电路电子——晶闸管的触发电路设计
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电路电子——晶闸管的 触发电路设计
2020年6月3日星期三
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
该转折点称为峰点P
•
•负阻区 •（PV段
）
•饱和区 •（VN段
）
•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
Ue ＞UP：Ie增大 ，rb1急剧下降 ，UA达到最小， Ue也最小 ，达到谷点V
•达到UV后，单结晶体管处于饱和导通状态
•
•5.1 单结晶体管触发电路
•
Leabharlann Baidu
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。
•
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。
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
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。
第一个脉冲由本相触发单元的uco对应的控制角 产生。
隔60的第二个脉冲是由滞后60相位的后一相触发单元产生 （通过V6）。
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
锯齿波是由开关V2管来控制的。
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
3) 脉冲形成放大环节
V4、V5 —脉冲形成 V7、V8 — 脉冲放大 控制电压uco加在V4 基极上
•图8 同步电压为锯齿波的触发电路
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
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。
•
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
管的主电压保持同步 其它。
•
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
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 •
•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 。
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。
•(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
•分压比 •IP
•截止 区
•（ap 段）
•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
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，
•
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：
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。
•
•一、 单结晶体管触发电路
2020年6月3日星期三
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
该转折点称为峰点P
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•负阻区 •（PV段
）
•饱和区 •（VN段
）
•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
Ue ＞UP：Ie增大 ，rb1急剧下降 ，UA达到最小， Ue也最小 ，达到谷点V
•达到UV后，单结晶体管处于饱和导通状态
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•5.1 单结晶体管触发电路
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Leabharlann Baidu
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
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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。
•
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。
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
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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
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一、 单结晶体管触发电路
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。
第一个脉冲由本相触发单元的uco对应的控制角 产生。
隔60的第二个脉冲是由滞后60相位的后一相触发单元产生 （通过V6）。
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
锯齿波是由开关V2管来控制的。
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。
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二、同步电压为锯齿波的触发电路
3) 脉冲形成放大环节
V4、V5 —脉冲形成 V7、V8 — 脉冲放大 控制电压uco加在V4 基极上
•图8 同步电压为锯齿波的触发电路
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
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
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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。
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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
管的主电压保持同步 其它。
•
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
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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 。
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•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 •
•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 。
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。
•(a)结构示意
•图2 单结晶体管 (b)等效电路 (c)图形符号
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(d)外形及管脚
•分压比 •IP
•截止 区
•（ap 段）
•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
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，
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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：
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。
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•一、 单结晶体管触发电路