课题八可控整流电路

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1、课题八 可控整流电路,教学目析和要求 1.能力目标要求1)熟悉晶闸管、单结晶体管、双向触发二极管的外形、特性及检测方法；2)熟悉晶闸管可控整流电路及其触发电路的结构，掌握电路中各关键点的电压及波形测试方法；3)能够比较熟练地制作及调试典型的晶闸管可控整流电路。,下一页,课题八 可控整流电路,教学目析和要求 2.知识目标要求1)了解晶闸管、单结晶体管、双向触发二极管的结构、符号、工作原理和特性参数；2)熟悉单相可控整流电路的电路组成、工作原理，掌握控制角、导通角的含义；3)掌握单结晶体管的负阻特性，熟悉单结晶体管触发电路的组成及工作原理；4)了解双向晶闸管、双向触发二极管的特性。,下一页,上一页

2、,课题八 可控整流电路,课题8.1调光台灯制作 课题8.2晶闸管 课题8.3张弛振荡电路 小结,课题8.1调光台灯制作,8.1.1实训目的 1)学习晶闸管、双向触发二极管等电子元器件的简易测试方法； 2)了解晶闸管触发电路的工作原理及调试方法； 3)熟悉晶闸管调压电路的工作原理。 8.1.2实训器材3CT101型双向晶闸管，2CTS型双向触发二极管，电容(0.22 F/160V )，电阻(68 k、1.5 k 、47k )，电位器(470 k )，白炽灯(25 W/220V )，BT33型单结晶体管(仅用于检测)，3CT3A型单向晶闸管(仅用于检测)，示波器，万用表，电子制作工具。,下一页,课

3、题8.1调光台灯制作,8.1.3实训过程 (1)单结晶体管的简易测试 用万用表的R10挡分别测量单结晶体管EB1、EB2间的正、反向电阻，将结果填入表8-1中。 (2)晶闸管的简易测试 用万用表的R1K挡分别测量晶闸管A-K、A-G之间的正、反向电阻；用R10挡测量G-K间的正、反向电阻，将结果填入表8-2中。 (3)制作调光台灯 本次实训是制作一个调光台灯电路，电路如图8-1所示。首先按照电路原理图制作好电路板，接通电源，当调节电位器RP时，白炽灯的亮度会逐渐变化。用万用表测量白炽灯两端的电压，当调节电位器时，可以看到电压从零开始变大。,下一页,上一页,课题8.1调光台灯制作,8.1.3实训

4、过程实验时，调节电位器RP，使白炽灯由暗到中等亮，再到最亮，用示波器观察晶闸管各电极及负载两端的电压波形，并测量电位器RP的阻值、负载电压UL及工频电压的有效值U等数据，将结果记入表8-3中。,下一页,上一页,课题8.1调光台灯制作,8.1.4实训报告 1)总结晶闸管、单结晶体管、双向触发二极管的检测方法及注意事项。 2)画出实验中记录的波形(注意各波形间的对应关系)，并进行讨论。 3)总结晶闸管导通及关断的基本条件。 4)分析晶闸管调光台灯电路的工作原理。 5)分析实验中出现的异常现象及解决方法。,上一页,返 回,课题8.2晶闸管,晶闸管的主要用途有以下几种。 1)可控整流，即把交流电变换为

5、大小可调的直流电。2)有源逆变是指把直流电变换成与电网同频率的交流电，并将电能返送给交流电源。3)交流调压是指利用晶闸管的开关特性对交流电压的大小进行无级调节，从而可以实现灯光亮度、设备温度、功率大小的连续控制。 4)变频器指把某一频率的交流电变换成另一频率的交流电的设备。 5)无触点功率开关。 6)直流斩波调压。,下一页,课题8.2晶闸管,8.2.1晶闸管的结构、特性和分类 1.晶闸管的结构 晶闸管的内部结构、符号及外形如图8-2所示。为了说明晶闸管的工作原理，常把晶闸管看成由一个PNP型晶体管T1和一个NPN型晶体管兀两个晶体管连接而成的，阴极K相当于T2的发射极，阳极A相当于T1的发射极

