晶閘管及其應(yīng)用§8—2

晶閘管可控整流電路本章小結(jié)§8—1普通晶閘管§8—3

特殊晶閘管及其應(yīng)用晶閘管具有體積小、質(zhì)量輕、效率高、動作迅速、操作方便、容量大、使用壽命長等優(yōu)點，在可控整流、無觸點開關(guān)、交流調(diào)壓、電源逆變、電動機無級調(diào)速等方面得到廣泛應(yīng)用。晶閘管及其應(yīng)用晶閘管應(yīng)用舉例a)晶閘管調(diào)光臺燈b)晶閘管軟啟動器c)晶閘管投切開關(guān)d)晶閘管直流焊機晶閘管及其應(yīng)用§8—1普通晶閘管１.熟悉晶閘管的圖形符號、主要參數(shù)，掌握晶閘管的導(dǎo)電特性。２.掌握晶閘管的電極判別和質(zhì)量判斷方法。學(xué)習(xí)目標(biāo)晶閘管及其應(yīng)用晶閘管可分為普通晶閘管和特種晶閘管兩大類，普通晶閘管有塑封型(小功率)、平板型(中功率)和螺栓型(中、大功率)，其外形如圖所示。晶閘管及其應(yīng)用晶閘管外形a)塑封型b)平板型c)螺栓型由外層P型半導(dǎo)體引出陽極(A)，由外層Ｎ型半導(dǎo)體引出陰極(K)，由中間P型半導(dǎo)體引出控制極(G)，控制極也稱門極。一、晶閘管的結(jié)構(gòu)與符號晶閘管及其應(yīng)用晶閘管結(jié)構(gòu)與圖形符號a)內(nèi)部結(jié)構(gòu)b)圖形符號晶閘管陽極A、陰極K、燈泡HL和電源GB1構(gòu)成主回路，控制極G、陰極K、開關(guān)SA和電源GB2構(gòu)成控制回路。二、晶閘管的導(dǎo)電特性晶閘管及其應(yīng)用普通單向晶閘管工作特性a)正向阻斷b)觸發(fā)導(dǎo)通c)反向阻斷

(１)給晶閘管加正向電壓，控制極不加正向電壓(開關(guān)SA斷開)，燈不亮，這種狀態(tài)稱為正向阻斷，如圖a所示。(２)給晶閘管加正向電壓，再閉合開關(guān)SA，使控制極和陰極之間也加上正向電壓(觸發(fā)電壓)，這時燈亮，說明晶閘管已導(dǎo)通，這種狀態(tài)稱為觸發(fā)導(dǎo)通，如圖b所示。斷開開關(guān)SA，燈仍亮。這說明，晶閘管一旦導(dǎo)通，控制極就失去控制作用。晶閘管由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止必須使陽極電流小于維持電流，這就是晶閘管的觸發(fā)維持特性。晶閘管及其應(yīng)用(３)晶閘管加反向電壓，這時不論是否加控制電壓，也不論控制極所加是正向電壓還是反向電壓，燈都不亮，晶閘管都不導(dǎo)通，這種狀態(tài)稱為反向阻斷，如圖c所示。晶閘管及其應(yīng)用

１.通態(tài)平均電流IF通態(tài)平均電流IF是指在環(huán)境溫度小于40℃和標(biāo)準(zhǔn)散熱條件下，允許連續(xù)通過晶閘管陽極的工頻(50Hz)正弦波半波電流的平均值。

２.維持電流IH維持電流IH是指在控制極開路和規(guī)定的環(huán)境溫度下，晶閘管維持導(dǎo)通時的最小陽極電流。三、晶閘管的主要參數(shù)晶閘管及其應(yīng)用

３.正向平均管壓降UF正向平均管壓降UF是指晶閘管正向?qū)顟B(tài)下，陽極和陰極之間的平均電壓降，一般為0.4~1.2V。UF越小，晶閘管的耗散功率也越小。

４.觸發(fā)電壓UG和觸發(fā)電流IG觸發(fā)電壓UG和觸發(fā)電流IG是指在室溫下，陽極和陰極之間加6V正向電壓時，使晶閘管從阻斷到完全導(dǎo)通所需的最小控制極直流電壓和電流。晶閘管及其應(yīng)用５.正向重復(fù)峰值電壓UDRM正向重復(fù)峰值電壓UDRM是指在控制極開路的條件下，允許重復(fù)作用在晶閘管上的最大正向電壓。

