單管觸發(fā)電路設(shè)計畢業(yè)論文

1、 本文由460381420貢獻 doc文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機查看。 目 錄 第一部分 基本理論 - 1 - 1.1 晶閘管的工作原理 - 1 - 單相半波可控整流電路 1.2 單相半波可控整流電路 - 2 - 1.3 單相橋式整流電路 - 5 - 1.4 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路 - 8 - 第二部分 電力電子實訓(xùn)部分 - 15 - 實訓(xùn)一 晶閘管和單結(jié)晶體管的簡單測試 - 15 - 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路安裝、 實訓(xùn)二 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路安裝、調(diào)試及故障分析處理 - 20 - 晶體管調(diào)光電路安裝、調(diào)試及故障分析處理 實訓(xùn)三 晶體管調(diào)光電路安裝、調(diào)試及故

2、障分析處理 - 24 - -1- 第一部分 基本理論 1.1 晶閘管的工作原理 晶閘管是一種大功率 PNPN 四層半導(dǎo)體元件，具有三個 PN 結(jié)，引出三個極，陽極 A、 陰極 K、門極（控制極）G，其外形及符號如圖 1-1 所示，各管腳名稱（陽極 A、陰極 K、 具有控制作用的門極 G）標(biāo)于圖中。圖 1-1（b）所示為晶閘管的圖形符號及文字符號。 陰極 （K） 門極（G） 小電流 小電流 塑封式 小電流 螺旋式 塑封式 陰極 （K） （b）電氣圖形 陽極 （A） 門極（G） 陽極 （A） 符號及文字符號 （a）部分晶閘管外形 圖 1-1 晶閘管的外形及符號 晶閘管的工作原理如下： （1） 當(dāng)晶

3、閘管承受反向陽極電壓時， 無論門極是否有正向觸發(fā)電壓或者承受反向電壓， 晶閘管不導(dǎo)通，只有很小的的反向漏電流流過管子，這種狀態(tài)稱為反向阻斷狀態(tài)。說明晶閘 管像整流二極管一樣，具有單向?qū)щ娦浴?（2）當(dāng)晶閘管承受正向陽極電壓時，門極加上反向電壓或者不加電壓，晶閘管不導(dǎo)通， 這種狀態(tài)稱為正向阻斷狀態(tài)。這是二極管所不具備的。 （3）當(dāng)晶閘管承受正向陽極電壓時，門極加上正向觸發(fā)電壓，晶閘管導(dǎo)通，這種狀態(tài) 稱為正向?qū)顟B(tài)。這就是晶閘管閘流特性，即可控特性。 （4）晶閘管一旦導(dǎo)通后維持陽極電壓不變，將觸發(fā)電壓撤除管子依然處于導(dǎo)通狀態(tài)。 -1- 即門極對管子不再具有控制作用。 1.2 單相半波可控整流電路

4、 單相半波可控整流調(diào)光燈主電路實際上就是負(fù)載為阻性的單相半波可控整流電路，對 電路的輸出波形 ud 和晶閘管兩端電壓 uT 波形的分析在調(diào)試及修理過程中是非常重要的。我 們的分析是在假設(shè)主電路和觸發(fā)電路均正常工作的前提條件下進行的。 T u u 1 i VT d u 2 u d R 圖 1-2 調(diào)光燈主電路（單相半波可控整流電路） 圖 1-2 所示為單相半波可控整流電路，整流變壓器起變換電壓和隔離的作用，其一次和 二次電壓瞬時值分別用 u1 和 u2 表示，二次電壓 u2 為 50Hz 正弦波，其有效值為 U2。當(dāng)接通 電源后，便可在負(fù)載兩端得到脈動的直流電壓，其輸出電壓的波形可以用示波器進行

5、測量。 （1）工作原理 在分析電路工作原理之前，先介紹幾個名詞術(shù)語和概念。 控制角 ：控制角 也叫觸發(fā)角或觸發(fā)延遲角，是指晶閘管從承受正向電壓開始到觸 發(fā)脈沖出現(xiàn)之間的電角度。 導(dǎo)通角 ：是指晶閘管在一周期內(nèi)處于導(dǎo)通的電角度。 移相：移相是指改變觸發(fā)脈沖出現(xiàn)的時刻，即改變控制角 的大小。 移相 移相范圍： 移相范圍：移相范圍是指一個周期內(nèi)觸發(fā)脈沖的移動范圍，它決定了輸出電壓的變化 范圍。 o 1） = 0 時的波形分析 ） o 圖 1-3 是 = 0 時實際電路中輸出電壓和晶閘管兩端電壓的理論波形。 -2- u2 a) 0 ug b) 0 ud c) t uVT d) 0 t t t1 2 t

6、 圖 1-3 = 0 時輸出電壓和晶閘管兩端電壓的理論波形 o （c）輸出電壓波形 （d）晶閘管兩端電壓波形 從理論波形圖中我們可以分析出，在電源電壓 u2 正半周區(qū)間內(nèi)，在電源電壓的過零點， 即： = 0° 時刻加入觸發(fā)脈沖觸發(fā)晶閘管 VT 導(dǎo)通，負(fù)載上得到輸出電壓 ud 的波形是與電 源電壓 u2 相同形狀的波形；當(dāng)電源電壓 u2 過零時，晶閘管也同時關(guān)斷，負(fù)載上得到的輸出 電壓 ud 為零； 在電源電壓 u2 負(fù)半周內(nèi)， 晶閘管承受反向電壓不能導(dǎo)通， 直到第二周期 = 0° 觸發(fā)電路再次施加觸發(fā)脈沖時，晶閘管再次導(dǎo)通。 圖 1-3（d）所示為 = 0° 時晶

