第3章--门极触发电路PPT课件
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《门极触发电路》PPT课件
3-31
根据前面分析，知触 发器特性如左图，但 这并不符合控制习惯， 为此增加一个输入放 大器，以满足控制规 律的需要。
3-32
3-33
• 输入放大器由于实际上是一个射极跟随器 3-34 (VT2未饱和，VT1是射极跟随器， VT2饱和， 则对VT1限幅），除电平和极性变换外对其前 后级还有阻抗匹配作用；其输入信号可正可负， 但输出总是正值，特性可以通过偏移电压灵活
脉冲。
•正反馈抗干扰环节由稳压管VD及电阻R15～18 3-30 和晶体管VT7组成。
-15V
K
•VT3截止，Vd=15V，VT7饱和， UK=0V，不影响 VT3截止；
•VT3导通，Vd=0V， VT7截止， VT3→R15→R16→15V提供附加基流， 使VT3导通更可靠。
（4）.输入放大器——电平变换电路
同步与移 相
抗干扰 电路
脉冲形成 与输出
l）.脉冲形成与输出
3-24
• 脉冲形成由图3.6中的晶体管TV3～TV6组成， 它们都工作在开关状态，其中TV3由同步和移 相电路控制，VT4、TV5、TV6组成一个复合 晶体管，起功率放大作用。
• TV3截止时，C3充电： 0V→VD5→C3→RC→-15V
• 触发器定相是有关变压器接法、触发器及主电3-37 路等方面知识的综合应用。
• 由于变压器有多种接法，触发器也有不同类型， 因此触发器定相有其灵活性，即正确的答案不 是唯一的，但要求却是一致的，也就是说不管 用什么方法连接都必须保证变流器正常工作。
• 一般从三个方面来分析与综合：
• （1）.根据触发器特性，分析触发器输出脉冲 相对于它的同步电压相位关系，即找出α=0O 至α= αmax相对于同步电压的相位区间。
电力电子技术第3章 晶闸管的触发驱动电路
15
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°。
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°。
门控开关电路PPT课件
TR VCC 3
, uO保持
第4页/共15页
+VCC CS
uo C1
▪由 5 5 5 定 时 器 构 成 单 稳 态 触 发 器
VC
C
8
TH CO
6 5
R +–A1
R
TR 2 D7
+–A2 R
T
1
RD 4 RQ
SQ
+VCC
84 R1
7
3 UO
555 3 6 TH
ui C
2 TR 5
+ uC
1
–
CS uo
+–A2 R
T
1
GND
RD 4 RQ
SQ
+VCC
84 R1
7
3 UO
555 3 6 TH
ui C
2 TR 5
+ uC
1
–
CS uo
C1
当C充电>2VCC/3时， uo=0, T导通,电容C很快放电, 电路恢复到初始状态。
第6页/共15页
555单稳电路波形图
ui uC
2VCC / 3
uO
当ui为高电平时， uo保持，仍为uo=0
第3页/共15页
▪由 5 5 5 定 时 器 构 成 单 稳 态 触 发 器
VC
C
8
TH CO
6 5
R +–A1
R
TR 2 D7
+–A2 R
T
1
RD 4 RQ
SQ
3 TH UO
ui
C
84 R1
7
555 3 6 TH
2 TR 5
电力电子技术第3章-整流电路课件
■整流电路的分类 ◆按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种。 ◆按电路结构可分为桥式电路和零式电路。 ◆按交流输入相数分为单相电路和多相电路。 ◆按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，分 为单拍电路和双拍电路。
3.1 单相可控整流电路
3.1.1 单相半波可控整流电路 3.1.2 单相桥式全控整流电路 3.1.3 单相全波可控整流电路 3.1.4 单相桥式半控整流电路
(3-5) (3-6) (3-7)
I DR
1
2p
2p a p
I
2 d
d
(wt
)
p a 2p I d
(3-8)
√其移相范围为180，其承受的最大正反向电压均为u2的峰值即 2U。2 续流二极管承受的电压为-ud，其最大反向电压为 2U2，亦为u2的峰值。
