电路电子晶闸管的触发电路设计
晶闸管触发电路设计
摘要为了控制晶闸管的导通，必须在控制级至阴极之间加上适当的触发信号（电压及电流），完成此任务的就是触发电路。
本课题针对晶闸管的触发电路进行设计，其电路的主要组成部分由触发电路，交流电路，同步电路等电路环节组成。
有阻容移相桥触发电路、正弦波同步触发电路、单结晶体触发电路、集成UAA4002、KJ004触发电路。
包括电路的工作原理和电路工作过程以及针对相关参数的计算。
关键词：晶闸管；触发电路；脉冲；KJ004目录第1章绪论 (1)第2章课程设计的方案 (1)2.1 概述 (1)2.2 系统组成整体结构 (2)2.3 设计方案 (2)第3章电路设计 (4)3.1 UAA4002集成芯片构成的触发器 (4)3.2 阻容移相桥触发电路 (5)3.3正弦波同步触发电路 (6)3.4单结晶体管触发电路 (8)3.5集成KJ004触发电路 (9)第4章课程设计总结 (12)参考文献 (14)绪论晶闸管是晶体闸流管的简称，又称为可控硅整流器，以前被简称为可控硅。
在电力二极管开始得到应用后不久，1956年美国贝尔实验室发明了晶闸管，到1957年美国通用电气公司开发出世界上第一只晶闸管产品，并在1958年达到商业化。
由于其开通时刻可以控制，而且各方面性能均明显胜过以前的汞弧整流器，因而立即受到普遍欢迎，从此开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代，其标志就是以晶闸管为代表的电力半导体器件的广泛应用，有人称之为继晶体管发明和应用之后的又一次电子技术革命。
自20世纪80年代以来，晶闸管的地位开始被各种性能更好的全控型器件取代，但是由于其所能承受的电压和电流容量仍然是目前电力电子器件中最高的，而且工作可靠，因此在大容量的应用场合仍然具有比较重要的地位。
20世纪80年代以来，信息电子技术与电力电子技术在各自发展的基础上相结合而产生了一代高频化、全控型、采用集成电路制造工艺的电力电子器件，从而将电力电子技术又带入一个崭新时代。
新型晶闸管触发电路的设计
收稿日期 : 2004- 09- 08 作者简介 : 曲继圣 , 男 , 山东广播电视大学计算机学院副教授 。
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பைடு நூலகம்
山东电大学报
代入欧 拉公式 + 2 化简得 f p - 1 ( 2) 将 ( 1 ) 的结果 代入欧拉公式 p - q+ f = 2 得 f = q- p + 2 1 [ 3( f - 1) + p ] - p 2
当 Uc > Ubb + UD 时 , 单 结管导 通 , R b 1 上产生 一正向 脉冲 , 该 脉冲触发 晶闸管 SCR , 由于单结管 与晶闸管 SCR 具有相同的触发同步电压 , 因而 , 晶闸管导通。晶闸管未导 通时 , 同步电压经 L 1 向 c 1 充电 , 当晶闸 管导通 , c 1 电容上 电荷通过 SCR 向 脉冲 变压 器 B 的 初级 线圈 放电 , 瞬 间放 电脉冲耦合给次级线圈 L 2, 经 R 3 限流 , D 4 整流触 发主回 路。 2、 控制角的调节回路 ( 下转第 61 页 )
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山东电大学报
2004 年第 4 期
新型晶闸管触发电路的设计
曲继圣
( 山东广播电视大学 , 山东 济南 250014)
摘 要 : 一种用于大功率直流电机拖动系统 中的 , 三相桥 式半控 整流电 路 , 用 单结管 触发大 功率晶 闸管的 实用电路 ; 它具有同步简单 , 三相触发脉冲可集中调节 , 调 压范围宽 , 使用中运行稳定等优点 。 关键词 : 温度补偿 ; 抗干扰 ; 同步信号 ; 移相触发 中图分类号 : T M 13 文献标识码 : A 文章编号 : 1008- 3340( 2004) 04- 0059- 02 一、 引言 由于三相桥式半控整流电路用于大功率直流电机低转 速拖动时 , 电动机电流峰值较小 , 电机发热量小于桥式全控 整流。因而 , 在不需要逆变的拖动系统中 , 采用三相桥式半 控整流电路为直流电动 机主枢 供电 , 效果最 好。而且在 装 置的安装调试中 , 简化了生产工艺 , 降低了成本。 二、 原理 图 1 为三相 桥式半 控整 流电 路, 电 压输 出为 : UD = 1 . 17 U2( 1+ cos ) 电压 , ( 1 ) 其中 U2 为三 相电源变 压器次 级相 为可控整流控制角。 = 0 时 , 整流电压最大。 1、 触发回路 控制角的计算 : 根据 UC = U W ( 1- e 可知 t 0= R ect n [