7、閘管兩端電壓的理論波形圖。在晶閘管導(dǎo)通期間，忽略 晶閘管的管壓降， uT = 0 ，在晶閘管截止期間，管子將承受全部反向電壓。 2） = 45° 時的波形分析 ） 改變晶閘管的觸發(fā)時刻，即控制角 的大小即可改變輸出電壓的波形，圖 1-4 所示為 = 45° 的輸出電壓的理論波形。在 = 45° 時，晶閘管承受正向電壓，此時加入觸發(fā)脈沖 晶閘管導(dǎo)通，負(fù)載上得到輸出電壓 ud 的波形是與電源電壓 u2 相同形狀的波形；同樣當(dāng)電源 電壓 u2 過零時，晶閘管也同時關(guān)斷，負(fù)載上得到的輸出電壓 ud 為零；在電源電壓過零點到 = 45° 之間的區(qū)間上，雖然晶閘管已

8、經(jīng)承受正向電壓，但由于沒有觸發(fā)脈沖，晶閘管依然 處于截止?fàn)顟B(tài)。 圖 1-4（d）所示為 = 45° 時晶閘管兩端的理論波形圖。其原理與 = 0° 相同。 -3- 圖 1-4 = 45° 時輸出電壓和晶閘管兩端電壓的理論波形 （d）晶閘管兩端電壓波形 （c）輸出電壓波形 由以上的分析和測試可以得出： 在單相整流電路中， 把晶閘管從承受正向陽極電壓起到加入觸發(fā)觸發(fā)脈沖而導(dǎo)通之間 的電角度 稱為控制角，亦稱為觸發(fā)延遲角或移相角。晶閘管在一個周期內(nèi)導(dǎo)通時間對應(yīng) 的電角度用 表示，稱為導(dǎo)通角，且 = ? 。 在單相半波整流電路中， 改變的 大小即改變觸發(fā)脈沖在每周期內(nèi)出現(xiàn)的

9、時刻， ud 則 和 id 的波形也隨之改變，但是直流輸出電壓瞬時值 ud 的極性不變，其波形只在 u2 的正半周 出現(xiàn)， 這種通過對觸發(fā)脈沖的控制來實現(xiàn)控制直流輸出電壓大小的控制方式稱為相位控制方 式，簡稱相控方式。 理論上移相范圍 0° 180° 。 （2）基本的物理量計算 1）輸出電壓平均值與平均電流的計算： 輸出電壓平均值與平均電流的計算 Ud = 1 1 + cos 2U 2 sin td(t ) = 0.45U 2 2 2 Id = Ud U 1 + cos = 0.45 2 Rd Rd 2 可見，輸出直流電壓平均值 Ud 與整流變壓器二次側(cè)交流電壓 U2 和控

10、制角 有關(guān)。當(dāng) U2 給定后，Ud 僅與 有關(guān)，當(dāng) = 180° 時，則 U d 0 = 0.45U 2 ，為最大輸出直流平均電壓。 當(dāng) = 0° 時， U d = 0 。只要控制觸發(fā)脈沖送出的時刻， U d 就可以在 0 可調(diào)。 2）負(fù)載上電壓有效值與電流有效值的計算： 負(fù)載上電壓有效值與電流有效值的計算： 有效值的計算 0.45U 2 之間連續(xù) -4- 根據(jù)有效值的定義，U 應(yīng)是 ud 波形的均方根值，即 U= 1 ? sin 2 2 ( 2U 2 sin t ) d(t ) = U 2 2 + 4 2 ? sin 2 + 2 4 負(fù)載電流有效值的計算： I= U2 R

11、d 與管子兩端可能承受的最大電壓： 3）晶閘管電流有效值 IT 與管子兩端可能承受的最大電壓： 在單相半波可控整流電路種， 晶閘管與負(fù)載串聯(lián)， 所以負(fù)載電流的有效值也就是流過晶 閘管電流的有效值，其關(guān)系為 I= U2 Rd ? sin 2 + 2 4 由圖 1-4 中 uT 波形可知，晶閘管可能承受的正反向峰值電壓為 U TM = 2U 2 1.3 單相橋式整流電路 單相橋式整流電路輸出的直流電壓、電流脈沖程度比單相半波整流電路輸出的直流電 壓、電流小，且可以改善變壓器存在直流磁化的現(xiàn)象。單相橋式整流電路分為單相橋式全控 整流電路和單相橋式半控整流電路。 1單相橋式全控整流電路 單相橋式整流電

12、路帶電阻性負(fù)載的電路及工作波形如圖 1-5 所示。 (a)電路圖 (b) 波形圖 圖 1-5 單相橋式全控整流電路電阻性負(fù)載 晶閘管 VT1 和 VT4 為一組橋臂，而 VT2 和 VT4 組成另一組橋臂。在交流電源的正半 周區(qū)間，即 a 端為正，b 端為負(fù)， VT1 和 VT4 會承受正向陽極電壓，在相當(dāng)于控制角 的 時刻給 VT1 和 VT4 同時加脈沖，則 VT1 和 VT4 會導(dǎo)通。此時，電流 id 從電源 a 端經(jīng) VT1、 -5- 負(fù)載 Rd 及 VT4 回電源 b 端，負(fù)載上得到電壓 ud 為電源電壓 u2（忽略了 VT1 和 VT4 的導(dǎo)通 電壓降） ，方向為上正下負(fù)，VT2

