第八章晶闸管及应用电路

8.3 晶闸管应用电路
8.3.1 晶闸管整流电路
1．单相半波可控整流电路 ． （1）电路组成 ）
（2）工作原理 ） 正半周时， 承受正向电压， ① v2 为正半周时，晶闸管 VT 承受正向电压，若此时没有触发 电压， 电压，则负载 vL = 0。 。 控制极加有触发电压V ② 当ωt = a 时，控制极加有触发电压 G，晶闸管具备导通条 v 件而导通，正向压降很小， 件而导通，正向压降很小， L = v 2 。
8.2 晶闸管触发电路
8.2.1 结单向晶闸管
1．单结晶体管的结构和型号 ． （1）结构 ） 三个电极： 三个电极：发射极 E、第一基极、第 、第一基极、 二基极。 二基极。一个 PN 结。 （2）电路符号 ） 发射极箭头指向 B 1 极，表示经 PN 结 的电流只流向 B1 。 （3）外形 ）
8.2 晶闸管触发电路
（2）导通条件 ）
VEE > η VBB + V（VD为 PN 结的正向压降） 结的正向压降） D
8.2 晶闸管触发电路
3．单结晶体管触发电路 ． （1）单结晶体管触发脉冲形成电路 ） （2）工作原理 ） 电源接通后， 电源接通后，VBB 通过微调电阻 RP 充电， 和电阻 R1 向电容 C 充电，当单结晶体 管满足导通条件，单结晶体管导通， 管满足导通条件，单结晶体管导通， C 迅速放电， 迅速放电，在电阻 R3 上形成一个很窄 经过一个周期后， 的正脉冲 vb1。 经过一个周期后， 单结 晶体管截止， 晶体管截止，由 VBB 通过微调电阻 RP 充电， 和电阻 R1 向电容 C 充电，重复上述过 程。
8.3 晶闸管应用电路
（3）波形图 ） 控制角。 ① α ：控制角。 指触发脉冲的加入 时间。 时间。 导通角。 ② θ ：导通角。 每半个周期晶闸管 导通角度。 导通角度。
控制角越大，导通角越小，它们的和为定值 控制角越大，导通角越小，它们的和为定值α+θ = π 。
8.3 晶闸管应用电路
2．单相桥式可控整流电路 ． （1）电路组成 ）
2．单结晶体管的基本特性 ． （1）等效电路 ） rb1：E 与 B 1 间电阻，随发射极电流而变， 间电阻，随发射极电流而变， 上升， 下降。 即 I E 上升，rb1 下降。 rb2：E 与 B 2 间的电阻，数值与 I E 无关。 间的电阻， 无关。
rbb：两基极间电阻。rbb = rb1 + rb2 。 两基极间电阻。 η ：称为分压比，rb 1与 rbb 的比值，η 一般在 0.3 ~ 0.8 之 称为分压比， 的比值， 间。
人或物靠近感应板产生电容，这个电容 C1 与本机电路中的 人或物靠近感应板产生电容， 电容对电源形成串联分压，使与之连接的氖管导通后， 电容对电源形成串联分压，使与之连接的氖管导通后，又作为基 极偏压直接加在射极输出器的放大管 V1 上，射极输出器输出一 导通， 导通， 个信号使双向二极管 2CTS 导通，触发双向晶闸管 3CTS 导通， 带动负载工作。 带动负载工作。
*第八章 晶闸管及应用电路
8.1 晶闸管 8.2 晶闸管触发电路 8.3 晶闸管应用电路 本章小结
8.1 晶闸管
8.1.1 单向晶闸管
1．单向晶闸管的结构和符号 ． （1）外形：平面型、螺栓型和小型塑封型等几种。 ）外形：平面型、螺栓型和小型塑封型等几种。
8.1 晶闸管
（2）符号及内部结构： ）符号及内部结构： 三个电极： 三个电极：阳极 A、阴极 K、控制极 G 、 、 4 层半导体：P1—N1—P2—N2 3 个 PN 结（J1J2J3） 层半导体： P2—引出线为控制极；P1—引出线为阳极； N2—引出线为 引出线为控制极； 引出线为阳极； 引出线为 引出线为控制极 引出线为阳极 阴极 文字符号：一般用 SCR、KG、CT、VT 表示。 表示。 文字符号： 、 、 、
8.3 晶闸管应用电路
（2）工作原理 ） ① 桥式整流输出电压 对晶闸管 VT 而言是正向电 要触 压 ， 只 要 触 发 电压 到来 ， VT 即可导通。则负载电压 即可导通。 ' vL 将与 v对应部分基本相等。 对应部分基本相等。 2