电路电子——晶闸管的触发电路设计
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。
二、同步电压为锯齿波的触发电路
4) 双窄脉冲形成环节 内双脉冲电路
V5、V6构成“或”门
当V5、V6都导通时，V7、V8都截止，没有脉冲输出。 只要V5、V6有一个截止，都会使V7、V8导通，有脉冲输出。
二、同步电压为锯齿波的触发电路
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8 同步电压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
二、同步电压为锯齿波的触发电路
锯齿波是由开关V2管来控制的。
1. 电源接通：E通过Re对C充电， 时间常数为ReC
2. Uc增大，达到 UP ，单结晶体管 导通，C通过R1放电
3. Uc减少，达到Uv，单结晶体管截
止，ｕR1 下降，接近于零
4. 重复充放电过程
图5 单结晶体管自激振荡电路
Re的值不能太大或太小，满足电路振荡的Re的取值范围
一、 单结晶体管触发电路
图6 晶体管同步触发电路
一、 单结晶管由第一个脉 冲触发导通，后面的脉冲不 起作用。
改充电变速Re度的，大达小到，调可节改α变角电的容目
的。 削波的目的：增大移相范围，
使输出的触发脉冲的幅度基本 一样。
一、 单结晶体管触发电路
实际应用中，常用晶体管Ｖ2代替电位器Re，以便实现
第一个脉冲由本相触发单元的uco对应的控制角 产生。
晶闸管触发电路
+
u RL
L
D1
D2
主电路
R
uZ +
–
RP
R2
R
u u +
C
+
C R1
g
触发电路
鄂尔多斯煤炭技工学校
（2）. 工作原理
+R
+
u2
uo
–
–
uZ
U2M
O
+
uZ
–
U2M uo
O
uz
UZ
O
整流 削波
鄂尔多斯煤炭技工学校
第十章
t t t
(2) 触发电路
+
RP
R2
UZ uο
O
R
uZ
C
+
uc
+
R1
ug
(3) 输出电压uL
改变充电时间常数即可改变控制角。 控制角变化的范围称为移相范围。
4. 电压的调节
R
电容充电速度变慢
uL
鄂尔多斯煤炭技工学校
第十章
1、单结晶体管当发射极与基极b1之间的电压超过峰 点电压UP时，单节晶体管导通（ 对 ） 2、 单结晶体管用于可控整流电路，其作用是组成（C ）。 A.整流电路 B.放大电路 C.控制电路 3、利用单结晶体管的 负阻 特性和RC电路的充放电 特性，可组 成频率可调的振荡电路，用以产生晶闸管的触发脉冲。
b2 第二基极B2
B2
欧姆接触
E
陶瓷
P型硅片 N型硅片
b1 第一基极B1
(a) 示意图
B1
(b) 符号
单结晶体管结构示意图及其表示符号
鄂尔多斯煤炭技工学校
电力电子技术第3章 晶闸管的触发驱动电路
3.3.1 锯齿波形成和脉冲移相控制环节 锯齿波同步触发电路的移相原理，是将锯齿波 电压与直流控制电压 UC叠加，使锯齿波可以垂直 上下移动，锯齿波形斜面对应的电压值能控制形成 脉冲的晶体管开通时刻，即改变对应控制角 α的大 小。
16
3.3.2 脉冲形成、整形和放大输出环节 当锯齿波电压ue3与控制电压Uc、偏置电压Ub 叠加在V4管基极进行并联叠加的电压ub4<0.7V时， V4管截止，电源分别经及R13与R14向V6管与V5管供 给足够大的基极电流，使V6，V5管饱和导通。
8
3.2 单结晶体管触发电路 单结晶体管（Unijuncting Transistor）的结构 及图形符号、等效电路如图3.3所示。单结晶体管 是在一块高电阻率的N型硅片两端，用欧姆接触方 式引出第一基极b1和第二基极b2，b1和b2之间的 电阻为N硅片的体电阻，约为3～12kΩ，在硅片靠 近b2极渗入P型杂质，形成PN结，由P区引出发射 极 e。
6
3.1.3 移相触发器的主要技术指标 （1）同步信号波形 同步信号有正弦波，方波和锯齿波，三者各有 特点，但集成模拟触发器多用锯齿波；数字式触发 器同步信号多用方波。 （2）同步信号幅值 同步信号的幅值随所应用触发器外接元件的不 同而有差别，一般为 6 ～ 30 V。 （3）移相范围 移相范围指当移相控制电压 UC，从零至最大 变化时，输出触发脉冲对于同步信号相位的变化量 。