６.反向重復(fù)峰值電壓UBRM反向重復(fù)峰值電壓UBRM是指在控制極開路的條件下，允許重復(fù)作用在晶閘管上的最高反向工作電壓。晶閘管及其應(yīng)用

１.判別管腳極性四、晶閘管的簡易檢測晶閘管及其應(yīng)用常見晶閘管引腳排列晶閘管及其應(yīng)用常見晶閘管引腳排列晶閘管及其應(yīng)用常見晶閘管引腳排列

２.檢測晶閘管質(zhì)量晶閘管及其應(yīng)用單向晶閘管極性判別§8—2晶閘管可控整

流電路１.熟悉晶閘管可控整流電路的形式，理解其工作原理。２.了解單結(jié)晶體管的外形、功能和應(yīng)用。３.了解可控整流觸發(fā)電路的基本形式和工作原理。學(xué)習(xí)目標(biāo)晶閘管及其應(yīng)用一、單相半控橋式整流電路晶閘管及其應(yīng)用單相半控橋式整流電路圖及波形圖a)電路圖b)波形圖

１.u2為正半周時，晶閘管V1和二極管V4承受正向電壓，如果這時未加觸發(fā)脈沖，則晶閘管處于正向阻斷狀態(tài)，輸出電壓uo=0。

２.在t1時刻(ωt=

α)加觸發(fā)脈沖uG，晶閘管V1觸發(fā)導(dǎo)通。３.在ωt=

α~π期間，盡管觸發(fā)脈沖uG已消失，但晶閘管仍保持導(dǎo)通，直至u2過零(ωt=

π)

時，晶閘管才自行關(guān)斷，在此期間uo=

u2，極性為上正下負。４.u2為負半周時，晶閘管V2和二極管V3承受正向電壓，只要觸發(fā)脈沖uG到來，晶閘管就導(dǎo)通，負載上所得到的仍為上正下負的電壓。晶閘管及其應(yīng)用在控制極加上觸發(fā)脈沖使晶閘管開始導(dǎo)通的角度α稱為控制角。π

-α被稱為晶閘管的導(dǎo)通角θ。控制角分別為0°、30°、60°、90°、180°時所對應(yīng)的整流波形見表。晶閘管及其應(yīng)用不同控制角α對應(yīng)的整流波形晶閘管及其應(yīng)用不同控制角α對應(yīng)的整流波形晶閘管及其應(yīng)用不同控制角α對應(yīng)的整流波形晶閘管及其應(yīng)用單相半控橋式整流電路估算公式二、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路晶閘管及其應(yīng)用１.單結(jié)晶體管的工作特性單結(jié)晶體管也稱雙基極晶體管，其外形與普通小功率三極管相似。它只有一個PN結(jié)，有三個電極，分別為發(fā)射極E、第一基極B1、第二基極B2。文字符號用“V”或“VT”表示。晶閘管及其應(yīng)用單結(jié)晶體管外形、結(jié)構(gòu)、圖形符號及等效電路a)外形及管腳排列b)結(jié)構(gòu)示意圖c)圖形符號d)等效電路晶閘管及其應(yīng)用單結(jié)晶體管的伏安特性曲線當(dāng)UE小于UAB1+UEA時，PN結(jié)承受反向電壓而截止；當(dāng)UE增大至峰點電壓

