晶闸管软起动的移相原理

摘要：本文介绍了通用晶闸管软起动控制器的工作原理，该工作原理即移相原理，移相原理是目前所有晶闸管软起起动器共同采用的控制方式，其控制方式下起动的电机起动电流较小，起动平稳且能够满足多种负载。

关键词：晶闸管触发电流功率因数角

1、引言

三相交流异步电动机由于结构简单、价格低廉、运行可靠，所以在各个行业得到广泛应用。但其在直接起动时，会产生过大的起动电流，特别是大功率电机，大起动电流严重冲击电网，引起电网供电质量下降，并影响其他设备的正常运行，并且起动转矩造成的机械冲击会降低电动机的寿命。所以起动过程中需要在电机和电源之间串入软起动来解决此问题。

随着电力电子技术的飞速发展，晶闸管软起动装置应运而生。由于其体积小、结构紧凑，免维护，安全可靠。全智能控制，功能齐全，菜单丰富。起动重复性好，保护周全。所以其正逐步取代传统的软起动方式，成为软起动领域新的领军人物。

本文首先阐述晶闸管软起动的目前最普遍采用的移相起动方式。

2、系统概述

利用晶闸管的开关特性，通过晶闸管的触发角来改变晶闸管的导通时间，从而控制到晶闸管电机端的输出电压，达到控制电机的起动特性。当晶闸管的电机端电压和输入端相同的时候即电机起动过程完毕后，就让交流接触器（或断路器）吸合（如图1所示意，即QF2吸合），短路所有的晶闸管，这时电动机将直接连到电网上。

在图1中，QS为高压隔离开关，QF1、QF2为真空断路器(当电流小的时候，QF2有时候也采用接触器），SCR为（普通）晶闸管，M为中压电动机。QF1伺职主电路的通断，QF2伺职电力器件的旁路。在SCR软起动装置里，SCR共6组，每组含（根据电压的高低和可控硅的耐压值来确定m的值）个相串的SCR。

3、工作原理

3.1功率因数角

由于电机为感性负载，所以电流滞后电压。当电压过零的时候，电流并未过零，要延迟一段时间后才过零，只有在电流过零的时候晶闸管才关断。我们把电压过零点和电流过零点之间的这个角度称为功率因数角φ。

3.2导通角和触发角

（1）导通角和触发角

当晶闸管工作时，其输出电压的大小由晶闸管的导通角决定，而导通角又由触发角和功率因数角共同决定。

如图2所示，α为触发角，q为导通角。

几个角度之间的关系为:q=-α+φ

（2）初始触发角

初始触发角是给电机建立电流的必要条件，初始触发角一般在40°到60°之间，此值根据不同的电机及不同的负载变化。

3.3相序及其检测

（1）相序

相序就是相位的顺序，是交流电的瞬时值从负值向正值变化经过零值的依次顺序。在晶闸管软起动中，相序检测极为重要，只有确定相序，才能发出正确的触发脉冲控制晶闸管的导通顺序。

（2）相序检测

相序检测是在晶闸管导通前，触发脉冲发出前进行的。本系统通过对三相反并联晶闸管的管压降信号的判别来实现相序检测。设A相晶闸管的管压降信号为Va, B相晶闸管的管压降信号为Vb ，C相晶闸管的管压降信号为Vc。在电压过零时，管压降为0。管压降信号Va、 Vb、Vc严格遵守三相交流电相序规律，信号的周期为180°，各相的相位差为120°。

以Va为基准，当Va开始有压降，此时开始计时，若60°后到来的信号是Vc，120°后到来的信号是Vb，则可判定为正相序。相反，当Va开始有压降，若60°后到来的信号是Vb，120°后到来的信号是Vc，则可判定为逆相序。

3.4脉冲触发

（1）触发同步

为了能对主回路的输出电压Ud进行准确的控制，SCR必须接受与SCR主电路具有相同频率的触发信号。在A、B、C三相电路中，正相晶闸管触发信号相位相差120°，反相晶闸管触发信号相位也相差120°，而同一相中反并联的两个晶闸管的触发脉冲相位相差180°。宏观来看三相交流调压电路，是每隔60° 控制器发出一个触发脉冲。

（2）触发脉宽

晶闸管的触发是有一个过程的，也就是晶闸管的导通需要一定的时间，不是一触即通，只有当晶闸管的阳极电流即主回路电流上升到晶闸管的擎住电流IL以上时，管子才能导通，所以触发脉冲信号应有一定的宽度才能保证被触发的晶闸管可靠导通。例如：一般晶闸管的导通时间在6μs左右，故触发脉冲的宽度至少在6μs以上，一般取20～50μs，对于大电感负载，由于电流上升较慢，触

发脉冲宽度还应加大，否则脉冲终止时主回路电流还未上升到晶闸管的擎任电流以上，则晶闸管又重新关断，所以脉冲宽度不应小于300μs，通常取1ms，相当广50Hz正弦波的18°电角度。

3.5移相调压过程

由于异步电动机是感性负载，从电力电子学中得到，当交流调压电路带感性负载时，只有当触发角α大于感性负载的功率因数角φ时，才能起调压的作用，因为当α<φ时，电流导通的时间将始终保持在180°，其情况和α=φ时一样，相控不起任何调压作用，甚至在晶闸管触发脉冲不够宽的情况下，还会出现只有一个方向的晶闸管在工作，负载上可能出现直流分量，危害晶闸管的安全。因此在使用相控晶闸管电路时必须采用宽脉冲触发或双窄脉冲触发，移相范围限制在φ≤α<180°。

晶闸管的输出电压为介于导通角q 间的波形，改变q角的大小，就可以调节电机的输入电压。q 角与α角和φ角都有关，对于恒定的负载阻抗，q角是常量，只要调整α角就可以改变晶闸管的输出电压，但电机的功率因数角是电机转速的函数，在电机起动过程中，随着转速的提升，功率因数角在不断变化，因此，对晶闸管触发角α的调整要兼顾φ角的变化情况。只有这样，才能达到使电机输入电压按预定规律变化的目的。

