晶閘管的應(yīng)用課件

晶閘管又稱可控硅（SCR)（SiliconControlledRectifier）是一種大功率半導(dǎo)體器件，它的出現(xiàn)使半導(dǎo)體器件由弱電領(lǐng)域擴(kuò)展到強(qiáng)電領(lǐng)域。晶閘管具有體積小、重量輕、無(wú)噪聲、壽命長(zhǎng)、容量大等特點(diǎn)。一.晶閘管1.基本結(jié)構(gòu)P1P2N1N2四層半導(dǎo)體K（陰極）G（控制極）A（陽(yáng)極）三個(gè)PN結(jié)AKG符號(hào)螺栓式結(jié)構(gòu)平板式結(jié)構(gòu)小電流螺栓式大電流螺栓式KAGVT1VT2RLUGUAIGβ2IGβ2IGβ1正反饋兩個(gè)晶體管進(jìn)入飽和導(dǎo)通狀態(tài)。晶閘管導(dǎo)通后，UAK≈0.6～1.2V此時(shí)即使去掉控制極與陰極之間的電壓，由于本身的正反饋?zhàn)饔镁чl管仍能維持導(dǎo)通。控制極電壓UG的作用僅僅是觸發(fā)晶閘管的導(dǎo)通晶閘管的導(dǎo)通條件為：①陽(yáng)極和陰極間加正向電壓。②控制極和陰極間加正向觸發(fā)電壓。③陽(yáng)極電流不小于維持電流。①陽(yáng)極A加反向電壓，或不加觸發(fā)信號(hào)。②晶閘管正向?qū)ê?，若令其關(guān)斷，必須減小UA（或使UA反向），使晶閘管中電流小于維持電流。晶閘管的截止條件為：UAKIAIHIFIG=0UBO導(dǎo)通UBR3.伏安特性UFIG1IG2IG增加導(dǎo)通電壓1V左右正向折轉(zhuǎn)電壓反向擊穿電壓O正向平均電流環(huán)境溫度為40C及標(biāo)準(zhǔn)散熱條件下，晶閘管處于全導(dǎo)通時(shí)可以連續(xù)通過(guò)的工頻正弦半波電流的平均值。

IF：IFt2如果正弦半波電流的最大值為Im,則UF:

通態(tài)平均電壓（管壓降）在規(guī)定的條件下，通過(guò)正弦半波平均電流時(shí)，晶閘管陽(yáng)、陰極間的電壓平均值。一般為1V左右。IH:

維持電流在規(guī)定的環(huán)境和控制極斷路時(shí)，晶閘管維持導(dǎo)通狀態(tài)所必須的最小電流。一般IH為幾十~一百多毫安。UGK、IG：控制極觸發(fā)電壓和電流室溫下，陽(yáng)極電壓為直流6V時(shí)，使晶閘管完全導(dǎo)通所必須的最小控制極直流電壓、電流。一般UG為1到5V，IG為幾十到幾百毫安。5.晶閘管型號(hào)及其含義導(dǎo)通時(shí)平均電壓組別共九級(jí),用字母A~I表示0.4~1.2V額定電壓,用百位或千位數(shù)表示取UFRM或URRM較小者額定正向平均電流(IF)（晶閘管類型）P--普通晶閘管S--雙向晶閘管

晶閘管KP普通型如KP5-7表示額定正向平均電流為5A,額定電壓為700V。2.可控整流電路的形式單相電路三相電路半波電路全波電路橋式電路全控橋式電路半控橋式電路半波電路橋式電路全控橋式電路半控橋式電路a.單相半波可控整流(1)電阻性負(fù)載

u2

>0時(shí)：若ug=0，晶閘管不導(dǎo)通，u2

<0時(shí):晶閘管承受反向電壓不導(dǎo)通,

uo=0,uT=u2

，故稱可控整流?？刂茦O加觸發(fā)信號(hào)，晶閘管承受正向電壓導(dǎo)通，u2uoRL+–+uT+––Tiou1工作原理t12u2<

0時(shí):