13、和 VT3 則因為 VT1 和 VT4 的導(dǎo)通而承受反向的電源電壓 u2 不會導(dǎo)通。因為是電阻性負(fù)載，所以電流 id 也跟隨電壓的變化而變化。當(dāng)電源電壓 u2 過 零時，電流 id 也降低為零，也即兩只晶閘管的陽極電流降低為零，故 VT1 和 VT4 會因電流 小于維持電流而關(guān)斷。而在交流電源負(fù)半周區(qū)間，即 a 端為負(fù)，b 端為正，晶閘管 VT2 和 VT3 會承受正向陽極電壓，在相當(dāng)于控制角 的時刻給 VT2 和 VT3 同時加脈沖，則 VT2 和 VT3 被觸發(fā)導(dǎo)通。電流 id 從電源 b 端經(jīng) VT2、負(fù)載 Rd 及 VT3 回電源 a 端，負(fù)載上得到 電壓 ud 仍為電源電壓 u2，方

14、向也還為上正下負(fù)，與正半周一致。此時，VT1 和 VT4 則因為 VT2 和 VT3 的導(dǎo)通而承受反向的電源電壓 u2 而處于截止?fàn)顟B(tài)。直到電源電壓負(fù)半周結(jié)束， 電源電壓 u2 過零時，電流 id 也過零，使得 VT2 和 VT3 關(guān)斷。下一周期重復(fù)上述過程。 從圖中可看出， 負(fù)載上的直流電壓輸出波形與單相半波時多了一倍， 晶閘管的控制角可 從 0° 180° ，導(dǎo)通角 為 ? 。晶閘管承受的最大反向電壓為 2U 2 ，而其承受的最大 正向電壓為 2 U2 。 2 單相全控橋式整流電路帶電阻性負(fù)載電路參數(shù)的計算： 輸出電壓平均值的計算公式： Ud = 1 2U 2 sin

15、td (t ) =0.9U 2 1 + cos 2 負(fù)載電流平均值的計算公式： Id = Ud U 1 + cos = 0.9 2 Rd Rd 2 輸出電壓的有效值的計算公式： U= ( 1 2U 2 sin t ) 2 d (t ) = U 2 ? 1 sin 2 + 2 負(fù)載電流有效值的計算公式： I= U2 Rd 1 ? sin 2 + 2 流過每只晶閘管的電流的平均值的計算公式： I dT = U 1 + cos 1 I d = 0.45 2 2 Rd 2 流過每只晶閘管的電流的有效值的計算公式： IT = 2U 2 U2 1 2 ( Rd sin t ) d (t ) = Rd 2

16、? 1 1 sin 2 + = I 4 2 2 -6- 晶閘管可能承受的最大電壓為： U TM = 2U 2 2單相橋式半控整流電路 在單相橋式全控整流電路中，由于每次都要同時觸發(fā)兩只晶閘管，因此線路較為復(fù)雜。 為了簡化電路， 實際上可以采用一只晶閘管來控制導(dǎo)電回路， 然后用一只整流二極管來代替 另一只晶閘管。所以把圖 1-5 中的 VT3 和 VT4 換成二極管 VD3 和 VD4，就形成了單相橋 式半控整流電路，如圖 1-6 所示。 (a)電路圖 (b) 波形圖 圖 1-6 單相橋式半控整流電路帶電阻性負(fù)載 單相半控橋式整流電路帶電阻性負(fù)載時的電路如圖 1-6 所示。 工作情況同橋式全控整

17、流 電路相似，兩只晶閘管仍是共陽極連接，即使同時觸發(fā)兩只管子，也只能是陽極電位高的晶 閘管導(dǎo)通。而兩只二極管是共陽極連接，總是陰極電位低的二極管導(dǎo)通，因此，在電源 u2 正半周一定是 VD4 正偏，在 u2 正半周一定是 VD3 正偏。所以，在電源正半周時，觸發(fā)晶 閘管 VT1 導(dǎo)通，二極管 VD4 正偏導(dǎo)通，電流由電源 a 端經(jīng) VT1 和負(fù)載 Rd 及 VD4，回電源 b 端， 若忽略兩管的正向?qū)▔航担?則負(fù)載上得到的直流輸出電壓就是電源電壓 u2， ud=u2。 即 在電源負(fù)半周時，觸發(fā) VT2 導(dǎo)通，電流由電源 b 端經(jīng) VT2 和負(fù)載 Rd 及 VD3，回電源 a 端， 輸出仍是

18、ud=u2，只不過在負(fù)載上的方向沒變。在負(fù)載上得到的輸出波形（如圖 1-6(b)所示） 與全控橋帶電阻性負(fù)載時是一樣的。 單相全控橋式整流電路帶電阻性負(fù)載電路參數(shù)的計算： 輸出電壓平均值的計算公式： U d = 0.9U 2 1 + cos 2 的移相范圍是 0° 180° 。 -7- 負(fù)載電流平均值的計算公式： Id = Ud U 1 + cos = 0.9 2 Rd Rd 2 流過一只晶閘管和整流二極管的電流的平均值和有效值的計算公式： I dT = I dD = 1 Id 2 IT = 晶閘管可能承受的最大電壓為： 1 2 I U TM = 2U 2 1.4 單結(jié)晶體

19、管觸發(fā)電路 前面已知要使晶閘管導(dǎo)通， 除了加上正向陽極電壓外， 還必須在門極和陰極之間加上適 當(dāng)?shù)恼蛴|發(fā)電壓與電流。 為門極提供觸發(fā)電壓與電流的電路稱為觸發(fā)電路。 對晶閘管觸發(fā) 電路來說，首先觸發(fā)信號應(yīng)該具有足夠的觸發(fā)功率（觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流） ，以保證晶閘管 可靠導(dǎo)通；其次觸發(fā)脈沖應(yīng)有一定的寬度，脈沖的前沿要陡峭；最后觸發(fā)脈沖必須與主電路 晶閘管的陽極電壓同步并能根據(jù)電路要求在一定的移相范圍內(nèi)移相。 圖 1-7 所示為單相橋式半控整流電路的觸發(fā)電路，其方式采用單結(jié)晶體管同步觸發(fā)電 路，其中單結(jié)晶體管的型號為 BT33，電路圖及參數(shù)如圖 1-7 所示。 A V1 1.2k V2 R1 B R