4、实现方案

在软起动过程中，DSP以电流过零点为触发条件，DSP每检测到一次电流过零点就会发一次触发脉冲。首先根据电机的参数特性设定触发角α的初始值，在起动过程中，触发角α不断的前移，直到移动到功率因数角φ为止，此时触发角的值等于功率因数角。这个时候发出的触发脉冲正好是在电流过零点处，也就是可晶闸管关断的时刻。由于触发脉冲具有一定宽度，可以持续到电流过零点以后，所以此刻发出的触发脉冲会使晶闸管全压导通。晶闸管全压导通的时刻，也就是软起动过程结束的时候，此时就可以投切旁路真空接触器，来短接晶闸管。为了避免电流的二次冲击，需要延时一段时间后停止发出触发脉冲，此时整个软起过程完全结束。

5、实际控制效果

本文以功率因数角作为软起动的控制依据，可以实时的跟踪电机的功率因数的变化，根据功率因数的变化来调整触发角度。所以大部分晶闸管软起动控制方式采用此移相控制方式。本文所介绍的根据功率因数角移相的起动方式，在实际应用过程中很好的实现了电机的平滑起动，为用户提供了满意的软起动产品。

6、结束语

本文介绍了以功率因数角作为反馈信号来控制电机的晶闸管移相起动方式，此控制策略能更准确的判断出晶闸管的关断时刻，由此可以更精确的发出触发脉冲来控制电机的软起动过程。

晶闸管模拟移相触发配套芯片KC41KC42(补发、脉冲串(精)

KC41六路双脉冲形成器一、功能与特点 KC41六路双脉冲形成器是三相全控桥式触发线路中必备的电路, 具有双脉冲形成和电子开关控制封锁双脉冲形成二种功能。使用 2块有电子开关控制的 KC41电路能组成逻辑控制适用于正反组可逆系统。二、概述 KC41电路是脉冲逻辑电路。当把移相触发器的触发胲冲输入到 KC41电路的1~6端时,由输入二极管完成了补脉冲, 再由 T 1~T6电流放大分六路输出。补脉冲按+A→ -C , -C → +B, +B→ -A , -A → +C, +C→ -B , -B → +A顺序排列组合。 T 7是电子开关,当控制 7#端接逻辑“ 0”电平时 T 7截止,各路有输出触发脉冲。当控制 7#端接逻辑“ 1”电平(+15V时, T 7导通 ,各种无输出触发脉冲。 KC41 内部原理图见图 (1。 KC41应用实例见图 (2,各点波形分别见图 (3。图中输出端如果接 3DK4作功率放大可得到 800mA 的触发脉冲电流。使用 2块KC41电路相应的输入端并联 ,二个控制端分别作为正反组控制输入端,输出接12个功率放大管。这样就可组成一个 12脉冲正反组控制可逆系统,控制端逻辑“ 0”电平有效。

图 (1 KC41电路内部原理图三、主要技术数据 1、电源电压:直流 +15V, 允许波动±5%(±10%时功能正常 2、电源电流:≤ 20mA 3、输出脉冲 : 3. 1.最大输出能力:20mA (流出脉冲电流 3. 2.幅度:≥ 13V 4、输入端二极管反压:≥ 18V 5、控制端正向电流:≤ 8mA 6、封装:KC41电路采用 16脚陶瓷双列直插式封装 7.允许使用环境温度:-10℃— +70

晶闸管的结构以及工作原理

一、晶闸管的基本结构晶闸管（SemiconductorControlled Rectifier 简称SCR ）是一种四层结构（PNPN ）的大功率半导体器件,它同时又被称作可控整流器或可控硅元件。它有三个引出电极，即阳极（A ）、阴极（K ）和门极（G ）。其符号表示法和器件剖面图如图1所示。图1 符号表示法和器件剖面图普通晶闸管是在N 型硅片中双向扩散P 型杂质（铝或硼），形成211P N P 结构，然后在2P 的大部分区域扩散N 型杂质（磷或锑）形成阴极，同时在2P 上引出门极，在1P 区域形成欧姆接触作为阳极。

图2、晶闸管载流子分布二、晶闸管的伏安特性晶闸管导通与关断两个状态是由阳极电压、阳极电流和门极电流共同决定的。通常用伏安特性曲线来描述它们之间的关系，如图3所示。

图3 晶闸管的伏安特性曲线当晶闸管AK V 加正向电压时，1J 和3J 正偏，2J 反偏，外加电压几乎全部降落在2J 结上，2J 结起到阻断电流的作用。随着AK V 的增大，只要BO AK V V <，通过阳极电流A I 都很小，因而称此区域为正向阻断状态。当AK V 增大超过BO V 以后，阳极电流突然增大，特性曲线过负阻过程瞬间变到低电压、大电流状态。晶闸管流过由负载决定的通态电流T I ，器件压降为1V 左右，特性曲线CD 段对应的状态称为导通状态。通常将BO V 及其所对应的BO I 称之为正向转折电压和转折电流。晶闸管导通后能自身维持同态，从通态转换到断态，通常是不用门极信号而是由外部电路控制，即只有当电流小到称为维持电流H I 的某一临界值以下，器件才能被关断。当晶闸管处于断态（BO AK V V <）时，如果使得门极相对于阴极为正，给门极通以电流G I ，那么晶闸管将在较低的电压下转折导通。转折电压BO V 以及转折电流BO I 都是G I 的函数，G I 越大，BO V 越小。如图3所示，晶闸管一旦导通后，即使去除门极信号，器件仍然然导通。当晶闸管的阳极相对于阴极为负，只要RO AK V V <，A I 很小，且与G I 基本无关。但反向电压很大时（RO AK V V ≈），通过晶闸管的反向漏电流急剧增大，表现出晶闸管击穿，因此称RO V 为反向转折电压和转折电流。三、晶闸管的静态特性晶闸管共有3个PN 结，特性曲线可划分为（0~1）阻断区、（1~2）转折区、（2~3）负阻区及（3~4）导通区。如图5所示。

