晶閘管應(yīng)用電路講解

1、10.2 10.2 晶閘管應(yīng)用電路晶閘管應(yīng)用電路 10.2.1 10.2.1 可控整流電路可控整流電路 10.2.2 10.2.2 觸發(fā)電路觸發(fā)電路 10.2.3 10.2.3 應(yīng)用電路應(yīng)用電路 10.2.1 可控整流電路可控整流電路 可控整流電路的作用就是把交流電能變換成電壓大小可調(diào)的直流電能，可控整流電路的作用就是把交流電能變換成電壓大小可調(diào)的直流電能， 而且其輸出電壓可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。而且其輸出電壓可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。 由由晶體二極管組成的整流電路，電路形式一旦確定，則當(dāng)輸入的交流晶體二極管組成的整流電路，電路形式一旦確定，則當(dāng)輸入的交流 電壓不變時，輸出的直流電壓值也是固定的，不

2、能任意控制和改變，因此電壓不變時，輸出的直流電壓值也是固定的，不能任意控制和改變，因此 這種整流電路通常稱為這種整流電路通常稱為不可控整流電路不可控整流電路。從電路結(jié)構(gòu)來看，把從電路結(jié)構(gòu)來看，把二極管整流二極管整流 電路電路中的有關(guān)中的有關(guān)二極管換成晶閘管二極管換成晶閘管，就可以構(gòu)成，就可以構(gòu)成可控可控整流電路整流電路。 可控整流有多種電路形式，如單相半波、單相全波和單相橋式可控可控整流有多種電路形式，如單相半波、單相全波和單相橋式可控 整流電路等。當(dāng)功率比較大時，常常采用三相交流電源組成三相半波或三整流電路等。當(dāng)功率比較大時，常常采用三相交流電源組成三相半波或三 相橋式可控整流電路。本節(jié)主要

3、以單相電路為例來討論其工作原理。相橋式可控整流電路。本節(jié)主要以單相電路為例來討論其工作原理。 1.1. 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路（電阻負(fù)載）（電阻負(fù)載） 圖圖10-6是是一個最簡單的單相半波可控整流電路一個最簡單的單相半波可控整流電路，圖中，圖中VH為晶閘管，已為晶閘管，已 知輸入電壓知輸入電壓ui和晶閘管控制極的電壓和晶閘管控制極的電壓uG波形如圖波形如圖10-7所示。所示。 在在ui的正半周期間，如果的正半周期間，如果晶閘管晶閘管的控制極沒有輸入觸發(fā)脈沖的控制極沒有輸入觸發(fā)脈沖uG，雖然晶閘雖然晶閘 管承受正向電壓，但管承受正向電壓，但仍然不能導(dǎo)通，仍然不能導(dǎo)通，因此負(fù)載中

4、沒有電流流過。因此負(fù)載中沒有電流流過。 只有在只有在ui處于正半周，控制極加觸發(fā)脈沖處于正半周，控制極加觸發(fā)脈沖uG后后，晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通，晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通，負(fù)載，負(fù)載 流過的電流與流過的電流與ui成線性關(guān)系。成線性關(guān)系。 晶閘管導(dǎo)通晶閘管導(dǎo)通后控制極即失去作用，輸出電壓后控制極即失去作用，輸出電壓uo隨輸入電壓隨輸入電壓ui變換，直至輸變換，直至輸 入電壓入電壓ui=0時輸出電壓時輸出電壓uo=0。 當(dāng)當(dāng)ui在負(fù)半周時，由于晶閘管承受反向電壓使晶閘管截止，負(fù)載中電流在負(fù)半周時，由于晶閘管承受反向電壓使晶閘管截止，負(fù)載中電流 又為零，此時輸出電壓又為零，此時輸出電壓uo也為零。也為零。 下一周

5、期重復(fù)上一周期的工作狀態(tài)。下一周期重復(fù)上一周期的工作狀態(tài)。 由圖看到：由圖看到：uo為脈動直流，波形只在為脈動直流，波形只在ui的正半周期間出現(xiàn)，故稱的正半周期間出現(xiàn)，故稱“半波半波” 整流。整流。 電路采用了可控器件晶閘管，并且交流輸入為單相，因此稱該電路為電路采用了可控器件晶閘管，并且交流輸入為單相，因此稱該電路為“單單 相半波可控整流電路相半波可控整流電路”。 我們把從晶閘管開始承受正向陽極電壓起到施加觸發(fā)脈沖止的電角度稱我們把從晶閘管開始承受正向陽極電壓起到施加觸發(fā)脈沖止的電角度稱 為觸發(fā)延遲角，用為觸發(fā)延遲角，用“”表示，也稱觸發(fā)角或控制角。表示，也稱觸發(fā)角或控制角。 把晶閘管在一個

