3 门极触发电路

2）.单结晶体管特性
• 据单结晶体管的结构，其等效电路可由图3.3 （a）表示，其中二极管VD表示单结晶体管的 PN结。 •若Ubb＝0， 则为一般二 极管特性。 当b1、b2之间 加电所 示。
3-8
3-9
Ue
UP
C
B
D UV
A IP IV Ie
3.2.1.锯齿波移相的晶体管触发电路
电路图示于图3.2，该触发电路分成同步电压、 锯齿波形成和脉冲移相、脉冲形成与放大、强 触发和双窄脉冲形成等环节。
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3-24
3-25
3-26
1.脉冲形成与放大环节
脉冲的形成环节由晶体管V4、V5组成(将V5的发射极 直接接-15V，暂不考虑V6)，V7、V8组成脉冲功率放大环 节。控制电压uct和负偏移电压uP分别分别经过电阻R6、R7、
R8并联组成。在分析该环节时，暂不考虑锯齿波电压ue3和
负偏移电压uP对电路的影响（设ue3＝0，uP＝0）。
3-27
2、锯齿波形成与脉冲移相环节 该环节主要由V1、V2、V3、C2、VS等元件组成，锯齿波 是由恒流源电流对C2充电形成的。在图2－25中，VS、RP2、
R3、V1组成了一个恒流源电路，当V2截止时，恒流源电流
• 2）.振荡条件 • （1）.R最大值由电容器充电电压达到单结晶 体管的峰值电压后，流过电阻R的电流应大于 峰点电流IP，以保证单结晶体管能工作在负区 来确定： • （U-UP）/IP>R • （2）.电阻R最小值则由电容器放电完毕后， 从电阻R流入单结晶体管的电流要小于谷点电 流IV，以保证单结晶体管能够关断来确定： • （U-UV）/IV< R
• CD段特性：Ue>ηUbb+UVD=UP 后d与b1之间电阻 Rbl减小而形成负阻区，使分压比减小，由此 更进一步促使负阻区的形成，直至最低点D。 • UV称为谷点电压，对应的电流IV称为谷点电流， 在D点，若再增加电压，则电流将急剧加。
3-11
3.2.2 单结晶体管脉冲形成电路
• 1）.工作原理 • 电路及波形见图3.4：
3-12
• 当电路接通电源U以后，电容器C经电阻R充电， 充电电流为iR，电容器端电压按指数规律上升。 在uc＜UP以前，单结晶体管截止，只有很小的 漏电流，电阻R1输出电压亦很小； • 当电容器C继续充电，电容器C端电压UC＞UP时， 单结晶体管导通，电容器C经e→b1→R1放电， 由于导通时，单结晶体管Rb1进人负阻状态，而 外接电阻R1又较小，因此电容器c经电阻R1放电 时间很短，于是放电电流在R1两端产生一个尖 脉冲输出。
3-40
• KC10．KCll可取代KC01，分别在同步灵敏度、 抗干扰性等方面作了改进。 • 集成触发组件： • KCZ2集成化二脉冲触发组件，用于单相桥式 主电路； • KCZ3集成化三脉冲触发组件，用于三相半控 桥主电路或三相半波主电路； • KCZ6集成化六脉冲触发组件，用于三相全控 桥主电路； • 这些组件是将集成触发器及外围电路组装在一 块电路板上。
3-43
• 晶闸管触发信号，本质上是一种离散量，完全 可由数宇信号实现
3.4.1．由硬件构成的数字触发器
由晶振产生 控制计数时间 计数到规定数 后发出脉冲
控制计数起点
3-44
3.4.2.微机数字触发器
3-45
• 随着微机的广泛应用，构成计算机控制的系统 或装臵越来越多。 • 在有计算机参与的晶闸管变流装臵中，计算机 除了完成系统有关参数的控制与调节外，还可 实现数字触发器的功能，使系统控制更加准确 与灵活，且省去多路模拟触发电路。
UC↑→UC1↓→IC2↑→α↓
3-19
控制信号
3-20
• 用单结晶体管构成触发电路；线路简单，脉冲 前沿陡峭，但是脉冲很窄，功率较小，所以， 一般只在单相或三相半波电路、触发50A以下 的晶闸管电路中应用。
3-21
3.2.晶体管触发电路
3-22
• 利用晶体管开关工作状态构成的触发电路形式 很多，这些触发电路一般均由同步与移相、脉 冲形成与输出等几个部分组成。
• KJ041六路双脉冲形成集成电路，具有6路单 脉冲输入，6路双脉冲输出，同时具有输出脉 冲控制端，可以控制输出脉冲的有或无。 • KJ042脉冲列调制集成电路，它可将输入宽脉 冲调制成脉冲列输出。 • KC系列的产品与KJ系列具有相同的功能。 • KC05集成触发器，单路间隔180O输出触发脉冲， 用于双向晶闸管门极触发，与KC06不同的是， KC05须外加直流工作电源及隔离输出变压器。 • KC07电流过零触发器； • KC08电压过零触发器。
变压器TS，用TS次级电压来控制V2管的通断，从而 就保证了触发电路发出的脉冲与主回路电源同步。
3-31