晶闸管触发驱动电路设计-张晋远要点

宁波广播电视大学机械设计制造及其自动化专业《机电接口技术》课程设计题目晶闸管触发驱动电路设计姓名张晋远学号1533101200119 指导教师李亚峰学校宁波广播电视大学日期2017 年 4 月20 摘要晶闸管是一种开关元件，能在高电压、大电流条件下工作，为了控制晶闸管的导通，必须在控制级至阴极之间加上适当的触发信号（电压及电流），完成此任务的就是触发电路。本课题针对晶闸管的触发电路进行设计，其电路的主要组成部分由触发电路，交流电路，同步电路等电路环节组成。有阻容移相桥触发电路、正弦波同步触发电路、单结晶体触发电路、集成

UAA4002、KJ006触发电路。包括电路的工作原理和电路工作过程以及针对相关参数的计算。关键词：晶闸管；触发电路；脉冲；KJ006； abstract Thyristor is a kind of switch components, can work under high voltage, high current conditions, in order to control thyristor conduction, must be between control level to the cathode with appropriate trigger signal (voltage and current), complete the task is to trigger circuit. This topic in view of the thyristor trigger circuit design, the main part of the circuit by the trigger circuit, communication circuit, synchronous circuit and other circuit link. There is a blocking phase bridge trigger circuit, the sine wave synchronous trigger circuit, the single crystal trigger circuit, the integrated UAA4002, the KJ006 trigger circuit. This includes the working principle of the circuit and the circuit working procedure and the calculation of the relevant parameters. Keywords: thyristor; Trigger circuit; Pulse; KJ006; 目录第一章绪论 1.1设计背景与意义…………………………………… 1.2 晶闸管的现实应用……………………………………

单向双向可控硅触发电路设计原理

单向/双向可控硅触发电路设计原理 1，可以用直流触发可控硅装置。 2，电压有效值等于U等于开方{（电流有效值除以2派的值乘以SIN二倍电阻）加上(派减去电阻的差除以派）}。 3,电流等于电压除以（电压波形的非正弦波幅值半波整流的两倍值）。 4，回答完毕。触摸式台灯的控制原理这种台灯的主要优点是没有开关，使用时通过人体触摸，完成开启、调光、关闭动作，给使用带来方便。一、电路设计原理人体感应的信号加在电源电路可控硅的触发极，使电路导通，并给负载——灯泡或灯管供电，使灯按弱光、中光、强光、关闭4个状态动作，达到调光的目的。电路见图1，该电路的关键器件是采用CMOS工艺制造的集成电路BA210l。二、降压稳压电路由R3、VDl、VD4、C4组成。输出9V直流电，供给BA2101，由③⑦脚引入。三、触发电路由触发电极M将人体的感应信号，经c3、R8、R7送至④脚的sP端，经处理后，由⑥脚输出触发信号，经cl、R1加至可控硅VS的G极，VS导通，电灯H点亮。第二次触摸，可改变触发脉冲前沿的到达时间，而使电灯亮度改变。反复触摸，可按弱光、中光、强光和关闭四个动作状态循环，达到调节亮度的目的。可控硅VS在动作中其导通角分别为120度、86度、17度。四、辅助电路 VD2和vD3为保护集成电路而设。防止触摸信号过大而遭破坏。C3为隔离安全电容。R4为取得同步交流信号而设。R5为外接振荡电阻。五、使用中经常出现的故障 (1)由震动引发的故障。触摸只需轻轻触及即可。但在家庭使用中触击的强度因人而异，小孩去触摸可能是重重的一拳。性格刚烈的人去触摸，可能引起剧烈震动。因此经常出现灯泡断丝。 (2)集成块焊脚由震动而产生脱焊。如③脚脱焊，使电源切断而停止工作；④、⑥脚脱焊，使触摸信号中断，都会引起灯泡不亮。因此要检查集成块各脚是否脱焊。 (3)可控硅VS一般采用MAC94A4型双向可控硅，由于反复触发，或意外大信号触发，会引起可控硅击穿而停止工作。触摸式台灯的控制原理这种台灯的主要优点是没有开关，使用时通过人体触摸，完成开启、调光、关闭动作，给使用带来方便。一、电路设计原理人体感应的信号加在电源电路可控硅的触发极，使电路导通，并给负载——灯泡或灯管供电，使灯按弱光、中光、强光、关闭4个状态动作，达到调光的目的。电路见图1，该电路的关键器件是采用CMOS工艺制造的集成电路BA210l。二、降压稳压电路由R3、VDl、VD4、C4组成。输出9V直流电，供给BA2101，由③⑦脚引入。三、触发电路由触发电极M将人体的感应信号，经c3、R8、R7送至④脚的sP端，经处理后，由⑥脚输出触发信号，

双向可控硅移相触发器模块TRIAC

双向可控硅移相触发器模块TRIAC－JK：双向可控硅移相触发器模块TRIAC－JK只有一路输出，且要求可控硅移相触发器模块所取的同步信号与电网相位同步，以控制信号为0～5VDC的G型为例,当控制电压在0～5V之间变化时，触发器模块内部便输出与电网电压同步、脉冲宽度可相对电网电压从 180°～０°可调节的触发信号通过光耦隔离，输出端(A、G)便可触发相应的双向可控硅导通，从而达到移相调压的目的。双向可控硅移相触发器模块TRIAC－JK 在使用时需要外接一组与输入电网同步的、通过变压器隔离降压后的18VAC同步电压信号，此同步电压信号还同时作为移相触发器模块内部电源用，并产生一组辅助电源作为电位器手动调节时用。可控硅移相触发器模块内部集相位检测电路、移相电路、光电隔离触发电路于一体，实现了高压与控制部分的隔离，输入控制信号可由其它自动控制设备输

出供给，也可以由内部电源外接一只电位器进行手动调节。使用安全、简单、方便。双向可控硅移相触发器模块的命名规则：主要型号表：产品外形尺寸:

可控硅移相触发器模块的引脚功能: 1、①、②脚接18VAC输出的同步变压器的副边绕组18Vac，供给移相触发器电源和同步基准； 2、③脚接可控硅的触发门极(G)； 3、④脚TRIAC-JK双向可控硅移相触发器时接双向可控硅的主电极(T1) 。 4、⑤脚为内部地，当移相触发器由外电路输入控制信号时，⑤脚与外电路的地相连; 5、⑥脚为控制端，以控制信号为0～5V输入（E型）移相触发器模块为例，当⑥脚输入0～5V变化的电压信号时，对阻性负载而言，③④便触发可控硅在180～0°范围内导通。 6、⑦脚为模块内部产生的＋5V电源端，当⑤⑥⑦脚外接电位器手动控制时，⑦脚提供电源，当控制信号由外电路提供控制信号时，⑦脚悬空不用。

晶闸管的结构以及工作原理教学内容

晶闸管的结构以及工作原理

晶闸管(可控硅)的结构与工作原理

一、晶闸管的基本结构晶闸管(Semi ｃo ｎdu ｃｔo ｒC ｏnt ｒoll ｅｄＲe ｃｔifier 简称SCR)是一种四层结构（PNPN ）的大功率半导体器件,它同时又被称作可控整流器或可控硅元件。它有三个引出电极,即阳极（A ）、阴极(Ｋ）和门极（G)。其符号表示法和器件剖面图如图1所示。图１符号表示法和器件剖面图普通晶闸管是在N 型硅片中双向扩散Ｐ型杂质(铝或硼），形成211P N P 结构，然后在2P 的大部分区域扩散N 型杂质(磷或锑）形成阴极，同时在2P 上引出门极,在1P 区域形成欧姆接触作为阳极。图2、晶闸管载流子分布二、晶闸管的伏安特性晶闸管导通与关断两个状态是由阳极电压、阳极电流和门极电流共同决定

的。通常用伏安特性曲线来描述它们之间的关系,如图3所示。图3 晶闸管的伏安特性曲线当晶闸管AK V 加正向电压时，1J 和3J 正偏,2J 反偏,外加电压几乎全部降落在2J 结上,2J 结起到阻断电流的作用。随着AK V 的增大，只要BO AK V V <，通过阳极电流A I 都很小，因而称此区域为正向阻断状态。当AK V 增大超过BO V 以后,阳极电流突然增大,特性曲线过负阻过程瞬间变到低电压、大电流状态。晶闸管流过由负载决定的通态电流T I ，器件压降为１Ｖ左右，特性曲线ＣＤ段对应的状态称为导通状态。通常将BO V 及其所对应的BO I 称之为正向转折电压和转折电流。晶闸管导通后能自身维持同态，从通态转换到断态，通常是不用门极信号而是由外部电路控制，即只有当电流小到称为维持电流H I 的某一临界值以下，器件才能被关断。当晶闸管处于断态（BO AK V V <）时,如果使得门极相对于阴极为正,给门极通以电流G I ，那么晶闸管将在较低的电压下转折导通。转折电压BO V 以及转折电流BO I 都是G I 的函数,G I 越大，BO V 越小。如图3所示，晶闸管一旦导通后，即使去除门极信号,器件仍然然导通。当晶闸管的阳极相对于阴极为负，只要RO AK V V <， A I 很小,且与G I 基本无关。但反向电压很大时(RO AK V V ≈），通过晶闸管的反向漏电流急剧增大,表现出晶闸管击穿，因此称RO V 为反向转折电压和转折电流。

可控硅元件的工作原理及基本特性

可控硅元件的工作原理及基本特性 1、工作原理可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成，其等效图解如图1所示图1 可控硅等效图解图当阳极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。此时，如果从控制极G输入一个正向触发信号，BG2便有基流ib2流过，经BG2放大，其集电极电流ic2=β2ib2。因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连，所以ib1=ic2。此时，电流ic2再经BG1放大，于是BG1的集电极电流ic1=β1ib1=β1β2ib2。这个电流又流回到BG2的基极，表成正反馈，使ib2不断增大，如此正向馈循环的结果，两个管子的电流剧增，可控硅使饱和导通。由于BG1和BG2所构成的正反馈作用，所以一旦可控硅导通后，即使控制极G的电流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有关断功能，所以这种可控硅是不可关断的。由于可控硅只有导通和关断两种工作状态，所以它具有开关特性，这种特性需要一定的条件才能转化，此条件见表1 状态条件说明从关断到导通1、阳极电位高于是阴极电位 2、控制极有足够的正向电压和电流两者缺一不可维持导通1、阳极电位高于阴极电位 2、阳极电流大于维持电流两者缺一不可从导通到关断1、阳极电位低于阴极电位 2、阳极电流小于维持电流任一条件即可 2 可控硅的基本伏安特性见图2 图2 可控硅基本伏安特性（1）反向特性当控制极开路，阳极加上反向电压时（见图3），J2结正偏，但J1、J2结反偏。此时只能流过很小的反向饱和电流，当电压进一步提高到J1结的雪崩击穿电压后，接差J3结也击穿，电流迅速增加，图3的特性开始弯曲，如特性OR段所示，弯曲处的电压URO叫“反向转折电压”。此时，可控硅会发生永久性反向击穿。

KC05、06可控硅移相触发器

KC05、06可控硅移相触发器 KC05：适用于双向可控硅或二只反向并联可控硅线路的交流相位控制；移相范围宽，控制方式简单，易于集中控制，有失交保护，输出电流大等优点。是交流调光、调压的理想电路。 KC05电路应用实例主要技术数据： 1、电源电压：直流+15V 波动±5%（±10%时有功能） 2、电源电流：≤12mA 3、同步电压：≥10V（有效值） 4、移相范围：≥170° 5、移相输入端偏置电流：≤10μA 6、输出脉冲宽度：100μS——2mS（改变脉宽电容） 7、输出脉冲幅度:≥13V(1KΩ负载) 8、最大输出能力:200mA(吸入脉冲电流) 9、输出管反压：BVceo ≥18V 10、正负半周脉冲相位不均衡度：≤±3°