20、P 100k 330 R3 單結(jié)晶體管 1N4746 4*1N4148 220V 36V V3 V4 VD5 5.1k R2 BT33 100 R4 D C V10 100n C FU1 圖 1-7 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路 1單結(jié)晶體管 （1）單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu) ） 單結(jié)晶體管的原理結(jié)構(gòu)如圖 1-8（a）所示，圖中 e 為發(fā)射極，b1 為第一基極，b2 為第 -8- 二基極。由圖可見，在一塊高電阻率的 N 型硅片上引出兩個基極 b1 和 b2，兩個基極之間的 電阻就是硅片本身的電阻，一般為 2 12k? 。在兩個基極之間靠近 b1 的地方合金法或擴 散法摻入 P 型雜質(zhì)并引出電極，成為發(fā)射極 e。它

21、是一種特殊的半導(dǎo)體器件，有三個電極， 只有一個 PN 結(jié)，因此稱為“單結(jié)晶體管” ，又因為管子有兩個基極，所以又稱為“雙極二 極管” 。 1-8 （a）結(jié)構(gòu) （b）等效電路 單結(jié)晶體管 （c）圖形符號 （d）外形管腳排列 單結(jié)晶體管的等效電路如圖 1-8（b）所示，兩個基極之間的電阻 rbb = rb1 + rb 2 ，在正常 工作時，rb1 是隨發(fā)射極電流大小而變化，相當(dāng)于一個可變電阻。 結(jié)可等效為二極管 VD， PN 它的正向?qū)▔航党?0.7V。 單結(jié)晶體管的圖形符號如圖 1-8(c)所示。 觸發(fā)電路常用的國產(chǎn) 單結(jié)晶體管的型號主要有 BT31 、 BT 33 、 BT35 ，其外形與

22、管腳排列如圖 1-8（d）所示。 其實物圖、管腳如圖 1-9 所示。 第一基極 b1 發(fā)射極 e 第二基極 b2 圖 1-9 單結(jié)晶體管實物及管腳 2單結(jié)晶體管張馳振蕩電路 -9- 利用單結(jié)晶體管的負(fù)阻特性和電容的充放電， 可以組成單結(jié)晶體管張馳振蕩電路。 單結(jié) 晶體管張馳振蕩電路的電路圖和波形圖如圖 1-10 所示。 （a）電路圖 （b）波形圖 圖 1-10 單結(jié)晶體管張馳振蕩電路電路圖和波形圖 設(shè)電容器初始沒有電壓，電路接通以后，單結(jié)晶體管是截止的，電源經(jīng)電阻 R2 、 RP 對 電容 C 進行充電，電容電壓從零起按指數(shù)充電規(guī)律上升，充電時間常數(shù)為 RE C ；當(dāng)電容兩 端電壓達到單結(jié)晶體

23、管的峰點電壓 U P 時，單結(jié)晶體管導(dǎo)通，電容開始放電，由于放電回路 的電阻很小，因此放電很快，放電電流在電阻 R4 上產(chǎn)生了尖脈沖。隨著電容放電，電容電 壓降低，當(dāng)電容電壓降到谷點電壓 U V 以下，單結(jié)晶體管截止，接著電源又重新對電容進行 充電，如此周而復(fù)始，在電容 C 兩端會產(chǎn)生一個鋸齒波，在電阻 R4 兩端將產(chǎn)生一個尖脈沖 波。如圖 1-10（b）所示。 3單結(jié)晶體管觸發(fā)電路 上述單結(jié)晶體管張馳振蕩電路輸出的尖脈沖可以用來觸發(fā)晶閘管， 但不能直接用做觸發(fā) 電路， 還必須解決觸發(fā)脈沖與主電路的同步問題。 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路實際上就是由同步電 路和張弛振蕩電路兩部分組成。 圖 1-7 示為

24、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路，是由同步電路和脈沖移相與形成兩部分組成的。 （1）同步電路 1）什么是同步 觸發(fā)信號和電源電壓在頻率和相位上相互協(xié)調(diào)的關(guān)系叫同步。 例如， 在單相半波可控整 流電路中，觸發(fā)脈沖應(yīng)出現(xiàn)在電源電壓正半周范圍內(nèi)，而且每個周期的 角相同，確保電 路輸出波形不變，輸出電壓穩(wěn)定。 2）同步電路組成 此觸發(fā)同步電路既作為觸發(fā)電路同步電壓又作為觸發(fā)電路工作電源。 同步變壓器與晶閘 管整流電路接在同一相電源上， 使晶閘管的陽極電壓為正時的某一區(qū)間內(nèi)被觸發(fā)。 同步電路 - 10 - 由同步變壓器、橋式整流電路 VD1VD4、電阻 R2 及穩(wěn)壓管組成。同步變壓器一次側(cè)與晶 閘管整流電路接在同一相

25、電源上，交流電壓經(jīng)同步變壓器降壓、單相橋式整流后（如圖 1-11 所示）再經(jīng)過穩(wěn)壓管穩(wěn)壓削波形成一梯形波電壓（如圖 1-12 所示） ，作為觸發(fā)電路的供電電 壓。 梯形波電壓零點與晶閘管陽極電壓過零點一致。 從而實現(xiàn)觸發(fā)電路與整流主電路的同步。 3）波形分析 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的調(diào)試以及在今后的使用過程中的檢修主要是通過幾個點的典型 波形來判斷個元器件是否正常，我們將通過理論波形與實測波形的比較來進行分析。 、橋式整流后脈動電壓的波形(圖 1-7“A”點) ， 將 Y1 探頭的測試端接于“A”點，接地端接于“E”點，調(diào)節(jié)旋鈕“t/div”和“v/div” 使示波器穩(wěn)定顯示至少一個周期的完整波形