经过零值时，晶闸管自行关断， ② 当 v 2 经过零值时，晶闸管自行关断，在的 v2 第二个 半周中，电路将重复第一半周的情况。 半周中，电路将重复第一半周的情况。
8.3 晶闸管应用电路
晶闸管保持导通， ③ 当 a <ωt < π 时，晶闸管保持导通，负载电压 vL 基 保持相等。 本上与次级电压 v 2 保持相等。 ④ 当ωt = π 时，v2=0，晶闸管自行关断。 ，晶闸管自行关断。 ⑤ 当 π <ωt < 2π 时，v2 进入负半周后，晶闸管呈反向 π 进入负半周后， 阻断状态， 阻断状态，负载电压 vL= 0。 。
3．双向晶闸管的检测 ． （1）用万用表“R × 1 k”挡，黑笔接 T1，红笔接 T2 ，表 ）用万用表“ 挡 黑笔接 针应不动或微动，调换两表笔，表针仍不动或微动为正常。 针应不动或微动，调换两表笔，表针仍不动或微动为正常。 （2）用万用表“R × 1”挡，黑笔接 T1，红笔接 T2 ，将触 ）用万用表“ 挡 短接一下后离开， 发极与 T2 短接一下后离开，万用表应保持几欧到几十欧的读 调换两表笔， 短接一下后离开， 数；调换两表笔，再次将触发极与 T2 短接一下后离开，万用 表指示情况同上。 表指示情况同上。 （ 3）对功率放大或功率较小但质量较差的双向晶闸管， ）对功率放大或功率较小但质量较差的双向晶闸管， 应将万用表黑表笔接电池负极。然后按（ ） 应将万用表黑表笔接电池负极。 然后按（ 2）所述方法测量判 断。
8.1 晶闸管
2．单向晶闸管的工作原理： ．单向晶闸管的工作原理： （1）实验演示： ）实验演示： 正向阻断： － 加正向电压， ① 正向阻断：A－K 加正向电压， G 无电压－不导通。 无电压－不导通。 反向阻断： － 加反向电压， ② 反向阻断：A－K 加反向电压， G 无论是否加控制电压－不导通。 无论是否加控制电压－不导通。 触发导通： 加正向电压， ， 加正向电压—导通 导通。 ③ 触发导通：A—K 加正向电压，G，K 加正向电压 导通。 导通后控制极失去控制作用：晶闸管一旦导通， ④ 导通后控制极失去控制作用：晶闸管一旦导通，降低或去 掉控制极电压仍导通。 掉控制极电压仍导通。 （2）工作特点： ）工作特点： 单向晶闸管导通必须具备两个条件： ① 单向晶闸管导通必须具备两个条件：一是晶闸管阳极与阴 极间接正向电压；二是控制极与阴极之间也要接正向电压。 极间接正向电压；二是控制极与阴极之间也要接正向电压。 晶闸管一旦接通后，去掉控制极电压时，晶闸管仍然导通。 ② 晶闸管一旦接通后，去掉控制极电压时，晶闸管仍然导通。
8.2 晶闸管触发电路
2．其他类型的触发电路 ． （1）RC 触发电路 ）
特点：简单、成本低。 特点：简单、成本低。
8.2 晶闸管触发电路
（2）晶体管组合触发电路 ）
V1、V2：为 NPN 型，只用 C、E 两极。 、 两极。
8.2 晶闸管触发电路
（3）氖管触发电路 ）
成本低，氖管可作指示器。 成本低，氖管可作指示器。
'
8.3 晶闸管应用电路
（3）波形图 ）
8.3 晶闸管应用电路
8.3.2 其他应用电路
1．音乐彩灯控制器 ． （1）电路组成 ）
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8.3 晶闸管应用电路
（2）工作原理 ） 从收录机等音响设备的扬声器两端，引出音频信号， 从收录机等音响设备的扬声器两端，引出音频信号，经升 升压后，为单向晶闸管的触发信号。当幅度大时， 压变压器 T 升压后，为单向晶闸管的触发信号。当幅度大时， 晶闸管导通，而幅度小时，晶闸管仍处于阻断状态。 晶闸管导通，而幅度小时，晶闸管仍处于阻断状态。 由于音频信号的构成比较复杂，因此， 由于音频信号的构成比较复杂，因此，某些信 号也会改变晶闸管的导通角。这样，晶闸管就工作 号也会改变晶闸管的导通角。 这样， 在导通、阻断或非全导通状态，使负载黄、 在导通、阻断或非全导通状态，使负载黄、红、绿、 蓝四组彩灯随音乐的旋律而不断闪烁。 蓝四组彩灯随音乐的旋律而不断闪烁。