7
（4）脉冲幅值 脉冲幅值一般指电压幅值与电流幅值。当脉 冲触发器输出的脉冲电压幅值在不接晶闸管时可以 为 12 ～25 V。而电流幅值随被触发晶闸管容量的 不同有差异。 （5）脉冲宽度 为了保证触发的可靠性，触发脉冲常采用宽 脉冲、双窄脉冲，或宽脉冲列、双窄脉列。宽脉冲 宽度应大于 60°小于 120°，双窄脉冲每个脉冲 的宽度应大于 18°小于 30°。
晶闸管触发电路
•1.1 单结晶体管
单结晶体管又叫双基极二极管，是具有一个PN结的三 端负阻器件。 单结晶体管触发电路结构简单，输出脉 冲前沿陡峭，抗干扰能力强，运行可靠，调试方便，广 泛应用与小容量晶闸管触发控制。
1.单结晶体管的结构ຫໍສະໝຸດ 等效电路在一个低掺杂的N型硅棒上利 用扩散工艺形成一个高掺杂P 区，在P区与N区接触面形成 PN 结 ， 就 构 成 单 结 晶 体 管 (UJT)。其结构如图 (a)所示，
当Ueb1增大，使PN结正向电压大于开启电压时，则IE变为正向电流，从 发射极e流向基极b1,此时，空穴浓度很高的P区向电子浓度很低的硅棒的A— b1区注入非平衡少子；由于半导体材料的电阻与其载流子的浓度紧密相关， 注入的载流子使rb1减小；而且rb1的减小，使其压降减小，导致PN结正向电 压增大，IE随之增大，注入的载流子将更多，于是rb1进一步减小；当IE增大 到一定程度时，二极管的导通电压将变化不大，此时UEB1。将因rb1的减小而 减小，表现出负阻特性。
P型半导体引出的电极为发射极E； N型半导体的两端引出两个电极， 分别为基极B1和基极B2，B1和B2 之间的N型区域可以等效为一个纯 电阻，即基区电阻RBB。该电阻的 阻值随着发射极电流的变化而改 变。单结晶体管因有两个基极， 故也称为双基极晶体管。其符号 如图(b)所示。
单结晶体管的等效电路如图(c)所 示，发射极所接P区与N型硅棒 形成的PN结等效为二极管D；N
型硅棒因掺杂浓度很低而呈现高 电阻，二极管阴极与基极B2之间 的 等 效 电 阻 为 RB2 ， 二 极 管 阴 极 与基极B1之间的等效电阻为RB1； RB1的阻值受E-B1间电压的控制， 所以等效为可变电阻。
2、工作原理和特性曲线
当e-b1电压Ueb1为零或(Ueb1< UA)时，二极管承受反向电压，发射极的电 流Ie为二极管的反向电流，记作IEO。
晶闸管的触发电路
晶闸管TSC的触发电路1. 介绍晶闸管投切电容器的原理和快速过零触发要求晶闸管投切电容器组的关键技术是必须做到电流无冲击。
晶闸管投切电容器组的机理如图一所示，信息请登陆:输配电设备网当电路的谐振次数n为2、3时，其值很大。
式(2)的第三项给出当触发角偏离最佳点时的振荡电流的幅值;式(2)中的第二项给出当偏离最佳予充电值时振荡电流的幅值。
若使电容器电流ic=C*du/dt=0，则du/dt=0，即晶闸管必须在电源电压的正或负峰值触发导通投切电容器组，电容器预充电到峰值电压。
触发电路的功能是：电流无冲击触发;快速投切，20ms的动作。
这个20ms不是得到投切命令到产生动作的时间，而是从停止到再投入动作的时间为20ms。
快速反应时，在平衡补偿电路，不能出现不平衡动作，即有的相有电流，有的没有。
1. 两类晶闸管的触发电路的特点和存在的问题从同步信号的采集上，有两类晶闸管触发电路。
一类为从电网电压取得同步信号，一类为从晶闸管两端取得同步信号。
从电网电压取得同步信号的电路框图如图二：电路中包括同步变压器、同步信号处理电路和功率驱动电路、脉冲变压器隔离电路等。
当得到触发命令后，在投切点产生触发脉冲列，经过脉冲变压器的隔离,推动晶闸管。
同步信号处理电路有滤波处理功能，可以是CMOS等的电子电路组成，也可以是单片机、GAL电路等。
电路中包括相序错判断功能。
信息来自:输配电设备网从电网电压取得同步信号的优点为在主回路没有送电时，给触发命令，可以测量晶闸管的触发脉冲幅度和相位，在主回路得电后，给触发命令，可以放心, TSC为正确的投入工作。
对于TSC电路中的两只晶闸管+一只二极管的“2+1”电路、两只晶闸管+两只二极管的“2+2”电路、三只晶闸管+三只二极管的“3+3”电路,电容器有二极管预充电, 电容器上一直存在直流电压,晶闸管的交直流电压不变,电网电压取得同步信号触发适合。