6、輸入信號周期中處于通態(tài)的電角度稱為導(dǎo)通角，用把晶閘管在一個輸入信號周期中處于通態(tài)的電角度稱為導(dǎo)通角，用“” 表示。表示。 顯而易見，當(dāng)顯而易見，當(dāng)愈小時，即愈小時，即愈大時，輸出電壓平均值愈大時，輸出電壓平均值UO(AV)愈大。愈大。 輸出電壓平均值輸出電壓平均值UO(AV)為為 2 cos1 45. 0 2 cos12 )(sin2 2 1 V AVO iii VVttdV 由由上上式可見，當(dāng)式可見，當(dāng)Ui固定時，只需改變固定時，只需改變的大小，就可以調(diào)節(jié)輸出電壓的大小，就可以調(diào)節(jié)輸出電壓 UO(AV)，VH的的移相范圍為移相范圍為180o。這種通過控制觸發(fā)脈沖的相位來控制直流。這種通過控制

7、觸發(fā)脈沖的相位來控制直流 輸出電壓大小的方式稱為相位控制方式，簡稱輸出電壓大小的方式稱為相位控制方式，簡稱相控方式相控方式。 負(fù)載負(fù)載電流的平均值電流的平均值I IO(AV) O(AV) 為 為 2 cos1 45. 0 V AVO )( L i L AVO R V R I 輸出電壓輸出電壓有效有效值值（均方根值）（均方根值）U UO為為 4 2sin 2 )(sin2 2 1 2 iiO VtdtVV 負(fù)載負(fù)載電流的電流的有效有效值值IO為為 4 2sin 2 L i O R V I 晶閘管所承受的最大反向電壓為晶閘管所承受的最大反向電壓為 2 2V 【例【例10-1】一電熱裝置（電阻性負(fù)載

8、）要求直流平均電壓】一電熱裝置（電阻性負(fù)載）要求直流平均電壓75V，負(fù)載電流，負(fù)載電流 20A，采用單相半波可控整流電路直接從，采用單相半波可控整流電路直接從220V交流電網(wǎng)供電，試計算晶閘管交流電網(wǎng)供電，試計算晶閘管 的控制角的控制角、導(dǎo)通角、導(dǎo)通角及負(fù)載電流有效值。及負(fù)載電流有效值。 解：由解：由 2 cos1 45. 0V AVO i V 當(dāng)當(dāng)U UO(AV)=75V=75V時，有時，有 515. 01 45. 0 2 cos )( i AVO V V 負(fù)載電流有效值為負(fù)載電流有效值為 4 2sin 2 L i O R V I =59=59o o 導(dǎo)通角導(dǎo)通角=180=180o o=12

9、1=121o o 75. 3 20 75 V )( AVO AVO L I R AI O O OO O 4 .37 4 592sin 360 59180 75. 3 220 則 2. 單相橋式可控整流電路（電阻性負(fù)載）單相橋式可控整流電路（電阻性負(fù)載） 在在u2的正半周，的正半周，VH1、VD2承受正向電壓，若晶閘管的控制極不加脈承受正向電壓，若晶閘管的控制極不加脈 沖沖uG，VH1不導(dǎo)通，此時負(fù)載中沒有電流流過。當(dāng)不導(dǎo)通，此時負(fù)載中沒有電流流過。當(dāng)t=時，控制極加上觸時，控制極加上觸 發(fā)脈沖發(fā)脈沖uG，VH1導(dǎo)通，電流流經(jīng)導(dǎo)通，電流流經(jīng)VH1、RL、VD2。由于晶閘管導(dǎo)通時管壓。由于晶閘管導(dǎo)

10、通時管壓 降很小，所以負(fù)載上的電壓降很小，所以負(fù)載上的電壓uou2。這時。這時VH2和和VD1因承受反向電壓而處于因承受反向電壓而處于 阻斷狀態(tài)。當(dāng)阻斷狀態(tài)。當(dāng)t=時，時，u2降為零，降為零，VH1又變?yōu)樽钄?。又變?yōu)樽钄唷?在在u2的負(fù)半周，的負(fù)半周，VH2、VD1承受正向電壓，當(dāng)承受正向電壓，當(dāng)t=+時，時，uG觸發(fā)觸發(fā)VH2而而 導(dǎo)通，電流流經(jīng)導(dǎo)通，電流流經(jīng)VH2、RL、VD1，負(fù)載上的電壓仍然為，負(fù)載上的電壓仍然為uou2。這時。這時VH1和和 VD2因承受反向電壓而處于阻斷狀態(tài)。當(dāng)因承受反向電壓而處于阻斷狀態(tài)。當(dāng)t=2時，時，VH2恢復(fù)阻斷狀態(tài)?；謴?fù)阻斷狀態(tài)。 由以上分析可見，在由以上

11、分析可見，在u2的一個完整周期內(nèi)，流過負(fù)載的一個完整周期內(nèi)，流過負(fù)載RL的電流方向是相同的電流方向是相同 的，負(fù)載上的電壓和電流波形如圖的，負(fù)載上的電壓和電流波形如圖10.2.3（b）所示。）所示。 由由上述上述分析，可得分析，可得出輸出電壓的平均值出輸出電壓的平均值 由式可見，當(dāng)由式可見，當(dāng)U U2固定時，只需改變固定時，只需改變的大小，就可以調(diào)節(jié)輸出電壓的大小，就可以調(diào)節(jié)輸出電壓 U UO(AV)。 2 cos1 9 . 0 2 cos122 )(sin2 1 V 222AVO VVttdV 輸出電流的平均值輸出電流的平均值IO(AV) 為為 2 cos19 . 0 V 2 AVO )(

