管V2的作用为（）。
A、改善输出电压波形B、对晶闸管进行电流保护C、在输入电压过零转入负半周时能自行判断晶闸管2、感性负载（并接续流二极管）的单相半控桥式整流电路中，若在一个周期晶闸管的导通角为θ，则续流二极管的导通角为（）。
A、1800－θB、3600－2θC、3600－θ3、感性负载单相半波可控整流电路，当α＝300时，续流二极管的额定电流（）晶闸管的正向额定电流。
A、等于B、大于C、小于4、感性负载可控整流电路中续流二极管接反时，电路（）。
A、能正常工作B、会造成开路C、会造成短路5、某感性负载单相半波可控整流电路，原来运行正常，突然输出电压降低，故障出现的原因是（）。
A、晶闸管损坏B、续流二极管损坏C、没有触发信号四、问答题电感性负载对晶闸管整流有何影响？续流二极管起什么作用？五、计算题一个有续流二极管的单相半控桥式整流电路，负载电阻R L＝＝5Ω，输入电源电压220V，控制角α＝600。
求流过晶闸管、续流二极管的平均电流是多少？第五节晶闸管的触发电路一、填空题1、晶闸管常用的触发电路有触发电路和触发电路。
2、单结晶体管的三个极分别是、和，用字母、和表示。
3、单结晶体管的分压系数与管子内部结构有关，通常在之间。
4、当发射极电压等于时，单结晶体管导通，导通后，当发射极电压下降到时变为截止。
5、单结晶体管的发射极和第一基极的电阻R B1随发射极电流增大而。
6、利用单结晶体管的和特性，可以组成单结晶体管振荡电路，又称为。
二、判断题（正确的在括号中打“√”，错误的打“×”）（）1、单相半控桥式整流电路只需一个脉冲电路把触发脉冲同时送到两个晶闸管上。
（）2、电感性负载时，不能用很窄的脉冲，一般需用宽脉冲触发。
（）3、晶体管触发电路中，产生触发脉冲的晶体管工作在开关状态。
三、选择题（将正确答案的序号填入括号中）1、单结晶体管振荡电路是利用单结晶体管发射结特性中的（）。
A、截止区B、饱和区C、负阻区2、在图5－5中，决定晶体三极管导通时刻的信号是（）。
A、控制电压U KB、电容C1两端电压U C1C、变压器二次侧电压U2四、问答题1、晶闸管对触发信号有什么要求？2、单结晶体管的伏安特性是怎样的？3、在用单结晶体管组成的触发电路中，直流电源为什么允许用电容滤波而用稳压管限幅？4、如何用万用表的电阻挡去判断一个三端半导体元件是普通三极管还是单结晶体管？五、综合题1、同一触发电路，触发电阻性负载时电路正常，而触发电感性负载时，晶闸管就无法导通，为什么？如何改进？2、U BB＝20V，U D＝0.7V，单结晶体管的分压上比η＝0.6，试问发射极电压升高到多少伏单结晶体管才能导通？U BB＝12V，情况又如何？3、同步电压为锯齿波的晶体管触发电路如图5－5所示，试回答：（1）简述其工作原理；（2）R2、V4有什么作用？（3）V2有什么作用？第六节晶闸管的选用和保护一、填空题1、为了保证晶闸管长时间安全可靠地工作，实际使用时除主要考虑晶闸管的和外，还必须采取适当的、保护措施。
2、过电流保护措施主要有、等，其中用得较为普遍。
3、晶闸管过电流保护时，快速熔断器连接在交流侧，能对起到保护作用，与晶闸管串联，能对起保护作用，连接在直流侧，能对起到保护作用。
4、过电压保护主要有和保护。
5、阻容吸收回路可以并联在晶闸管整流电路的、或。