11、使用环境温度:-10℃——+70℃ KC06：适用于双向可控硅或二只反向并联可控硅线路的交流相位控制；移相范围宽，控制方式简单，易于集中控制，有失交保护，输出电流大等优点。是交流调光、调压的理想电路。具有自生直流电源，可由交流电网直接供电，无需外加同步、脉冲变压器和外接直流电源。 KC06电路应用实例主要技术数据： 1、电源电压：（1）外接直流电源：+15V 波动±5%（±10%时有功能）（2）自生直流电源电压：+12——+14V 2、电源电流：≤12mA 3、同步电压：≥10V（有效值） 4、同步输入端允许最大同步电流：5mA 5、移相范围：≥170°（同步电压220V，同步输入电阻51KΩ） 6、移相输入端偏置电流：≤10μA 7、输出脉冲宽度：100μS——2mS（改变脉宽电容） 8、输出脉冲幅度:≥13V(电源电压15V时，1KΩ负载)

晶闸管的触发方式有移相触发和过零触发两种

过零触发双硅输出光耦-MOC3061的应用晶闸管的触发方式有移相触发和过零触发两种。常用的触发电路与主回路之间由于有电的联系，易受电网电压的波动和电源波形畸变的影响，为解决同步问题，往往又使电路较为复杂。MOTOROLA 公司生产的MOC3021-3081器件可以很好地解决这些问题。该器件用于触发晶闸管，具有价格低廉、触发电路简单可靠的特点。下面以MOC3061为例介绍其工作原理和应用。一、内部结构及主要性能参数 MOC3061的内部结构及管脚排列见图1，它采用双列直插6脚封装。主要性能参数：可靠触发电流 Ift5-15mA ；保持Ih 100μA ；超阻断电压600V ；重复冲击电流峰值1A ；关断状态额定电压上升率dV/dt 100V/μs 。 MOC3061的管脚排列如下：1、2脚为输入端；4、6为输出端；3、5脚悬空，详见图1 。图1 图2、图3分别为MOC3061用于触发双向晶闸管和反并联单向晶闸管的基本电路。图2 图3 二、应用电路图4是一个可简单编程的四路彩灯控制电路。电路中采用一块时基电路产生一脉冲，74LS194产是通过控制P0、P1、P2、P3的电平高低来实现的。采用MOC3061触发晶闸管，强、弱的电之间在电靠地触发50A 或更大的功率的晶闸管。

图4

5是一个采用 MOC3061 过零触发晶闸管构成的炉温控制系统。一方法都采用移相触发晶闸管，控制晶闸管的导通角来控制输出功率。触发电路要求一定幅值且相位能改变的脉冲，而且还需图5 要解决与主回路电压同步的问题，使电路较复杂；采用移相触发晶

单向晶闸管的基本结构及工作原理

单向晶闸管的基本结构及工作原理晶闸管有许多种类，下面以常用的普通晶闸管为例，介绍其基本结构及工作原理。单向晶闸管内有三个PN 结，它们是由相互交叠的4 层P区和N区所构成的.如图17-1(a) 所示。晶闸管的三个电极是从P1引出阳极A，从N2引出阳极K ，从P2引出控制极G ，因此可以说它是一个四层三端半导体器件。为了便于说明.可以把图17-1 (a) 所示晶闸管看成是由两部分组成的[见图17-1(b)]，这样可以把晶闸管等效为两只三极管组成的一对互补管.左下部分为NPN型管，在上部分为PNP 型管[见图17-1 (c)]。当接上电源Ea后，VT1及VT2都处于放大状态，若在G 、K 极间加入一个正触发信号，就相当于在V T1基极与发射极回路中有一个控制电流IC，它就是VT1的基极电流IB1。经放大后，VT1产生集电极电流ICI。此电流流出VT2 的基极，成为VT2 的基极电流IB2。于是， VT2 产生了集电极电流IC2。IC2再流入VT1 的基极，再次得到放大。这样依次循环下去，一瞬间便可使VT1和VT2全部导通并达到饱和。所以，当晶闸管加上正电压后，一输入触发信号，它就会立即导通。晶闸管一经导通后，由于导致VT1基极上总是流过比控制极电流IG大得多的电流，所以即使触发信号消失后，晶闸管仍旧能保持导通状态。只有降低电源电压Ea，使VT1、VT2 集电极电流小于某一维持导通的最小值，晶闸管才能转为关断状态。如果把电源Ea反接，VT1 和VT2 都不具备放大工作条件，即使有触发信号，晶闸管也无法工作而处于关断状态。同样，在没有输入触发信号或触发信号极性相反时，即使晶闸管加上正向电压.它也无法导通。上述的几种情况可参见图17-2 。

双向可控硅的控制原理

双向可控硅的工作原理 1.可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成当阳极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。此时，如果从控制极G输入一个正向触发信号，BG2便有基流ib2流过，经BG2放大，其集电极电流ic2=β2ib2。因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连，所以ib1=ic2。此时，电流ic2再经BG1放大，于是BG1的集电极电流ic1=β1ib1=β1β2ib2。这个电流又流回到BG2的基极，表成正反馈，使ib2不断增大，如此正向馈循环的结果，两个管子的电流剧增，可控硅使饱和导通。由于BG1和BG2所构成的正反馈作用，所以一旦可控硅导通后，即使控制极G的电流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有关断功能，所以这种可控硅是不可关断的。由于可控硅只有导通和关断两种工作状态，所以它具有开关特性，这种特性需要一定的条件才能转化 2,触发导通在控制极G上加入正向电压时（见图5）因J3正偏，P2区的空穴时入N2区，N2区的电子进入P2区，形成触发电流IGT。在可控硅的内部正反馈作用（见图2）的基础上，加上IGT的作用，使可控硅提前导通，导致图3的伏安特性OA段左移，IGT越大，特性左移越快。一、可控硅的概念和结构？晶闸管又叫可控硅。自从20世纪50年代问世以来已经发展成了一个大的家族，它的主要成员有单向晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、快速晶闸管，等等。今天大家使用的是单向晶闸管，也就是人们常说的普通晶闸管，它是由四层半导体材料组成的，有三个PN结，对外有三个电极〔图2(a)〕：第一层P型半导体引出的电极叫阳极A，第三层P型半导体引出的电极叫控制极G，第四层N型半导体引出的电极叫阴极K。从晶闸管的电路符号〔图2(b)〕可以看到，它和二极管一样是一种单方向导电的器件，关键是多了一个控制极G，这就使它具有与二极管完全不同的工作特性。