6、，中间的P2层和N1层为两管共用，第一个晶体管的集电极与另一个晶体管的基极相连接，如图8-3所示。,下一页,上一页,课题8.2晶闸管,8.2.1晶闸管的结构、特性和分类 2.晶闸管的特性为了了解晶闸管的特性，首先看一个晶闸管的演示实验，实验电路如图8-4所示。从实验中可以看出晶闸管的主要特性有以下几点。 1)晶闸管承受反向电压时，不论门极承受何种电压，晶闸管总处于关断状态。 2)晶闸管导通必须同时具备两个条件：承受正向阳极电压；承受正向门极电压。 3)晶闸管一旦导通，门极便失去控制作用。 4)晶闸管导通后，当减小电源电压或增大电路的电阻，使流过晶闸管的电流减小到某一数值时，晶闸管便会关断，这种

7、维持晶闸管导通的最小电流称为维持电流IH。,下一页,上一页,课题8.2晶闸管,8.2.1晶闸管的结构、特性和分类 3.晶闸管的伏安特性 晶闸管的伏安特性如图8-5所示，下面分别讨论其正向特性和反向特性。 (1)正向特性 1)正向阻断状态。如图中的OA段。 2)负阻状态。见曲线AB段。 3)触发导通状态。如图中BC段。 (2)反向特性 1)反向阻断状态。如图中OD段。 2)反向击穿状态。,下一页,上一页,课题8.2晶闸管,8.2.1晶闸管的结构、特性和分类 4.晶闸管的主要参数 (1)正向平均电流IF在环境温度小于400C和标准散热条件下，允许连续通过晶闸管阳极的工频正弦半波电流的平均值，称为正

8、向平均电流IF。 (2)维持电流IH在规定的环境温度和门极断开的情况下，维持晶闸管继续导通所需要的最小阳极电流称为维持电流。(3)正向阻断峰值电压UDRM在门极断开和晶闸管正向阻断的情况下，允许重复加到晶闸管阳极与阴极之间的正向峰值电压，称为正向阻断峰值电压。,下一页,上一页,课题8.2晶闸管,8.2.1晶闸管的结构、特性和分类(4)反向阻断峰值电压URRM在门极断开和晶闸管反向阻断的情况下，允许重复加到晶闸管阳极与阴极之间的反向峰值电压，称为反向阻断峰值电压。 (5)额定电压UD 一般把UDRM和URRM中较小的数值作为晶闸管的额定电压UD (6)通态平均电压UT(AV) 在规定的环境温度和

9、标准的散热条件下，晶闸管通过额定电流时，阳极与阴极之间管压降的平均值称为通态平均电压。 (7)控制极触发电压UGT 在室温下，晶闸管的阳极与阴极之间加6V电压时，使晶闸管从截止变为导通所需的最小控制极直流电压，称为控制极触发电压UGT 。,下一页,上一页,课题8.2晶闸管,8.2.1晶闸管的结构、特性和分类 (5)控制极触发电流IGT在室温下，晶闸管的阳极与阴极之间加6V电压时，使晶闸管从截止变为导通所需的最小控制极直流电流，称为控制极触发电流IGT5.晶闸管的型号国产晶闸管的型号有两种表示方法，即KP系列和3CT系列。KP系列型号的含义如图8-6所示。,下一页,上一页,课题8.2晶闸管,8.

10、2.1晶闸管的结构、特性和分类 6.双向晶闸管及双向触发二极管简介 (1)双向晶闸管 小功率双向晶闸管的外形如图8-7所示。 双向晶闸管的结构及符号如图8-8所示。 (2)双向触发二极管 双向触发二极管的构造、符号及等效电路如图8-9所示。,下一页,上一页,课题8.2晶闸管,8.2.2可控整流电路 1.单相半波可控整流电路 (1)电路组成用晶闸管代替单相半波整流电路中的二极管就构成了单相半波可控整流电路，电路图和波形图如图8-10所示。 (2)电路的工作原理 改变触发脉冲加入时刻就可以控制晶闸管的导通角，负载上电压平均值也随之改变，即控制角越小，导通角越大，负载电压的平均值就越大。所以改变控制

11、角的大小，就可以达到调压的目的。,下一页,上一页,课题8.2晶闸管,8.2.2可控整流电路 (3)有关计算 由图8-10可知，负载电压ud是正弦半波的一部分，在一个周期内，其平均值为,下一页,上一页,课题8.2晶闸管,8.2.2可控整流电路 负载电流的平均值为晶闸管上所承受的最高正向电压为晶闸管上所承受的最高反向电压为在选择晶闸管时，其额定电压应取其峰值电压的3倍。如果输人交流电压为220 V，则其峰值电压为311 V，应选择额定电压为600 V以上的晶闸管。,下一页,上一页,课题8.2晶闸管,8.2.2可控整流电路 2.单相桥式可控整流电路 (1)工作原理 单相半控桥式整流电路的电路图及波形

