1、集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,第五章,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,5.1 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路與集成穩(wěn)壓電源 5.2 晶閘管可控整流電路 5.3 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,5.1 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路與集成穩(wěn)壓電源 5.1.1 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路 穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)交流電源電壓波動、負(fù)載或溫度變化時，維持輸出直流電壓穩(wěn)定。在小功率電源設(shè)備中，用得比較多的穩(wěn)壓電路有兩種：一種是第一章討論的用穩(wěn)壓二極管組成的并聯(lián)穩(wěn)壓電路，另一種是串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,5.1.1.1 串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路及其穩(wěn)壓過程 最簡單的串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路如圖5-1所示。,圖5-1簡單的串聯(lián)型穩(wěn)壓

2、電路,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,圖中UI是經(jīng)整流濾波后的輸入電壓，VT為調(diào)整管， 為硅穩(wěn)壓管，用來穩(wěn)定晶體管VT的基極電位 ，作為穩(wěn)壓電路的基準(zhǔn)電壓；R既是穩(wěn)壓管 的限流電阻，又是晶體管VT的偏置電阻。 電路的穩(wěn)壓過程如下： 若電網(wǎng)電壓變動或負(fù)載電阻變化使輸出電壓U0升高，由于基極電位VB被穩(wěn)壓管穩(wěn)住不變，由圖5-1可知 ，這樣U0升高時，UBE必然減小，導(dǎo)致IB (IE)減小,從而使Uo 減小,達(dá)到輸出電壓保持不變的目的。上述穩(wěn)壓過程可表示如下：,UoUBEIBIEUo,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,5.1.1.2 帶有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路 簡單的串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電源是直接通過輸出電壓的

3、微小變化去控制調(diào)整管來達(dá)到穩(wěn)壓的目的，其穩(wěn)壓效果不好。 若先從輸出電壓中取得微小的變化量，經(jīng)過放大后再去控制調(diào)整管，就可大大提高穩(wěn)壓效果，其電路如圖5-2所示。 （1）電路組成 該電路由四個基本部分組成，其框圖見圖5-3。,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路, 采樣電路 由分壓電阻R1、R2組成。它對輸出電壓U0進(jìn)行分壓，取出一部分作為取樣電壓給比較放大電路。,圖5-2 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路,圖5-3串聯(lián)型穩(wěn)壓電路框圖,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路, 基準(zhǔn)電壓電路 由穩(wěn)壓管和限流電阻R3組成，提供一個穩(wěn)定性較高的直流電壓UZ，作為調(diào)整、比較的標(biāo)準(zhǔn)，稱作基準(zhǔn)電壓。 比較放大電路 由晶體管VT1和R4構(gòu)成，其作用

4、是將采樣電路采集的電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較并放大，進(jìn)而推動電壓調(diào)整環(huán)節(jié)工作。 電壓調(diào)整電路 由工作于放大狀態(tài)的晶體管VT2構(gòu)成，其基極電流受比較放大電路輸出信號的控制，在比較放大電路的推動下改變調(diào)整環(huán)節(jié)的壓降，使輸出電壓穩(wěn)定。,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,（2）穩(wěn)壓過程 假設(shè)U0因輸入電壓波動或負(fù)載變化而增大時，則經(jīng)采樣電路獲得的采樣電壓也增大，而基準(zhǔn)電壓UZ不變，所以采樣放大管VT1的輸入電壓UBE1增大，VT1管基極電流IB1增大，經(jīng)放大后，VT1的集電極電流IC1也增大，導(dǎo)致VT1的集電極電位UC1下降，VT2管基極電位UB2也下降，IB2減小，IC2減小，UCE2增大，使輸出電壓U0下降

5、，補(bǔ)償了U0的升高，從而保證輸出電壓U0基本不變。,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,同理，當(dāng)U0降低時，通過電路的反饋作用也會使U0保持基本不變。 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的比較放大電路還可以用集成運放來組成。由于集成運放的放大倍數(shù)高，輸入電流極小，提高了穩(wěn)壓電路的穩(wěn)定性，因而應(yīng)用越來越廣泛。,UIUOUBE1IB1IC1UC1,UOUCE2IC2IB2UB2,這一調(diào)節(jié)過程可表示為：,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,5.1.3 穩(wěn)壓電路的過載保護(hù)措施 在串聯(lián)型穩(wěn)壓電路中，負(fù)載電流全部流過調(diào)整管。當(dāng)負(fù)載短路或過載會使調(diào)整管電流過大而損壞，為此必須設(shè)置過載保護(hù)電路。保護(hù)電路有限流型和截止型兩種。下面僅介紹限流型保護(hù)