12、LL AVO R V R I 流過流過整流整流二極管二極管和和晶閘管的電流平均晶閘管的電流平均值值為為 2 cos1 2 9 . 0 2 1 2 )()()( L AVOAVDAVH R V III 輸出電壓的有效值為輸出電壓的有效值為 2sin 2 1 )()sin2( 1 V 2 2 2O VtdtV 輸出電流的有效值為輸出電流的有效值為 2sin 2 1 2 O LL O R V R V I 流過流過整流整流二極管二極管和和晶閘管的電流晶閘管的電流有效值有效值為為 2 2sin 4 1 )()sin 2 ( 2 1 222O LL HD I R V tdt R V II 晶閘管和二極管所

13、承受的最大反向電壓均為晶閘管和二極管所承受的最大反向電壓均為 2 2V 3. 單相橋式可控整流電路（電感性負(fù)載）單相橋式可控整流電路（電感性負(fù)載） 由于電感性元件的存在，電路中的由于電感性元件的存在，電路中的 電流不能發(fā)生躍變，因此，整流電路接電流不能發(fā)生躍變，因此，整流電路接 電感性負(fù)載和接電阻性負(fù)載的情況大不電感性負(fù)載和接電阻性負(fù)載的情況大不 相同。相同。 在在u2的正半周，的正半周，VH1、VD2承受正向電壓，當(dāng)承受正向電壓，當(dāng)t=時，控制極加上時，控制極加上 觸發(fā)脈沖觸發(fā)脈沖uG，令晶閘管，令晶閘管VH1觸發(fā)導(dǎo)通，續(xù)流二極管觸發(fā)導(dǎo)通，續(xù)流二極管VD3承受反向電壓而承受反向電壓而 截止。

14、電流流經(jīng)截止。電流流經(jīng)VH1、L、RL、VD2，輸出電壓，輸出電壓uou2。 晶閘管剛觸發(fā)導(dǎo)通時，由于電感元件產(chǎn)生阻礙電流變化的感應(yīng)電動晶閘管剛觸發(fā)導(dǎo)通時，由于電感元件產(chǎn)生阻礙電流變化的感應(yīng)電動 勢，電路中的電流不能躍變，將由零逐漸上升。當(dāng)電流到達(dá)最大值時，勢，電路中的電流不能躍變，將由零逐漸上升。當(dāng)電流到達(dá)最大值時， 感應(yīng)電動勢為零，而后電流隨感應(yīng)電動勢為零，而后電流隨u2沿正半周減小，電感感應(yīng)電勢改變極性，沿正半周減小，電感感應(yīng)電勢改變極性， 和和u2相同。相同。 由于是大電感負(fù)載，所以負(fù)載電流由于是大電感負(fù)載，所以負(fù)載電流io連續(xù)并近似為一直線，這時連續(xù)并近似為一直線，這時 VH2和和V

15、D1因承受反向電壓而處于阻斷狀態(tài)。因承受反向電壓而處于阻斷狀態(tài)。 在在u2過過p進(jìn)入負(fù)半周時，進(jìn)入負(fù)半周時，VD1承受正向電壓而導(dǎo)通，承受正向電壓而導(dǎo)通，VD2承受反向電壓承受反向電壓 而截止。如果電路中沒有接入二極管而截止。如果電路中沒有接入二極管VD3，那么由于電感，那么由于電感L感應(yīng)電動勢的感應(yīng)電動勢的 作用，作用，VH1仍將維持導(dǎo)通狀態(tài)，負(fù)載電流仍將維持導(dǎo)通狀態(tài)，負(fù)載電流io經(jīng)經(jīng)VH1和和VD1繼續(xù)流通（續(xù)流），繼續(xù)流通（續(xù)流）， 形成一個不經(jīng)過變壓器二次繞組的自然續(xù)流回路，此時電感釋放能量，如形成一個不經(jīng)過變壓器二次繞組的自然續(xù)流回路，此時電感釋放能量，如 果是大電感負(fù)載，儲能很多，

16、晶閘管果是大電感負(fù)載，儲能很多，晶閘管VH1將維持導(dǎo)通到將維持導(dǎo)通到u2進(jìn)入下一個周期進(jìn)入下一個周期 的正半周，的正半周，VD2承受正向電壓而導(dǎo)通，承受正向電壓而導(dǎo)通，VD1承受反向電壓而截止。承受反向電壓而截止。 電流又流經(jīng)電流又流經(jīng)VH1、L、RL、VD2，電感儲能，如此不斷循環(huán)下去，進(jìn)而，電感儲能，如此不斷循環(huán)下去，進(jìn)而 導(dǎo)致處于直通狀態(tài)的晶閘管因過熱而損壞。這種不需要外部觸發(fā)脈沖，出導(dǎo)致處于直通狀態(tài)的晶閘管因過熱而損壞。這種不需要外部觸發(fā)脈沖，出 現(xiàn)的一個晶閘管直通，另兩個整流二極管輪流導(dǎo)通現(xiàn)的一個晶閘管直通，另兩個整流二極管輪流導(dǎo)通180的異常工作狀態(tài)稱的異常工作狀態(tài)稱 為失控現(xiàn)象。

