晶闸管的触发电路

第三章晶闸管的触发电路

学习目标

1. 能根据晶闸管主电路的特点选择合适的触发电路，并能进行正确地连接与调试。

2. 熟悉几种常用触发电路的组成和工作原理。

3. 能用示波器测试触发电路关键点的波形，根据现象能够排除触发电路的故障。

控制晶闸管导通的电路称为触发电路。触发电路通常以组成的主要器件名称分类，可分为：单结晶体管触发电路、晶体管触发电路、集成触发电路、计算机控制数字触发电路等。

第一节单结晶体管触发电路

一、触发电路简介

1．触发电路分类：单结晶体管触发电路、晶体管触发电路、集成触发电路、计算机控制数字触发电路等。

2．常见的触发脉冲电压波形

图3-1 常见的触发脉冲电压波形

a)正弦波 b)尖脉冲 c)方脉冲 d)强触发脉冲 e)脉冲列

3．要求

多数晶闸管电路要求触发脉冲前沿要陡，以实现精确的触发导通控制。当负载为电感性时，触发脉冲必须具有一定的宽度，以保证晶闸管的电流上升到擎住电流以上，使之可靠导通。

二、单结晶体管

1．单结晶体管的结构

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b

1

和第

二基极b

2，b

1

与b

2

之间的电阻为N型硅片的体电阻，约为 3～12kΩ，在硅片靠近b

2

极掺

入P型杂质，形成PN结，由P区引出发射极e。

图3-2单结晶体管

a)结构示意 b)等效电路 c)图形符号 d)外形及管脚

2．单结晶体管型号：有BT33和BT35两种，其中B表示半导体，T表示特种管，第一个数字3表示有3个电极，第二个数字3(或5)表示耗散功率300mW(或500mW)。

3．判断管脚：用万用表来判别单结晶体管的好坏比较容易，可选择R×1k电阻挡进行测量，若某个电极与另外两个电极的正向电阻小于反向电阻，则该电极为发射极e，接着测量另外两个电极的正反向电阻值应该相等。

4．工作原理

图3-3 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 c)特性曲线族

单结晶体管可分为以下三个区：截止区、负阻区、饱和区

导通条件：发射极电压达到

二、单结晶体管自激振荡电路

利用单结晶体管的负阻特性和RC电路的充放电

特性，可以组成单结晶体管自激振荡电路。

1．电源接通后，E通过电阻R e对电容C充电，充

电时间常数为R e C；

2．当电容电压达到单结晶体管的峰点电压U P时，

单结晶体管进入负阻区，并很快饱和导通，电容C通

过eb1结向电阻R1放电，在R1上产生脉冲电压u R1。

3．此后C又开始下一次充电，重复上述过程。由

于放电时间常数(R1+r b1)C远远小于充电时间常数

R e C，故在电容两端得到的是锯齿波电压，在电阻R1

上得到的是尖脉冲电压。

三、具有同步环节的单结晶体管触发电路

1．梯形波同步电压形成：同步变压器

2．阻容移相：改变R e的大小，可改变电容充电速度，也就改变了第一个脉冲出现的角度，达到调节α角的目的。

3．脉冲输出：直接输出和脉冲变压器输出，以实现触发电路与主电路的电气隔离。

图3-5 单结晶体管同步触发电路

第二节同步电压为锯齿波的触发电路一、同步环节

同步环节由同步变压器T、晶体管V

2、二极管VD

l

、VD

2

、R

l

及C

l

等组成。在锯齿波触发

电路中，同步就是要求锯齿波的频率与主回路电源的频率相同。锯齿波是由起开关作用的

V 2控制的，V

2

截止期间产生锯齿波，V

2

截止持续时间就是锯齿波的宽度，V

2

开关作用的晶闸

管的频率就是锯齿波的频率。要使触发脉冲与主回路电源同步，必须使V

2

开关的频率与主回路电源频率达到同步。同步变压器和整流变压器接在同一电源上，用同步变压器二次侧电

压来控制V

2

的通断，这就保证了触发脉冲与主回路电源的同步。

二、锯齿波形成及脉冲移相环节

电路中由晶体管V1组成恒流源向电容C2充电，晶体管V2作为同步开关控制恒流源对C2的充放电过程。晶体管V3为射极跟随器，起阻抗变换和前后级隔离作用，以减小后级对锯齿波线性的影响。

工作过程分析：

图3-8 锯齿波触发电路各点电压波形

三、脉冲形成、放大和输出环节

脉冲形成环节由晶体管V4、V5、V6组成；放大和输出环节由V7、V8组成；同步移相电压加在晶体管V4的基极，触发脉冲由脉冲变压器二次侧输出。

四、双脉冲形成环节

三相全控桥式电路要求触发脉冲为双脉冲，相邻两个脉冲间隔为60°，该电路可以实现双脉冲输出。

对于三相全控桥电路，电源三相U、V、W为正相序时，6只晶闸管的触发顺序为VT1→VT2→VT3→VT4→VT5→VT6彼此间隔60°，为了得到双脉冲，6块触发板的X、Y可按图3-9所示方式连接，即后相的X端与前相的Y端相连。

图3-9 实现双脉冲连接的示意图

应当注意的是，使用这种触发电路的晶闸管装置，三相电源的相序是确定的。在安装使用时，应该先测定电源的相序，进行正确的连接。

五、强触发及脉冲封锁环节

在晶闸管串、并联使用或全控桥式电路中，为了保证被触发的晶闸管同时导通。可采用输出幅值高、前沿陡的强脉冲触发电路。

电路中的脉冲封锁信号为零电位或负电位，是通过VD5加到V5集电极的。当封锁信号接入时，晶体管V7、V8就不能导通，触发脉冲无法输出。进行脉冲封锁，一般用于事故情况或者是无环流的可逆系统。二极管VD5的作用是防止封锁信号接地时，经V5、V6和VD4到—15V之间产生大电流通路。

六、特点：

同步电压为锯齿波的触发电路抗干扰能力强，不受电网电压波动与波形畸变的直接影响，移相范围宽。缺点是整流装置的输出电压u d与控制电压U C之间不成线性关系，且电路较复杂。

第三节集成触发电路

一、KC04、KC41C组成的三相集成触发电路

如图3-10所示，由三块KC04与一块KC41C外加少量分立元器件，可以组成三相全控桥的集成触发电路，它比分立元器件电路要简单得多。

1．KC04移相触发器

KC04与分立元器件的锯齿波触发电路相似，也是由同步、锯齿波形成、移相控制、脉冲形成及放大输出等环节组成。该器件适用于单相、三相全控桥式装置中作晶闸管双路脉冲相控触发。

2．KC41C六路双脉冲形成器

图3-12为KC41C内部电路及外部接线图。使用时，KC4lC与三块KC04可组成三相全控桥的双脉冲触发电路。