26、，測得波形如圖 1-11（a）所示。由電子技術(shù)的 知識我們可以知道“A”點為由 VD1VD4 四個二極管構(gòu)成的橋式整流電路輸出波形，圖 1-11（b）為理論波形，對照進行比較。 （a）實測波形 圖 1-11 橋式整流后電壓波形 、削波后梯形波電壓波形（圖 1-7 中“B”點） （b）理論波形 將 Y1 探頭的測試端接于“B”點，測得 B 點的波形如圖 1-12（a）所示，該點波形是經(jīng) 穩(wěn)壓管削波后得到的梯形波，圖 1-12（b）為理論波形，對照進行比較。 （a）實測波形 圖 1-12 削波后電壓波形 （b）理論波形 - 11 - （2）脈沖移相與形成 ） 1）電路組成 脈沖移相與形成電路實際上

27、就是上述的張馳振蕩電路。脈沖移相由電阻 RE 和電容 C 組 成，脈沖形成由單結(jié)晶體管、溫補電阻 R3 、輸出電阻 R4 組成。 改變張馳振蕩電路中電容 C 的充電電阻的阻值，就可以改變充電的時間常數(shù)，圖中用 電位器 RP 來實現(xiàn)這一變化，例如： RP 出現(xiàn)第一個脈沖的時間后移 U d 2）波形分析 、電容電壓的波形（圖 1-7 中“C”點） 將 Y1 探頭的測試端接于“C”點，測得 C 點的波形如圖 1-13（a）所示。由于電容每半 個周期在電源電壓過零點從零開始充電，當(dāng)電容兩端的電壓上升到單結(jié)晶體管峰點電壓時， 單結(jié)晶體管導(dǎo)通，觸發(fā)電路送出脈沖，電容的容量和充電電阻 RE 的大小決定了電容

28、兩端的 電壓從零上升到單結(jié)晶體管峰點電壓的時間， 因此在本課題中的觸發(fā)電路無法實現(xiàn)在電源電 o 壓過零點即 = 0 時送出觸發(fā)脈沖。圖 1-13（b）為理論波形，對照進行比較。 半個周期 （a）實測波形 （b）理論波形 圖 1-13 電容兩端電壓波形 調(diào)節(jié)電位器 RP 的旋鈕，觀察 C 點的波形的變化范圍。圖 1-14 為調(diào)節(jié)電位器后得到的波形。 圖 1-14 改變 RP 后電容兩端電壓波形 - 12 - 、輸出脈沖的波形（圖 1-7 中“D”點） 將 Y1 探頭的測試端接于“D”點，測得 D 點的波形如圖 1-15（a）所示。單結(jié)晶體管導(dǎo) 通后，電容通過單結(jié)晶體管的 eb1 迅速向輸出電阻

29、R4 放電，在 R4 上得到很窄的尖脈沖。圖 1-15（b）為理論波形，對照進行比較。 （a）實測波形 （b）理論波形 圖 1-15 輸出波形 調(diào)節(jié)電位器 RP 的旋鈕， 觀察 D 點的波形的變化范圍。 1-16 所示為調(diào)節(jié)電位器后得到 圖 的波形。 圖 1-16 調(diào)節(jié) RP 后輸出波形 （3）觸發(fā)電路各元件的選擇 ） 1）充電電阻 RE 的選擇 ） 改變充電電阻 RE 的大小，就可以改變張馳振蕩電路的頻率，但是頻率的調(diào)節(jié)有一定的 范圍，如果充電電阻 RE 選擇不當(dāng)，將使單結(jié)晶體管自激振蕩電路無法形成振蕩。 充電電阻 RE 的取值范圍為： - 13 - U ?UV U ?UP < RE

30、< IV IP 其中： U 加于圖 1-7 中 B-E 兩端的觸發(fā)電路電源電壓 U V 單結(jié)晶體管的谷點電壓 I V 單結(jié)晶體管的谷點電流 U P 單結(jié)晶體管的峰點電壓 I P 單結(jié)晶體管的峰點電流 2）電阻 R3 的選擇 ） 電阻 R3 是用來補償溫度對峰點電壓 U P 的影響，通常取值范圍為：200600 ? 。 3）輸出電阻 R4 的選擇 ） 輸出電阻 R4 的大小將影響將影響輸出脈沖的寬度與幅值，通常取值范圍為：50 100 ? 。 4）電容 C 的選擇 ） 電容 C 的大小與脈沖寬窄和 RE 的大小有關(guān)，通常取值范圍為：0.11 F 。 - 14 - 第二部分 電力電子實訓(xùn)部分

31、 實訓(xùn)一 晶閘管和單結(jié)晶體管的簡單測試 一、實訓(xùn)目的 （1）觀察晶閘管的結(jié)構(gòu)，掌握測試晶閘管好壞的正確方法。 （2）觀察單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)，掌握測試單結(jié)晶體管好壞的正確方法。 二、實訓(xùn)所需組件及附件 萬用表 晶閘管 三極管 單結(jié)晶體管 1塊 2個 1個 1個 三、實訓(xùn)線路及原理 1晶閘管電極的判定和簡單測試 晶閘管的類型有塑封型、螺栓型和平板型，其外形分別如下圖 1 所示。 圖 1 晶閘管的外型 （1）晶閘管電極的判定 螺栓型的晶閘管：螺栓是陽極 A，粗辮子是陰極 K，細(xì)辮子是門極 G。 平板型的晶閘管：它的兩個平面分別是陽極 A 和陰極 K ，細(xì)辮子是門極 G。 塑封型的晶閘管：將萬用表撥 R