17、為失控現(xiàn)象。 為避免失控現(xiàn)象，在負(fù)載兩端并聯(lián)一個續(xù)流二極管為避免失控現(xiàn)象，在負(fù)載兩端并聯(lián)一個續(xù)流二極管VD3，這樣在，這樣在u2過過p 進(jìn)入負(fù)半周時，在電感感應(yīng)電動勢作用下，續(xù)流二極管承受正壓導(dǎo)通，負(fù)載進(jìn)入負(fù)半周時，在電感感應(yīng)電動勢作用下，續(xù)流二極管承受正壓導(dǎo)通，負(fù)載 電流電流io經(jīng)過經(jīng)過VD3流通，電感釋放能量，流通，電感釋放能量，VD3上的壓降不足以使上的壓降不足以使VH1維持導(dǎo)通而維持導(dǎo)通而 令令VH1阻斷。如忽略阻斷。如忽略VD3的壓降，在續(xù)流期間負(fù)載上的整流輸出電壓的壓降，在續(xù)流期間負(fù)載上的整流輸出電壓uo0， 這一續(xù)流過程一直持續(xù)到這一續(xù)流過程一直持續(xù)到u2負(fù)半周期間觸發(fā)負(fù)半周期間

18、觸發(fā)VH2導(dǎo)通時為止。導(dǎo)通時為止。 在在u2的負(fù)半周的負(fù)半周t=+時，時，uG觸發(fā)觸發(fā)VH2導(dǎo)通，電流流經(jīng)導(dǎo)通，電流流經(jīng)VH2、L、RL、 VD1，負(fù)載上得到與正半周相同波形的整流輸出電壓，負(fù)載上得到與正半周相同波形的整流輸出電壓uou2。這時。這時VH1和和VD2 因承受反向電壓而處于阻斷狀態(tài)。當(dāng)因承受反向電壓而處于阻斷狀態(tài)。當(dāng)u2過過2p進(jìn)入正半周時，負(fù)載電流又經(jīng)進(jìn)入正半周時，負(fù)載電流又經(jīng) VD3形成續(xù)流，形成續(xù)流，VH2恢復(fù)阻斷狀態(tài)。當(dāng)恢復(fù)阻斷狀態(tài)。當(dāng)t=時，又觸發(fā)時，又觸發(fā)VH1導(dǎo)通，如此不斷導(dǎo)通，如此不斷 循環(huán)下去。晶閘管和整流二極管的導(dǎo)通角為循環(huán)下去。晶閘管和整流二極管的導(dǎo)通角為q

19、=p-a，電路的工作波形如圖，電路的工作波形如圖10- 10（b）所示。）所示。 輸出電壓平均值輸出電壓平均值 2 cos1 9 . 0)(sin2 2 1 V 22AVO VttdV 晶閘管與整晶閘管與整 流二極管電流二極管電 流的平均值流的平均值 與有效值與有效值 OODDHH ItdIIIII 2 )( 2 1 AV2AV1AV2AV1 OODDHH ItdIIIII 2 )( 2 1 2 2121 續(xù)流二極管電流的續(xù)流二極管電流的 平均值平均值與有效值與有效值 OOD ItdII )( 2 2 0 AV3 OOD ItdII )( 2 2 0 2 3 變壓器二次繞組的有效值變壓器二次繞

20、組的有效值 O 2 O 2 O2 t)d()( 2 1 IIII 10.2.2 觸發(fā)電路觸發(fā)電路 可控整流電路要正常工作必須加入合適的觸發(fā)信號，觸發(fā)信號要根據(jù)可控整流電路要正常工作必須加入合適的觸發(fā)信號，觸發(fā)信號要根據(jù) 晶閘管的技術(shù)要求，提供足夠的觸發(fā)幅度和足夠的觸發(fā)電流?？煽卣麟娋чl管的技術(shù)要求，提供足夠的觸發(fā)幅度和足夠的觸發(fā)電流?？煽卣麟?路的觸發(fā)電路形式很多，比較簡單的有雙基極二極管組成的觸發(fā)電路。路的觸發(fā)電路形式很多，比較簡單的有雙基極二極管組成的觸發(fā)電路。 1. 雙基極二極管雙基極二極管 （1）雙基極二極管的結(jié)構(gòu)）雙基極二極管的結(jié)構(gòu) 雙雙基極二極管又稱為單結(jié)晶體管，它的結(jié)構(gòu)如圖基

21、極二極管又稱為單結(jié)晶體管，它的結(jié)構(gòu)如圖10-11（a）所示。電路所示。電路 符號見圖符號見圖10-11（b）。）。 （a） （b） 圖圖10 0-11-11 雙基極二極管的結(jié)構(gòu)與符號雙基極二極管的結(jié)構(gòu)與符號 （2） 雙基極二極管的工作原理雙基極二極管的工作原理 將雙基極二極管按圖將雙基極二極管按圖10-12(a)接于電路之中，觀察其特性。首先在兩接于電路之中，觀察其特性。首先在兩 個基極之間加電壓個基極之間加電壓U UBB，再在發(fā)射極，再在發(fā)射極E和第一基極和第一基極B1之間加上電壓之間加上電壓U UE，U UE可可 以用電位器以用電位器RP進(jìn)行調(diào)節(jié)。這樣該電路可以改畫成圖進(jìn)行調(diào)節(jié)。這樣該電路