■单相半波可控整流电路的特点是简单，但输出脉动大，变压器二次侧电流 中含直流分量，造成变压器铁芯直流磁化。为使变压器铁芯不饱和，需增 大铁芯截面积，增大了设备的容量。
3.1.2 单相桥式全控整流电路
u
☞为了克服此缺点，一般在主电
d
a
q =p
路中直流输出侧串联一个平波 E
电抗器。
0
p
wt
☞电感量足够大使电流连续，晶
闸管每次导通180，这时整流 i d
电压ud的波形和负载电流id的 O
wt
波形与电感负载电流连续时的
图3-8 单相桥式全控整流电路
波形相同，ud的计算公式亦一样。
(3-10)
3.1.2 单相桥式全控整流电路
☞流过晶闸管的电流平均值 ：
IdT
1 2
Id
0.45U2 R
1 cosa
2
3.1 单相可控整流电路
3.1.1 单相半波可控整流电路 3.1.2 单相桥式全控整流电路 3.1.3 单相全波可控整流电路 3.1.4 单相桥式半控整流电路
(3-5) (3-6) (3-7)
I DR
1
2p
2p a p
I
2 d
d
(wt
)
p a 2p I d
(3-8)
√其移相范围为180，其承受的最大正反向电压均为u2的峰值即 2U。2 续流二极管承受的电压为-ud，其最大反向电压为 2U2，亦为u2的峰值。
■单相半波可控整流电路的特点是简单，但输出脉动大，变压器二次侧电流 中含直流分量，造成变压器铁芯直流磁化。为使变压器铁芯不饱和，需增 大铁芯截面积，增大了设备的容量。
3.1.2 单相桥式全控整流电路
u
☞为了克服此缺点，一般在主电
d
a
q =p
路中直流输出侧串联一个平波 E
电抗器。
0
p
wt
☞电感量足够大使电流连续，晶
闸管每次导通180，这时整流 i d
电压ud的波形和负载电流id的 O
wt
波形与电感负载电流连续时的
图3-8 单相桥式全控整流电路
波形相同，ud的计算公式亦一样。
(3-10)
3.1.2 单相桥式全控整流电路
☞流过晶闸管的电流平均值 ：
IdT
1 2
Id
0.45U2 R
1 cosa
2
电力电子技术 第3章 晶闸管相控触发电路
W2 dt
dΦ dt
= W1A
=
W2
A
dB dt
dB dt
式中，Φ为磁路中的磁通；B为磁通密度；
A为磁路截面积
若脉宽τ内，磁路不饱和，则：
∵
u1
=
E
=
W1 A
dB dt
∴ dB 为常数 dt
则u2为恒值，从而可把矩形电压
传输到二次侧。
相控触发电路的同步方式及输出
VW1
VD1
u1
VD2
u2 R3
VT
根据usy周期信号的性质不同，分为线性垂直移相方法和余弦交点移相方法
3.7.3 相控触发电路的同步方式及输出
一.同步方式（同步环节）
同步信号：与电网电压严格同步的基准信号。
us1
us2
u
us1 us2
ωt
阻容移相滤波电路及 电压相位关系
主电路电源电压经同步变压器降压，再经阻 容移相，便可获得符合要求的同步信号。尽管利 用同步变压器可以获得适宜相位的电压信号，为 了滤除电网电压中有影响的干扰信号，提供抗干 扰性能，同步变压器输出端通常设有如图所示的 阻容滞后移相滤波电路。
常见的触发脉冲电压波形
z脉冲列
对于并联晶闸管的大电流变流装置及串 联晶闸管的高电压装置，应采用强触发 脉冲。
对相控触发电路的基本要求
IGM
t1 t2
t3
采用强触发脉冲的目的是：
缩小晶闸管管间开通时间的差异，有利于动态 均流和均压。
t1为前沿时间；t2为强脉冲宽度；t3为脉冲持续时间； IGM为强触发脉冲幅值，是触发电流IG的5倍左右。 IG 大容量晶闸管门极触发电流要求脉冲峰值在
一般晶闸管变流电路的控制框图
dΦ dt
= W1A
=
W2
A
dB dt
dB dt
式中，Φ为磁路中的磁通；B为磁通密度；
A为磁路截面积
若脉宽τ内，磁路不饱和，则：
∵
u1
=
E
=
W1 A
dB dt
∴ dB 为常数 dt
则u2为恒值，从而可把矩形电压
传输到二次侧。
相控触发电路的同步方式及输出
VW1
VD1
u1
VD2
u2 R3
VT
根据usy周期信号的性质不同，分为线性垂直移相方法和余弦交点移相方法
3.7.3 相控触发电路的同步方式及输出
一.同步方式（同步环节）
同步信号：与电网电压严格同步的基准信号。
us1
us2
u
us1 us2
ωt
阻容移相滤波电路及 电压相位关系
主电路电源电压经同步变压器降压，再经阻 容移相，便可获得符合要求的同步信号。尽管利 用同步变压器可以获得适宜相位的电压信号，为 了滤除电网电压中有影响的干扰信号，提供抗干 扰性能，同步变压器输出端通常设有如图所示的 阻容滞后移相滤波电路。