UP(UAB1+UEA)時，PN結(jié)正向?qū)?，使rB1急劇減小，η下降，呈現(xiàn)負阻特性，進入導(dǎo)通狀態(tài)。隨著IE增大，rB1減小，UEB1等于谷點電壓UV時，PN結(jié)進入飽和狀態(tài)；當(dāng)UE小于UV時，PN結(jié)又回到截止?fàn)顟B(tài)。晶閘管及其應(yīng)用２.單結(jié)晶體管自激振蕩電路單結(jié)晶體管自激振蕩電路a)原理電路b)振蕩波形晶閘管及其應(yīng)用接通電源后，電源UBB通過R2、R1加在單結(jié)晶體管的兩個基極上，同時，通過RP、RE給電容C充電，電容兩端電壓uC按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)uC達到峰點電UP時，單結(jié)晶體管導(dǎo)通，rB1的阻值迅速減小，電容C通過rB1、R1迅速放電，在R1上形成脈沖電壓。在電容C放電過程中，當(dāng)uC下降到uC<UV時，單結(jié)晶體管截止，放電結(jié)束，輸出電壓又降到零，完成一次振蕩。電源對電容再次充電，并重復(fù)上述過程，于是在R1上產(chǎn)生一系列的尖脈沖電壓。晶閘管及其應(yīng)用改變RP的阻值(或電容C的大小)，便可改變電容充電的快慢，使輸出脈沖波形前移或后移，從而控制晶閘管的觸發(fā)導(dǎo)通時刻。顯然，當(dāng)RPC增大時，觸發(fā)脈沖后移，控制角增大；當(dāng)RPC減小時，觸發(fā)脈沖前移，控制角減小。晶閘管及其應(yīng)用３.單結(jié)晶體管同步觸發(fā)電路

變壓器二次側(cè)電壓u2經(jīng)橋式整流，再經(jīng)穩(wěn)壓管削波后得到梯形波電壓(圖b)，此電壓作為單結(jié)晶體管的同步電壓。每半個周期內(nèi)單結(jié)晶體管會輸出多個脈沖(圖c)，但只有第一個脈沖起作用，一旦晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通，其后輸入的脈沖就不再起作用。晶閘管及其應(yīng)用單結(jié)晶體管同步觸發(fā)電路橋式可控整流電壓波形晶閘管及其應(yīng)用可通過改變RP阻值的大小來改變控制角的大小，從而調(diào)節(jié)輸出電壓平均值。RP阻值調(diào)大，電容充電變慢，控制角α變大，晶閘管導(dǎo)通時間變短，輸出電壓平均值Uo就減小。反之，RP阻值調(diào)小，Uo就增大。晶閘管及其應(yīng)用圖示為利用控制電壓進行移相控制的單結(jié)晶體管觸發(fā)電路。利用控制電壓進行移相控制的單結(jié)晶體管觸發(fā)電路§8—3特殊晶閘管及其

應(yīng)用１.了解雙向晶閘管等特殊晶閘管的功能及應(yīng)用。２.了解晶閘管的選用和保護。學(xué)習(xí)目標(biāo)晶閘管及其應(yīng)用晶閘管及其應(yīng)用部分特殊晶閘管的圖形符號。晶閘管圖形符號及名稱一、雙向晶閘管晶閘管及其應(yīng)用１.結(jié)構(gòu)、圖形符號及管腳排列

