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1、实现功能根据设计任务及要求完成晶闸管触发电路的设计。设计任务及要求（1）根据给出的技术参数指标，完成晶闸管触发电路设计，晶闸管选用KP50。（2）要求触发电压不小于3.5V，触发电流不小于100mA。（3）触发信号不许超过规定的门极最大允许峰值电压与峰值电流。（4）触发脉冲要有一定的宽度，前沿要陡。电阻性负载时脉冲宽度应大于10us，电感性 负载时则因大于100us。（5）触发脉冲的移相范围应能满足主电路的要求。（6）触发脉冲必须与主回路电源电压保持同步（7）撰写、打印课程设计说明书，字数在4000字以上（论文）。 具体参数见上面的任务要求。（1）布置任务，查阅资料，确定系统的方案（2天）（2
2、）对系统各组成部件进行功能分析（2天）（3）系统电气电路设计（3天）（4）撰写、打印设计说明书（2天）（5）答辩（1天）摘要为了控制晶闸管的导通，必须在控制级至阴极之间加上适当的触发信号（电压及电 流），完成此任务的就是触发电路。本课题针对晶闸管的触发电路进行设计，其电路的主要组成部分由触发电路，交流 电路，同步电路等电路环节组成。有阻容移相桥触发电路、正弦波同步触发电路、单结 晶体触发电路、集成UAA4002、KJ004触发电路。包括电路的工作原理和电路工作过程 以及针对相关参数的计算。关键词：晶闸管；触发电路；脉冲；KJ004目录第1章 绪论 1第2章 课程设计的方案 12.1 概述 12
3、.2 系统组成整体结构 22.3 设计方案 2第3章 电路设计 43.1 UAA4002集成芯片构成的触发器43.2 阻容移相桥触发电路53.3 正弦波同步触发电路63.4 单结晶体管触发电路83.5集成KJ004触发电路9第4章 课程设计总结12参考文献14绪论晶闸管是晶体闸流管的简称，又称为可控硅整流器，以前被简称为可控 硅。在电力二极管开始得到应用后不久，1956 年美国贝尔实验室发明了晶闸管， 到 1957 年美国通用电气公司开发出世界上第一只晶闸管产品，并在 1958 年达到 商业化。由于其开通时刻可以控制，而且各方面性能均明显胜过以前的汞弧整流 器，因而立即受到普遍欢迎，从此开辟了
4、电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭 新时代，其标志就是以晶闸管为代表的电力半导体器件的广泛应用，有人称之为 继晶体管发明和应用之后的又一次电子技术革命。自 20 世纪 80 年代以来，晶闸 管的地位开始被各种性能更好的全控型器件取代，但是由于其所能承受的电压和 电流容量仍然是目前电力电子器件中最高的，而且工作可靠，因此在大容量的应 用场合仍然具有比较重要的地位。20 世纪 80 年代以来，信息电子技术与电力电子技术在各自发展的基础上相 结合而产生了一代高频化、全控型、采用集成电路制造工艺的电力电子器件，从 而将电力电子技术又带入一个崭新时代。门极可关断晶闸管、电力晶体管、电力 场效应晶体管和绝
5、缘栅双极晶体管就是全控型电力电子器件的典型代表。晶闸管 的种类较多，有单向晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管、直流开关晶闸管（即门 级可关断晶闸管）、寄生晶闸管（即功率场效应管IGBT）、无控制极晶闸管等。晶闸管在电力电子技术上有很广泛的应用，整流电路（交流变直流）、逆变 电路（直流变交流）、交频电路（交流变交流）、斩波电路（直流变直流），此 外，还可用作无触点开关。又晶闸管是半控型器件，因此在控制极和阴极间的触发信号是必不可少的。 而触发电路的作用是产生符合要求的门级触发脉冲，保证在需要是晶闸管立即由 阻断状态变为导通状态。广义上讲，触发电路包括对其触发时刻进行控制的相位 控制环节、放大和输出环
