《可控整流电路》课件

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1、15.3可控整流电路15.3.1晶闸管15.3.2单相可控整流电路15.3.3可控整流触发电路二极管组成的整流电路中，输出电压平均值若输入交流电压不变，则输出电压平均值是固定的，不能任意控制和改变，因此这种整流电路通常称为不控整流电路。要想调节不控整流电路的输出电压值，可以接入一个调压变压器，调节U2，但这增加了设备和成本；或串入可变电阻器调压，增加了功耗。科学的解决办法是采用可控整流电路，这需要使用可控整流元件——晶闸管。可控整流不需增加调压变压器，调节容易，便于自动控制。晶闸管是一种大功率的半导体器件，它具有体积小、重量轻、耐压高、容量大、效率高、使用

2、维护简单、控制灵敏等优点。同时它的功率放大倍数很高，可以用微小的信号功率对大功率的电源进行控制和变换。在脉冲数字电路中也可以作为功率开关使用。由半导体二极管组成的整流电路，电路形式一旦确定，则当输入的交流电压不变时，输出的直流电压值不能任意控制和改变，因此这种整流电路通常称为不可控整流电路。然而在实际工作中，有时希望整流器的输出直流电压能够根据需要进行调节，这种情况下需要采用可控整流电路，而晶闸管正是可以实现这一要求的可控整流元件。晶闸管俗称可控硅。15.3.1晶闸管15.3.1.1晶闸管的结构和等效模型图01.07.01为晶闸管的内部结构和符号。晶闸管有

3、三个电极，A是阳极、K是阴极、G是控制极，晶闸管由PNPN四层半导体构成，中间形成三个PN结：J1、J2、J3。从下面的P1层引出阳极A，从N2层引出阴极K，由中间的P2层引出控制极G，用铝片和钼片作为衬底。图01.07.01晶闸管的内部结构和符号15.3.1.1.1晶闸管的结构根据晶闸管的结构，可以画出图01.07.02的内部结构等效模型，并归结为PNP型晶体管T1和NPN型晶体管T2的闭合连接形式。图01.07.02晶闸管的内部结构的等效模型T1的e极是阳极A，T2的e极是阴极K，T1的c极和T2的b极连在一起是栅极G，T1的b极和T2的c极在内部连在

4、一起。这种闭合的连接形式具有十分重要的作用。15.3.1.1.2晶闸管的等效模型15.3.1.2晶闸管的工作原理根据晶闸管的结构，当UAK＞0，即阳极和阴极之间加正向电压，且控制极不加电压时，由于PN结J2为反偏，所以晶闸管处于阻断状态；15.3.1.2.1晶闸管工作原理分析而当UAK＜0时，由于J1和J3反偏，晶闸管仍然阻断。如果在UAK＞0的同时，且UＧK＞0，则晶闸管就由阻断变为导通，而且管压降很小，约1V左右，相当于开关处于闭合状态。可见，晶闸管相当于一个可以控制的单方向导电的开关。当晶闸管加正向电压，即UAK＞0时，同时，在控制极与阴极之间加电压

5、UＧK＞0，则晶闸管出现如下过程栅极加信号UＧK＞0出现栅极电流IＧ＞0于是出现电流IC2和IK，IC2=IB1于是出现电流IC1和IE1，晶闸管导通。重要的是，IC1的出现可以代替电流IG，晶闸管导通后即使撤消UGK，晶闸管继续保持导通。所以称UGK为触发信号。图01.07.03晶闸管的触发导通图01.07.04晶闸管导通和截止的实验情况实验电路按左图连线。加UAK>0，不加UGK=0，晶闸管不导通；晶闸管加UAK>0，加UGK>0，晶闸管导通，灯泡亮；晶闸管导通后，即使撤消UGK，晶闸管仍然导通，灯泡亮；15.3.1.2.2晶闸管实验图01.07.04

6、晶闸管导通和截止的实验情况要使晶闸管截止，方法之一是加大阳极回路的电阻，减小阳极电流，当阳极电流小于一个称为维持电流时，晶闸管截止。要使晶闸管截止，方法之二是使阳极回路的电压反接，晶闸管即截止。图01.07.05是例题电路的波形图，输入为一正弦波，当正弦波的正半周，符合UAK>0的条件。此时滞后角加触发脉冲，晶闸管导电角。控制角可调节输出电压的平均值在0~0.45U2之间变化。例：分析图01.07.05电路的工作情况。图01.07.06例题的波形图图01.07.05例题的电路图晶闸管的伏安特性描述了阳极和阴极间电压与阳极电流的关系，如图01.07.0

7、7所示。图01.07.07伏安特性曲线当u>0时的伏安特性曲线称为正向特性。由图01.07.07可知，在IG=0时，正向电压小于正向转折电压UBO时，晶闸管是阻断的(OA段)。超过UBO后，晶闸管转为通态(AC段)，阳极电流急剧增大，uAK迅速下降(BC段)，BC段与二极管的正向特性相似。应在阳极回路串入电阻限流，以保护晶闸管。当u<0时的伏安特性曲线称为反向特性。由图可知，在晶闸管加反向电压时，反向电流很小，晶闸管是阻断的。当反向电压达到反向击穿电压UBR时，晶闸管反向击穿。反向特性与普通二极管相似。15.3.1.2晶闸管的伏安特性1.额定正向平均电流I

8、F----在额定环境温度及标准散热条件下，允许通过工频正弦半波电流