單結(jié)晶體管觸發(fā)電路

1、單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路及單結(jié)晶體管及觸發(fā)電路及單結(jié)晶體管及觸發(fā)電路-單結(jié)晶體管觸發(fā)電路晶閘管相控觸發(fā)電路晶閘管相控觸發(fā)電路晶閘管門極驅(qū)動電路也稱為觸發(fā)電路；晶閘管門極驅(qū)動電路也稱為觸發(fā)電路；晶閘管通常采用相位控制方式。晶閘管通常采用相位控制方式。一般晶閘管變流電路的控制框圖一般晶閘管變流電路的控制框圖晶閘管相控觸發(fā)電路晶閘管相控觸發(fā)電路u控制電路控制電路：綜合系：綜合系統(tǒng)信息進行處理，產(chǎn)統(tǒng)信息進行處理，產(chǎn)生和負載所需電壓相生和負載所需電壓相適應(yīng)的相位控制信號。適應(yīng)的相位控制信號。u同步電路同步電路：獲得與：獲得與交流源同步的正弦交交流源同步的正弦交流信號流信號, ,確定各元件

2、自確定各元件自然換相點和移相范圍。然換相點和移相范圍。u驅(qū)動電路驅(qū)動電路：移相脈沖信號進行整形處理：移相脈沖信號進行整形處理, ,產(chǎn)生所需的觸發(fā)脈沖信號。產(chǎn)生所需的觸發(fā)脈沖信號。u移相控制電路移相控制電路：由相位控制信號和同步信號結(jié)合，產(chǎn)生移相：由相位控制信號和同步信號結(jié)合，產(chǎn)生移相 脈沖信號。脈沖信號。同時有隔離電路：通常采用脈沖變壓器，光電耦合器和光導(dǎo)纖維。同時有隔離電路：通常采用脈沖變壓器，光電耦合器和光導(dǎo)纖維。一、一、 對相控觸發(fā)電路的基本要求對相控觸發(fā)電路的基本要求1 1. .晶閘管的門極伏安特性晶閘管的門極伏安特性D EKBC12GLFA032468GFMIAIGGFMUWPGM1

3、5GTIGTUVUG0GTIGTUABCGDIHIJ(a)(b)GDU晶閘管門極伏安特性晶閘管門極伏安特性圖圖(a)為門極伏安特性區(qū)域，為門極伏安特性區(qū)域，0D為低阻特性，為低阻特性，0G為高阻特性。圖為高阻特性。圖(b)為圖為圖(a)中中0ABC0的放的放大圖形。大圖形。0HIJ0區(qū)域為區(qū)域為不觸發(fā)區(qū)不觸發(fā)區(qū)：當晶閘管門極：當晶閘管門極施加的觸發(fā)電壓，電流在該范圍內(nèi)時，施加的觸發(fā)電壓，電流在該范圍內(nèi)時，任何合格的晶閘管元件都不會被觸發(fā)，任何合格的晶閘管元件都不會被觸發(fā)，從而確定了晶閘管的抗干擾性能。從而確定了晶閘管的抗干擾性能。ABCJIHA區(qū)域為區(qū)域為不可靠觸發(fā)區(qū)不可靠觸發(fā)區(qū)：當晶：當晶閘

4、管門極施加的觸發(fā)電壓，電流在該閘管門極施加的觸發(fā)電壓，電流在該區(qū)域時，有的晶閘管可以觸發(fā)開通，區(qū)域時，有的晶閘管可以觸發(fā)開通，有的則不能觸發(fā)開通。因此，觸發(fā)電有的則不能觸發(fā)開通。因此，觸發(fā)電路產(chǎn)生的觸發(fā)信號也不應(yīng)該落在該區(qū)路產(chǎn)生的觸發(fā)信號也不應(yīng)該落在該區(qū)域中。域中。D EKBC12GLFA032468GFMIAIGGFMUWPGM15GTIGTUVUG0GTIGTUABCGDIHIJ(a)(b)GDU晶閘管門極伏安特性晶閘管門極伏安特性ADEFGCBA區(qū)域為區(qū)域為可靠觸發(fā)區(qū)可靠觸發(fā)區(qū)：當晶：當晶閘管門極施加的觸發(fā)電壓，電流在該范閘管門極施加的觸發(fā)電壓，電流在該范圍時，所有合格元件均能可靠觸發(fā)開

5、通，圍時，所有合格元件均能可靠觸發(fā)開通，則可以保證合格元件的通用性。則可以保證合格元件的通用性。GTI ：指在規(guī)定的環(huán)境溫度和陽極與陰極間加一定正向電壓的條件下，使晶閘管從阻斷狀態(tài)到導(dǎo)通狀態(tài)所需要的最小門極直流電流。一般為幾十到門極觸發(fā)電流幾百毫安。1 5GTVUV：指與門極觸發(fā)電流相對應(yīng)的門極直流電壓門極觸發(fā)電壓，一般為2 2. .對相控觸發(fā)電路的基本要求對相控觸發(fā)電路的基本要求(1)觸發(fā)電路的觸發(fā)信號必須在晶閘管門極伏安特性的觸發(fā)電路的觸發(fā)信號必須在晶閘管門極伏安特性的可靠觸發(fā)區(qū)可靠觸發(fā)區(qū)。 同時要求脈沖功率不超過允許瞬時最大功率限制線和平均功率限制線。同時要求脈沖功率不超過允許瞬時最大功