22、可以改畫成圖10-12(b)的形式，雙基極的形式，雙基極 二極管可以用一個二極管可以用一個PN結(jié)和二個電阻結(jié)和二個電阻RB1、RB2組成的等效電路替代。組成的等效電路替代。 (a) (b) 圖圖10.2.7 雙基極二極管的特性測試電路雙基極二極管的特性測試電路 當(dāng)基極間加電壓當(dāng)基極間加電壓U UBB時，時，RB1上分得的電壓為上分得的電壓為 稱為稱為分壓比，與管子結(jié)構(gòu)有關(guān)，約在分壓比，與管子結(jié)構(gòu)有關(guān)，約在0.50.9之間之間。 BBBB BB B B BB BB B VV R R R RR V V 1 1 21 1 單結(jié)晶體管的單結(jié)晶體管的工作原理如下工作原理如下： 截止區(qū)截止區(qū) 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)RP

23、，使，使UE從零逐漸增加。當(dāng)從零逐漸增加。當(dāng)UE比較小時（比較小時（UEUBBUD），單），單 結(jié)晶體管內(nèi)的結(jié)晶體管內(nèi)的PN結(jié)處于反向偏置，結(jié)處于反向偏置，E與與B1之間不能導(dǎo)通，呈現(xiàn)很大電阻。之間不能導(dǎo)通，呈現(xiàn)很大電阻。 當(dāng)當(dāng)UE很小時，有一個很小的反向漏電流。隨著很小時，有一個很小的反向漏電流。隨著UE的增高，這個電流逐漸變的增高，這個電流逐漸變 成一個大約幾微安的正向漏電流。這一段在圖成一個大約幾微安的正向漏電流。這一段在圖10-13所示的曲線中稱為截止所示的曲線中稱為截止 區(qū)，即單結(jié)晶體管尚未導(dǎo)通的一段。區(qū)，即單結(jié)晶體管尚未導(dǎo)通的一段。 圖圖10.2.80.2.8 單結(jié)晶體管的伏安特性

24、曲線單結(jié)晶體管的伏安特性曲線 負(fù)阻區(qū)負(fù)阻區(qū) 當(dāng)當(dāng)U UEUUBBU UD時，單結(jié)晶體時，單結(jié)晶體 管內(nèi)管內(nèi)部部PN結(jié)導(dǎo)通，發(fā)射極電流結(jié)導(dǎo)通，發(fā)射極電流IE突突 然增大。把這個突變點稱為峰點然增大。把這個突變點稱為峰點P。 對應(yīng)的電壓對應(yīng)的電壓U UE和電流和電流IE分別稱為峰點分別稱為峰點 電壓電壓U UP和峰點電流和峰點電流IP。顯然，峰點電。顯然，峰點電 壓壓 DBBp VVV 式中式中U UD為單結(jié)晶體管中為單結(jié)晶體管中PN結(jié)的正向壓降，一結(jié)的正向壓降，一 般取般取U UD0.7V。 飽和區(qū)飽和區(qū) 此后，當(dāng)調(diào)節(jié)此后，當(dāng)調(diào)節(jié)RP使發(fā)射極電流繼續(xù)增大時，發(fā)射極電壓略有上升，但使發(fā)射極電流繼續(xù)

25、增大時，發(fā)射極電壓略有上升，但 變化不大。谷點右邊的這部分特性稱為變化不大。谷點右邊的這部分特性稱為飽和區(qū)飽和區(qū)。 EE / IU 在單結(jié)晶體管中在單結(jié)晶體管中PN結(jié)導(dǎo)通之后，從發(fā)射區(qū)（結(jié)導(dǎo)通之后，從發(fā)射區(qū)（P區(qū)）向基壓（區(qū)）向基壓（N區(qū)）區(qū)） 發(fā)射了大量的空穴型載流子，發(fā)射了大量的空穴型載流子，IE增長很快，增長很快，E和和B1之間變成低阻導(dǎo)通狀之間變成低阻導(dǎo)通狀 態(tài)，態(tài)，RB1迅速減小，而迅速減小，而E和和B1之間的電壓之間的電壓U UE也隨著下降。這一段特性曲也隨著下降。這一段特性曲 線的動態(tài)電阻線的動態(tài)電阻 為負(fù)值，因此稱為為負(fù)值，因此稱為負(fù)阻區(qū)負(fù)阻區(qū)。而。而B2的電位高于的電位高于E