缺点为电路复杂，对于400V小容量的TSC电路造价高。
晶闸管触发电路
晶闸管触发电路1. 引言晶闸管（Thyristor）是一种重要的电子元件，在电力控制和功率电子领域具有广泛的应用。
晶闸管的触发电路是控制晶闸管导通或截止的关键部分。
本文将介绍晶闸管触发电路的工作原理、分类以及常见的电路设计。
2. 工作原理晶闸管触发电路的核心原理是通过控制一定的触发电压或电流，使晶闸管从关断状态转变为导通状态。
在正常工作状态下，晶闸管是一个双向控制的开关，其阻断能力较强。
晶闸管触发电路一般由触发电源、触发信号处理电路和触发脉冲发生电路组成。
触发电源提供所需的触发信号电压或电流；触发信号处理电路对来自触发电源的信号进行滤波、放大等处理；触发脉冲发生电路根据控制要求产生一定的触发脉冲。
3. 分类根据晶闸管触发电路的工作原理和触发方式的不同，晶闸管触发电路可以分为以下几类：3.1 瞬态触发电路瞬态触发电路是指在很短的时间内产生一个高幅值的触发脉冲，以确保晶闸管能够迅速地达到导通状态。
常见的瞬态触发电路包括单脉冲触发电路和多脉冲触发电路。
3.2 交流触发电路交流触发电路主要用于控制交流电源下的晶闸管。
交流触发电路可以根据触发方式的不同分为电流触发电路和电压触发电路。
3.3 直流触发电路直流触发电路主要用于控制直流电源下的晶闸管。
直流触发电路可以根据触发方式的不同分为电流触发电路和电压触发电路。
4. 常见电路设计4.1 单脉冲触发电路设计单脉冲触发电路设计是一种常见的瞬态触发电路设计。
下面是一个基于电流触发方式的单脉冲触发电路设计示意图：4.2 电流触发电路设计电流触发电路设计主要用于控制直流电源下的晶闸管。
下面是一个基于电流触发方式的电流触发电路设计示意图：4.3 电压触发电路设计电压触发电路设计主要用于控制交流电源下的晶闸管。
下面是一个基于电压触发方式的电压触发电路设计示意图：5. 总结晶闸管触发电路是控制晶闸管导通或截止的关键部分。
晶闸管的门极触发电路
晶闸管的门极触发电路
图3 锯齿波同步触发电路共包括五个环节，分别为：锯齿波形成环节、脉冲移相环节、脉冲形成及放大环节、强触发脉冲形成环节、双脉冲形成环节。
锯齿波形成环节是通过一个恒流源电路对电容进行恒流充电，从而形成锯齿波同步信号的上升沿，其下降沿是电容通过一小电阻放电而形成的。
锯齿波的宽度由电路参数打算，其频率则与电源电压频率相同。
脉冲移相环节是将锯齿波同步电压、偏移电压及掌握电压进行叠加，其过零点打算触发脉冲的起始时刻。
若偏移电压不变时，转变直流掌握电压可以使脉冲移相。
在这里加入偏移电压的目的，是使掌握电压为零时主电路的整流输出电压为零。
脉冲形成与放大环节的作用与正弦波触发电路基本相同。
强触发脉冲形成环节是通过一个单独的沟通电源整流后，得到50V的直流电压，在触发脉冲的起始时刻该电压通过脉冲变压器加到晶闸管的门极上，从而形成强触发脉冲。
触发电路各点电压波形如图4所示。
图4 双脉冲产生环节是依据三相全控桥式整流电路的特别要求，触发电路输出两个间隔为60°的双脉冲。
产生双脉冲的方法有两种，一种是外双脉冲方法，另一种是内双脉冲方法。
在此触发电路中采纳的是内双脉冲的方法，即每个触发单元一个周期内产生两个间隔为60°的双脉冲，只供应一个桥臂的晶闸管，这种电路虽然比较简单，但输
出功率可以削减。
晶闸管及其触发电路简介
在风电变流器中，晶闸管用于实现风能发电的整流和 逆变。
储能系统
晶闸管在储能系统中用于实现充放电控制和直流交流 转换等功能。
晶闸管与其他电子器件的集成和优化
集成化控制电路
将晶闸管与控制电路集成在一起，实现高效、紧 凑的电力电子系统。
混合式电路
将晶闸管与其他电子器件（如二极管、晶体管等） 混合使用，实现特定功能的电路。
在异常情况下，触发电路可以起 到保护晶闸管的作用，防止其过 热或损坏。
触发电路的种类生脉冲信号触发晶闸管。
晶体管触发电路
利用晶体管的开关特性产生脉冲信号触发晶闸管。
IC集成触发电路
利用集成电路产生脉冲信号触发晶闸管，具有精度高、可靠性高、 体积小等优点。
02
触发电路简介
触发电路的作用
控制晶闸管的导通和关断
触发电路的主要作用是通过提供触发信号来控制晶闸管的 导通和关断，从而实现电路的开关控制。
保证电路的稳定运行
触发电路可以保证晶闸管在适当的时刻导通或关断，从而 保证整个电路的稳定运行，避免因晶闸管误动作而引起的 电路故障。
提高电路的效率