6、率限制線和平均功率限制線。(2)觸發(fā)脈沖應(yīng)具有觸發(fā)脈沖應(yīng)具有一定的寬度和幅度一定的寬度和幅度，觸發(fā)脈沖消失前，陽極電流應(yīng)能，觸發(fā)脈沖消失前，陽極電流應(yīng)能上升至擎住電流，保證晶閘管可靠開通。上升至擎住電流，保證晶閘管可靠開通。620 50;1001ssssms通常晶閘管開通時間需要以上，應(yīng)有足夠的裕量。在實際應(yīng)用中，電阻性負載脈沖寬度應(yīng)有電感性負載脈沖寬度最好不小于，一般取。觸發(fā)脈沖的前沿要盡可能陡。(3)觸發(fā)脈沖應(yīng)觸發(fā)脈沖應(yīng)滿足晶閘管電路的工作要求滿足晶閘管電路的工作要求。左右。列的頻率脈沖或雙窄脈沖，脈沖也可以用脈沖列組成寬的寬脈沖或雙窄脈沖，大于電路，應(yīng)采用脈沖寬度對于三相橋式全控變流KH

7、z7600應(yīng)采用強觸發(fā)脈沖。管的高電壓裝置，流變流裝置及串聯(lián)晶閘對于并聯(lián)晶閘管的大電 常見的觸發(fā)脈沖電壓波形常見的觸發(fā)脈沖電壓波形 附：晶閘管相控觸發(fā)電路附：晶閘管相控觸發(fā)電路對于并聯(lián)晶閘管的大電流變流裝置及串對于并聯(lián)晶閘管的大電流變流裝置及串聯(lián)晶閘管的高電壓裝置，應(yīng)采用強觸發(fā)聯(lián)晶閘管的高電壓裝置，應(yīng)采用強觸發(fā)脈沖。脈沖。采用強觸發(fā)脈沖的目的是：采用強觸發(fā)脈沖的目的是：縮小晶閘管管間開通時間的差異，有利于動態(tài)縮小晶閘管管間開通時間的差異，有利于動態(tài)均流和均壓。均流和均壓。12351 1.51GMGtttIIAAAs為前沿時間； 為強脈沖寬度； 為脈沖持續(xù)時間；為強觸發(fā)脈沖幅值，是觸發(fā)電流 的

8、倍左右。大容量晶閘管門極觸發(fā)電流要求脈沖峰值在以上，前沿的電流上升率大于(4)觸發(fā)脈沖與主電路觸發(fā)脈沖與主電路電源電壓必須同步電源電壓必須同步，并保持與工作狀態(tài)相適應(yīng)的相，并保持與工作狀態(tài)相適應(yīng)的相 位關(guān)系。位關(guān)系。(5)觸發(fā)電路應(yīng)保證變流電路各元件觸發(fā)電路應(yīng)保證變流電路各元件觸發(fā)脈沖的對稱性觸發(fā)脈沖的對稱性。(6)相控觸發(fā)電路應(yīng)采有良好的相控觸發(fā)電路應(yīng)采有良好的抗干擾性能抗干擾性能和和溫度穩(wěn)定性溫度穩(wěn)定性以及主電路的以及主電路的電電氣隔離氣隔離。采取。采取電磁兼容電磁兼容技術(shù)措施和技術(shù)措施和冷卻冷卻措施。措施。二、二、 單結(jié)晶體管移相觸發(fā)電路單結(jié)晶體管移相觸發(fā)電路單結(jié)晶體管移相觸發(fā)電路是一種

9、較簡單的觸發(fā)電路，采用延時移單結(jié)晶體管移相觸發(fā)電路是一種較簡單的觸發(fā)電路，采用延時移相方法，主要用于小功率單相或三相半波晶閘管整流裝置。相方法，主要用于小功率單相或三相半波晶閘管整流裝置。1 1. .單結(jié)晶體管單結(jié)晶體管單結(jié)晶體管圖形符號和單結(jié)晶體管圖形符號和等效電路等效電路，常稱為雙基極二極管一個發(fā)射極和兩個基極：單結(jié)晶體管有三個電極1211bbbVDRRVDbR在等效電路中：當截止時，和為定值；當導(dǎo)通并經(jīng) 形成電流通路時，受發(fā)射極影響，是變化的。為硅片本身電阻21bbbbRRR（1 1）. .結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)( (2 2) ). .單結(jié)晶管工作原理單結(jié)晶管工作原理伏安特性伏安特性a)單結(jié)晶體管測試

