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1、第五章 1 晶闸管 Thyristor 别名 可控硅 SCR Silicon Controlled Rectifier 它是一种大功率半导体器件 出现于70年代 它的出现使半导体器件由弱电领域扩展到强 电 领域 体积小 重量轻 无噪声 寿命长 容 量大 正向平均电流达千安 正向耐压 达数千伏 特点 2 应用领域 逆变 整流 交流 直流 斩波 直流交流 变频 交流交流 直流 直流 此外还可作无触点开关等 3 一 工作原理 1 结构 A 阳极 P1 P2 N1 三 个 PN 结 N2 四 层 半 导 体 K 阴极 G 控制极 4 符号 A K G G K P1 P2 N1 N2 A P P N N
2、 N P A G K 2 工作原理 示意图 5 A P P N N N P G K i g i g ig 工作原理分析 K A G T1 T 2 6 工作原理说明 UAK 0 UGK 0时 T1导通 ib1 i giC1 ig ib2 ic2 ib2 ig ib1 T2导通 形成正反馈晶闸管迅速导通 T1进一步导通 7 晶闸管开始工作时 UAK加反向电压 或不加触发信号 即UGK 0 晶闸管导通后 UGK 去掉 依靠正反馈 晶闸管仍维持导通状态 晶闸管截止的条件 1 2 晶闸管正向导通后 令其截止 必须 减小UAK 或加大回路电阻 使晶闸管 中电流的正反馈效应不能维持 8 结论 晶闸管具有单向
3、导电性 正 晶闸管一旦导通 控制极失去作用 若使其关断 必须降低 UAK或加大回路电阻 把阳极 电流减小到维持电流以下 向导通条件 A K间加正向 电压 G K间加触发信号 9 正向特性 控制极开路时 随UAK的加大 阳极电 流逐渐增加 当U UDSM时 晶闸管自动导通 正 常工作时 UAK应小于 UDSM UDSM 断态不重复峰值电压 又称正向转折电压 特性说明 U 阳极 阴极间的电压 I 阳极电流 反向特性 随反向电压的增加 反向漏电流 稍有增加 当U URSM 时 反向极击穿 正常 工作时 反向电压必须小于URSM URSM 反向不重复峰值电压 10 UDRM 断态重复峰值电压 晶闸管耐
4、压值 一般取 UDRM 80 UDSM 普通晶闸管 UDRM 为 100V 3000V URRM 反向重复峰值电压 控制极断路时 可以重复作用在晶闸管上的反向重复电 压 一般取URRM 80 URSM 普通晶 闸管URRM为100V 3000V ITAV 通态平均电流 环境温度为40OC时 在 电阻性负载 单相工频 正弦半波 导电 角不小于170o的电路中 晶闸管允许的 最大通态平均电流 普通晶闸管ITAV 为 1A 1000A 2 主要参数 11 ITAV含义说明 i t 2 ITAV 12 主要参数 续 UTAV 通态平均电压 管压降 在规定的条件 下 通过正弦半波平均电流时 晶闸管阳 阴
5、两极间的电压平均值 一般为1V左右 IH 维持电流 在室温下 控制极开路 晶闸管 被触发导通后 维持导通状态所必须的最 小电流 一般为几十到一百多毫安 UG IG 控制极触发电压和电流 在室温下 阳极电压为直流6V时 使晶闸管完全导通 所必须的最小控制极直流电压 电流 一 般UG为1到5V IG为几十到几百毫安 13 晶闸管型号 通态平均电压 UTAV 额定电压级别 UDRM 额定通态平均电流 ITAV 晶闸管类型 P 普通晶闸管 K 快速晶闸管 S 双向晶闸管 晶闸管 K 14 晶闸管电压 电流级别 额定通态电流 ITAV 通用系列为 1 5 10 20 30 50 100 200 300
6、400 500 600 800 1000A 等14种规格 额定电压 UDRM 通用系列为 1000V以下的每100V为一级 1000V到3000V的 每200V 为一级 通态平均电压 UTAV 等级一般用A I字母表 示 由 0 4 1 2V每 0 1V 为一级 15 三 可控整流电路 一 单相半波可控整流电路 1 电阻性负载 电路及工作原理 设u1为 正弦波 u2 0 时 加上触发电压 uG 晶闸管导通 且 uL 的大小随 uG 加入的早晚而变化 u2 R时 ILAV在整个周期中可近似 看做直流 LR Uo 22 二 单相全波可控整流电路 1 电阻性负载桥式可控整流电路 1 电路及工作原理