6、节。而触发电路的形成又有许多种形式。本课程设计研究的是基于螺旋式晶闸管KP50的触发电路。课程设计的方案概述要使晶闸管开始导通，必须施加触发脉冲，在晶闸管触发电路中必须有 触发电路，触发电路性能的好坏直接影响晶闸管电路工作的可靠性，也影响系统的 控制精度，正确设计触发电路是晶闸管电路应用的重要环节。本设计要求采用KP50晶闸管，经查阅相关资料，KP50为螺旋式晶闸管，其 通态电流I为50A，通态峰值电压V W1.9V,正反向重复峰值电压V 为TTMREM100-2000V，正反向重复峰值电流IW5mA，触发电压V W2V。门极触发电DEMGT压小于25V，门极触发电流小于150mA，维持电流小
7、于200mA。根据给出的技术参数指标，要求触发电压不小于3.5V，触发电流不小于100mA。触发信号不许超过规定的门极最大允许峰值电压与峰值电流。触发脉冲 要有一定的宽度，前沿要陡。电阻性负载时脉冲宽度应大于10，电感性负载时 则应大于100円触发脉冲必须与主回路电源电压保持同步，即采同步电路从而 保持输出电压的平稳。系统组成整体结构图2.1系统整体结构图整个设计主要分为电源、交流电路、同步电路、触发电路。当接通电源时， 系统工作，给晶闸管电路一个触发信号，晶闸管电路导通，当触发信号变为反向 时，晶闸管迅速关断，电路停止工作。如图2.1所示。2.3设计方案方案一：采用UAA4002集成芯片UA
8、A4002是法国汤姆逊公司生产的大规模集成电路，在国内市场上已能够购 到。较其他集成芯片，使用它可以实现对开关功率晶体管的最优基极驱动，同时 实现对开关功率晶体管的就地非集中保护，保证其运行在参数最优的条件下。这 大大加快了高性能晶体管开关产品的开发。是当前一种较好的基极驱动和保护方 法。方案二： 阻容移相桥触发电路由电位器R、电容C和带中心抽头的同步变压器T组成的桥式电路就是最简 单的一种触发电路，它本身就包含同步电压形成、移相、脉冲形成与输出三个部 分。同步变压器初级电压相位与晶闸管主电路电压相位相同。无需外接同步电路。 是一个极易调整，精度不高的晶闸管触发装置。方案三 ：正弦波同步触发电
9、路触发电路由移相控制环节和输出脉冲形成环节两大部分组成，分别有不同的 功能。移相控制环节自身含有电感，可以防止高频干扰。该电路理论上移相范围 为 0 度到 180 度，实际应用多在 0 度到 150 度左右。由于有正反馈，抗干扰能力 差。但正反馈电流能提高输出脉冲的陡度和加大脉冲宽度。同时交流电源电压的 波动，会影响到移相角的变化。方案四 ： 单结晶体管触发电路由单结晶体管等组成的触发电路，又称单结晶体管驰张振荡器。单结晶体管 触发电路简单易调，脉冲前沿陡峭，抗干扰能力强，可靠性高。但由于脉冲较窄 触发功率小，移相范围也较小，所以多用于 50A 及以下晶闸管的中、小功率系统 中。方案五： 集成
10、触发电路集成触发电路 KJ004，KJ004 可控硅移相触发电路适用于单相、三相全控桥 式供电装置中，作可控硅的双路脉冲移相触发。KJ004器件输出两路相差180度 的移相脉冲，可以方便地构成全控桥式触发器线路。 KJ004 电路具有输出负载能 力大、移相性能好、正负半周脉冲相位均衡性好、移相范围宽的特点。对同步电 压要求低，有脉冲列调制输出端等功能与特点。电路由同步检测电路、锯齿波形成电路、偏形电压、移相电压及锯齿波电压 综合比较放大电路和功率放大电路四部分组成。电路设计UAA4002集成芯片构成的触发器其内部结构图如图3.1所示。-0.2V图3.1 UAA4002内部结构TTX1Sr检測楠