触发电路的设计可以优化晶闸管的导通和关断时间，从而 提高电路的效率，减少能源的浪费。
系统级封装
将多个晶闸管和其他电子器件封装在一个封装内， 实现系统级优化和集成。
感谢观看
THANKS
宽禁带半导体材料的应用
宽禁带半导体材料如硅碳化物和氮化镓具有高临 界击穿电场和高电子饱和速度等优点，应用在晶 闸管中可提高其性能。
智能控制和集成化
将晶闸管与传感器、控制电路等集成在一起，实 现智能控制和集成化，提高系统的可靠性和效率。
晶闸管在新能源领域的应用
晶闸管相控触发电路ppt课件
1
us2
cj
R 1
1
us1 1 RCj us1
cj
解得：us2
u s1
arctan RC
1 (RC) 2
同步方式
同步方式的分类：
独立同步 每个晶闸管都有相对独立的相控触发电路。
为使各晶闸管具有相同的控制角，各相触发电路采用同 一控制电压进行移相控制。
按相同步 利用全控桥式变流电路中两晶闸管元件间相位差为的特点，
t 1A ~ 1.5A以上，前沿的电流上升率大于1 A s
(4)触发脉冲与主电路电源电压必须同步，并保持与工作状态相适应的相 位关系。
(5)触发电路应保证变流电路各元件触发脉冲的对称性。
(6)相控触发电路应采取电磁兼容技术措施，防止因各方面的电磁干扰而 出现失控。
5.2 控制角a 的移相控制方法
晶闸管相控触发电路中，实现触发脉冲随控制信号变化作相位移动 的控制为移相控制。
一.延时移相控制方法
延时移相控制方法由同步环节提供自然换相点，再由自然换相点开 始计时，以控制角对应的延时时间确定触发脉冲产生的时刻。
U R
C
uC
当t 0时，uC 0，零初始条件下的RC电路响应
则
t
uC U (1 e RC )
a
令t
a时，uC
UG , 代入上式得：UG
_
U (1 e RC )
晶闸管相控触发电路
➢晶闸管门极驱动电路也称为触发电路； ➢晶闸管通常采用相位控制方式。
电源
变流电路
触发信号
负载
同步电路 驱动电路
反馈信号
移相 同步信号 控制电路
控制电路
相位
控制信号
给定信号
单片机在晶闸管触发电路中设计及应用
单片机在晶闸管触发电路中设计及应用
本文介绍一种由8031组成的触发控制系统，可实现高辨别率的数字触
发。
在常规控制中，主要是用控制装置对实现触发，这种办法因为受到电子元器件的限制，其辨别率不高，有时还会浮现误触发。
在电力拖动系统、电炉控制系统中现已大量采纳可控硅（晶闸管）元件作为可调电源向或电炉供电，这种由晶闸管组成的控制系统，主要是利用转变可控硅的控制角θ来调整供电。
1 硬件组成及原理
系统硬件组成1，只须在8031最小系统上加一块16位的定时／计数器8253和晶振，另加一块带一个14位定时／计数器的可编程RAM／IO扩展器8155，即可组成单片机的系统线路。
1．1 θ角定时
控制角θ是滞后自然换相点的电角度，在工频条件下，它和时光tθ有如下线性关系：其中T是工频电源周期，θ是控制角。
由上式可知，由电角度θ就知道对应的定时时光tθ，则可利用定时／计数器就能实现对θ角的定时，这种用硬件定时的办法可大大节约CPU的在线工作时光。
8031本身有两个16位的定时／计数器T0和T1，若用它们定时，选用方式1工作，就为16 位的定时／计数器方式。
由于8031单片机一个机器周期由12个振荡周期组成，工作于定时状态，计数频率为振荡频率的1／12，而工作于计数状态，计数频率为振荡频率的1／24，所以当取晶振频率为6MHz，选用方式1定时工作状态时，可得：
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晶闸管强触发电路设计
２１ ０ ２年
第 ６期
６月
核 电子学 与探 测技 术
Ｎｕ ｌａ ｅ ｔｏ ｉ ｓ＆ Ｄｅ ｅ ｔ ｎ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｃ ｅ ｒＥｌ ｃｒ ｎ ｃ ｔｃ ｉ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏ
Ｖ０ ． ２ Ｎ２
晶 闸管 强触 发 电路 设 计
强触发方式下的导通特性 ， 于提高晶闸管在 对 脉冲功率技术应用 中的性能具有重要意义 。
相关文献表 明， 增大初始开通 面积 能够有 效解决晶闸管的导通不充分 问题 ， 即门极触发 电流 幅值 和触发 电流 上升 率是调 节触 发 电流 的
两个 因素 ＩＪ ９。本文 利用光 纤 隔离 电路 和 功率
