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
α θ
把控制角α的变化范围称为移相范围 把控制角 的变化范围称为移相范围。 的变化范围称为移相范围。 单相半波可控整流电路的移相范围为 单相半波可控整流电路的移相范围为： 移相范围 0～π ～
1 + cos 0o = 54V U L = 0.45 ×120 × 2 1 + cos 90° U L = 0.45 ×120 × = 27V 2 1+ 1+ cos120° U L = 0.45 ×120 × = 13.5V 2 1 + cos180° U L = 0.45 ×120 × = 0V 2
uL
ωt
o θ
π
2π π
3π π
θ
单相桥式可控整流电路的移相范围为： 单相桥式可控整流电路的移相范围为 移相范围 0～π ～
（2）主要参数计算 ）
输出电压的平均值
U L = 0.9U 2 1+ cosα 2
UL IL = RL 1 IT = I L 2
负载电流平均值
通过晶闸管的平均电流
晶闸管承受的最大电压 （3）电路特点 ）
2π π α
3π π
单相可控整流电路 单相整流电路
负半周 ωt<α时 时 时 正半周 ωt<α时 ωt=α时 时 ωt=α时 时 ωt=π时 时 ωt=π时 时
V2、V3反向阻断， uL=0 、 反向阻断 V1、V4正向阻断， uL=0 正向阻断， 、 反向阻断， 正向阻断 V1、V4正向阻断 、 正向阻断 V2、V3反向阻断 、 反向阻断 V2、V3反向阻断， uL=u2 、 反向阻断 、 V1、V4导通，V2、 uL=u2 导通， 、 反向阻断， 导通 V1、V4导通 、 导通 V3反向阻断 反向阻断 uL=0 V1、V4关断 、 关断 uL=0 V1、V4关断 、 关断
晶闸管的导通角的范围为
V5
V1 u2
V2
特点： 特点：
V5在电路中不承受反向电压，只要给晶 在电路中不承受反向电压 不承受反向电压， RL 闸管加上触发信号，晶闸管即能导通， 闸管加上触发信号，晶闸管即能导通， 作用相当于接在负载电路中的一只开关。 作用相当于接在负载电路中的一只开关。 开关
V3
V4
U RM = 2U 2
优点：输出电压脉动小， 优点：输出电压脉动小，设备利用率高 缺点： 缺点：元件多
一单相桥式可控整流电路，输入电压U 例6-2 一单相桥式可控整流电路，输入电压 2=220V，RL=5Ω，要求输出 ， ， 电压的范围为0～ 电压的范围为 ～150V，试求输出的最大电流 LM和晶闸管的导通角范围？ ，试求输出的最大电流I 和晶闸管的导通角范围？
（只要具备其中一个条件就可使导通的晶闸管关断） 只要具备其中一个条件就可使导通的晶闸管关断）
小结： 小结：
“可控”有两层含义：一是晶闸管的导通是 可控”有两层含义： 可控 受门极控制的； 受门极控制的；二是导通的晶闸管关断是 （1）晶闸管一旦触发导通，就能维持导通状态，门极失去控制作用。 ）晶闸管一旦触发导通，就能维持导通状态，门极失去控制作用。 受阳极与阴极间电压控制的。 受阳极与阴极间电压控制的。 关断， 维持电流I 要使导通的晶闸管关断 必须减小阳极电流到维持电流 以下。 要使导通的晶闸管关断，必须减小阳极电流到维持电流 H以下。
第六章
§6-1 §6-2 §6-3 §6-4 §6-5 §6-6 §6-7
晶闸管及其应用电路
晶闸管 晶闸管整流电路 负载对晶闸管整流的影响 晶闸管的选择和保护 晶闸管的触发电路 晶闸管的其他应用电路 双向晶闸管简介
§6-1
晶闸管
A阳极 阳极 P N P A
一、晶闸管的结构、符号 晶闸管的结构、
G门极 门极 N
ug
0 ωt
θ W
600
600
600
θ
θ V
uL
U
α=90° ° 时,工作 工作 波形