6、電路，如圖5-4所示。,圖5-4限流型保護(hù)電路,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,圖中RS為檢測電阻。正常工作時，負(fù)載電流I0在RS上的壓降小于VT2導(dǎo)通電壓UBE2，VT2截止，穩(wěn)壓電路正常工作。當(dāng)負(fù)載電流I0過大超過允許值時，URS增大使VT2導(dǎo)通，比較放大器輸出電流被VT2分流，使流入調(diào)整管VT1基極的電流受到限制，從而使輸出電流I0受到限制，保護(hù)了調(diào)整管及整個電路。,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,5.1.2 集成穩(wěn)壓電源 集成穩(wěn)壓電源，又稱集成穩(wěn)壓器，是把穩(wěn)壓電路中的大部分元件或全部元件制作在一片硅片上而成為集成穩(wěn)壓塊，是一個完整的穩(wěn)壓電路。它具有體積小、重量輕、可靠性高、使用靈活，價格低廉等

7、優(yōu)點。 集成穩(wěn)壓電源的種類很多。按工作方式可分為線性串聯(lián)型和開關(guān)型，按輸出電壓方式可分為固定式和可調(diào)式，按結(jié)構(gòu)可分為三端式和多端式。我們主要介紹國產(chǎn)W7800系列（輸出正電壓）和W7900系列（輸出負(fù)電壓）穩(wěn)壓器的使用。,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,5.1.2.1 固定式三端穩(wěn)壓器 W7800系列和W7900系列三端穩(wěn)壓器輸出固定的直流電壓。,（a）外形,（b）電路圖,圖5-5 W79XX系列穩(wěn)壓器,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,7800系列輸出固定的正電壓，有5V、8V、12V、15V、18V、24V等多種。如W7815的輸出電壓為15V；最高輸入電壓為35V；最小輸入、輸出電壓差為2V；加散

8、熱器時最大輸出電流可達(dá)2.2A；輸出電阻為0.030.15；電壓變化率為0.1%0.2%。 W7900系列輸出固定的負(fù)電壓，其參數(shù)與W7800系列基本相同。,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,三端穩(wěn)壓器的外形和管腳排列如圖5-5所示，按管腳編號，W7800系列的管腳1為輸入端，2為輸出端，3為公共端；W7900系列的管腳3為輸入端，2為輸出端，1為公共端。使用時，三端穩(wěn)壓器接在整流濾波電路之后，如圖5-6所示。電容 用于防止產(chǎn)生自激振蕩，減少輸入電壓的脈動，其容量較小，一般小于1 。電容 用于削弱電路的高頻噪聲，可取小于1 的電容，也可取幾微法甚至幾十微法的電容。,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,在電子

9、線路中，常需要將W7800系列和W7900系列組合連接，同時輸出正、負(fù)電壓的雙向直流穩(wěn)壓電源，電路見圖5-7。,圖5-6輸出固定電壓的穩(wěn)壓電路,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,圖5-7 正、負(fù)電壓同時輸出的電路,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,5.1.2.2 提高輸出電壓的電路 如果需要擴(kuò)展三端穩(wěn)壓器的輸出電壓，可采用如圖5-8的升壓電路，設(shè)U為三端穩(wěn)壓器78的標(biāo)稱輸出電壓，R1上的電壓為U，產(chǎn)生的電流IR1= U/ R1，在R1 、R2串 聯(lián)電路上產(chǎn)生的壓降為 ，IQR2 為穩(wěn)壓器靜態(tài)工作,電流在R2上產(chǎn)生的壓降。,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,圖5-8 提高輸出電壓的電路,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路