7、u2 0的导通路径 u2 A T1 RL D2u2 B T1 T2 晶闸管 D1 D2 晶体管 T1T2 D1 D2 RL uL u2 A B 23 T2 RL D1u2 A u2 B u2 0的导通路径 T1 T2 晶闸管 D1 D2 晶体管 T1T2 D1 D2 RL uL u2 A B 24 2 工作波形 t u2 t uG t uL t uT1 25 输出电压及电流的平均值 Uo Io 3 L o R U 26 2 电感性负载桥式可控整流电路 u2 T1T2 D1 D2 D uL R L 该电路加续流二极管后电路工作情况以 及负载上的电流 电压和电阻性负载类似 请自行分析 27 两种常
8、用可控整流电路的特点 1 电路 特点 u2 T D2D1 D4 uL RL D3 该电路只用一只晶闸管 且其 上无反向电压 晶闸管和负载上的电流相同 28 2 T1 T2 D1 D2 u2 uL R L 电路 特点 该电路接入电感性负载时 D1 D2 便起续流二极管作用 由于T1的阳极和T2的阴极相连 两 管控制极必须加独立的触发信号 29 四 触发电路 1 单结晶体管工作原理 结构等效电路 E 发射极 B2 第二基极 B1 第一基极 N P E B2 B1 RB2 RB1 管内基极 体电阻 PN结 30 工作原理 UA uE UP后 大量空穴注入基区 致使IE增加 UE反 而下降 出现负阻
9、UP 峰点电压 单结管由截止变导通 所需发射极电压 32 单结管符号 E B2 B1 单结管重 要特点 UEUP时单结管导通 小结 33 3 单结晶体管振荡电路 R R2 R1 C U uc uO E B1 uc t t uo uv up 振荡波形 34 uE uC UP 时 单结管不导通 uo 0 此时R1上的电流很小 其值为 振荡过程分析 IR1 R1 R2是外加的 不同于内 部的RB1 RB2 前者一般取 几十欧 几百欧 RB1 RB2 一般为2 15千欧 uO R2 R1 R C U uc E 35 随电容的 充电 uc逐渐升高 当 uC UP 时 单结管导通 然后电容放电 R1上便得
10、 到一个脉冲电压 R2 R1 R C U uc E uO R2起温度补偿作用 uc Up Uv uo Up UD UP UV 峰点 谷点电压 UD PN结正向导通压降 36 注意 R值不能选的太小 否则单结管不能 关断 电路亦不能振荡 电容放电至 uc uv时 单结管重新关断 使 uo 0 脉冲宽度的计算 T uo ucup uv tw 振荡周期的计算 37 4 具有放大环节的可控整流电路 放大环节 调节过程 US 给定电压 T1管的uc1 T2管的ic2 电容充电速度 加快 触发脉冲 前移 uL 脉冲 变压器 R u2 RE2 R1 RS T1 T2 RE1 RC1 US 38 五 晶闸管的
11、保护 晶闸管的过流 过压能力很差 是它的 主要缺点 晶闸管的热容量很小 一旦过 流 温度急剧上升 器件被烧坏 例如一 只100A的晶闸管过电流为400A时 仅允许 持续0 02秒 否则将被烧坏 晶闸管承受 过电压的能力极差 电压超过其反向击穿 电压时 即使时间极短 也容易损坏 正 向电压超过转折电压时 会产生误导通 导通后的电流较大 使器件受损 39 过 流 保 护 快速熔断器 电路中加快速熔断器 加入 方法如下图 过流继电器 在输出端装直流过电流继 电器 过流截止电路 利用电流反馈减小晶闸 管的 导通角或停止触发 从而切断过流 电路 保护措施 接在 输出端 接在 输入端 和晶闸 管串联 40 阻容吸收硒整流堆 过压保护 利用电容吸收过压 即 将过电压的能量变成电 场能量储存到电容中 然后由电阻消耗掉 硒堆为非线性元件 过压后迅速击穿 其 电阻减小 抑制过压 冲击 C R R C R C 硒 堆 41 第八章 42 此课件下载可自行编辑修改 供参考 感谢您的支持 我们努力做得更好