26、 的電位，的電位，空穴型載流子不會向空穴型載流子不會向B2運動，電阻運動，電阻RB2基本上不變。基本上不變。 當(dāng)發(fā)射極電流當(dāng)發(fā)射極電流IE增大到某一數(shù)值時，電壓增大到某一數(shù)值時，電壓UE下降到最低點。特性下降到最低點。特性 曲曲 線上的這一點稱為線上的這一點稱為谷點谷點F F。與此點相對應(yīng)的是。與此點相對應(yīng)的是谷點電壓谷點電壓U UF F和和谷點電流谷點電流IF F。 對于分壓比對于分壓比不同的管子，或者外加電壓不同的管子，或者外加電壓U UBB的數(shù)值不同時，峰值電的數(shù)值不同時，峰值電 壓壓U UP也就不同。也就不同。 不同單結(jié)晶體管的谷點電壓不同單結(jié)晶體管的谷點電壓U UF F和谷點電流和谷

27、點電流IF F都不一樣。谷點都不一樣。谷點 電壓大約在電壓大約在2 5V之間。在觸發(fā)電路中，常選用之間。在觸發(fā)電路中，常選用稍大一些、稍大一些、U UV低一些低一些 和和IV大一些的單結(jié)晶體管，以增大輸出脈沖幅度和移相范圍。大一些的單結(jié)晶體管，以增大輸出脈沖幅度和移相范圍。 綜上所述，單結(jié)晶體管具有以下特點：綜上所述，單結(jié)晶體管具有以下特點： 當(dāng)發(fā)射極電壓等于峰點電壓當(dāng)發(fā)射極電壓等于峰點電壓U UP時，單結(jié)晶體管導(dǎo)通。導(dǎo)通之后，時，單結(jié)晶體管導(dǎo)通。導(dǎo)通之后， 當(dāng)發(fā)射極電壓小于谷點電壓當(dāng)發(fā)射極電壓小于谷點電壓U UV時，單結(jié)晶體管就恢復(fù)截止。時，單結(jié)晶體管就恢復(fù)截止。 單結(jié)晶體管的峰點電壓單結(jié)晶

28、體管的峰點電壓U UP與外加固定電壓與外加固定電壓U UBB及其分壓比及其分壓比 有關(guān)。有關(guān)。 而分壓比而分壓比 是由管子結(jié)構(gòu)決定的，可以看是由管子結(jié)構(gòu)決定的，可以看作作常數(shù)。常數(shù)。 21 1 BB B RR R 2. 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路單結(jié)晶體管觸發(fā)電路 （1）單結(jié)晶體管振蕩電路）單結(jié)晶體管振蕩電路 圖圖10-14（a）是由單結(jié)晶體管組成的張弛振蕩電路。）是由單結(jié)晶體管組成的張弛振蕩電路。 (a) (b) 圖圖10-14 單結(jié)晶體管張弛振蕩電路單結(jié)晶體管張弛振蕩電路 設(shè)在接通電源之前，圖設(shè)在接通電源之前，圖10-14(a)中電容中電容C上的電壓上的電壓uc為零。接通電源為零。接通電源U U后

29、，后， 它就經(jīng)它就經(jīng)R向電容器充電，使其端電壓按指數(shù)曲線升高。向電容器充電，使其端電壓按指數(shù)曲線升高。 當(dāng)當(dāng)u uc等于單結(jié)晶體管的峰點電壓等于單結(jié)晶體管的峰點電壓U UP時，單結(jié)晶體管導(dǎo)通，電阻時，單結(jié)晶體管導(dǎo)通，電阻RB1急劇減急劇減 ?。s?。s20），電容器向），電容器向R1放電。由于電阻放電。由于電阻R1取得較小，放電很快，放電電取得較小，放電很快，放電電 流在流在R1上形成一個脈沖電壓上形成一個脈沖電壓ug，如圖，如圖10-14(b)所示。所示。 由于電阻由于電阻R取取值值較大，當(dāng)較大，當(dāng)uc下降到單結(jié)晶體管的谷點電壓時，電源經(jīng)過電下降到單結(jié)晶體管的谷點電壓時，電源經(jīng)過電 阻阻R供

30、給的電流小于單結(jié)晶體管的谷點電流，單結(jié)晶體管截止。電源再次經(jīng)供給的電流小于單結(jié)晶體管的谷點電流，單結(jié)晶體管截止。電源再次經(jīng) R向電容向電容C充電，重復(fù)上述過程。于是在電阻充電，重復(fù)上述過程。于是在電阻R1上就得到上就得到相應(yīng)相應(yīng)的脈沖電壓的脈沖電壓ug。 （2 2）單結(jié)晶體管觸發(fā)電路）單結(jié)晶體管觸發(fā)電路 圖圖1010-14-14（a a）的單結(jié)晶體管振蕩電路雖然能夠產(chǎn)生周期可調(diào)的脈沖）的單結(jié)晶體管振蕩電路雖然能夠產(chǎn)生周期可調(diào)的脈沖 信號，但是由于觸發(fā)脈沖與主電路的電源電壓不同步，不能達(dá)到平穩(wěn)調(diào)壓信號，但是由于觸發(fā)脈沖與主電路的電源電壓不同步，不能達(dá)到平穩(wěn)調(diào)壓 的目的。為使二者同步，可以使主電路