常见的触发脉冲电压波形
z脉冲列
对于并联晶闸管的大电流变流装置及串 联晶闸管的高电压装置，应采用强触发 脉冲。
对相控触发电路的基本要求
IGM
t1 t2
t3
采用强触发脉冲的目的是：
缩小晶闸管管间开通时间的差异，有利于动态 均流和均压。
t1为前沿时间；t2为强脉冲宽度；t3为脉冲持续时间； IGM为强触发脉冲幅值，是触发电流IG的5倍左右。 IG 大容量晶闸管门极触发电流要求脉冲峰值在
一般晶闸管变流电路的控制框图
换流重叠角产生原因：进线电抗；电流不能突变；换流需要时间。
上节课内容回顾换流重叠角产生原因：¾进线电抗；¾电流不能突变；¾换流需要时间。
t t t t tu a u bttttt输出电压平均值γ2.1.2 三相半波可控整流电路的换流重叠角tt1VT 2VT 3VT2.1.3 其他整流电路的换流重叠角在换流过程中，波形在两个电压（即一个是原提供负载电流的电压，另一个是将要值为提供负载电流的电压）波形的中间。
ud两个电压的平均值。
2.2 有源逆变什么是逆变？为什么要逆变？¾逆变（invertion）——把直流电转变成交流电，为整流的逆过程。
实例：电力机车下坡行驶，机车的位能转变为电能，反送到交流电网中去，有助于刹车；逆变电路——把直流电逆变成交流电的电路；有源逆变电路——交流侧和电网连结，即电网为负载。
应用：高压直流输电等；对于可控整流电路，满足一定条件就可工作于有源逆变，其电路形式未变，只是电路工作条件转变。
¾无源逆变——变流电路的交流侧不与电网联接，而直接接到普通负载，将在以后介绍。
2.1 换流重叠角2.2.1 有源逆变产生的条件－总结2.2.1 有源逆变产生的条件有源逆变产生的条件1）输出电压极性与延迟角α的关系00000909090180ααα≤≤<<:::范围内，输出电压平均值为正。
＝时，输出电压的平均值为零。
范围内，输出电压平均值为负。
此时，若负载侧存在一个与原来整流电压极性相反的电源，则有源逆变将产生。
3）最小超前角的限制（逆变失败）逆变失败（逆变颠覆）——指逆变时，一旦换相失败，外接直流电源就会通过晶闸管电路短路，或使变流器的输出平均电压和直流电动势变成顺向串联，形成很大短路电流，造成器件和变压器损坏。
可能原因：（1）触发电路工作不可靠，不能适时、准确地给各晶闸管分配脉冲，如脉冲丢失、脉冲延时等，致使晶闸管不能正常换相；（2）晶闸管发生故障，该断时不断，或该通时不通；（3）交流电源缺相或突然消失；（4）换相的裕量角不足，引起换相失败。
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。
《门电路和触发器》课件
门电路是实现逻辑运算的基本单元，如与门、或门、非门等，它们 可以组合起来实现复杂的逻辑功能。
组合逻辑电路
利用门电路可以构建各种组合逻辑电路，如编码器、译码器、比较 器等，这些电路在计算机、通信、控制等领域有广泛应用。
数字系统
门电路是构成数字系统的基本元件，如计算机中的CPU、内存、总线 等都离不开门电路的应用。
它由逻辑门电路组成，具有两个稳定 状态，可以在外部信号的作用下进行 状态的翻转。
触发器的分类
根据逻辑功能的不同，触发器可以分 为RS触发器、D触发器、JK触发器和 T触发器等类型。
根据电路结构的不同，触发器可以分 为基本型触发器和钟控型触发器两类 。
触发器的作用
触发器可以作为存储 元件，用于存储二进 制信号状态。
在时钟脉冲的上升沿或 下降沿到来时，D触发 器的输出状态会根据输 入信号D的状态发生改 变。
特点
D触发器具有存储数据 的功能，因此在寄存器 和计数器等数字电路中 得到广泛应用。
JK触发器
功能描述
JK触发器也称为双输入边沿触发 器，具有置位、复位、翻转和非 翻转四个工作状态。当J和K输入 端都为0时，输出端为0；当J和K 输入端都为1时，输出端为1；当J 和K输入端分别为0和1时，输出 端状态会发生翻转。
02 当输入信号为高电平时，输出信号为低电平；当 输入信号为低电平时，输出信号为高电平。
03 NOT门电路常用于实现信号的反向传输和存储等 功能。
NAND门电路
01
NAND门电路是一种逻辑门电路，其功能是实现逻辑
与非运算。
02
当输入信号全部为高电平时，输出信号为低电平；否
则，输出信号为高电平。
03
工作原理
当置位或复位信号来到时，触发器会根据输入信号的状态改变输出状态，并保持不变直到 另一个信号到来。