12、图如图8-11所示。 图8-12为带感性负载的半控桥式整流电路，其中D是续流二极管。,下一页,上一页,课题8.2晶闸管,8.2.2可控整流电路 1)负载上电压的平均值为2)负载电流的平均值为3)流过整流元件的平均电流为4)晶闸管及整流二极管承受的最大正、反向电压相等，均为,上一页,返 回,课题8.3张弛振荡电路,8.3.1单结晶体管的结构和特性 1.单结晶体管的结构 单结晶体管的结构、符号和等效电路如图8-13所示。 2.单结晶体管的伏安特性 发射极电流IE与发射极正向电压UEB1之间的关系曲线，如图8-14所示。 1)截止区。如图中的AP段。 2)负阻区。如图中的PV段曲线。 3)饱和区。如

13、图中的VB段曲线。,下一页,课题8.3张弛振荡电路,8.3.2张弛振荡电路 利用单结晶体管的负阻特性以及RC的充、放电特性，可以组成单结晶体管自激振荡电路，产生频率可调的脉冲信号，这就是单结晶体管张弛振荡器，如图8-15所示。单结晶体管张弛振荡器的工作原理是：当合上开关S后，电源通过R1、R2加到单结晶体管的两个基极上，同时又通过R、RP向电容器C充电，电容的电压uc按指数规律上升。在uc(uc=uE)UP时，单结晶体管截止，R1两端输出电压近似为0。,下一页,上一页,课题8.3张弛振荡电路,8.3.3可控整流电路的同步 解决的方法是将主电路和触发回路接在同一电源上，单结晶体管同步触发电路及波

14、形图如图8-16所示。加削波环节的目的首先是起到稳压作用，使单结晶体管输出的脉冲幅值不受交流电源波动的影响，提高了脉冲的稳定性；其次，经过削波后，可提高交流同步电压的幅值，增加梯形波的陡度，扩大移相范围。 调整电位器RP可改变输出电压平均值，电位器电阻增大时，电容C充电变慢，使每一周期出现第一个脉冲的时间推迟，即控制角增大，则晶闸管的导通角和输出电压平均值都变小。因此，调节电位器RP ，就可达到调压的目的。,上一页,返 回,小 结,1)单向晶闸管导通的条件是：在阳极一阴极间加正向电压，同时要在控制极一阴极间加适当的正向电压。 2)利用晶闸管小触发信号控制大电流导通的特性，可以组成可控整流电流，

15、通过改变晶闸管的导通角，将输人交流电整流成平均值可调的直流电。 3)双向晶闸管可以看作是两个单向晶闸管正反向并联组成的器件，它具有正、反两个方向都能导通的特性，广泛用于交流开关电路中。 4)利用具有负阻特性的单结晶体管可以组成张弛振荡器，作为单向晶闸管的触发电路。双向晶闸管常用双向触发的二极管来触发。 5)在实际应用中，要注意解决主电路与触发电路的同步问题，以保证可控整流可靠进行。,返 回,表8-1单结晶体管的测试,返 回,表8-2晶闸管的测试,返 回,图8-1调光台灯电路,返 回,表8-3调光电路测试表,返 回,图8-2 晶闸管的内部结构、符号及外形,返 回,图8-3 晶闸管的结构、等效电路和符号,返 回,图8-4 晶闸管特性的实验电路,返 回,图8-5 晶闸管的伏安特性,返 回,图8-6 KP系列晶闸管型号的含义,返 回,图8-7 小功率双向晶闸管外形图,返 回,图8-8 双向晶闸管结构与符号,返 回,图8-9 双向触发二极管,返 回,图8-10 单相半波可控整流,返 回,图8-11单相半控桥式整流电路,返 回,图8-12带感性负载的半控桥式整流电路,返 回,图8-13单结晶体管的结构示意图和等效电路,返 回,图8-14 单结晶体管的伏安特性,返 回,图8-15 单结晶体管张弛振荡器,返 回,图8-16单结晶体管同步触发电路,返 回,