32、×1K 、R×100 檔。分別測量其管腳間的正、反向電 阻。因只有門極 G 與陰極 K 之間正向電阻較小，而其它腳之間均為高阻狀態(tài)，故一旦測出 兩管腳間呈低阻狀態(tài)，則黑表筆所接為門極 G ，紅表筆所接為陰極 K，另一端為陽極 A 。 （2）晶閘管的簡單測試 - 15 - 在實際的使用過程中， 很多時候需要對晶閘管的好壞進行簡單的判斷， 我們常常采用萬 用表法進行判別。 1）萬用表檔位放至于歐姆檔 R×100，將紅表筆接在晶閘管的陽極，黑表筆接在晶閘管 的陰極觀察指針擺動情況，如圖 2 所示。 2）將黑表筆接晶閘管的陽極，紅表筆接晶閘管的陰極觀察指針擺動情況，如圖

33、3 所示。 阻值無窮大 阻值無窮大 R × 100 R × 100 圖 2 測量陽極和陰極間反向電阻 結(jié)果： 結(jié)果：正反向阻值均很大 圖 3 測量陽極和陰極間正向電阻 原因： 原因：晶閘管是四層三端半導(dǎo)體器件，在陽極和陰極之間有三個 PN 結(jié)，無論如何加電 壓，總有一個 PN 結(jié)處于反向阻斷狀態(tài)，因此正反向阻值均很大。 3）將紅表筆接晶閘管的陰極，黑表筆接晶閘管的門極觀察指針擺動情況，如圖 4 所示。 阻值不大 阻值不大 R × 100 R × 100 圖 4 測量門極和陰極間正向電阻 圖 5 測量門極和陰極間反向電阻 4）將黑表筆接晶閘管的陰極，紅表筆

34、接晶閘管的門極觀察指針擺動情況，如圖 5 所示。 理論結(jié)果： 理論結(jié)果：當(dāng)黑表筆接控制極，紅表筆接陰極時，阻值很小；當(dāng)紅表筆接控制極，黑表 筆接陰極時，阻值較大。 實測結(jié)果： 實測結(jié)果：兩次測量的阻值均不大 原因： 在晶閘管內(nèi)部控制極與陰極之間反并聯(lián)了一個二極管， 對加到控制極與陰極之間 原因： 的反向電壓進行限幅，防止晶閘管控制極與陰極之間的 PN 結(jié)反向擊穿。 2單結(jié)晶體管的簡單測試 (1) 單結(jié)晶體管的電極判定 在實際使用時，可以用萬用表來測試管子的三個電極，方法如下： 1）萬用表置于電阻擋 R×1K，將萬用表紅表筆接 e 端，黑表筆接 b1 端，測量 e，b1 兩端的電阻，測

35、量結(jié)果如圖 6 所示。 - 16 - 2）將萬用表黑表筆接 b2 端，紅表筆接 e 端，測量 b2，e 兩端的電阻，測量結(jié)果如圖 7 所示。 結(jié)果：兩次測量的電阻值均較大（通常在幾十千歐）。 結(jié)果 R × 1K b1 e b2 R × 1K _ + 圖 6 測量 e、b1 間反向電阻 圖 7 測量 e、b2 間反向電阻 3）將萬用表黑表筆接 e 端，紅表筆接 b1 端，再次測量 b1、e 兩端的電阻，測量結(jié)果如 圖 8 所示。 4）將萬用表黑表筆接 e 端，紅表筆接 b2 端，再次測量 b2、e 兩端的電阻，測量結(jié)果如 圖 9 所示。 R × 1K R ×

36、; 1K 圖 8 測量 e、b1 間正向電阻 圖 9 測量 e、b2 間正向電阻 結(jié)果：兩次測量的電阻值均較小（通常在幾千歐），且 Rb1>Rb2。 結(jié)果 5）將萬用表紅表筆接 b1 端，黑表筆接 b2 端，測量 b2,b1 兩端的電阻，測量結(jié)果如圖 10 所示。 6）將萬用表黑表筆接 b1 端，紅表筆接 b2 端，再次測量 b1，b2 兩端的電阻，測量結(jié)果 如圖 11 所示。 R × 1K R × 1K 圖 10 測量 b1，b2 間正向電阻 結(jié)果：b1，b2 間的電阻 Rbb 為固定值。 結(jié)果 圖 11 測量 b1，b2 間正向電阻 - 17 - 由以上的分析可以

37、看出， 用萬用表可以很容易的判斷出單結(jié)晶體管的發(fā)射極， 只要發(fā)射 極對了，即使 b1、b2 接反了，也不會燒壞管子，只是沒有脈沖輸出或者脈沖幅度很小，這 時只要將兩個管腳調(diào)換一下就可以了。(2)判定單結(jié)晶體管的好壞 可以通過測量管子極間電阻或負(fù)阻特性的方法來判定它的好壞。具體操作步驟： 1）測量 PN 結(jié)正、反向電阻大小。將萬用表置于 R×l00 檔或 R×1k 檔，黑表筆接發(fā)射極 e 紅表筆接基極 b1、b2 時，測得管子 PN 結(jié)的正向電阻一般應(yīng)為幾至幾十千歐，要比普通二 極管的正向電阻稍大一些。再將紅表筆接發(fā)射極 e，黑表筆分別接基極 bl 或 b2，測得 PN 結(jié)