31、電源每次過零時，觸發(fā)電路中的電的目的。為使二者同步，可以使主電路電源每次過零時，觸發(fā)電路中的電 容將原有的電荷全部放掉，然后從零開始充電，這樣就能使每個半周中第容將原有的電荷全部放掉，然后從零開始充電，這樣就能使每個半周中第 一個脈沖出現(xiàn)的時間保持同步。一個脈沖出現(xiàn)的時間保持同步。 圖圖1010-15-15是由是由單結(jié)晶體管觸發(fā)的單相半控橋式整流電路單結(jié)晶體管觸發(fā)的單相半控橋式整流電路，電阻，電阻R R1 1上的上的 脈沖電壓脈沖電壓u ug g就是用來觸發(fā)晶閘管的。就是用來觸發(fā)晶閘管的。 改變電位器改變電位器RP的數(shù)值可以調(diào)節(jié)輸出脈沖電壓的頻率。但是（的數(shù)值可以調(diào)節(jié)輸出脈沖電壓的頻率。但是（

32、RPR）的阻）的阻 值不能太小，否則在單結(jié)晶體管導(dǎo)通之后，電源經(jīng)過值不能太小，否則在單結(jié)晶體管導(dǎo)通之后，電源經(jīng)過RP和和R供給的電流較大，供給的電流較大， 單結(jié)晶體管的電流不能降到谷點電流之下，電容電壓始終大于谷點電壓，因單結(jié)晶體管的電流不能降到谷點電流之下，電容電壓始終大于谷點電壓，因 此，單結(jié)晶體管就不能截止，造成單結(jié)晶體管的此，單結(jié)晶體管就不能截止，造成單結(jié)晶體管的直通現(xiàn)象。選用谷點電流大直通現(xiàn)象。選用谷點電流大 一些的管子，可以減少這種現(xiàn)象。當(dāng)然，（一些的管子，可以減少這種現(xiàn)象。當(dāng)然，（RPR）的阻值也不能太大，否）的阻值也不能太大，否 則充電太慢，使晶閘管的最大導(dǎo)通角受到限制，減小移

33、相范圍。一般（則充電太慢，使晶閘管的最大導(dǎo)通角受到限制，減小移相范圍。一般（RP R）是幾千歐到幾十千歐。）是幾千歐到幾十千歐。 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路輸出的脈沖電壓的寬度，主要決定于電容器放電單結(jié)晶體管觸發(fā)電路輸出的脈沖電壓的寬度，主要決定于電容器放電 電路電路的時間常數(shù)的時間常數(shù)=R=R1 1C C。 R1或或C太小，放電快，觸發(fā)脈沖的寬度小，不能使晶閘管觸發(fā)。太小，放電快，觸發(fā)脈沖的寬度小，不能使晶閘管觸發(fā)。 若若C值值太大，將引起單結(jié)晶體管的直通現(xiàn)象。如果太大，將引起單結(jié)晶體管的直通現(xiàn)象。如果R1太大，當(dāng)單結(jié)晶體太大，當(dāng)單結(jié)晶體 管尚未導(dǎo)通時，其漏電流就可能在管尚未導(dǎo)通時，其漏電流就可能在

34、R1上產(chǎn)生較大的電壓，這個電壓加在晶上產(chǎn)生較大的電壓，這個電壓加在晶 閘管的控制極上而導(dǎo)致誤觸發(fā)。一般規(guī)定，晶閘管的不觸發(fā)電壓閘管的控制極上而導(dǎo)致誤觸發(fā)。一般規(guī)定，晶閘管的不觸發(fā)電壓0.15 0.3V， 所以上述電壓不應(yīng)大于這個數(shù)值。所以上述電壓不應(yīng)大于這個數(shù)值。 脈沖電壓的幅度決定于直流電源電壓和單結(jié)晶體管的分壓比。如電源電脈沖電壓的幅度決定于直流電源電壓和單結(jié)晶體管的分壓比。如電源電 壓為壓為20V，晶體管的分壓比為，晶體管的分壓比為0.5，則在單結(jié)晶體管導(dǎo)通時，電容器上的電壓，則在單結(jié)晶體管導(dǎo)通時，電容器上的電壓 約為約為10V，除去管壓降外，可以獲得幅度為，除去管壓降外，可以獲得幅度為

35、7 8V的輸出脈沖電壓。根據(jù)上述的輸出脈沖電壓。根據(jù)上述 數(shù)據(jù)，輸出脈沖的寬度和幅度都能滿足觸發(fā)晶閘管的要求。數(shù)據(jù)，輸出脈沖的寬度和幅度都能滿足觸發(fā)晶閘管的要求。 圖圖10 0-15-15中的電阻中的電阻R2是作是作溫度補償溫度補償用的。用的。 因為在因為在U UPUUBBU UD的式中，分壓比的式中，分壓比幾乎不隨溫度而變，而幾乎不隨溫度而變，而U UD將將 隨溫度上升而略有下降。這樣，隨溫度上升而略有下降。這樣，U UP就要隨溫度而變，這是不希望的。當(dāng)接就要隨溫度而變，這是不希望的。當(dāng)接 入入R2（及（及R1）后，）后，U UBB是由穩(wěn)壓電源的電壓是由穩(wěn)壓電源的電壓U UZ經(jīng)經(jīng)R2、RBB