双向可控硅的工作原理及原理图

双向可控硅的工作原理及原理图双向可控硅的工作原理1.可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成当阳极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。此时，如果从控制极G输入一个正向触发信号，BG2便有基流ib2流过，经BG2放大，其集电极电流ic2=β2ib2。因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连，所以ib1=ic2。此时，电流ic2再经BG1放大，于是BG1的集电极电流ic1=β1ib1=β1β2i b2。这个电流又流回到BG2的基极，表成正反馈，使ib2不断增大，如此正向馈循环的结果，两个管子的电流剧增，可控硅使饱和导通。由于BG1和BG2所构成的正反馈作用，所以一旦可控硅导通后，即使控制极G的电流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有关断功能，所以这种可控硅是不可关断的。由于可控硅只有导通和关断两种工作状态，所以它具有开关特性，这种特性需要一定的条件才能转化2,触发导通在控制极G上加入正向电压时（见图5）因J3正偏，P2区的空穴时入N2区，N2区的电子进入P2区，形成触发电流IG T。在可控硅的内部正反馈作用（见图2）的基础上，加上IGT的作用，使可控硅提前导通，导致图3的伏安特性OA 段左移，IGT越大，特性左移越快。 TRIAC的特性什么是双向可控硅:IAC(TRI-ELECTRODE AC SWITCH)为三极交流开关，亦称为双向晶闸管或双向可控硅。TRIA C为三端元件，其三端分别为T1(第二端子或第二阳极)，T 2(第一端子或第一阳极)和G(控制极)亦为一闸极控制开关，与SCR最大的不同点在于TRIAC无论于正向或反向电压时皆可导通，其符号构造及外型，如图1所示。因为它是双向元件，所以不管T1 ,T2的电压极性如何，若闸极有信号加入时，则T1 ,T2间呈导通状态；反之，加闸极触发信号，则T1 ,T2间有极高的阻抗。 (a)符号(b)构造图1 TRIAC 二.TRIAC的触发特性: 由于TRIAC为控制极控制的双向可控硅,控制极电压VG极性与阳极间之电压VT1T2四种组合分别如下： (1). VT1T2为正, VG为正。 (2). VT1T2为正,VG为负。 (3). VT1T2为负, VG为正。 (4). VT1T2为负, VG为负。

可控硅的工作原理(带图)

可控硅的工作原理（带图）一．可控硅是可控硅整流器的简称。它是由三个PN结四层结构硅芯片和三个电极组成的半导体器件。图3-29是它的结构、外形和图形符号。可控硅的三个电极分别叫阳极(A)、阴极(K)和控制极(G)。当器件的阳极接负电位(相对阴极而言)时，从符号图上可以看出PN结处于反向，具有类似二极管的反向特性。当器件的阳极上加正电位时(若控制极不接任何电压)，在一定的电压范围内，器件仍处于阻抗很高的关闭状态。但当正电压大于某个电压(称为转折电压)时，器件迅速转变到低阻通导状态。加在可控硅阳极和阴极间的电压低于转折电压时，器件处于关闭状态。此时如果在控制极上加有适当大小的正电压(对阴极)，则可控硅可迅速被激发而变为导通状态。可控硅一旦导通，控制极便失去其控制作用。就是说，导通后撤去栅极电压可控硅仍导通，只有使器件中的电流减到低于某个数值或阴极与阳极之间电压减小到零或负值时，器件才可恢复到关闭状态。图3-30是可控硅的伏安特性曲线。图中曲线I为正向阻断特性。无控制极信号时，可控硅正向导通电压为正向转折电压(U B0)；当有控制极信号时，正向转折电压会下降(即可以在较低正向电压下导通)，转折电压随控制极电流的增大而减小。当控制极电流大到一定程度时，就不再出现正向阻断状态了。曲线Ⅱ为导通工作特性。可控硅导通后内阻很小，管子本身压降很低，外加电压几乎全部降在外电路负载上，并流过比较大的负载电流，特性曲线与二极管正向导通特性相似。若阳极电压减小(或负载电阻增加)，致使阳极电流小于维持电流I H时，可控硅从导通状态立即转为正向阻断状态，回到曲线I状态。曲线Ⅲ为反向阻断特性。当器件的阳极加以反向电压时，尽管电压较高，但可控硅不会导通(只有很小的漏电流)。只有反向电压达到击穿电压时，电流才突然增大，若不加限制器件就会烧毁。正常工作时，外加电压要小于反向击穿电压才能保证器件安全可靠地工作。可控硅的重要特点是：只要控制极中通以几毫安至几十毫安的电流就可以触发器件导通，器件中就可以通过较大的电流。利用这种特性可用于整流、开关、变频、交直流变换、电机调速、调温、调光及其它自动控制电路中。