38、的反向電阻，正常時指針偏向 (無窮大)。一般講，反向電阻與正向電阻的比值應(yīng)大于 100 為好。 2）測量基極電阻 Rbb。將萬用表的紅、黑表筆分別任意極 b1 和 b2，測量 b1、b2 間的 電阻應(yīng)在 212k 范圍內(nèi)，阻值過大或過小都不好。 四、實訓(xùn)內(nèi)容 1鑒別晶閘管的好壞 用萬用表 R×1k 的電阻檔測量兩只晶閘管的陽極（A）、陰極（K）之間以及用 R×10 或 R×100 檔測量兩只晶閘管的門極（G）、陰極（K）之間正反向電阻，并將所測數(shù)據(jù)填入 表 1 以判斷被測晶閘管的好壞。 表1 被測晶閘管 RAK RKA RGK RKG 結(jié)論 VT1 VT2 2單結(jié)

39、晶體管的測試 用萬用表 R×1k 的電阻檔測量單結(jié)晶體管的發(fā)射極（e）與第一基極（b1）、第二基極 （b2）以及第一基極（b1）、第二基極（b2）之間正反向電阻，并將所測數(shù)據(jù)填入表 2 以判 斷被測單結(jié)晶體管的好壞。 表2 被測晶閘管 Reb1 Rb1e Reb 2 Rb 2 e Rb1b 2 結(jié)論 V1 - 18 - 五、實訓(xùn)報告 (1)根據(jù)實驗記錄判斷被測晶閘管和單結(jié)晶體管的好壞，寫出簡易判斷的方法。 (2)寫出本實訓(xùn)的心得與體會。 六、注意事項 1 用萬用表測試晶閘管極間電阻時， 特別在測量門極與陰極間的電阻時， 不要用 R×10k 檔以防損壞門極，一般應(yīng)放在 R&#

40、215;10 檔測量為準(zhǔn)。 - 19 - 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路安裝、 觸發(fā)電路安裝 實訓(xùn)二 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路安裝、調(diào)試及故障分析處理 一、實訓(xùn)目的 (1)熟悉單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的工作原理及電路中各元件作用。 (2)掌握單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的安裝、調(diào)試步驟及方法。 (3)對單結(jié)晶體管觸發(fā)電路中故障原因能加以分析并能排除故障。 (4)熟悉示波器的使用方法。 二、實訓(xùn)所需組件及附件 序號 1 各一套 2 3 雙蹤示波器 萬用表 自備 自備 型 號 備 提供晶閘管脈沖觸發(fā)信號 注 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路底板及其元件 三、實訓(xùn)線路 A V1 1.2k V2 R1 B RP 100k 330 R3 1N4746

41、 4*1N4148 220V 36V V3 V4 VD5 5.1k R2 BT33 100 R4 D C V10 100n C FU1 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路(一) 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路(一)如上圖所示。變壓器二次側(cè) 36V 電壓經(jīng)單相橋式整流，經(jīng)穩(wěn) 壓管 V7 削波得到梯形波電壓，該電壓既作為單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的同步電壓，又作為單結(jié) 晶體管的工作電源電壓。調(diào)節(jié) RP 就可以改變電容 C 的充電電流大小，改變電容 C 的電壓 達到晶體管峰值電壓 U P 的時間，改變觸發(fā)脈沖的第一個觸發(fā)脈沖出現(xiàn)的時間，即改變晶閘 管的控制角 。 - 20 - A V1 V2 560 R1 VD2 B 1K R5 2.

42、4k R2 300 R3 2k R8 30k R6 RP 10k 1N4738 VD1 2N9012 Q2 4*1N4148 220V 36V V3 V4 1N4738 1N4738 VD5 2N9013 Q1 1K R9 BT33 D 100 R4 C V10 22n C 3k R7 100n C1 FU1 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路(二) 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路(二)如上圖所示，電路中單結(jié)晶體管觸發(fā)電路帶有三極管Q1，Q2 組成直接耦合放大電路，Q2采用PNP型管（2N9012）,Q1采用NPN型管（2N9013），觸發(fā)電路 的給定電壓有電位器PR調(diào)節(jié)，給定電壓經(jīng)Q1放大后加到Q2。當(dāng)給定電壓增大時，

43、Q1的集電極 電流增加，使Q1的集電極電位降低，Q2的基極電位降低，Q2的集電極電流增大，使電容C的 充電電流增大，使出現(xiàn)第一個脈沖的時間前移，即晶閘管的控制角 減小。同理，當(dāng)給定 電壓較小時，Q1的集電極電流較小 ，使Q1的集電極電位升高，Q2的基極電位升高，Q2的集 電極電流較小，使電容C的充電電流減小，使出現(xiàn)第一個脈沖的時間后移，即晶閘管的控制 角 增大。三極管Q2相當(dāng)于由給定電壓控制的一個可變電阻，它的作用與單結(jié)晶體管觸發(fā) 電路(一)中電位器RP的作用相同，起移相作用。 四、實訓(xùn)內(nèi)容 (1)單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的調(diào)試。 (2)單結(jié)晶體管觸發(fā)電路各點電壓波形的觀察并記錄。 五、預(yù)習(xí)要求 閱

44、讀電力電子技術(shù)教材中有關(guān)單結(jié)晶體管的有關(guān)內(nèi)容。 六、實訓(xùn)方法 (1)單結(jié)晶體管觸發(fā)電路安裝。 1、元件布置圖和布線圖。根據(jù)晶體管觸發(fā)電路原理圖畫出元件布置圖和布線圖。 2、元器件選擇與測量。根據(jù)晶體管觸發(fā)電路原理圖選擇元器件并進行測量，重點對二 極管、穩(wěn)壓管、單結(jié)晶體管等元器件的性能、極性、管腳進行測量和區(qū)分。 3、焊接前準(zhǔn)備工作。將元器件按布置圖在電路底板焊接位置上做引線成形。彎腳時， 切忌從元件根部直接彎曲，應(yīng)將根部留有 510mm 長度以免斷裂。引線端在去除氧化層后 - 21 - 涂上助焊劑，上錫備用。 (2)單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的測試。 1、通電前檢查。對已焊接安裝完畢的電路板根據(jù)圖紙進

