1、晶閘管的應(yīng)用1.基本結(jié)構(gòu)P1P2N1N2四 層 半 導(dǎo) 體K（陰極）G（控制極）A（陽極）三 個 PN結(jié)AKG符號第1頁/共58頁螺栓式結(jié)構(gòu)平板式結(jié)構(gòu)小電流螺栓式大電流螺栓式第2頁/共58頁晶閘管不導(dǎo)通 無論控制極G與陰極K之間是否加有電壓，晶閘管均不能導(dǎo)通。2.工作原理P1P2N1N2N1P2AGK 控制極G和陰極K之間不加正向電壓 陽極A和陰極K加反向電壓反偏反偏 陽極A和陰極K加正向電壓正偏正偏反偏 控制極G和陰極K之間加正向電壓 正向電壓足夠大時，三個PN結(jié)都正偏，晶閘管導(dǎo)通。KAGVT1VT2第3頁/共58頁KAGVT1VT2RLUGUAIG2IG2IG1正反饋 兩個晶體管進入飽和導(dǎo)

2、通狀態(tài)。 晶閘管導(dǎo)通后， UAK0.61.2VC22GII C112B212G III 此時即使去掉控制極與陰極之間的電壓，由于本身的正反饋作用晶閘管仍能維持導(dǎo)通。控制極電壓UG的作用僅僅是觸發(fā)晶閘管的導(dǎo)通 第4頁/共58頁晶閘管的導(dǎo)通條件為：陽極和陰極間加正向電壓?？刂茦O和陰極間加正向觸發(fā)電壓。陽極電流不小于維持電流。陽極A加反向電壓，或不加觸發(fā)信號。晶閘管正向?qū)ê?，若令其關(guān)斷，必須減小UA（或使UA反向），使晶閘管中電流小于維持電流。晶閘管的截止條件為：第5頁/共58頁UAKIAIHIFIG=0UBO導(dǎo)通UBR3.伏安特性UFIG1IG2IG增加導(dǎo)通電壓1V左右正向折轉(zhuǎn)電壓反向擊穿電壓O

3、第6頁/共58頁UFRM:晶閘管控制極開路且正向阻斷情況下,允許重復(fù)加在晶閘管兩端的正向峰值電壓。一般取UFRM = 80% UB0 ?？刂茦O開路時,允許重復(fù)作用在晶閘管元 件上的反向峰值電壓。一般取 URRM = 80% UBR URRM：額定電壓UN：取UFRM和URRM 中較小的一個數(shù) 值標(biāo)為器件的額定電壓。第7頁/共58頁)(sin21m0mFIttdII 環(huán)境溫度為40C及標(biāo)準散熱條件下，晶閘管處于全導(dǎo)通時可以連續(xù)通過的工頻正弦半波電流的平均值。 IFt2i如果正弦半波電流的最大值為Im, 則第8頁/共58頁第9頁/共58頁額定電壓,用百位或千位數(shù)表示取UFRM或URRM較小者額定正

4、向平均電流(IF) 晶閘管K P普通型如KP5-7表示額定正向平均電流為5A,額定電壓為700V。第10頁/共58頁 1.什么是可控整流電路？ 在輸入交流電壓一定時，二極管整流電路輸出的直流電壓大小是固定的，一般不能任意調(diào)節(jié)，這種整流電流稱為不可控整流電路。 采用晶閘管整流電路可以把交流電轉(zhuǎn)換為電壓大小可以調(diào)節(jié)的直流電，故稱為可控整流電路。第11頁/共58頁2.可控整流電路的形式單相電路三相電路半波電路全波電路橋式電路全控橋式電路半控橋式電路半波電路橋式電路全控橋式電路半控橋式電路第12頁/共58頁(1)2To, 0uuu。0,T2ouuu+T第13頁/共58頁t12。uu,u T 0o:1t

