电力电子技术触发电路设计

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1、晶闸管触发电路的设计中国矿业大学信电学院班级：电气13-10班成员：陈万涛赵伟成陈美彤李瑄一、晶闸管晶闸管（Thyristor）是晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，由美国通用电气公司开发出世界上第一款晶闸管产品，并将其商业化；晶闸管是PNPN四层半导体结构，它有三个极：阳极，阴极和门极；晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。二、晶闸管工作原理晶闸管为半控型电力电子器件，工作条件如下：1.晶闸管承受反

2、向阳极电压时，不管门极承受何种电压，晶闸管都处于反向阻断状态。2.晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。这时晶闸管处于正向导通状态，这就是晶闸管的闸流特性，即可控特性。3.晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何，晶闸管保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用。门极只起触发作用。4.晶闸管在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，晶闸管关断。三、晶闸管触发电路的设计要求为了控制晶闸管导通，必须在阳极和阴极之间加正向电压，同时必须在门极和阴极之间加上适当的触

3、发信号（电压或电流），因此晶闸管工作离不开触发电路的保证。在设计触发电路时应遵循以下要求：1、触发信号应该具有足够大的电压和电流，保证控制特性不一样的晶闸管均能够可靠触发，但又不损坏门极。一般要求触发电压在4-10V范围内，触发电流在十几至几百毫安之间；2、触发脉冲前沿要陡；3、触发脉冲必须具有足够的宽度，保证晶闸管有效触发；4、不触发时，触发电路的电压应小于一定值；5、在相位控制的触发电路中，触发脉冲应与主回路同步；6、触发电路在一般情况下应与高压电位的主电路隔离，以保证设备安全工作。四、単结晶体管的晶闸管触发电路

4、设计1、基本电路电路如下图所示，图1単结晶体管触发电路2、工作原理由上图电路可知，在接通电源后，电源电压经电阻向电容充电，电容两端电压逐渐上升，当电容两端电压上升至単结晶体管的峰点电压时，管子导通，电容通过管子和电阻放电，在输出端电阻上产生一脉冲输出电压，随着电容的放电，电容两端电压逐渐降低，当下降至管子谷点电压时，管子截止，电容重新充电，并重复上述过程，于是在负载端电阻上产生一串周期性脉冲。采用稳压二极管的目的是为了保证输出脉冲幅值的稳定，并可获得一定的移相范围。电路的原件参数选择范围如下：在上图电路中，记电容为C

5、，电源为E，从左边电阻为R，右边上面电阻为R1，下面电阻为R2（1）电容C，C的容量太小，放电脉冲就很窄，不易触发晶闸管，容量太大会与电阻的选择产生矛盾。一般C的选择范围是0.1-0.47uF;（1）放电电阻R1，阻值太小，放电太快，尖顶脉冲过窄不易导通晶闸管；阻值太大，漏电流在R1上的电压降就大，致使晶闸管误触发，一般R1的范围是50-100Ω；（2）温度补偿电阻R2，因为単结晶体管的峰点电压为,其中分压比η几乎与温度无关，Up的变化由等闲二极管的正向压降Ud引起的，为了稳定Up，接入R2，R2的选择范围300-4

6、00Ω，η一般选择范围为0.5-0.85；（3）充电电阻R，由下式确定选择Uv、Up为谷点和峰点电压；Iv和Ip为谷点和峰点电流（4）稳压二极管的选择，若稳压二极管的稳压值太低，会使输出脉冲幅度减小造成不触发，若选得高，会损坏単结晶体管或晶闸管，一般选用20V左右。1、仿真波形根据参数选择原则，参展图1所示电路，通过EWB仿真可得如下波形，从波形可以看出，输出脉冲具有很陡的触发前沿，脉冲宽度足够大，能够有效触发晶闸管，满足设计要求。图2単结晶体管触发电路产生触发脉冲仿真波形五、实际仿真效果在上述设计的基础上，结合实际

7、晶闸管电路，采用仿真方法检验设计电路是否设计合理，仿真电路如下图图3晶闸管电路对应仿真波形如下图图4仿真结果六、总结通过查阅相关资料，设计基于単结晶体管的晶闸管脉冲触发电路，经过仿真检验，设计电路可产生基本满足要求的脉冲触发信号，但在结合晶闸管电路应用时，其触发角α不能很好控制，如图4所产生波形，显然其触发角度为0，因此还需进一步改进电路，以满足移相电路的控制。