10、,一般IR15IQ，IQ約為幾毫安，當(dāng)IR1IQ，即R1、R2較小時，則有,即輸出電壓僅與R1、R2 、U有關(guān)，改變R1、R2的數(shù)值，可達(dá)到擴(kuò)展輸出電壓的目的。上述電路的缺點是，當(dāng)穩(wěn)壓電路輸入電壓變化時，IQ也發(fā)生變化，這將影響穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓精度，當(dāng)R2 較大時尤其如此。,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,5.1.2.3 擴(kuò)展輸出電流電路,圖5-9 擴(kuò)大輸出電流的電路,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,三端固定式穩(wěn)壓器可借助功率管擴(kuò)展輸出電流，電路如圖5-9所示。輸出電流Io為,由上式可知，輸出電流由三端穩(wěn)壓器和晶體管共同提供，輸出電流得以擴(kuò)展，IOmax決定于ICmax。由圖又可得：,集成穩(wěn)壓電源與可控整

11、流電路,（當(dāng) 時） 當(dāng)晶體管VT1截止時，即IC =0，設(shè)UBE10.3V，此時Io=10mA，由此可決定R。 為防止輸出端短路造成調(diào)整管VT1的損壞，可引入限流保護(hù)電路VT2。,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,5.1.2.4 三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器 W317為可調(diào)輸出正電壓穩(wěn)壓器，W337為可調(diào)輸出負(fù)電壓穩(wěn)壓器。它們的輸出電壓分別為1.2V37V連續(xù)可調(diào)，其輸出電流為1.5A。 圖5-10(a)、(b)分別是用W317和W337組成的可調(diào)輸出電壓穩(wěn)壓電路。,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,圖5-10(a)、(b)分別是用W317和W337組成的可調(diào)輸出電壓穩(wěn)壓電路,圖5-10可調(diào)式集成穩(wěn)壓器,集成穩(wěn)壓

12、電源與可控整流電路,5.1.2.5 具有正、負(fù)電壓輸出的穩(wěn)壓電源 當(dāng)需要正、負(fù)兩組電源輸出時，可以采用7800系列正單片穩(wěn)壓器和7900系列負(fù)壓單片穩(wěn)壓器各一塊，接線如圖5-11所示。由圖可見，這種用正、負(fù)集成穩(wěn)壓器構(gòu)成的正負(fù)兩組電源，不僅穩(wěn)壓器具有公共接地端，而且它們的整流部分也是公共的。 僅用7800系列正壓穩(wěn)壓器也能構(gòu)成正負(fù)兩組電源，接法如圖5-12所示，這時需兩個獨立的變壓器繞組，作為負(fù)電源的正壓穩(wěn)壓器需將輸出端接地，原公共接地端作為輸出端。,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,圖5-11 用7800系列和7900系列單片穩(wěn)壓器組成的正、負(fù)雙電源,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,圖5-12 用兩塊

13、7800系列單片正集成穩(wěn)壓器組成的正負(fù)雙電源,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,5.2 晶閘管可控整流電路 5.2.1 晶閘管 晶閘管的全稱是晶體閘流管(Thyristor)，又名可控硅(Silicon Controlled Rectifier)，它是一種應(yīng)用十分廣泛的半導(dǎo)體功率器件。晶閘管是可用作可控整流、交流調(diào)壓、無觸點開關(guān)電路以及大功率變頻和調(diào)速系統(tǒng)中的重要器件。它和大功率晶體三極管比較，具有效率高、電流容量大、使用方便而又經(jīng)濟(jì)等特點。 晶閘管的品種很多，有普通單向和雙向晶閘管、可關(guān)斷晶閘管、光控晶閘管等。,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,5.2.1.1 晶閘管的結(jié)構(gòu)和工作原理 （1）晶閘管的結(jié)構(gòu)

14、和等效電路 晶閘管的外型和符號如圖5-13所示，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖5-14所示。它是由P1N1P2N2四層半導(dǎo)體硅構(gòu)成，共包含三個PN結(jié)：J1、J2和J3,由P1層引出的電極稱為陽極A，由N2層引出的電極稱為陰極K，由P2層引出的電極G稱為控制極（或門極）。 為了更好地了解晶閘管的工作原理,常將其N1和P2 兩個區(qū)域分解成兩部分,使得P1N1P2 構(gòu)成一只PNP型管, N1P2N2 構(gòu)成一只NPN型管,用晶體管的符號表示等效電路,如圖5-15。,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,圖5-13 晶閘管的外型和符號,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,圖5-14 晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖,圖5-15 晶閘管的等效電路,集成穩(wěn)