组合逻辑电路
利用门电路可以构建各种组合逻辑电路，如编码器、译码器、比较 器等，这些电路在计算机、通信、控制等领域有广泛应用。
数字系统
门电路是构成数字系统的基本元件，如计算机中的CPU、内存、总线 等都离不开门电路的应用。
它由逻辑门电路组成，具有两个稳定 状态，可以在外部信号的作用下进行 状态的翻转。
触发器的分类
根据逻辑功能的不同，触发器可以分 为RS触发器、D触发器、JK触发器和 T触发器等类型。
根据电路结构的不同，触发器可以分 为基本型触发器和钟控型触发器两类 。
触发器的作用
触发器可以作为存储 元件，用于存储二进 制信号状态。
在时钟脉冲的上升沿或 下降沿到来时，D触发 器的输出状态会根据输 入信号D的状态发生改 变。
特点
D触发器具有存储数据 的功能，因此在寄存器 和计数器等数字电路中 得到广泛应用。
JK触发器
功能描述
JK触发器也称为双输入边沿触发 器，具有置位、复位、翻转和非 翻转四个工作状态。当J和K输入 端都为0时，输出端为0；当J和K 输入端都为1时，输出端为1；当J 和K输入端分别为0和1时，输出 端状态会发生翻转。
02 当输入信号为高电平时，输出信号为低电平；当 输入信号为低电平时，输出信号为高电平。
03 NOT门电路常用于实现信号的反向传输和存储等 功能。
NAND门电路
01
NAND门电路是一种逻辑门电路，其功能是实现逻辑
与非运算。
02
当输入信号全部为高电平时，输出信号为低电平；否
则，输出信号为高电平。
03
工作原理
当置位或复位信号来到时，触发器会根据输入信号的状态改变输出状态，并保持不变直到 另一个信号到来。
电力电子半导体器件SCR介绍 ppt课件
ppt课件
21
ppt课件
22
国产快速晶闸管：KK系列
ppt课件
23
国产高频晶闸管：KG系列
ppt课件
24
高频晶闸管的特点： ①工作频率高，di/dt大。 ②关断时间短，最高允许结温下10us左右。 ③短时间内（3us）承受尖峰反向电压高，抗过电压能力强，
dv/dt大。 ④重复阻断电压较低，800—1000V。 ⑤抗直通电流能力差，需配置快速过电流保护环节。
门极开路，额定结温下，允许50次/s，持续时间不大于10ms， 重复施加在阳极上的正向最大脉冲电压。
VDRM ≈ 90% VDSM
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12
３．反向不重复峰值电压VRSM
门极开路，加在SCR阳极反向电压上升到反向伏安特性曲线急 剧弯曲处所对应的电压值。不能重复，每次持续时间不大于10ms 的脉冲电压。
28
②换向特性：
两个反并的晶闸管导通、关断相互影响——换向问题。
换向能力是晶闸管的一个特有参数，用换向电流临界下降率
来表示(di/dt)c，为可靠运行，要求双向晶闸管有很强的换向 能力。标准将(di/dt)c分为0.2、0.5、1、2四个等级。 如：200A的器件， 0.2级为(di/dt)c=200× 0.2%= 0.4A/us ③额定通态方均根电流：I T(RMS)
2．正向电流越大，关断时间toff越长；外加反向电压越高，反 向电流越大，关断时间可缩短；结温越高，关断时间越长。
3．关断时，过早施加正向电压，会引起误导通。
ppt课件
11
三、参数
（一）电压参数
1．断态不重复峰值电压VDSM 门极开路，加在SCR阳极正向电压上升到正向伏安特性曲线
急剧弯曲处所对应的电压值。不能重复，每次持续时间不大于 10ms的脉冲电压。（转折电压，小于VBO) ２．断态重复峰值电压VDRM
电气类 第3章__相控整流电路(《电力电子技术》课件)
图3.5 并联续流二极管的单相桥式半控整流电路及其波形
3.1.2 单相桥式半控整流电路
并联续流二极管的输出电压平均值
1 π 2 1 cos U d 2U 2 sin td( t ) U 2 (1 cos ) 0.9U 2 π π 2
输出电压有效值
U
晶闸管电流平均值和有效值分别为
u2
o
ud
t
Tr
T1 i2
T3
id R L E ud
o
id
t
u1
u2
o
id
反电动势-电阻性负载
t
T2
T4
o
反电动势-电感性负载
t
图3.8 带反电动势负载的单相桥式全控整流电路及其波形
3.2 三相相控整流电路
3.2.1 三相半波相控整流电路
3.2.2 三相桥式全控整流电路 3.2.3 三相桥式半控整流电路
