电子技术教案第五章晶闸管电路

第五章晶闸管电路

复习旧课：

1、单相半波整流电路、桥式整流电路；桥式整流滤波电路的工作原理、二极管和电容的选择。

2、稳压电路的工作原理和稳压过程。

新课导入：

晶闸管俗称可控硅，它是一种大功率的变流新器件，主要用于大功率的交流电能与直流电能的相互转换——将交流电转换成直流电。其输出的直流电压具有可控性。

将直流电转换成交流电，称为逆变。

教学过程：

§ 5-1 晶闸管

一、晶闸管的结构、符号

种类：普通型、双向型、可关断型。

结构：

二、晶闸管的工作原理

1、门极不加正向电压

阳极加UA时，因UG=0，V2集电极上有正电压，但基极没电流，V2不导通，晶闸管处于关断状态，IA=0，称为正向阻断。

如阳极加反向电压，二极管均截止，晶闸管处于关断状态。

总之：门极不加正向电压时，晶闸管处于关断状态。

2、门极加正向电压（门极高电位，阴极低电位）

当晶闸管加正向电压时，V1、V2的集电结都为反向偏压，此时加上UG，产生IB2，V2导通，I C2=β2I B2为V1提供基极电流，I B1=β2I B2，晶闸管完全导通。

晶闸管导通之后，V2管的基极始终有V1集电极电流流过，即使U G取消，晶闸管仍处于导通状态。这时门极已失去控制作用。

门极加上的正向电压称为触发电压。

晶闸管关断条件：

①减小阳极电流I A；I A

② U A降为0或使阳极电压反向。

晶闸管导通条件：

①阳极加正向电压；

②门极加触发电压。

三、晶闸管的电压电流特性

曲线表明：

IG=0时，阳极电流很小，称为正向漏电流，晶闸管关断，当正向漏电流突然增大，晶闸管由关断转为导通，此时电压称为正向转折电压U BO，称为硬导通（正常情况下是不允许的）

I G>0时，此时晶闸管从正向阻断转为正向导通所对应的阳极电压比U BO要低，且IG越大，相应的阳极电压低得越多。

晶闸管导通后电流很大，电压为1V左右。

加反向电压时，U BR为反向转折电压。

四、晶闸管的主要参数

1、正向断态重复峰值电压U DRM

——指允许加在晶闸管上的最大正向峰值电压。

U DRM=U BO-100

2、反向重复峰值电压URRM

——指允许重复加在晶闸管上的反向峰值电压。

U RRM=U BR-100

U DRM=U RRM（额定电压）

3、通态平均电流I T（A V）

——指允许通过的工频正弦半波电流在一个周期内的最大平均工资值，简称正向电流。

4、通态平均电压U T（A V）

——指晶闸管正向通过正弦半波额定的平均电流、结温稳定时的阳极和阴极间的电压平均值。

5、维持电流IH

——指维持晶闸管继续导通时需要的最小阳极电流。

五、晶闸管的型号

例：KP100-12G的晶闸管表示额定电流为100A，额定电压1200V、正向导通压降组别为G（1V）的普通反向阻断型晶闸管。

小结：

1、晶闸管的结构、型号和工作原理；

2、晶闸管的电压电流特性。

3、晶闸管的主要参数。

作业：

P168 1、2

§ 5-2 晶闸管单相可控整流电路复习旧课：

1、晶闸管导通和关断的条件；

2、单相半波整流电路的工作原理。

新课导入：

如果用全部或部分晶闸管取代第四章讨论的各类整流电路中的整流二极管，就能够组成输出电压连续可调的各类可控整流设备。一般容量在4KW以下的可控整流装置多采用单相可控整流，对大功率的负载多采用三相可控整流。

教学过程：

一、单相半波可控整流电路

RL：负载电阻

u1、u2：电源变压器的一次和二次正弦交流电压。

工作原理：

1、门极不加触发电压，V不导通。

2、在t1时刻，门极加U G，V被触发导通，

uL=u2

3、u2降低到接近零值时，IA小于维持电流

自行关断，uL=0。

在u2的负半周时，晶闸管承受反向电压，

因而不能导通，晶闸管承受的反向电压最

大值为2 U2。

α：控制角

θ：导通角

θ=180o-α

当α=0o时，U L最大，这时晶闸管全导通。

α=180o时，UL=0

α在0~180o之间变化时，UL可调。

∴UL=0.45U2（1+cosα）/2

IL=UL/RL

例5-1

解：α=0o时，UL=0.45×120×（1+cos0o）/2=54V

α=90o时，UL=0.45×120×（1+cos90o）/2=27V

α=120o时，UL=0.45×120×（1+cos120o）/2=13.5V

α=180o时，UL=0.45×120×（1+cos180o）/2=0V

例5-2

解：UL=50V时，cosα=2×50/0.45×220-1≈0 α=90o时UL=92V时，cosα=2×92/0.45×220-1≈0.85 α=30o时二、单相半控桥式整流电路（图5-5）

工作原理：

u2正半周时，V1、V4承受正向电压，

在t1时刻加入UG，V1触发导通。

电流回路为

a→V1→RL→V4→b。

V2、V3均承受反向电压而关断。

u2为负半周时，V2、V3承受正向电压，

在t2时刻加入UG，V2触发导通。

电流回路

b→V2→RL→V3→a。

V1、V4均承受反向电压而关断。

RL上得到的平均直流电压是半波可控整流时的2倍，即UL=0.9U2（1+cosα）/2

每只晶闸管承受的反向电压为2 U2

IF=1/2IL=UL/2RL

例5-3

解：输出最大平均电流为：

ILM=ULM/RL=30A

当UL=150V时，

cosα=2×150/0.9×220-1=0.51 α=60O

∴θ=180O-α=120O

三、应用实例

简易直流电动机调速电路（图5-7）