45、行詳細(xì)檢查。重點檢查二極管、 穩(wěn)壓管、單結(jié)晶體管等管腳是否正確，將給定電位器 RP 調(diào)節(jié)在中間位置。 2、通電調(diào)試。合上交流電源接通觸發(fā)電路，觀察單結(jié)晶體管觸發(fā)電路板有無異?，F(xiàn)象， 如有異?，F(xiàn)象，應(yīng)立即斷開交流電源，并進行檢查。單結(jié)晶體管觸發(fā)電路板在無異?，F(xiàn)象情 況下，可進行如下操作： a.用萬用表測量變壓器二次側(cè) 36V 電壓和單相整流嗲路直流輸出電壓和穩(wěn)壓管 VD5 兩 端直流電壓是否正常。 b.用示波器逐一觀察并記錄單結(jié)晶體管觸發(fā)電路中整流輸出， 梯形波， 電容 C 兩端鋸齒 波電壓，單結(jié)晶體管輸出脈沖波形，如下圖所示。 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路各點電壓波形（a）整流電壓波形（b）梯形波電壓

46、（c）鋸齒波電壓（d）輸出脈沖波形 c.改變給定電位器 RP 上的輸入給定電壓，用示波器觀察并記錄電容 C 兩端鋸齒波電壓 及單結(jié)晶體管輸出脈沖移動及移相范圍。 (3)單結(jié)晶體管觸發(fā)電路故障分析及處理。 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路在安裝、調(diào)試及運行中，由元器件及焊接等原因產(chǎn)生故障，可根 據(jù)故障現(xiàn)象，用萬用表、示波器等儀表進行檢查測量并根據(jù)電路原理進行分析，找出故障原 因并進行處理，現(xiàn)舉例如下：當(dāng)改變給定電位器 RP 時，單結(jié)晶體管觸發(fā)電路觸發(fā)脈沖移相 范圍較小，此時，用示波器觀察電容 C 兩端電壓如下圖所示。說明電阻 R4 阻值太大，使電 容 C 充電時間常數(shù)太大（充電電流大小） ，使觸發(fā)脈沖不能前移

47、。此時應(yīng)減小電阻 R4 的阻 值，但電阻 R4 阻值不可太小，否則，可能使單結(jié)晶體管無法關(guān)斷，造成觸發(fā)電路工作不正 常，只產(chǎn)生一只脈沖，甚至無法產(chǎn)生脈沖。另一方面也可能由于電容 C 充電時間常數(shù)太小， - 22 - 使產(chǎn)生的尖脈沖幅度較小，難以觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通。 電阻 R4 阻值太大時電容 C 兩端電壓波形 七、實訓(xùn)報告 (1)畫出單結(jié)晶體管觸發(fā)電路各點的電壓波形。 (2)討論并分析實驗實訓(xùn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象和故障。 八、注意事項 (1)注意元件布置要合理。 (2)焊接應(yīng)無虛焊、錯焊、漏焊，焊點應(yīng)圓滑無毛刺。 (3)焊接時應(yīng)重點注意 二極管、穩(wěn)壓管、單結(jié)晶體管等元件的管腳。 - 23 - 晶體管調(diào)光電

48、路安裝、 實訓(xùn)三 晶體管調(diào)光電路安裝、調(diào)試及故障分析處理 一、實訓(xùn)目的 (1)熟悉晶閘管調(diào)光電路的工作原理及電路中各元件作用。 (2)掌握晶閘管調(diào)光電路的安裝、調(diào)試步驟及方法。 (3)對晶閘管調(diào)光電路中故障原因能加以分析并能排除故障。 (4)熟悉示波器的使用方法。 二、實訓(xùn)所需組件及附件 序號 1 各一套 2 3 雙蹤示波器 萬用表 自備 自備 型 號 備 注 晶閘管調(diào)光電路的底板及其元器件 提供相位互差180。的脈沖觸發(fā)信號 三、實訓(xùn)線路 A V1 1.2k V2 R1 B 2*2CZ11D RP 100k 330 R3 V5 V6 1N4746 4*1N4148 220V 36V V3 V

49、4 VD5 5.1k R2 BT33 D 100 R4 47 R6 47 R7 V8 V9 C V10 100n C FU2 220V FU1 晶閘管調(diào)光電路（一） - 24 - A V1 V2 560 R1 VD2 B 1K R5 2.4k R2 300 R3 2k R8 30k R11 RP 10k 1N4738 VD1 2N9012 Q2 4*1N4148 220V 36V V3 V4 1N4738 1N4738 VD5 2N9013 Q1 1K R9 BT33 D 100 R4 C V10 22n C 3k R10 100n C1 FU1 2*2CZ11D V5 V6 47 R6 47 R7 V8 V9 FU2 220V 晶閘管調(diào)光電路（二） 由上圖可知，該調(diào)光電路可分成主電路和觸發(fā)電路兩大部分。主電路是單相橋式半控 整流電路，觸發(fā)電路為實訓(xùn) 2.2 的單結(jié)晶體管觸發(fā)電路。具體的工作原理，可以參考教材的 相關(guān)部分。 四、實訓(xùn)內(nèi)容 (1)晶閘管調(diào)光電路安裝。 (2)晶閘管調(diào)光電路各點電壓波形的觀察并記錄。 五、預(yù)習(xí)要求 閱讀電力電子技術(shù)教材中有關(guān)單結(jié)晶體管觸發(fā)電路和單相橋式半控整流電路的有關(guān)