3.1.3 单相桥式全控整流电路
整流输出电压平均值为
1 cos Ud 0.9U2 2
输出电流的平均值和有效值分别为
晶闸管电流平均值为
IdT Ud U 2 1 cos U U2 Id 0.9 I R R 2 R R U 2 1 cos 1 Id 0.45 2 R 2
2. 电感性负载 在电源正半周，晶闸管T1和T4同时 承受正向电压。若在 t 时同时 触发T1和T4导通，则电源电压通过 T1和T4加至负载上。当电源电压过 零变负时，由于大电感的存在，T1 和T4仍继续导通。 在电源负半周，晶闸管T2和T3同时 承受正向电压。在 t π 时同 时触发T2和T3导通，T1和T4承受 反向电压而关断，负载电流由T1和 T4换流至T2和T3，电源电压通过 T2和T3施加到负载端。当电源电压 过零变正时，电感的储能使T2和T3 维持继续导通，直至下一个周期T1 和T4被触发导通为止。
电路电子晶闸管的触发电路设计.ppt
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
R15
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
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
E UP IP
Re
C6
R11 C9
R15
RP3
R18
8 7 6 5 4 3 2 1
KJ004
up
R3
R9
R6
9
1 0 C3
11
12
13
14 15
R12
16
(1~ 6脚为6路单脉冲输入)
16
1
15
2
14
3
4
5
6
7
8
13
12
K J0 4 1
• 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
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
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
E UP IP
Re
C6
R11 C9
R15
RP3
R18
8 7 6 5 4 3 2 1
KJ004
up
R3
R9
R6
9
1 0 C3
11
12
13
14 15
R12
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(1~ 6脚为6路单脉冲输入)
16
1
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14
3
4
5
6
7
8
13
12
K J0 4 1
晶体管触发电路
4
6
2
c b a
Y/Y-2
a
触发器 至VT1
1
b
至VT2
2
c
至VT3
3
-a
至VT4
4
-b
至VT5
5
-c
至VT6
6
作业
Ø3.1 Ø3.2 Ø3.3 Ø3.5 Ø3.7 Ø3.12
4
第4章 交流调压和交交变频
Ø4. 1 交流调压 Ø4.2 交交变频器
概述
交流调压:交流电压幅值的变换（频率不变）
Ø台灯的灯光控制
n0 初始触发 延迟角α 0
a
3.4.2 微机数字触发器
3.5 触发器的定相
变流器组成 Ø主变压器、同步变压器、主电路、触 发器、控制电路
3.5 触发器的定相
触发器的定相 Ø根据触发器特性、主电路情 况、主变压器和同步变压器的 连接组，将触发器与主电路之 间、触发器与同步变压器之间、主变压器与主电路之间 以及主变压器和同步变压器与交流电源之间正确地连接 起来，以保证变流器的正常工作。
Ø选择图示变压器接法（也可选择其他） Ø其余各相，脉冲相位依次滞后600
u2
ua
ub
uc
A
π
C
t
O
B
usy ua迟后usy
同步电压usy
1500
D
2π
t
O
π 1500
usy超前ua
U(3)
t
O
π
2π
a max
例 3.1（重要）
Ø其余各相，脉冲相位依次滞后600 Ø形成双窄脉冲
a
1
3
5
A
b
B
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第3章 门极触发电路
3.1 概述 3.2 晶体管触发电路 3.3 集成触发器 3.4 触发器的定相
2021/3/9
授课：XXX
1
3.1 门极电路的驱动控制·引言
▪ 3.1.1 门极触发信号的种类 1）直流信号 损耗增加 2）交流信号 温度变化和交流电压幅值变化