2．双向晶闸管的工作特点 ． 特性： 无论加正向电压还是反向电压， 特性：主电极 T1、T2 无论加正向电压还是反向电压， 的触发信号无论是正向还是反向，它都能被“ 其控制极 G 的触发信号无论是正向还是反向，它都能被“触 导通。主电极间电压是交流形式。 发”导通。主电极间电压是交流形式。
8.1 晶闸管
8.1 晶闸管
导通后的晶闸管若要关断时， ③ 导通后的晶闸管若要关断时，必须将阳极电压降低 到一定程度。 到一定程度。 晶闸管具有控制强电的作用， ④ 晶闸管具有控制强电的作用，即利用弱电信号对控 制极的作用，就可使晶闸管导通去控制强电系统。 制极的作用，就可使晶闸管导通去控制强电系统。 3．单向晶闸管主要参数 ． （1）额定正向平均电流 ） 在规定环境温度和散热条件下， 在规定环境温度和散热条件下 ， 允许通过阳极和阴极 之间的电流平均值。 之间的电流平均值。 （2）维持电流 ） 在规定环境温度、 控制极断开的条件下， 保持晶闸管 在规定环境温度 、 控制极断开的条件下 ， 处于导通状态所需要的最小正向电流。 处于导通状态所需要的最小正向电流。
8.2 晶闸管触发电路
8.2.2 双向晶闸管触发电路
1．双向二极管触发电路 ． （1）触发电路 ）
VT1：双向二极管。VT2 ：双向晶闸管。RL ：负载。 双向二极管。 双向晶闸管。 负载。
8.2 晶闸管触发电路
（2）工作原理 ） 交流电源处于正半周， 充电， ① 交流电源处于正半周，对电容 C 充电，电压极性为 上正下负。 上正下负。 电压增大到使双向二极管导通， ② 电压增大到使双向二极管导通，可使双向晶闸管导 通。 当交流电源过零的瞬间，双向晶闸管自行阻断。 ③ 当交流电源过零的瞬间，双向晶闸管自行阻断。 交流电源处于负半周， 充电， ④ 交流电源处于负半周，对电容 C 充电，电压极性为 下正上负。 下正上负。 电压增大到的转折电压，使双向二极管反相导通， ⑤ 电压增大到的转折电压，使双向二极管反相导通， 可使双向晶闸管导通。 可使双向晶闸管导通。 调节值，即可改变电容的充电常数， ⑥ 调节值，即可改变电容的充电常数，从而改变脉冲 出现时刻，可改变晶闸管的导通角。 出现时刻，可改变晶闸管的导通角。
8.1 晶闸管
（3）控制极触发电压和电流 ） 在规定环境温度及一定正向电压条件下， 在规定环境温度及一定正向电压条件下，使晶闸管从 关断到导通，控制极所需的最小电压和电流。 关断到导通，控制极所需的最小电压和电流。 （4）正向阻断峰值电压 ） 在控制极开路和晶闸管正向阻断的条件下，可以重复 在控制极开路和晶闸管正向阻断的条件下， 加在晶闸管两端的正向峰值电压。 加在晶闸管两端的正向峰值电压。 （5）反向阻断峰值电压 ） 在控制极断开时， 在控制极断开时，可以重复加在晶闸管上的反向峰值 电压。 电压。
8.3 晶闸管应用电路
2．安全感应开关电路 ． （1）电路组成 ）
按组成原理划分电路可分为： 感应控制信号产生电路、 按组成原理划分电路可分为 ： 感应控制信号产生电路、 双向晶闸管触发电路及双向二极管保护电路三部分。 双向晶闸管触发电路及双向二极管保护电路三部分。
8.3 晶闸管应用电路
（2）工作原理 ）
8.1 晶闸管
4．晶闸管的型号及含义 ． （1）型号 ）
3 C T −5 / 500 表示额定电压为 500 V 表示额定正向平均电流为 5 A 表示晶闸管元件 表示 N 型硅材料 表示三个电极
8.1 晶闸管
（2）简易检测 ） a．用万用表“R × 10” ．用万用表“ 黑笔接阳极， 挡，黑笔接阳极，红笔接阴 极，指 针应接近 ∞ 。 b．合上 S ，表针应指很小阻值，约为 60 Ω ~ 200 Ω， ． 表针应指很小阻值， 表明晶闸管能触发导通。 表明晶闸管能触发导通。 c．断开 S，表针不回到零，表明晶闸管是正常的。 ． ，表针不回到零，表明晶闸管是正常的。
8.1 晶闸管 8.1.2 双向晶闸管
1．双向晶闸管的结构与符号 （2）符号 ） （1）外形 ）
有三个电极， 为控制极。 有三个电极，主电极 T1 和 T2，另一个电极 G 为控制极。 文字符号： 等表示。 文字符号：TLC、SCR、CT 及 KG、KS 等表示。 、 、 、
8.1 晶闸管
（3）结构 ）