15、壓電源與可控整流電路,（2） 晶閘管的工作原理,圖5-16 晶閘管的工作原理,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,a.晶閘管加陽極負(fù)電壓- 時，J1和J3處于反向偏置,管子不導(dǎo)通,處于反向阻斷狀態(tài)。 b.晶閘管加陽極正電壓 ，控制極不加電壓時，J2處于反向偏置,管子不導(dǎo)通,處于正向阻斷狀態(tài)。 c.晶閘管加陽極正電壓 ，晶體管VT1和VT2都承受正常工作的集射電壓,同時也加控制極正電壓 ，VT2具備放大條件而導(dǎo)通，流入VT2的基極電流 （即IG）被放大后產(chǎn)生集電極電流2 ，它又作為輸入VT1的基極電流 ，又經(jīng)VT1放大后產(chǎn)生VT1的集電極電流12 ，這個電流又反饋入VT2的基極，再一次得到放大，如此循環(huán)

16、不止，很快地，兩個管子都飽和導(dǎo)通,晶閘管導(dǎo)通。,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,d.晶閘管一旦導(dǎo)通,控制極就失去控制作用,管子依靠內(nèi)部的正反饋始終維持導(dǎo)通狀態(tài)。要使導(dǎo)通的晶閘管截止，必須將陽極電壓降至零或為負(fù)，或使晶閘管陽極電流減小到小于一定數(shù)值 ,導(dǎo)致晶閘管不能維持正反饋過程,管子將關(guān)斷, 稱為維持電流。 綜上所述，可得如下結(jié)論： a.晶閘管與硅整流二極管相似，都具有反向阻斷能力，但晶閘管還具有正向阻斷能力，即晶閘管正向?qū)ū仨毦哂幸欢ǖ臈l件：陽極加正向電壓，同時控制極也加正向觸發(fā)電壓。 b.晶閘管一旦導(dǎo)通，控制極即失去控制作用。要使晶閘管重新關(guān)斷，必須至少具備以下條件之一：一是將陽極電流減小到

17、小于維持電流 ；二是將陽極電壓減小到零或使之反向。,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,5.2.1.2 晶閘管的伏安特性和主要參數(shù) （1）晶閘管的伏安特性,圖5-17 晶閘管的伏安特性,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,晶閘管的陽、陰極間電壓和陽極電流的關(guān)系（伏安特性）如圖5-17所示。當(dāng)控制極不加電壓（IG=0）時，從圖5-16的結(jié)構(gòu)圖可以看出，盡管晶閘管的陽、陰極間加上正向電壓，由于J2結(jié)處于反向偏置，因此，晶閘管只能流過很小的正向漏電流IDR（見圖5-17）。我們稱晶閘管處于“正向阻斷狀態(tài)”，當(dāng)正向電壓增大到特性上的正向轉(zhuǎn)折電壓UBO值時，J2結(jié)被擊穿，電流由IDR值突然上升，晶閘管就由阻斷狀態(tài)變?yōu)檎?/p>

18、向?qū)顟B(tài)，管壓降迅速降為UF值。,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,當(dāng)晶閘管加反向的陽、陰電壓時，從圖5-14的結(jié)構(gòu)圖可以看出，J1和J3結(jié)處于反向偏置，晶閘管也只能流過很小的反向電流IR（見圖5-17）。我們稱晶閘管處于“反向阻斷狀態(tài)”，當(dāng)反向電壓增大到特性上的反向轉(zhuǎn)折電壓UBR值時，J1、J3結(jié)被擊穿，電流由IR值突然上升，晶閘管反向?qū)ǎ藭r功耗很大（擊穿電壓UBR很大），晶閘管可能損壞。 圖5-17的特性還反映出，當(dāng)控制極加有電壓使IG0時，晶閘管承受的正向轉(zhuǎn)折電壓要比IG0時的小得多，晶閘管一旦被觸發(fā)導(dǎo)通，管壓降迅速下降至UF值（約1V左右），功耗很小，晶閘管可以安全工作。,集成穩(wěn)壓電源