基于TCA785移相触发器控制双向可控硅电路原理

0 引言磁粉探伤机由于其结构相对简单、检测速度快、成本低、对环境污染较小等特点，已广泛应用于航空、机械、汽车、内燃机、铁道、船泊等部门。由于某些车轮轮对荧光磁粉探伤机的退磁不稳定，故需要对周向电流电路控制系统中的可控硅调压方案进行改进。目前，在生产中使用的磁粉探伤设备中，周向电流多采用2只可控硅反向并联组成调压电路。而本文则给出了采用TCA785移相触发器对可控硅实现调压的方法。 1 可控硅调压原理和触发方式可控硅具有体积小、重量轻、耐压高、价格低廉、控制灵敏和使用寿命长等优点，它使半导体器件的应用从弱电领域进入强电领域，而且广泛应用于整流、逆变和调压等大功率电子电路中。可控硅是一种有源开关器件，平时它保持在非导通状态，直到一个较小的控制信号对其触发(或称“点火”)使其导通，而且一旦导通后，即使撤离触发信号，它也保持导通，而要使其关断，可在其阳极与阴极间加上反向电压或将流过可控硅二极管的电流减少到某一个阀值以下。磁粉探伤机的磁化电路绝大多采用可控硅调压方式来控制周向磁化电流。 1．1 可控硅调压原理可控硅导通和关断的条件是：当阳极电位高于阴极电位且控制极有足够的正向电压和电流时，即可实现从关断到导通；而阳极电位高于阴极电位且阳极电流大于维持电流时，可维持可控硅的导通：阳极电位低于阴极电位或阳极电流小于维持电流时，可控硅便从导通状态变为关断。产生触发脉冲是可控硅导通的必要条件之一，其质量将直接对可控硅的工作情况和性能造成影响。因此，产生触发信号的触发电路的可靠性直接关系到可控硅调压装置的质量。 1．2 可控硅的触发方式用可控硅实现交流调压通常有两种触发方式，即过零触发方式和移相触发方式。过零触发是在电源电压零点附近触发晶闸管导通，并通过改变设定周期内晶闸管导通的周波数来实现交流调压。可控硅定周期过零触发工作波形如图l所示。图1 中，Tc为控制信号的周期，t1和t2分别为可控硅的通、断时间，且Tc=t1+t2。该电路是通过改变可控硅的通断时间，即改变通断的周波数来实现电压调节。通常控制电路先把负载与输入电压U在周期Tc时间接通t1秒(通n个周波)，然后再断开t2秒(断m个周波)，即通过改变通断时间来调节负载的输出电压。

精析晶闸管的内部结构及工作原理

1．晶闸管的结构晶闸管是一种4层功率半导体器件，具有3个PN结，其内部的构造、外形和电路符号如图6 -1所示。其中，最外层的P区和N区分别引出两个电极，称为阳极A和阴极K，中间的P区引出控制极（或称门极）。 2．晶闸管的工作原理晶闸管组成的实际电路如图6-2所示。为了说明晶闸管的工作原理，可将其看成NPN和PNP两个三极管相连，用三极管的符号来表示晶闸管的等效电路，如图6-3所示。

其工作过程如图6-4所示。当晶闸管的阳极A和阴极K之间加正向电压UZ而控制极K不加电压时，中间的PN结处于反向偏置，管子不导通，处于关断状态。当晶闸管的阳极A和阴极K之间加正向电压UA，M28F101-200 K6且控制极G和阴极K之间也加正向电压UG时，外层靠下的PN 结处于导通状态。若V2管的基极电流为IB2，则集电极电流Ic2为β2IB2，V1管的基极电流IB1等于Vz管的集电极电流，因而V2的集电极电流Icl为βlβ2如，该电流又作为V2管的基极电流，再一次进行上述的放大过程，形成正反馈。在很短的时间（一般几微秒）两只二极管均进入饱和状态，使晶闸管完全导通。当晶闸管完全导通后，控制极就失去了控制作用，管子依靠内部的正反馈始终维持导通状

态。此对管子压降很小，一般为0. 6～1.2 V，电源电压几乎全部加在负载电阻R上，晶闸管中有电流流过，可达几十至几千安。要想关断晶闸管，必须将阳极电流减小到不能维持正反馈过程，当然也可以将阳极电源断开或者在晶闸管的阳极和阴极之间加一反向电压。综上所述，可得如下结论： ①晶闸管与硅整流二极管相似，都具有反向阻断能力，但晶闸管还具有正向阻断能力，即晶闸管正向导通必须具有一定的条件：阳极加正向电压，同时控制极也加正向触发电压（实际工作中，控制极加正触发脉冲信号）。 ②晶闸管一旦导通，控制极即失去控制作用。要使晶闸管重新关断，必须做到以下两点之一：一是将阳极电流减小到小于维持电流I H；二是将阳极电压减小到零或使之反向。

晶闸管模拟移相触发芯片KC785原理与应用

一、概述： KC785可控硅移相触发器主要用于单相、三相全控桥式供电装置中作可控硅的双路脉冲移相触发，KC785电路有两路相位差180度的移相脉冲输出可构成全控桥式触发线路。该电路具有输出负载能力大、移相性能好，正负半周脉冲相位均衡性好，移相范围宽，对同步电压要求小，有宽脉冲输出等特点，可与西德TCA785电路进行直接互换。 KC785电路内部原理图（1）波形图见图（2），应用实例见图（3）。同步电压可由电网直接或同步变压器再通过电阻给5#提供一个同步信号控制产生一锯齿波，R9确定了给电容C10充电的锯齿波斜率。如果斜率上升电压V10达到移相控制电压V11，就有一个信号送到逻辑部分。所以改变V11的大小，即改变了V11与V10的交点，即实现了移相触发脉冲由0o~180o的变化。送出与A1，A2反相的脉冲电压信号。3#送出从Ф开始每隔180o转换的信号，7#送出与A1，A1反相的连续脉冲电压信号(

d)移相电压范围：－0.5V～（Vs－2）V e)移相范围：≥170o f)锯齿波幅度：（Vs－2）V g)输出脉冲： 1．幅度：高电平≥（Vs－2.5）V：低电平：≤2V 2．宽度：无C12：30us左右有C12：（400～600）us∕nF 3．最大输出能力：55mA（流出脉冲电流） h)2#3#4#7#脉冲电压输出端输出能力：≤2mA（灌入脉冲电流） i)封装：采用16脚塑料双列直插封装 j)允许使用温度：－10℃～+70℃ 应用举例