时，延迟角不稳定
3）脉冲信号 便于控制脉冲的出现时刻 ，降 低门极损耗。实现信号的同步传输。
▪ 以三相全控桥为例，当接反电势电感负载时，脉冲初 始相位应定在α=90 ；当uco=0时，调节up的大小使产 生脉冲的M点对应α=90 的位置。当uco为0，α=90 ， 则输出电压为0；如uco为正值，M点就向前移，控制角 α<90 ，处于整流工作状态；如uco为负值，M点就向 后移，控制角α>90 ，处于逆变状态。
2021/3/9
授课：XXX
2
3.1.2 晶闸管对触发电路的要求
1. 触发脉冲的电压和电流应大于晶闸管要求的数值， 并留有一定的裕量。
2. 触发脉冲应满足要求的移相范围240°-300°。 3．触发脉冲与晶闸管主电路电源必须同步。 4．触发脉冲的应有足够的宽度，脉冲前沿陡度应大于
1A/us。 5．为满足三相全控桥的要求，触发电路应能输出双窄
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
2021/3/9 在V8集电极电路中。 授课：XXX
7
▪ 当V4的基极电压uco=0时，V4截止。+E1电源通过R11提供 给V5一个足够大的基极电流，使V5饱和导通。所以V5集 电极电压接近于-E1，V7、V8处于截止状态，无脉冲输出。 电源+E1经R9、V5的发射极到-E1对电容C3充电，充满后 电容两端电压接近2E1，极性如图所示。
2021/3/9
授课：XXX
5
图3-1 同步信号为锯齿波的触发电路
2021/3/9
授课：XXX
6
3.2 同步信号为锯齿波的触发电路
R15
1) 脉冲形成环节
VD11~VD14
C7 + C6
+15V
220V 36V
VD15
B VD7 TP
VD8 +15V
V4、V5 —脉冲形成 V7、V8 — 脉冲放大 控制电压uco加在V4 基极上
up'
up
R8
R6//R7 (R6//R7)
▪
控制电压uco单独作用在V4基极时的电压
u
' c0
为：
uc' 0uc0R7R6(R/6/R/8/R8)
所以，u
' p
仍为一条与up平行的直线，但绝对值比up小；u
' c0
仍为一条与uco平行的直线，但绝对值比uco小。
2021/3/9
授课：XXX
11
▪ 当V4不导通时，V4的基极b4的波形由 uh up' uc' o 确定。 当b4点电压等于0.7V后，V4导通。产生触发脉冲。改 变uco便可以改变脉冲产生时刻，脉冲被移相。加up的 目的是为了确定控制电压uco=0时脉冲的初始相位。
脉冲或宽脉冲。
6．β为min满限足制反。并联可逆电路的要求，触发电路应有αmin、
2021/3/9
授课：XXX
3
相控电路：
晶闸管可控整流电路，通过控制触发角a的大小即控制触发
脉冲起始相位来控制输出电压大小。 采用晶闸管相控方式时的交流电力变换电路和交交变频电路 （第4章）。
相控电路的驱动控制
为保证相控电路正常工作，很重要的是应保证按触发角a的大
▪ V4基极电位由锯齿波电压、控制电压uco、直流偏移电 压up三者叠加所定,它们分别通过电阻R6、R7、R8 与 V4基极连接。
2021/3/9
授课：XXX
10
▪ 根时的据电叠压加，原其理值，为先设uh为锯齿波电压ue3单独作用在基极
uh
ue3R6
R7//R8 (R7//R8)
所以uh仍为锯齿波，但斜率比ue3低。 ▪ 同理，直流偏移电压up单独作用在V4基极时的电压 u 'p为
V1、VS、RP2和R3为一恒流源电路
授课：XXX
9
▪ 当V2截止时，恒流源电流I1C对电容C2充电，所以C2两 端的电压uC为
uc I1CdtC 1I1Ct
▪ uC按线性增长,即ub3按线性增长。调节电位器RP2，可 以改变C2的恒定充电电流I1C。
▪ 当V2导通时，因R4很小所以C2迅速放电，使得ub3电位 迅速降到零伏附近。当V2周期性地导通和关断时，ub3 便形成一锯齿波。射极跟随器V3的作用是减小控制回 路电流对锯齿波电压ub3的影响。
VS R1
RP2
R3
V1 I1c V3
R9
R11
C3
A
VD4 R10
R6
R12
R14
R13
V5 C5
VD6
V7
R18 VD9 R16
TS R
VD1 VD2 Q
R4 V2
C2 R5
R7 R8
V4 R17
V6 C3
V8
VD10
VD5
uts
C1 R2
up
RP1
接封锁信号
uco -15V
X Y -15V