10、電路單結(jié)晶體管測試電路 b)單結(jié)晶體管測試等效電路單結(jié)晶體管測試等效電路 c)單結(jié)晶體管伏安特性單結(jié)晶體管伏安特性 112bbbRRR開通時大于開通時大于UP 關(guān)斷時關(guān)斷時Ie小于小于IV 2 2. .單結(jié)晶體管弛張振蕩電路單結(jié)晶體管弛張振蕩電路單結(jié)晶體管弛張振蕩電路及波形單結(jié)晶體管弛張振蕩電路及波形的端電壓為零。斷開時，電容CS21,eCSUb bVDURCu閉合時，電源加于兩極間，決定了單結(jié)晶體管的伏安特性。截止，電源經(jīng)給電容 充電，基本按指數(shù)規(guī)律上升。( (1 1) ). .電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)( (2 2) ). .工作原理工作原理b.a.單結(jié)晶體管弛張振蕩電路及波形單結(jié)晶體管弛張振蕩電路

11、及波形11122,CPbCeebeCeREuUVDCRRuIRIUbIICiURi當時，導(dǎo)通， 通過放電。不突變， 突然增大，此時，電阻 上流過的電流包括發(fā)射極電流 和電源經(jīng)形成的電流。其中 由電容 放單結(jié)晶體電電流和電源經(jīng)供給管將越過負阻的電流合成，前者區(qū)進入飽和區(qū)。是主要成分。c.單結(jié)晶體管弛張振蕩電路及波形單結(jié)晶體管弛張振蕩電路及波形CeeViIIIC單結(jié)晶體管越過負阻區(qū)，進入截 隨著 的衰減， 下降，當 下降到谷點電流 時，。電容 將再次充電，重復(fù)上述過程，形成振止區(qū)蕩工作狀態(tài)。1oRu 單結(jié)晶體管導(dǎo)通期間，在 上形成輸出脈沖電壓 。因為充電回路時間常數(shù)遠大于放電回路時間常數(shù)，放電過程

12、很快。單結(jié)晶體管弛張振蕩電路及波形單結(jié)晶體管弛張振蕩電路及波形eCR該電路產(chǎn)生振蕩的條件是：在充電過程中，電容 充電電壓可達到峰點電壓；在放電過程中，發(fā)射極電流可低于谷點電流。該條件主要靠合理選擇來實現(xiàn)。eVPePVRUUUURII滿足振蕩條件的取值為：、組成和特點、組成和特點 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路及波形單結(jié)晶體管觸發(fā)電路及波形 由單結(jié)晶體管構(gòu)成的由單結(jié)晶體管構(gòu)成的觸發(fā)電路具有簡單、可靠、觸發(fā)電路具有簡單、可靠、抗干擾能力強、溫度補償抗干擾能力強、溫度補償性能好，脈沖前沿陡等優(yōu)性能好，脈沖前沿陡等優(yōu)點，在小容量的晶閘管裝點，在小容量的晶閘管裝置中得到了廣泛應(yīng)用。置中得到了廣泛應(yīng)用。 由自激振蕩、

13、同步電由自激振蕩、同步電源、移相、脈沖形成等源、移相、脈沖形成等部分組成。部分組成。 組成：組成：特點：特點：三、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路三、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路 2、同步電源、同步電源 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路及波形單結(jié)晶體管觸發(fā)電路及波形 工作原理：工作原理： 同步電壓由變壓器同步電壓由變壓器TBTB獲獲得，而同步變壓器與主電路得，而同步變壓器與主電路接至同一電源，故同步電壓接至同一電源，故同步電壓與主電壓同相位、同頻率。與主電壓同相位、同頻率。 同步電壓經(jīng)橋式整流、同步電壓經(jīng)橋式整流、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管D DZ Z削波為梯形波削波為梯形波u uDZDZ，而削波后的最大值而削波后的最大值U UDZDZ既是既是

14、同步信號，又是觸發(fā)電路同步信號，又是觸發(fā)電路電源。電源。單結(jié)晶體管觸發(fā)電路及波形單結(jié)晶體管觸發(fā)電路及波形 當當u uDZDZ過零時，電容過零時，電容C C經(jīng)經(jīng)e-be-b1 1、R R1 1迅速放電到零電壓。這就迅速放電到零電壓。這就是說，每半周開始，電容是說，每半周開始，電容C C都都從零開始充電。進而保證每從零開始充電。進而保證每周期觸發(fā)電路送出第一個脈周期觸發(fā)電路送出第一個脈沖距離過零的時刻（即控制沖距離過零的時刻（即控制角角）一致，實現(xiàn)了同步。）一致，實現(xiàn)了同步。單結(jié)晶體管觸發(fā)電路及波形單結(jié)晶體管觸發(fā)電路及波形 當當R Re e增大時，單結(jié)晶增大時，單結(jié)晶體管發(fā)射極充電到峰點電體管發(fā)射極充電到峰點電壓壓U Up p的時間增大，第一個的時間增大，第一個脈沖出現(xiàn)的時刻推遲，即脈沖出現(xiàn)的時刻推