外形與單向晶閘管相似，有三個電極，分別稱為第一陽極T1

(A1)、第二陽極T2(A2)和控制極G。晶閘管及其應(yīng)用雙向晶閘管的結(jié)構(gòu)、圖形符號及管腳排列a)結(jié)構(gòu)b)圖形符號c)管腳排列晶閘管及其應(yīng)用２.導(dǎo)電特性(１)雙向晶閘管的主電極T1、T2無論加正向電壓還是反向電壓，其控制極G的觸發(fā)信號無論是正向還是反向，晶閘管都能觸發(fā)導(dǎo)通。(２)雙向晶閘管在導(dǎo)通后，去掉觸發(fā)信號，依然能繼續(xù)保持導(dǎo)通。(３)當(dāng)晶閘管工作電流小于維持電流值，或第一陽極T1與第二陽極T2間外加電壓過零時，雙向晶閘管都將截止。晶閘管及其應(yīng)用雙向晶閘管的整流波形晶閘管及其應(yīng)用３.檢測方法雙向晶閘管的檢測方法晶閘管及其應(yīng)用雙向晶閘管的檢測方法晶閘管及其應(yīng)用４.雙向晶閘管調(diào)光電路用雙向晶閘管構(gòu)成的調(diào)光電路晶閘管及其應(yīng)用閉合開關(guān)SA，當(dāng)電源電壓為上正下負時，電源通過HL、RP、R對電容C充電，電容C上的電壓極性為上正下負，當(dāng)該電壓增大到雙向二極管VD的導(dǎo)通電壓時，雙向二極管導(dǎo)通，雙向晶閘管V觸發(fā)導(dǎo)通，HL點亮。當(dāng)交流電壓過零時，晶閘管自行關(guān)斷。晶閘管及其應(yīng)用當(dāng)電源電壓為上負下正時，電容C反向充電，電壓極性為上負下正，當(dāng)該電壓達到雙向二極管VD的導(dǎo)通電壓時，雙向二極管反向?qū)?，雙向晶閘管V再次觸發(fā)導(dǎo)通。調(diào)節(jié)RP的阻值可調(diào)節(jié)輸出電壓。例如，當(dāng)調(diào)大RP的阻值時，電容C充電速度變慢，晶閘管導(dǎo)通時間變短，交流輸出電壓變?。环粗?，則交流輸出電壓變大，從而起到調(diào)光作用。二、可關(guān)斷晶閘管晶閘管及其應(yīng)用普通晶閘管導(dǎo)通后欲使其關(guān)斷，必須使正向電流低于維持電流，或施加反向電壓強迫其關(guān)斷，屬于一種半控型器件；而可關(guān)斷晶閘管導(dǎo)通后欲使其關(guān)斷，只要在控制極上加負向觸發(fā)脈沖即可，是一種全控型器件。晶閘管及其應(yīng)用可關(guān)斷晶閘管a)實物圖b)圖形符號三、光控晶閘管晶閘管及其應(yīng)用用光信號進行觸發(fā)的晶閘管，也稱光觸發(fā)晶閘管，是一種光敏器件。光控晶閘管a)實物圖b)圖形符號晶閘管及其應(yīng)用當(dāng)在光控晶閘管的陽極A與陰極K之間加上正電壓時，再用足夠強的光照射一下其受光窗口，晶閘管即可導(dǎo)通。晶閘管受光觸發(fā)導(dǎo)通后，即使光源消失也能維持導(dǎo)通狀態(tài)，除非加在陽極A和陰極K之間的電壓消失或極性改變，晶閘管才能關(guān)斷。四、晶閘管的選用和保護晶閘管及其應(yīng)用

１.晶閘管的選用(１)選擇晶閘管的類型應(yīng)根據(jù)應(yīng)用電路的具體要求合理選用。(２)選擇晶閘管的主要參數(shù)應(yīng)根據(jù)應(yīng)用電路的具體要求而定。晶閘管及其應(yīng)用

２.晶閘管的保護(１)過電壓保護１)阻容吸收電路

利用阻容元件來吸收過電壓。阻容吸收元件在電路中的接入方法有3種，如圖所示。晶閘管及其應(yīng)用阻容保護電路a)交流側(cè)保護b)直流側(cè)保護c)直接保護晶閘管及其應(yīng)用２)壓敏電阻正常工作時，壓敏電阻通過的漏電流很小，當(dāng)遇到過電壓時，它可以通過數(shù)千安的放電電流，之后又可恢復(fù)正常，因此它抑制過電壓的能力很強。壓敏電阻在電路中的接入方法有3種，如圖所示。晶閘管及其應(yīng)用壓敏電阻保護電路a)單相電路中的接法b)三相電路中的Y形接法c)三相電路中的△形接法晶閘管及其應(yīng)用(２)過電流保護過電流保護的作用是：一旦有過電流產(chǎn)生并威脅晶閘管時，能在允許時間內(nèi)快速地將過電流切斷，以防晶閘管損壞?？焖偃蹟嗥鞅Ｗo電路有3種接法，如圖所示。晶閘管及其應(yīng)用過電流保護電路a)交流側(cè)保護b)直流側(cè)保護c)直接保護本章小結(jié)晶閘管及其應(yīng)用１.晶閘管又稱可控硅，通過它可用微小的信號功率對大功率的電源進行控制和變換。主要應(yīng)用在可控整流、交流調(diào)壓、大功率變頻控制、逆變控制和無觸點開關(guān)等方面。２.普通單向晶閘管只有在陽極和陰極間加正向電壓，同時在控制極和陰極之間加正向觸發(fā)電壓時，才會導(dǎo)通。晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通后，去掉觸發(fā)信號仍繼續(xù)導(dǎo)通。導(dǎo)通后的晶閘管只有在陽極電流小于維持