图3-2 同步信号为锯齿波的触发电路
▪ 当uco≥0.7V时，V4导通。A点电位从+E1突降到1V，由 于电容C3两端电压不能突变，所以V5基极电位也突降到2E1，V5基射极反偏置，V5立即截止。它的集电极电压由 -E1迅速上升到钳位电压2.1V时，使得V7、V8导通，输出 触发脉冲。
▪ 同时电容C3由+E1经R11、VD4、V4放电并反向充电，使 V5基极电位逐渐上升。直到V5基极电位ub5 >-E1，V5又重 新导通。这时V5集电极电压又立即降到-E1，使V7、V8截 止，输出脉冲终止。可见，脉冲前沿由V4导通时刻确定，
脉冲宽度由反向充电时间常数R11C3决定。
2021/3/9
授课：XXX
8
3.2 2)
同步信号为锯齿波的触发电路
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。
2021/3/9
图3-2 同步信号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
小在正确的时刻向电路中的晶闸管施加有效的触发脉冲。 晶闸管相控电路，习惯称为触发电路。
大、中功率的变流器广泛应用的是晶体管触发电路， 其中以同步信号为锯齿波的触发电路应用最多。
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授课：XXX
4
3.2同步信号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：脉冲的形成与放大、锯齿波 的形成和脉冲移相、同步环节。此外，还有 强触发和双窄脉冲形成环节。
3.1 概述 3.2 晶体管触发电路 3.3 集成触发器 3.4 触发器的定相
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3.1 门极电路的驱动控制·引言
▪ 3.1.1 门极触发信号的种类 1）直流信号 损耗增加 2）交流信号 温度变化和交流电压幅值变化
时，延迟角不稳定
3）脉冲信号 便于控制脉冲的出现时刻 ，降 低门极损耗。实现信号的同步传输。
▪ 以三相全控桥为例，当接反电势电感负载时，脉冲初 始相位应定在α=90 ；当uco=0时，调节up的大小使产 生脉冲的M点对应α=90 的位置。当uco为0，α=90 ， 则输出电压为0；如uco为正值，M点就向前移，控制角 α<90 ，处于整流工作状态；如uco为负值，M点就向 后移，控制角α>90 ，处于逆变状态。
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3.1.2 晶闸管对触发电路的要求
1. 触发脉冲的电压和电流应大于晶闸管要求的数值， 并留有一定的裕量。
2. 触发脉冲应满足要求的移相范围240°-300°。 3．触发脉冲与晶闸管主电路电源必须同步。 4．触发脉冲的应有足够的宽度，脉冲前沿陡度应大于
1A/us。 5．为满足三相全控桥的要求，触发电路应能输出双窄
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
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▪ 当V4的基极电压uco=0时，V4截止。+E1电源通过R11提供 给V5一个足够大的基极电流，使V5饱和导通。所以V5集 电极电压接近于-E1，V7、V8处于截止状态，无脉冲输出。 电源+E1经R9、V5的发射极到-E1对电容C3充电，充满后 电容两端电压接近2E1，极性如图所示。
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图3-1 同步信号为锯齿波的触发电路
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3.2 同步信号为锯齿波的触发电路
R15
1) 脉冲形成环节
VD11~VD14
C7 + C6
+15V
220V 36V
VD15
B VD7 TP
VD8 +15V
V4、V5 —脉冲形成 V7、V8 — 脉冲放大 控制电压uco加在V4 基极上
up'
up
R8
R6//R7 (R6//R7)
▪
控制电压uco单独作用在V4基极时的电压
u
' c0
为：
uc' 0uc0R7R6(R/6/R/8/R8)
所以，u