19、與可控整流電路,（2）主要參數(shù) a.電壓定額 1）正向轉(zhuǎn)折電壓UBO。 指在額定結(jié)溫和控制極斷開的條件下，使晶閘管直接導(dǎo)通的正向電壓，其值愈大愈好。 2）斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM。 又稱正向阻斷峰值電壓，這是安全工作的正向最大電壓，其值規(guī)定為：UDRMUBO100V。 3）反向轉(zhuǎn)折電壓UBR。 又稱為反向擊穿電壓。,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,4）反向重復(fù)峰值電壓URRM。 又稱反向阻斷峰值電壓，這是安全工作的反向最大電壓，其值規(guī)定為：|URRM|UBR|100V。 5）晶閘管額定電壓UT。 通常把UDRM和URRM中較小者的標(biāo)準(zhǔn)值作為器件的標(biāo)稱額定電壓。為了防止工作中的晶閘管遭受瞬態(tài)過電壓的

20、損害，在選用晶閘管的額定電壓時要留有余量。通常取電壓安全系數(shù)為23，即取額定電壓為電路正常峰值電壓的23倍。 6）正向平均電壓UF（或UT(AV)）。 晶閘管導(dǎo)通時管壓降的平均值，一般在0412V范圍內(nèi)，分為AI九個等級。器件發(fā)熱的管耗由UFIT乘積決定。,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,b.電流定額 1）額定通態(tài)平均電流IT(AV)（額定電流）。指在規(guī)定環(huán)境溫度及散熱條件下，允許通過的正弦半波電流的平均值。為了安全工作起見，一般取IT(AV)為電路正常工作平均電流的l.52倍，即電流安全系數(shù)為l.52。 2）摯住電流ILa。 晶閘管從斷態(tài)到通態(tài)，去掉控制極電壓，能使它保持導(dǎo)通所需的最小電流。 3

21、）維持電流IH。 晶閘管從通態(tài)到斷態(tài)的最小電流，當(dāng)晶閘管導(dǎo)通后，必降低所加的正向電壓，直至陽極電流IAIH時，晶閘管才會關(guān)斷。一般有 。,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,c.控制極定額 1）控制極觸發(fā)電壓UGT和電流IGT。 指環(huán)境溫度不高于40C，陽陰極間所加正向電壓為6V（直流），觸發(fā)晶閘管使其從阻斷到導(dǎo)通所需的最小控制極直流電壓和電流。 2）控制極反向電壓峰值URGM。 一般控制極所加反向電壓應(yīng)小于其允許電壓峰值，通常安全電壓為5V左右。,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,5.2.2晶閘管可控整流電路 可控整流電路的作用是將交流電變換為電壓大小可以調(diào)節(jié)的直流電,以供給直流用電設(shè)備, 如電池充電器、

22、直流電機(jī)無級調(diào)速、電解或電鍍用直流電源等。它主要利用晶閘管的單向?qū)щ娦院涂煽匦詷?gòu)成。為滿足不同的生產(chǎn)需要,可控整流電路有多種類型,其中最基本、應(yīng)用最多的是單相和三相橋式可控整流電路。下面介紹單相可控整流的幾種典型電路及其分析方法。,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,5.2.2.1 單相半波可控整流電路 （1）電路組成及工作原理,圖5-18 單相半波可控整流電路,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,圖5-18是單相半波可控整流電路，當(dāng)交流電壓u輸入后，在正半周內(nèi)，晶閘管承受正向電壓，如果在t1時刻給控制極加入一個適當(dāng)?shù)恼蛴|發(fā)電壓脈沖uG，晶閘管就會導(dǎo)通，于是負(fù)載上就會得到如圖5-18（d）所示的單向脈動電壓