θ＜120° ＜ ° θ =60° °
ug
0
900
900
900
ωt
θ
θ
θ V
uL
U
W
小结: 小结:
（1）改变触发脉冲的时间，就能改变整流电路输出电压 L的大小： ）改变触发脉冲的时间，就能改变整流电路输出电压u 的大小： 输出波形同三相半波整流电路，输出电压最大， 增大 增大， 当α＝0°时，输出波形同三相半波整流电路，输出电压最大，α增大， ＝ ° 输出电压减小， ＝ 输出电压减小，α＝150°时，uL=0。 ° 。 移相范围是 ＝ ° 移相范围是α＝0°～150° ° （2）当α≤30°时，uL波形连续， θ=120° ） ° 波形连续， ° 晶闸管关断点均在下一个晶闸管被触发导通时； 晶闸管关断点均在下一个晶闸管被触发导通时； 当α＞30°时，uL波形断续，晶闸管关断点均在各自相电压过 ＞ ° 波形断续， 零处， ° 零处，θ<120° 线电压。 （3）任一相对应晶闸管导通期间，其他晶闸管承受相应的线电压。 ）任一相对应晶闸管导通期间，其他晶闸管承受相应的线电压
在规定的环境温度和散热条件下，结温为额定值， 在规定的环境温度和散热条件下，结温为额定值， 允许通过的工频正弦半波电流的平均值 结温稳定， 结温稳定，通过的工频正弦半波额定的平均电 晶闸管导通时， 与 间的电压平均值 间的电压平均值， 流，晶闸管导通时，A与K间的电压平均值，习 惯上称为导通时的管压降 惯上称为导通时的管压降 在规定的环境温度下，门极断路时， 在规定的环境温度下，门极断路时，维持晶闸 管导通所必须的最小电流 晶闸管由通 晶闸管由通到断的临界电流
θ=120° ° 输出波形同三相 桥式整流电路
ug 0
θ θ θ ωt
α=60° ° 时,工作 工作 波形
θ=120° ° 0°<α≤60° ° 输出波形连续
2、三相半控桥式整流电路 、
（1）电路组成及工作原理 ）
V1 T L1 L2 L3 W U V V2 V3
iL +
RL
uL
ug 0
V4 三相半控桥式整流电路 三相桥式整流电路 V5 V6
α
α
α
ωt
自然换相点为各晶闸管控制角的起点 自然换相点为各晶闸管控制角的起点 当控制角为α时 当控制角为 时
α=0°时, ° 工作波形
解：
输出最大平均电流 I
LM
U LM 150 = = = 30 RL 5
cos α = 2U L 2 × 150 −1 = − 1 ≈ 0.51 0.9U 2 0.9 × 220
当输出电压为150V时 当输出电压为150V时
o
查表得α≈60 查表得
θ = 180° − 60° = 120°
0° ~ 120°
（2）主要参数计算 ）
0° ≤ α ≤ 30°时
输出电压的平均值
U L = 1.17U 2 cos α
π U L = 0.675U 2 [1 + cos( + α )] 6
30° < α ≤ 150°时
负载电流平均值
IL =
UL RL
通过晶闸管的平均电流
1 IT = I L 3
晶闸管承受的最大电压
三、晶闸管的主要参数
结温为额定值，门极断开， 断态重复峰值电压U 断态重复峰值电压 DRM 结温为额定值，门极断开，允许重复加在 晶闸管A与 间的正向峰值电压 晶闸管 与K间的正向峰值电压 反向重复峰值电压U 反向重复峰值电压 RRM 结温为额定值，门极断开，允许重复加在 结温为额定值，门极断开， 晶闸管A与 间的反向峰值电压 晶闸管 与K间的反向峰值电压 通态平均电流I （ ） 通态平均电流 T（AV）
用一只晶闸管的单相桥式可控整流电路
注意： 注意：
1、整流电路之后不能接滤波电容 、 2、晶闸管应选维持电流较大的管子 、
二、三相可控整流电路
1、三相半波可控整流电路 、
（1）电路组成及工作原理 ）
T L1 L2 L3 W V3 U V V1 V2