36、、R1分壓而得，分壓而得， 而而RBB隨溫度上升而增大，因此在溫度上升后，隨溫度上升而增大，因此在溫度上升后，RBB增大，電流增大，電流 就減小，就減小，R1和和R2上的壓降也相應(yīng)減小，上的壓降也相應(yīng)減小，U UBB就增大一些，于是補償了就增大一些，于是補償了U UD因溫因溫 度上升而下降之值，從而使峰點電壓度上升而下降之值，從而使峰點電壓U UP保持不變。保持不變。 12 RRR V I BB Z B 在圖在圖10.2.100.2.10中，還需要說明中，還需要說明三個問題三個問題。 穩(wěn)壓管的削波作用穩(wěn)壓管的削波作用 穩(wěn)壓管的作用是將整流電壓穩(wěn)壓管的作用是將整流電壓u uo變換成梯形變換成梯形

37、 波（削去頂上一塊，所謂削波），穩(wěn)定在一波（削去頂上一塊，所謂削波），穩(wěn)定在一 個電壓值個電壓值U UZ，使單結(jié)晶體管輸出的脈沖幅度，使單結(jié)晶體管輸出的脈沖幅度 和每半周產(chǎn)生第一個脈沖的時間不受交流電和每半周產(chǎn)生第一個脈沖的時間不受交流電 源電壓波動的影響。圖源電壓波動的影響。圖10 0-16-16中示出了單結(jié)中示出了單結(jié) 晶體管觸發(fā)電路中各處電壓的波形。晶體管觸發(fā)電路中各處電壓的波形。 變壓器的同步作用變壓器的同步作用 通過變壓器將觸發(fā)電路與主電路接在同通過變壓器將觸發(fā)電路與主電路接在同 一電源上，所以每當(dāng)主電路的交流電源電壓一電源上，所以每當(dāng)主電路的交流電源電壓 過零值時，單結(jié)晶體管上的電

38、壓過零值時，單結(jié)晶體管上的電壓U UZ也過零值，也過零值， 兩者同步。兩者同步。 在在U UZ過零值時，單結(jié)晶體管基極間的電壓過零值時，單結(jié)晶體管基極間的電壓 U UBB也為零。如果這時電容器上還有殘余電也為零。如果這時電容器上還有殘余電 壓，必然要向壓，必然要向R1放電，很快放掉，以保證電放電，很快放掉，以保證電 容器在每一半波之初從零開始充電。這樣，容器在每一半波之初從零開始充電。這樣， 才能使每半周產(chǎn)生第一個脈沖的時間保持不才能使每半周產(chǎn)生第一個脈沖的時間保持不 變，即變，即1 1=2 2，從而使晶閘管的導(dǎo)通角和輸，從而使晶閘管的導(dǎo)通角和輸 出電壓平均值保持不變。出電壓平均值保持不變。

39、改變改變R RP P的移相作用的移相作用 如果改變電位器如果改變電位器RP的電阻值，例如增大阻值，電容器的電阻值，例如增大阻值，電容器C的充電變慢，因而的充電變慢，因而 每半波出現(xiàn)第一個脈沖的時間后移（即每半波出現(xiàn)第一個脈沖的時間后移（即 角增大），從而使晶閘管的導(dǎo)通角角增大），從而使晶閘管的導(dǎo)通角 變小，輸出電壓的平均值也變小。因此，改變變小，輸出電壓的平均值也變小。因此，改變RP是起移相的作用，達(dá)到調(diào)壓是起移相的作用，達(dá)到調(diào)壓 的目的。的目的。 （3）帶有放大環(huán)節(jié)的單結(jié)晶體管觸發(fā)電路）帶有放大環(huán)節(jié)的單結(jié)晶體管觸發(fā)電路 實際上常用的單結(jié)晶體管觸發(fā)電路如圖實際上常用的單結(jié)晶體管觸發(fā)電路如圖10

40、 0-17-17所示，帶有放大器。所示，帶有放大器。 晶體管晶體管V VT1和和V VT2組成直接耦合直流放大電路。組成直接耦合直流放大電路。V VT1是是NPN型管，型管，V VT2是是 PNP型管。型管。U UI是觸發(fā)電路的輸入電壓，由各種信號疊加在一起而得。是觸發(fā)電路的輸入電壓，由各種信號疊加在一起而得。 VUVU是是單結(jié)晶體管單結(jié)晶體管，觸發(fā)，觸發(fā)脈沖通過脈沖變壓器脈沖通過脈沖變壓器T T1 1輸出輸出，VH是是晶閘管。晶閘管。 U UI經(jīng)經(jīng)V VT1放大后加到放大后加到V VT2。當(dāng)。當(dāng)U UI增大時，增大時，IC1就增大，而使就增大，而使V VT1的集電極電的集電極電 位位U UC1，即，即V VT2的基極電位的基極電位U UB2降低，降低，V VT2更為導(dǎo)通，更為導(dǎo)通，IC2增大，這相當(dāng)于晶體增大，這相當(dāng)于晶體 管管V VT2的電阻變小。同理，的電阻變小。同理，U UI減小時，減小時，V VT2的電阻變大。因此，的電阻變大。因此，V VT