晶闸管的工作原理教案

教案编号：LNJD-PR08-RE08 课程名称：电力电子技术适用专业：电气自动化专业、2014级授课班级：G14111 课程性质：必修授课章节：1.2晶闸管的工作原理授课学时：2学时授课时间：2015年09月09日教学目标：知识目标：掌握晶闸管的特性、导通条件和关断条件；能力目标：能正确使用晶闸管；素质目标：培养学生分析问题、解决问题的能力教学重难点：重点：晶闸管的特性难点：导通条件和关断条件授课方式：理论教学（多媒体教室）教学方法：讲授法、多媒体教学、讨论法、演示教学、问题教学、动画仿真教学教学设计：【一、导入】（板书）（15分钟）复习提问1：晶闸管的内部结构？ 2：晶闸管的2种等效电路图？启发导入：一个PN结能使二极管具有单向导电性；两个PN结能使三极管具有3种状态；那么三个PN结的晶闸管呢？（小组讨论）【二、讲授新课】（板书+动画模拟+实物演示）（65分钟）一、导通条件（板书+动画模拟+实物演示）（30分钟）电路图（见板书）步骤一（见板书）分析：（结合晶闸管的等效电路图）启发导入：UA<0，KP截止，UA>0？步骤二（见板书）分析：（结合晶闸管的等效电路图）启发导入：UA>0，KP截止，UG>0？步骤三（见板书）分析：（结合晶闸管的等效电路图）实操：（让学生操作步骤五，观察现象，教师指导）晶闸管的导通条件：（小组讨论，学生总结）二、截止条件（板书+动画模拟+实物演示）（35分钟）启发导入：如何关断晶闸管，控制回路OR主回路? 步骤四（见板书）启发导入：主回路？步骤五（见板书）实操：（让学生操作步骤五，观察现象，教师指导）晶闸管的截止条件：（小组讨论，学生总结）总结：晶闸管特性（板书+动画模拟）（15分钟）启发：综合实验，与二极管进行比较分析，引导学生总结。晶闸管的特性：（类比长江三峡水坝）【三、小结】（5分钟）学生总结，教师补充【四、作业及自主学习】（5分钟）课本32页，第二题，第十二题；微课学习KP导通和关断，教学后记：内容设计饱满，能体现教学重难点，实操部分学生兴趣较浓，可以增加实操内容。步骤一：UA<0，UG>0/UG<0 灯不亮，i=0，KP截止 {PS}：主要参考书目：马宏骞编著，电力电子技术及应用项目教程，北京：电子工业出版社，2011 *为本章重点，#为本章难点

KJ004可控硅移相电路

KJ004可控硅移相电路可控硅移相触发电路适用于单相、三相全控桥式供电装置中,作可控硅的双路脉冲移相触发。器件输出两路相差180度的移相脉冲,可以方便地构成全控桥式触发器线路。电路具有输出负载能力大、移相性能好、正负半周脉冲相位均衡性好、移相范围宽、对同步电压要求低,有脉冲列调制输出端等功能与特点。一、电路工作原理：电路由同步检测电路、锯齿波形成电路、偏形电压、移相电压及锯齿波电压综合比较放大电路和功率放大电路四部分组成。电原理见下图：锯齿波的斜率决定于外接电阻R6、RW1,流出的充电电流和积分电容C1的数值。对不同的移相控制电压VY,只有改变权电阻R1、R2的比例,调节相应的偏移电压VP。同时调整锯齿波斜率电位器RW1,可以使不同的移相控制电压获得整个移相范围。触发电路为正极性型,即移相电压增加,导通角增大。R7和C2形成微分电路,改变R7和C2的值,可获得不同的脉宽输出。的同步电压为任意值。二、封装形式电路采用双列直插C—16白瓷和黑瓷两种外壳封装,外形尺寸按电子工业部部颁标准。《半导体

7.输出脉冲： (1)宽度：400μS—2mS(通过改变脉宽阻容元件达到)。 (2)幅度：≥13V。 (3)最大输出能力100mA(流出脉冲电流)。 (4)输出管反压：BVCEO≥18V(测试条件Ie≤100μA)。 8.正负半周脉冲相位不均衡≤±30。 9.使用环境温度为四级：C：0—70℃R：-55—85℃E：-40—85℃M：-55—125℃

4．保护电路 4.1保护电路设计在电力电子电路中，除了电力电子器件参数选择合适、驱动电路设计良好外，采用合适的过电压、过电流、du/dt保护和di/dt 保护也是必要的。 4.2 过电压的产生及过电压保护18 电力电子装置中可能发生的过电压分为外因过电压和内应过电压两类。外应过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外部原因，包括： 1）操作过电压：由分闸、合闸等开关操作引起的过电压，快速直流开关的切断等经常性操作中的电磁过程引起的过压。 2）雷击过电压：由雷击引起的过电压。内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程，包括： 1）换相过电压：由于晶闸管或者全控器件反并联的续流二极管在换相结束后不能立刻恢复阻断能力，因而有较大的反向电流流过，使残存的载流子恢复，当其恢复了阻断能力时，反向电流急剧减小，这样的电流突变会因线路电感而在晶闸管阴阳极之间或与续流二极管反并联的全控型器件两端产生过电压。 2）关断过电压：全控型器件在较高的频率下工作，当器件关断时，因正向电流的迅速降低而由线路电感在器件两端感应出的过电压。过压保护要根据电路中过压产生的不同部位，加入不同的保护电路，当达到—定电压值时，自动开通保护电路，使过压通过保护电路形成通路，消耗过压储存的电磁能量，从而使过压的能量不会加到主开关器件上，保护了电力电子器件。为了达到保护效果，可以使用阻容保护电路来实现。将电容并联在回路中，当电路中出现电压尖峰电压时，电容两端电压不能突变的特性，可以有效地抑制电路中的过压。与电容串联的电阻能消耗掉部分过压能量，同时抑制电路中的电感与电容产生振荡，过电压保护电路如图2-3所示。