脉冲功率系统的紧凑化和重频化方向中具有很 好的前景 。脉 冲功率应用的特点与电力系统 、 工业生产等场合 的不 同， 开关器件的瞬时功率 通 常很 高 ， 求 开关 耐 压 高 ， 流 大 ， 迟 时 间 要 通 延
短， 开通 速度 快 ， 导通 电阻 小 ， 耗低 ， 有 良好 损 具 的导通特 性 。 同时 满 足 所 有 要 求 是很 困难 的 ， 在实 际应 用 中首先 满 足耐压 和 通流 条件 然后 再
究生 ， 主要从事脉 冲功率 技术方面的研究 。
６ ８ ９
控制信 号电路
强触发 电路
接 收器 的型号 为 ＨＦ Ｒ ４ ４和 ＨＦ Ｒ ４ ４ Ｂ １１ Ｂ ２１。
齄 单路 电 稳 态
动 电发 『电路 强路 驱 触
广 ｆ 由 换ｊ 北 藩
图 ３ 光 电隔离 电路
１３ 强触 发 形成 电路 ． 为 了实 现强 触 发 电流 峰 值 和上 升 率 ， 先 首
控制信号产生 电路 ， 图 ２所示 。控制信 如 号 由 Ｎ ５ ５单 稳 态 触 发 式 电 路 产 生 ， 过 Ｅ５ 经 ７ Ｌ １３通过 Ｒ 调节输 出脉 宽对 信号进 行整 ４ Ｓ２ ５
实验三-单结晶体管触发电路
实验三 晶闸管触发电路——单结晶体管触发电路一、实验目的：1、 掌握单结晶体管触发电路的工作原理；2、 学会使用示波器测量单结晶体管触发电路的个点电压波形；一、实验仪器设备：1、 ZEC-410型实验台2、 EM-11实验挂箱3、 双踪示波器一台4、 万用表一块、一字型螺丝刀一把（调节RP1用）三、实验原理：单结晶体管触发电路，是利用单结晶体管（双基极二极管）的负阻特性和RC 的充放电特性，构成频率可调的自激振荡电路，如图3-1所示0%R1R2R3R4R5R6D1D2VST1VST2C1V1V2C2T123456T2K GV3RP1图3-1 单结晶体管触发电路由同步变压器T1副边输出的交流同步电压，经D1半波整流，再由稳压管VST1,VST2进行削波，而得到梯形波电压，其过零点与晶闸管阳极电压的过零点一致，梯形波通过R5,V2向电容C2充电，当充电电压达到单结晶体管的峰点电压时，单结晶体管V3导通，从而通过脉冲变压器T2输出脉冲。
同时C2经V3和T2原边放电，由于时间常数很小，U c2很快下降至单结晶体管的谷点电压,V3重新关断，C2再次充电。
每个梯形波周期，V3可能导通，关断多次，但只有第一个输出脉冲起作用。
电容C2的充电时间常数由R7和V2的等效电阻等决定，调节RP1的滑动触点可改变V1的基极电压，使V1,V2都工作在放大区，即等效电阻可由RP1来调节，也就是说一个梯形波周期内的第一个脉冲出现时候（控制角）可由RP1来调节，控制第一个尖脉冲的出现时刻，实现脉冲的移相控制。
四、实验内容及步骤：1、将控制台左上角的交流数字电压表（如图3-2所示）切换到300V档，用专用连接线将图3-2 数字交流电压表（左）及数字交流电流表（右）数字交流电压表接到单、三相可调交流电源输出的“U”孔和“N”孔中，如图3-3所示图3-3 单、三相可调交流电源调节“交流电源输出调节”旋钮，使电压表读数为200V；2、将连接交流电压表的两根连线改接到EM-11挂箱的“同步交流电压输入”端，并打开EM-11挂箱右下角的电源开关，T1原边同步交流电压信号已在内部接好。
晶闸管触发电路
DJK03-1 晶闸管触发电路DJK03-1挂件是晶闸管触发电路专用实验挂箱，面板如图1所示。
其中有单结晶体管触发电路、正弦波同步移相触发电路、锯齿波同步移相触发电路Ⅰ和Ⅱ，单相交流调压触发电路以及西门子TCA785集成触发电路。
1．单结晶体管触发电路利用单结晶体管（又称双基极二极管）的负阻特性和RC 的充放电特性，可组成频率可调的自激振荡电路，如图2所示。
正弦波同步触发电路 单结晶体管触发电路西门子TCA785触发电路 锯齿波同步触发电路Ⅰ、Ⅱ 单相交流调压触发电路电源开关 外接220V图1 DJK03-1面板图图2 单结晶体管触发电路原理图图中V6为单结晶体管，其常用的型号有BT33和BT35两种，由等效电阻V5和C1组成组成RC充电回路，由C1-V6一脉冲变压器组成电容放电回路，调节RP1即可改变C1充电回路中的等效电阻。
工作原理简述如下：由同步变压器副边输出60V的交流同步电压，经VD1半波整流，再由稳压管V1、V2进行削波，从而得到梯形波电压，其过零点与电源电压的过零点同步，梯形波通过R7及等效可变电阻V5向电容Cl充电，当充电电压达到单结晶体管的峰值电压U P时，单结晶体管V6导通，电容通过脉冲变压器原边放电，脉冲变压器副边输出脉冲。