4、双窄脉冲形成环节 三相全控桥式电路要求触发电路提供宽脉冲或者间 隔60°的双窄脉冲。前者要求触发电路的输出功率较大， 所以采用较少，一般多采用后者。 在三相全控桥式电路中，六个晶闸管的触发顺序是 VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6，而且彼此间隔60°， 所以与六个晶闸管对应的各相触发单元之间信号传送线 路具体连接方法是：后一个触发单元的X端接至前一个触 发单元的Y端。例如：VT2管触发单元的X端应接至VT1管 触发单元的Y端，而VT1管触发单元的X端应接至VT6管触 发单元的Y端。
3.3.2.集成触发器类型
3-39
• KJ001集成触发器，在同步电压的负半波有移 相脉冲输出，用于单相、三相半控桥式主电路 移相触发。 • KJ006集成触发器，主要用于双向晶闸管交流 调压的移相触发，它由交流电网直接供电，不 需外加同步电压．直流工作电源及输出脉冲隔 离变压器。 • KJ008过零集成触发器，在交流电压（或电流） 过零时触发，不能移相，主要用于无触点开关 的零触发。 • KJ009集成触发器，与KJ004可以互换使用； 主要是提高了抗干扰及触发脉冲的前沿陡度。
3-41
3.4.数字触发器
3-42
• 前面介绍的几种触发器，包括集成触发器，都 是利用控制电压的幅值与交流同步电压综合 （又称垂直控制）来获得同步和移相脉冲，即 用控制电压的模拟量来直接控制触发相位角的， 称为模拟触发电路。 • 由于电路元件参数的分散性，各个触发器的移 相控制必然存在某种程度的不一致，这样，用 同一幅值的电压去控制不同的触发器，将产生 各相触发脉冲延迟角（或超前角）误差，导致 三相波形的不对称，这在大容量装臵的应用中， 将造成三相电源的不平衡，中线出现电流。一 般模拟式触发电路各相脉冲不均衡度为±3O， 甚至更大。
3.2*.单结晶体管触发电路
3.2.1.单结晶体管（UJT）
l）单结晶体管(双基极二极管)结构
3-6
第二基极
发射极
第一基极
3-7
• b1与b2之间仅有n型硅片电阻Rbb，，一般在3－ 12K之间。 Rbb亦可看作是由第一基极b1与发 射极e位臵之间n型硅片的体电阻Rb1和第二基 极b2与发射极e位臵之间n型硅片体电阻Rb2之 和： • Rbb =Rb1 +Rb2
3-13
3-14
• 当电容器上电压降到谷点电压时，由于R阻值 较大，经由R供给单结晶体管的发射极电流小 于谷点电流，不能满足单结管的导通条件，电 阻Rbl迅速增大，单结晶体管恢复阻断状态。 • 由于充电时间常数 τ1=RC大于放电时间常数 τ2=（Rb1+R1）C，故电容器端电压为锯齿波。 • 此后电容器C又重复充放电过程，于是得到一 连串的尖脉冲输出。
3-32
锯齿波同步触发电路
各相触发单元之间双脉冲环节的连接方法如下图所示：
3.3.集成触发器
3-33
• 集成触发器与分立元件电路相比，提高了电路 的可靠性和通用性，具有体积小、耗电少、成 本低、调试方便等优点。但由于电容、大电阻、 输出脉冲变压器等元件集成化有困难，因此集 成触发器必须有适当的外接电路配合使用。 • 在选择和使用集成电路触发器时必须根据它的 性能，结合使用需要选择合适型号的集成触发 器，并根据外接电路要求，配合使用。 • 集成触发器使用方便，但要注意外接电阻值的 选取应参照使用说明书的规定，否则将使器件 损坏或不能正常工作。
AB段特性：在Ubb作用下的漏电流；另外，
Rb1 Rb1 U d U bb U bb U bb Rb1 Rb2 Rbb
Rb1 Rbb
3-10
η称为单结晶体管的分压比，其值由单结晶 体管的制造工艺决定，一般在0.3到0.85 之间。 BC段特性：Up称为峰点电压，对应的电流IP称 为峰点电流。
第三章.门极触发电路
3.1.概述
3-1
3.1.1.门极触发信号的种类
• l）.直流信号 • 2）.交流信号 • 3）.脉冲信号
3-2
直流信号
交流信号
脉冲信号
尖脉冲
宽脉冲
脉冲列
双脉冲
强脉冲
3.1.2.晶闸管对门极触发电路的要求
3-3
• l）触发脉冲应有一定的幅值和功率； • 2）触发脉冲要有一定的宽度； • 当用窄脉冲控制时．脉冲宽度至少要大于阳极 电流上升到掣住电流IL的时间，否则当触发脉 冲消失，晶闸管将又恢复阻断,对于三相桥式 全控电路，要求触发脉冲宽度大于60O或者用 间隔60O 的双窄脉冲代替宽脉冲。其他晶闸管 电路，对脉宽有时也有不同的要求。
3-29
3-30
3、同步电压环节 锯齿波是由开关管V2控制的，V2管由导通变 截止期间产生锯齿波，V2截止持续时间就是锯齿波
的宽度，V2开关的频率就是锯齿波的频率，要使触
发脉冲与主回路电源同步，只要使V2开关的频率与 主回路电源同步就可达到。为了控制V2的开关频率
与主回路电源频率相同，同步环节设置了一个同步
3-4
• 3）触发脉冲前沿要陡 • 晶闸管元件门极参数较分散，触发脉冲陡峭的 前沿可使触发延迟角α稳定，减小门极参数分 散性对α角的影响。另外，触发脉冲前沿越陡， 元件开通时间越短，从而可提供精确的触发延 迟角α 。 • 4）.触发脉冲要与主电路同步并有一定的移 相范围。