' p
仍为一条与up平行的直线，但绝对值比up小；u
' c0
仍为一条与uco平行的直线，但绝对值比uco小。
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▪ 当V4不导通时，V4的基极b4的波形由 uh up' uc' o 确定。 当b4点电压等于0.7V后，V4导通。产生触发脉冲。改 变uco便可以改变脉冲产生时刻，脉冲被移相。加up的 目的是为了确定控制电压uco=0时脉冲的初始相位。
脉冲或宽脉冲。
6．β为min满限足制反。并联可逆电路的要求，触发电路应有αmin、
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相控电路：
晶闸管可控整流电路，通过控制触发角a的大小即控制触发
脉冲起始相位来控制输出电压大小。 采用晶闸管相控方式时的交流电力变换电路和交交变频电路 （第4章）。
相控电路的驱动控制
为保证相控电路正常工作，很重要的是应保证按触发角a的大
▪ V4基极电位由锯齿波电压、控制电压uco、直流偏移电 压up三者叠加所定,它们分别通过电阻R6、R7、R8 与 V4基极连接。
2021/3/9
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10
▪ 根时的据电叠压加，原其理值，为先设uh为锯齿波电压ue3单独作用在基极
uh
ue3R6
R7//R8 (R7//R8)
所以uh仍为锯齿波，但斜率比ue3低。 ▪ 同理，直流偏移电压up单独作用在V4基极时的电压 u 'p为
V1、VS、RP2和R3为一恒流源电路
授课：XXX
9
▪ 当V2截止时，恒流源电流I1C对电容C2充电，所以C2两 端的电压uC为
uc I1CdtC 1I1Ct
▪ uC按线性增长,即ub3按线性增长。调节电位器RP2，可 以改变C2的恒定充电电流I1C。
▪ 当V2导通时，因R4很小所以C2迅速放电，使得ub3电位 迅速降到零伏附近。当V2周期性地导通和关断时，ub3 便形成一锯齿波。射极跟随器V3的作用是减小控制回 路电流对锯齿波电压ub3的影响。
VS R1
RP2
R3
V1 I1c V3
R9
R11
C3
A
VD4 R10
R6
R12
R14
R13
V5 C5
VD6
V7
R18 VD9 R16
TS R
VD1 VD2 Q
R4 V2
C2 R5
R7 R8
V4 R17
V6 C3
V8
VD10
VD5
uts
C1 R2
up
RP1
接封锁信号
uco -15V
X Y -15V
图3-2 同步信号为锯齿波的触发电路
▪ 当uco≥0.7V时，V4导通。A点电位从+E1突降到1V，由 于电容C3两端电压不能突变，所以V5基极电位也突降到2E1，V5基射极反偏置，V5立即截止。它的集电极电压由 -E1迅速上升到钳位电压2.1V时，使得V7、V8导通，输出 触发脉冲。
▪ 同时电容C3由+E1经R11、VD4、V4放电并反向充电，使 V5基极电位逐渐上升。直到V5基极电位ub5 >-E1，V5又重 新导通。这时V5集电极电压又立即降到-E1，使V7、V8截 止，输出脉冲终止。可见，脉冲前沿由V4导通时刻确定，
脉冲宽度由反向充电时间常数R11C3决定。
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3.2 2)
同步信号为锯齿波的触发电路
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。
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图3-2 同步信号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
小在正确的时刻向电路中的晶闸管施加有效的触发脉冲。 晶闸管相控电路，习惯称为触发电路。
大、中功率的变流器广泛应用的是晶体管触发电路， 其中以同步信号为锯齿波的触发电路应用最多。
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3.2同步信号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：脉冲的形成与放大、锯齿波 的形成和脉冲移相、同步环节。此外，还有 强触发和双窄脉冲形成环节。