同时由于放电时间常数很小，C1两端的电压很快下降到单结晶体管的谷点电压U V，使V6关断，C1再次充电，周而复始，在电容C1两端呈现锯齿波形，在脉冲变压器副边输出尖脉冲。
在一个梯形波周期内，V6可能导通、关断多次，但只有输出的第一个触发脉冲对晶闸管的触发时刻起作用。
充电时间常数由电容C1和等效电阻等决定，调节RP1改变C1的充电的时间，控制第一个尖脉冲的出现时刻，实现脉冲的移相控制。
单结晶体管触发电路的各点波形如图3所示。
电位器RP1已装在面板上，同步信号已在内部接好，所有的测试信号都在面板上引出。
图3 单结晶体管触发电路各点的电压波形（α=90°) 2．正弦波同步移相触发电路正弦波同步移相触发电路由同步移相、脉冲放大等环节组成，其原理如图4所示。
可关断晶闸管(gto)触发驱动和保护电路的研究
可关断晶闸管(gto)触发驱动和保护电路的研究摘要：可关断晶闸管(GTO)是一种重要的功率半导体器件，被广泛应用于电力电子领域。
然而，GTO的触发驱动和保护电路的设计与实现是一个非常复杂的问题。
本文旨在研究可关断晶闸管的触发驱动和保护电路，提出一些新的解决方案，以改善GTO的性能和可靠性。
正文：一、GTO的触发驱动电路在GTO的工作过程中，触发驱动电路起着关键的作用。
一个好的驱动电路可以保证GTO可靠地开关，并且在关闭时可以控制漏电流。
因此，我们需要设计一种高效、精确、可靠的GTO触发驱动电路。
以下是一些常见的GTO触发驱动电路：1.电压控制触发驱动电路电压控制触发驱动电路是一种常用的GTO触发驱动电路。
它的原理是通过一个信号发生器来产生一个控制信号，然后将这个信号输入到GTO的控制端，以控制GTO的导通和断开。
电压控制触发驱动电路的优点是简单，易于实现，但是它的精度和稳定性不如其他触发驱动电路。
2.电流控制触发驱动电路电流控制触发驱动电路是一种比较精确和可靠的GTO触发驱动电路。
它的原理是将一个电流信号送入GTO的控制端，以控制GTO的导通和断开。
电流控制触发驱动电路的优点是精确、可靠，但是它的实现复杂，需要使用高精度的电流源和电流传感器。
3.光耦隔离触发驱动电路光耦隔离触发驱动电路是一种可靠、安全且精确的GTO触发驱动电路。
它的原理是使用一个光耦隔离器将控制信号隔离开，并将隔离后的信号送入GTO的控制端，以控制GTO的导通和断开。
光耦隔离触发驱动电路的优点是精确、可靠、安全，但是它的成本较高。
二、GTO的保护电路GTO在工作过程中，常常会受到各种各样的干扰和故障，如过电压、过电流、电磁干扰等。
因此，我们需要设计一种可靠的保护电路来保护GTO的正常工作。
以下是一些常见的GTO保护电路：1.过电压保护电路过电压保护电路是一种常见的GTO保护电路。
它的原理是使用一个电压传感器来检测GTO的电压，一旦电压超过设定值，就会触发一个保护电路，将GTO断开以保护它的安全。
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常见的触发脉冲电压波形如下：
正弦波
尖脉冲 方脉冲 强触发脉冲 脉冲序列
图1 常见的触发脉冲电压波形
触发电路通常以组成的主要元件名称分类，可分为：单 结晶体管触发电路、晶体管触发电路、集成电路触发器、 计算机控制数字触发电路等。 单结晶体管触发电路只用于控制精度要求不高的单相晶 闸管系统 。
一、 单结晶体管触发电路
3、具有同步环节的单结晶体管触发电路
图6 晶体管同步触发电路
一、 单结晶体管触发电路
注意： 每周期中电容C的充放电不 止一次，晶闸管由第一个脉 冲触发导通，后面的脉冲不 起作用。 改变Re的大小， 可改变电容 充电速度，达到调节α角的目 的。 削波的目的：增大移相范围， 使输出的触发脉冲的幅度基本 一样。
二、同步电压为锯齿波的触发电路
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8 同步电压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
二、同步电压来控制的。
(a)结构示意
图2 单结晶体管 (b)等效电路 (c)图形符号
(d)外形及管脚
rb1 UA U bb U bb rb 2 rb1
分压比 IP
截止区
（ap段）