23、uO，并有相應(yīng)電流流過。當(dāng)交流電壓u經(jīng)過零值時，流過晶閘管的電流小于維持電流，晶閘管便自行關(guān)斷。當(dāng)交流電壓u進(jìn)入負(fù)半周時，晶閘管因承受反向電壓而保持關(guān)斷狀態(tài)。,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,當(dāng)輸入交流電壓u的第二個周期來到后，在相應(yīng)的時刻t2加入觸發(fā)正脈沖，于是晶閘管又導(dǎo)通，這樣負(fù)載上就得到有規(guī)律的直流電壓輸出。電路各處的電壓波形如圖5-18所示。 如果在晶閘管承受正向電壓期間，改變控制極觸發(fā)電壓uG加入的時刻（稱為觸發(fā)脈沖的移相），顯然負(fù)載上得到的直流電壓波形和大小也都隨之改變，這樣就實現(xiàn)了對輸出電壓的調(diào)節(jié)。由于觸發(fā)電壓uG數(shù)值很小，而負(fù)載上得到的電流和電壓和要大的多，因此這是一種以弱控制強(qiáng)的

24、調(diào)節(jié)過程。,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,（2）控制角與導(dǎo)通角 晶閘管在正向陽、陰極電壓下，半個周期內(nèi)，不導(dǎo)通的范圍稱為控制角，用“”表示，導(dǎo)通的范圍稱為導(dǎo)通角，用“”表示，如圖5-18（d）所示。單相半波可控整流的與變化范圍為0180，并且180。 （3）輸出電壓UO的計算 由圖5-18（d）的輸出電壓波形圖可求得輸出電壓的平均值為,當(dāng)控制角0時，成為半波整流電路。,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,（4）晶閘管承受的最大正、反向電壓 由圖5-18可以看出，當(dāng)控制角90時，晶閘管在正、負(fù)半周中所承受的正向和反向截止電壓最大值，都可達(dá)到輸入交流電壓的峰值，即 。如果交流輸入電壓U220V，則承受的峰值

25、電壓為 312V，再考慮到安全系數(shù)23倍，則要選額定電壓為600V以上的晶閘管。 （5）對單相半波可控整流電路的評價 單相半波可控整流電路的優(yōu)點是電路簡單，元件用的少，調(diào)整安裝方便，缺點是輸出電壓低、脈動大。適用于小容量、電容濾波的可控直流電源。,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,5.2.2.2 單相橋式（全波）可控整流電路 （1）電路組成與工作原理,圖5-19 單相全波可控整流電路,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,圖5-19為一單相橋式可控整流電路。當(dāng)輸入電壓為正半周時（a正b負(fù)），VT1處于正向電壓下，VT2處于反向電壓下。在t1時刻加上控制極觸發(fā)脈沖，只有VT1被觸發(fā)導(dǎo)通，電流途徑是：電源a端VT

26、1RLVD1電源b端，如圖5-19（a）中實線所示。當(dāng)輸入電壓為負(fù)半周時（a負(fù)b正），同理，在t2時刻，VT2和VD2導(dǎo)通，電流途徑如圖5-19（a）中虛線所示。這樣，負(fù)載RL上便得到如圖5-19（d）所示的全波輸出電壓uO。 （2）輸出電壓Uo計算 對照圖5-19（d）和圖5-18（d），可見單相橋式可控整流電路的直流輸出電壓平均值為單相半波的兩倍，即 Uo (AV)045 U（1cos）,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,（3）晶閘管和二極管上承受的最大正、反向電壓 由圖5-19（d）不難看出，當(dāng)控制角90時，兩只晶閘管承愛的正、反向電壓也為 ；二極管VD1、VD2上承受的最大反壓也是 。 （4

27、）晶閘管的額定電壓和電流選擇 按照前面介紹的參數(shù)含義，可按下列條件選擇晶閘管的額定電壓,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,流過晶閘管的電流為負(fù)載電流的一半，故按下列條件選擇晶閘管的額定正向平均電流,必須指出，式（5-7）是一個估算電流定額的近似式。因為使晶閘管發(fā)熱的是有效值電流，而不是電流的平均值。當(dāng)晶閘管的控制角不同時，流過晶閘管的電流波形也不同。計算各種導(dǎo)通角下的電流有效值是相當(dāng)繁瑣的工作。工程實用上采用查表（或曲線）法，表5-1列出了在電阻性負(fù)載下，不同導(dǎo)通角時的電流有效值I與平均值IT之比；輸出電壓平均值Uo與輸入電壓有效值U之比的數(shù)據(jù)。,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,表5-1 晶閘管導(dǎo)通角與