5、 。0,To uuu t2uO晶晶閘閘管管不不導(dǎo)導(dǎo)通通。,0,0g1 ut t 。uuu To, 0gu tO第14頁/共58頁 tOuO控制角t1 tuO tguOt22tTuO導(dǎo)通角第15頁/共58頁tuU)d(212O)d(sin2212ttU2cos145. 0LLOO RURUI2cos145. 02U第16頁/共58頁 +TLeL第17頁/共58頁 tguOtTuO tOuOt1 tuOt22第18頁/共58頁+LTD+第19頁/共58頁iL tOu tuOtTuO2 tguO第20頁/共58頁aRLD2T1b+T1T2RLuoD1D2+第21頁/共58頁+T1T2RLuoD1D2

6、+bRLD1T2a第22頁/共58頁 tOu tuOtT1uO2 tguO第23頁/共58頁tuU)d(1O )d(sin21ttUU 2cos19 . 0LRURUILOL2cos19 . 0 U第24頁/共58頁兩種常用可控整流電路電路特點1. 該電路只用一只晶閘管，且其上 無反向電壓。2. 晶閘管和負載上的電流相同。(1)uTD2D4u0RL+-+-第25頁/共58頁電路特點 1. 該電路接入電感性負載時，D1、D2 便起 續(xù)流二極管作用。(2)2. 由于T1的陽極和T2的陰極相連，兩管控 制極必須加獨立的觸發(fā)信號。T1T2D1D2uuORL+-+-第26頁/共58頁u2a2u2bu2c

7、t1t2ut o第27頁/共58頁第二節(jié)第二節(jié) 單向橋式半控整流電單向橋式半控整流電路路 電阻性負載橋式可控整流電路電阻性負載橋式可控整流電路 電感性負載橋式可控整流電路電感性負載橋式可控整流電路第28頁/共58頁一、電阻性負載橋式可控整流電路VH1VH2VD1VD2RLuou1. 電路分析u正半周() a() b()電流方向L12abVHVDR 負半周() a() b()L21baVHVDRab觸發(fā)脈沖uG引入控制極VH1導(dǎo)通、VD2導(dǎo)通uouVH2導(dǎo)通、VD1導(dǎo)通+uou+第29頁/共58頁2. 工作波形tutuGtuot uVT1OOOO23第30頁/共58頁3. 參數(shù)計算o1=2sin

8、d()UUtt 1cos0.92U 整流輸出電壓平均值 輸出電流平均值ooLL1 cos 0.92UUIRR 2U二極管和晶閘管承受的最高反相電壓為第31頁/共58頁二、電感性負載橋式可控整流電路uVH1VH2VD1VD2VD3uoRLL 加續(xù)流二極管VD3后電路工作情況以及負載上電壓和電阻性負載類似。 整流器件不導(dǎo)通時，由于電感儲能，經(jīng)續(xù)流二極管，負載上的電流仍然存在。 感性負載上的電流接近水平的直線。第32頁/共58頁第三節(jié)第三節(jié) 觸發(fā)電路觸發(fā)電路 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路單結(jié)晶體管觸發(fā)電路 集成觸發(fā)電路集成觸發(fā)電路第33頁/共58頁返回一、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路晶閘管由阻斷變?yōu)閷?dǎo)通的條件： 在陽極

9、和陰極間加上正向電壓 在控制極和陰極間加上觸發(fā)信號 觸發(fā)信號的要求： 觸發(fā)脈沖要有足夠的功率 觸發(fā)脈沖要有一定的寬度 觸發(fā)脈沖必須與主電路同步 觸發(fā)脈沖要有一定的相移范圍第34頁/共58頁返回1. 單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)和特性b2（第二基極）b1（第一基極）NPPN結(jié)e (發(fā)射極)eb2b1結(jié) 構(gòu)符 號第35頁/共58頁返回ieueUVUPIVIPO單結(jié)晶體管的伏安特性eb2b1ueUbbieb1接正、b2接負 e與b1間呈高阻態(tài) 當(dāng)ueUbb時 e與b1間呈低阻態(tài)第36頁/共58頁返回UV、IV - 谷點電壓、電流維持單結(jié)管導(dǎo)通的最小電壓、電流。 UP 、IP - 峰點電壓、電流 單結(jié)管由截止變導(dǎo)