11、入推I IUAA4002的特点：1. 标准的16脚双排直插式结构。2. UAA4002将接收到的以逻辑信号输入导通信号转变为加到晶闸管上的门 极电流，这一门级电流可以自动调节，保证晶闸管总处于导通状态。 UAA4002输出的最大电流为0.5A，可以外接晶闸管扩大。3. UAA4002可以给晶闸管加-3A的反向门极电流，保证晶闸管快速关断。这 个负的门极电流亦可通过外接晶闸管扩大。4. UAA4002内装高速逻辑处理器保护晶闸管，监控导通期间晶闸管门极电 流，亦监控集成电路的正负电源电压和芯片温度，对被驱动的晶闸管实现 就地保护（非集中保护）。5. 与通常的驱动模块不一样，其输入端可接收电信号和
12、交变脉冲信号，如果需 要对输入端隔离,可外加光电藕合器或微分变压器。根据给出的技术参数指标，完成晶闸管触发电路设计，晶闸管选用KP50。要 求触发电压不小于3.5V，触发电流不小于100mA。触发信号不许超过规定的门极 最大允许峰值电压与峰值电流。触发脉冲要有一定的宽度，前沿要陡。电阻性负 载时脉冲宽度应大于10us，电感性负载时则因大于100us。触发脉冲的移相范围 应能满足主电路的要求。触发脉冲必须与主回路电源电压保持同步。由于电路的结构部分，由检测电路可以保证触发脉冲必须与主回路电源电压 保持同步，并且由芯片资料可得，芯片触发脉冲的电压幅值为15V,满足触发电压 不小于3.5V的要求，而
13、且，芯片的正向导通电流可以达到0.5A,同时也满足触 发电流不小100mA，由于芯片内部存在自身的保护电路，触发信号不会超过规定 的门极最大允许峰值电压与峰值电流。其中关于触发脉冲要有一定的宽度，由芯片 资料，我们可知，触发脉冲的宽度由芯片6引脚、8引脚和芯片10引脚共同决定， 其中6引脚接入电阻， 8引脚接入电阻、 1 0引脚接入电容，其参数与脉冲宽度的 关系为：T= 0.45 RdC22 R（3-1）R= d (1 + )25（3-2）R 弋 5 mindImin（3-3）c= J（3-4）min 由于题目要求，触发脉冲的移相范围应可调节，并且范围尽可能大，可以满 足0-170度之间任意调
14、节，由芯片资料可知，芯片的15引脚控制移相范围。且移 相范围在0-180度以内。阻容移相桥触发电路 同步变压器初级电压相位与晶闸管主电路电压相位相同，其次级有一个中心 抽头 O 将次级绕组分成 OA、OB 两组作为桥路的两臂，桥路的另两臂是电阻 R 和电容C。对角线OD为输出端。如图3.2所示。根据KP50参数查到，要使晶闸管正常工作，其最起码的触发电压为3.5V, 最起码的触发电流为100mA。故同步变压器次级电压应取大于2x3.5,取u =10V。取移相桥对角线电流ODI =100mA，则ODC 3I3x100（ F）（3 5）od =30 （店）（3-5）u10ODK Uod = 3x=
15、0.3（KQ）（3-6）R I 100OD故取C=30yF、R=300Q就能满足移相要求。工作原理由矢量图可知： U = U+ U = U + U（3-7）ABADDB R C同时，D 一直在以AB为直径的半圆上移动，从而保证了 U 在数量上永远 OD等于U A n的一半。如果以U作为触发信号，就可以利用改变电阻R的大小，实 ABod现对晶闸管的移相控制。即a角由U 决定即U和U共同决定。其中U由可变 ABRCR电阻的分压情况决定，U由电解电容两端电流积分值来决定。两部分电压代数和C决定了U 两端电压，即可调的触发角。AB单相阻容移相触发电路的特点是简单，但触发电压是正弦波，因此触发不够准确，移相角受电网电压波动等影响较大，而且触发功率不大。正弦波同步触发电路触发电路如图3.3。T1触发脉冲的形成：， 脉冲的移相：aaaa