28、電流電壓關(guān)系（電阻性負(fù)載）,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,應(yīng)用表5-1時，應(yīng)先計算流過晶閘管的實際電流平均值IT和導(dǎo)通角，查表得電流比IIT，從而求出流過晶閘管的電流有效值I，最后按下式選擇晶閘管的正弦半波電流平均值的定額，即,式中：I流過晶閘管的電流有效值，1.57正弦半波全導(dǎo)通時(180)的有效值與平均值之比，1.52為安全系數(shù)。,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,例5-1有一單相全波可控整流電路，采用圖5-19的電路，RL5，負(fù)載兩端的電壓平均值Uo100V，交流電源電壓U220V，試 （1）計算晶閘管的導(dǎo)通角； （2）選擇晶閘管的額定電壓UT和電流IT(AV)。 解：（1）計算導(dǎo)通角 根據(jù)單相

29、全波可控整流電路輸出電壓平均值公式：,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,可得：,則,故,因此得到導(dǎo)通角：,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,（2）選擇晶閘管,負(fù)載電流平均值：,流過晶閘管的電流：,查表5-1，當(dāng)90，電流比IIT2.22，取安全系數(shù)為1.5，代入：,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,可得晶閘管額定電流：,取安全系數(shù)為2，可求得晶閘管的額定電壓為：,查產(chǎn)品手冊KP307型晶閘管，IT(AV)30A，UT700V。,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,5.3 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路 晶閘管可控整流電路中，要實現(xiàn)可控目的，就需要將一個相位可以移動的觸發(fā)信號加到晶閘管的控制極，以改變晶閘管的導(dǎo)通角，調(diào)節(jié)輸出電壓的大

30、小。 根據(jù)晶閘管的性能，對觸發(fā)電路提出下列要求。 （1）觸發(fā)信號要滿足晶閘管控制極參數(shù)的電壓UGT和電流IGT要求，一般觸發(fā)電壓幅值為410V。 （2）觸發(fā)脈沖上升沿要陡，對于觸發(fā)時間要求嚴(yán)格的其觸發(fā)脈沖上升前沿要小于10s。,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,（3）觸發(fā)脈沖要有足夠的寬度，因為晶閘管的開通時間為6s左右，故觸發(fā)脈沖的寬度不能小于6s，特別是電感性的負(fù)載，其觸發(fā)脈沖寬度最好在2050s以上。 （4）不觸發(fā)時，觸發(fā)電路的輸出電壓應(yīng)小于0.150.2V，以免誤觸發(fā)。 （5）觸發(fā)脈沖必須與主電路的交流電源同步，以保證晶閘管在每個周期的同一時刻觸發(fā)，導(dǎo)通角保持相對穩(wěn)定。 （6）觸發(fā)脈沖應(yīng)能平

31、穩(wěn)地移相，控制角的移動范圍要求接近或大于150。 下面介紹一種最簡單的觸發(fā)電路。,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,5.3.1 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路 用單結(jié)晶體管UJT（Unijunction Transistor）組成的觸發(fā)電路，線路簡單，具有工作可靠、調(diào)整方便等優(yōu)點，因此應(yīng)用相當(dāng)廣泛。 5.3.1 單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)、特性 （1）結(jié)構(gòu) 它的外形很象晶體三極管，它也有三個電極，稱為發(fā)射權(quán)E，第一基極B1，第二基極B2，所以又叫雙基極二極管。,集成穩(wěn)壓電源與可控整流電路,內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖5-20（a），在一塊高電阻率的N型硅片兩端，制作兩個鍍金歐姆接觸電極（接觸電阻非常小），分別叫做第一基極B1和第二基極B2，硅片的另一側(cè)靠近第二基極B2處制作了一個PN結(jié)，在P型半導(dǎo)體上引出的電極叫做發(fā)射極E。為了便于分析單結(jié)晶體管的工作特性，通常把兩個基極B1和B2之間的N型區(qū)域等效為一個純電阻Rbb，Rbb又可看成是由兩個電阻Rb1和Rb2串聯(lián)組成的，如圖5-20（b）所示，其導(dǎo)電情況就用圖5-20（b）的等效電路來分析。圖5-20（c）為單結(jié)晶體管的符號。,集成穩(wěn)壓電源與可控整流