10、通所需發(fā)射極電壓。 uEUP 時單結(jié)管導(dǎo)通第37頁/共58頁返回2. 單結(jié)晶體管的弛張振蕩電路tuR1UVUPRR1CEuCuR1eb1b2uCtOO第38頁/共58頁返回u1u2uZuCR2RRfxR1RWuWC3. 同步振蕩電路整流削波弛張振蕩電路觸發(fā)脈沖第39頁/共58頁返回u2uZUZuWuR1TOOOtttuC 改變電容C的充放電速度,可以改觸發(fā)變脈沖周期T。第40頁/共58頁二、集成觸發(fā)電路二、集成觸發(fā)電路返回1. KJ004型集成電路 KJ004外部引線圖123KJ00445678910111213141516正電源 負相輸出 13、14脈沖列11、12脈沖寬比較同步輸入地負電源

11、鋸齒波輸出鋸齒波斜率調(diào)節(jié)正相輸出第41頁/共58頁返回 工作電路同步電壓鋸齒波電壓U90.7V時第42頁/共58頁第四節(jié)第四節(jié) 晶閘管的串并聯(lián)及其保晶閘管的串并聯(lián)及其保護護 晶閘管的串并聯(lián)晶閘管的串并聯(lián) 晶閘管的過載保護電路晶閘管的過載保護電路返 回第43頁/共58頁返回一、晶閘管的串、并聯(lián)1. 晶閘管的并聯(lián)應(yīng)用 晶閘管并聯(lián)可以分流。VH1VH2RR 串電阻均流 電路簡單，但電阻消耗功率，對動態(tài)均流不起作用，只適用于小功率。第44頁/共58頁返回 串電抗均流VH1VH2 對靜態(tài)、動態(tài)均流都起作用。 晶閘管不宜直接并聯(lián)，因特性不同容易造成分流不均，從而燒壞器件。第45頁/共58頁返回2. 晶閘管

12、的串聯(lián)應(yīng)用 晶閘管串聯(lián)可以分壓。 晶閘管不宜直接串聯(lián)，因特性不同容易造成分壓不均，從而擊穿器件。 通常在晶閘管兩端并聯(lián)電阻和阻容器件。第46頁/共58頁返回二、晶閘管的過載保護晶閘管的主要缺點：過電流、過電壓能力很差。1. 晶閘管的過電流保護晶閘管產(chǎn)生過流的原因: 負載短路或過載 電路中某一晶閘管擊穿或短路，造成其它器件過流 觸發(fā)電路不正常第47頁/共58頁返回 設(shè)置快速熔斷器 FURFUFU 在輸出端設(shè)置過流繼電器及快速開關(guān) 整流觸發(fā)脈沖相移保護 利用過電流的信號，把觸發(fā)脈沖移后，從而減小晶閘管的 導(dǎo)通角或停止觸發(fā)。第48頁/共58頁返回2. 晶閘管的過電壓保護 晶閘管承受過電壓的能力極差，

13、電壓超過其反向擊穿電壓時，即使時間極短，也容易損壞。 產(chǎn)生過電壓的原因：電路中積聚的電磁能量消散不掉。 通常采用 阻容保護裝置，利用電容吸收過壓。即將過電壓的能量變成電場能量儲存到電容中，然后由電阻消耗掉。第49頁/共58頁額定電壓,用百位或千位數(shù)表示取UFRM或URRM較小者額定正向平均電流(IF) 晶閘管K P普通型如KP5-7表示額定正向平均電流為5A,額定電壓為700V。第50頁/共58頁 +TLeL第51頁/共58頁返回2. 單結(jié)晶體管的弛張振蕩電路tuR1UVUPRR1CEuCuR1eb1b2uCtOO第52頁/共58頁返回u1u2uZuCR2RRfxR1RWuWC3. 同步振蕩電路整流削波弛張振蕩電路觸發(fā)脈沖第53頁/共58頁第四節(jié)第四節(jié) 晶閘管的串并聯(lián)及其保晶閘管的串并聯(lián)及其保護護 晶閘管的串并聯(lián)晶閘管的串并聯(lián) 晶閘管的過載保護電路晶閘管的過載保護電路返 回第54頁/共58頁返回一、晶閘管的串、并聯(lián)1. 晶閘管的并聯(lián)應(yīng)用 晶閘管并聯(lián)可以分流。VH1VH2RR 串電阻均流 電路簡單，但電阻消耗功率，對動態(tài)均流不起作