Ue＜UA ：PN结反偏置， 只有很小的反向漏电流 Ue= UA ：Ie＝０， 特性曲线与横坐标交点ｂ处 Ue 上升 ：Ue＝UP＝ηUbb＋UD ，单结晶体管导通，
晶体管触发电路按同步电压的形式不同，分为正弦波和 锯齿波两种。 晶闸管触发电路的基本环节：同步环节、触发脉冲的形 成与放大环节、触发移相环节、触发脉冲的输出环节
晶闸管的触发电路
一、 单结晶体管触发电路 二、 同步电压为锯齿波的触发电路
三、 集成触发电路
小结
一、 单结晶体管触发电路
1、单结晶体管 单结晶体管的结构、图形符号及等效电路如图所示。
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
VS
R9 A VD 4 V3 R6
R11 C3
R12 R13 V5
R14 VD 9 C5 V7 R16
R18
R3 V1 I1c R4 V2
R1
R10 V4 R17 C3 VD 10 V6
VD 6
VD 1 VD 2 Q uts C1
C2 R5
R7 R8 up RP1 uco -15V
V8 VD 5
R2
接封锁信号 X Y -15V
一、 单结晶体管触发电路
实际应用中，常用晶体管Ｖ2代替电位器Re，以便实现 自动移相。 TP：脉冲变压器，实现触发电路与主电路的电气隔离。
图7
单结管触发电路其它形式
恒流源
一、 单结晶体管触发电路
单结晶体管触发电路简单，输出功率较小，脉冲较窄， 虽加有温度补偿，但对于大范围的温度变化时仍会出 现误差，控制线性度不好。参数差异较大，对于多相 电路的触发时不易一致。因此单结晶体管触发电路只 用于控制精度要求不高的单相晶闸管系统 。
对于触发电路的基本要求：
触发信号的形式：常用脉冲信号，如图1 触发信号的触发功率：要求脉冲必须具有足够的功率，且 不超过晶闸管门极最大允许功率 触发脉冲的宽度：要求脉冲要具有一定的宽度，前沿要陡
触发脉冲的移相范围：要求能满足主电路移相范围的要求
触发脉冲与主电路的相位关系：要求触发电路必须与晶闸 管的主电压保持同步 其它。
二、同步电压为锯齿波的触发电路
晶闸管的电流容量越大，要求的触发功率越大。对于 大中电流容量的晶闸管，为了保证其触发脉冲具有足 够的功率，往往采用由晶体管组成的触发电路。 晶体管触发电路按同步电压的形式不同，分为正弦波 和锯齿波两种。 同步电压为锯齿波的触发电路，不受电网波动和波形 畸变的影响，移相范围宽，应用广泛。
E UV E U P Re IP IV
一、 单结晶体管触发电路
为了防止Re取值过小电路不能振荡，一般取一固定电 阻r与另一可调电阻Re串联，以调整到满足振荡条件的 合适频率。若忽略电容C放电时间，电路的自激振荡频 率近似为： 1 1
f T Re C ln 1 1
电路中R1上的脉冲电压宽度取决于电容放电时间常数。 R2是温度补偿电阻，作用是保持振荡频率的稳定。
该转折点称为峰点P
图3 单结晶体管伏安特性 (a)单结晶体管实验电路 (b)单结晶体管伏安特性
图4 单结晶体管伏安特性 (a)单结晶体管实验电路 (b)单结晶体管伏安特性
负阻区 （PV段）
Ue ＞UP：Ie增大 ，rb1急剧下降 ，UA达到最小， Ue也最小 ，达到谷点V
饱和区 达到UV后，单结晶体管处于饱和导通状态 （VN段）
5.1 单结晶体管触发电路
2、单结晶体管自激振荡电路
1. 电源接通：E通过Re对C充电，
时间常数为ReC
2. Uc增大，达到 UP ，单结晶体管 导通，C通过R1放电
3. Uc减少，达到Uv，单结晶体管截 止，ｕR1 下降，接近于零
4. 重复充放电过程
图5 单结晶体管自激振荡电路
Re的值不能太大或太小，满足电路振荡的Re的取值范围
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
于充电时间常数R1C1。
二、同步电压为锯齿波的触发电路
R15
3) 脉冲形成放大环节
+15V
VD 11~VD 14 220V RP2 36V
二、同步电压为锯齿波的触发电路
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：同步环节、锯齿波的形成和脉冲移相、脉冲的 形成与放大。此外，还有强触发和双窄脉冲形成环节。
图8 同步电压为锯齿波的触发电路
二、同步电压为锯齿波的触发电路
1) 同步环节 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。