可控硅承受反向電壓不導(dǎo)通即：晶閘管反向阻斷加觸發(fā)信號(hào)，晶閘管承受正向電壓導(dǎo)通tOu2>0時(shí):tO整流輸出電壓及電流的平均值由公式可知：改變控制角，可改變輸出電壓Uo。（2）電感性負(fù)載

當(dāng)電壓u過(guò)零后，由于電感反電動(dòng)勢(shì)的存在，晶閘管在一段時(shí)間內(nèi)仍維持導(dǎo)通，失去單向?qū)щ娮饔?。u2uoR+–+uT+––T?LeL?在電感性負(fù)載中,當(dāng)晶閘管剛觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)，電感元件上產(chǎn)生阻礙電流變化的感應(yīng)電勢(shì)(極性如圖)，電流不能躍變，將由零逐漸上升。u1tOtOtOt1tOt22

工作波形工作波形(加續(xù)流二極管)iLttOtO2tOb.單相半控橋式整流電路(1).工作原理T1和D2承受正向電壓。T1控制極加觸發(fā)電壓,則T1和D2導(dǎo)通，電流的通路為T1、T2晶閘管D1、D2晶體管aRLD2T1b(a)電壓u為正半周時(shí)io+–+–T1T2RLuoD1D2au+–b此時(shí)，T2和D1均承受反向電壓而截止。io+–+–T1T2RLuoD1D2au+–bT2和D1承受正向電壓。T2控制極加觸發(fā)電壓,則T2和D1導(dǎo)通，電流的通路為(b)電壓u為負(fù)半周時(shí)bRLD1T2a此時(shí)，T1和D2均承受反向電壓而截止。4.輸出電壓及電流的平均值兩種常用可控整流電路電路特點(diǎn)該電路只用一只晶閘管，且其上無(wú)反向電壓。2.晶閘管和負(fù)載上的電流相同。(1)uTD2D1D4u0RLD3+-+-電路特點(diǎn)1.該電路接入電感性負(fù)載時(shí)，D1、D2

便起續(xù)流二極管作用。(2)20.2.3三相半波可控整流電路2.由于T1的陽(yáng)極和T2的陰極相連，兩管控制極必須加獨(dú)立的觸發(fā)信號(hào)。T1T2D1D2uuORL+-+-第二節(jié)單向橋式半控整流電路電阻性負(fù)載橋式可控整流電路電感性負(fù)載橋式可控整流電路一、電阻性負(fù)載橋式可控整流電路VH1VH2VD1VD2RLuou1.電路分析u正半周(０～π)a(＋)b(－)電流方向負(fù)半周(π～２π)a(－)b(＋)ab觸發(fā)脈沖uG引入控制極VH1導(dǎo)通、VD2導(dǎo)通uo＝uVH2導(dǎo)通、VD1導(dǎo)通+－uo＝－u+－2.工作波形ωtuωtuGωtuoωtuVT1OOOOπ2π3π3.參數(shù)計(jì)算整流輸出電壓平均值輸出電流平均值二極管和晶閘管承受的最高反相電壓為二、電感性負(fù)載橋式可控整流電路uVH1VH2VD1VD2VD3uoRLL加續(xù)流二極管VD3后電路工作情況以及負(fù)載上電壓和電阻性負(fù)載類似。整流器件不導(dǎo)通時(shí)，由于電感儲(chǔ)能，經(jīng)續(xù)流二極管，負(fù)載上的電流仍然存在。感性負(fù)載上的電流接近水平的直線。第三節(jié)觸發(fā)電路單結(jié)晶體管觸發(fā)電路集成觸發(fā)電路返回一、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路晶閘管由阻斷變?yōu)閷?dǎo)通的條件：在陽(yáng)極和陰極間加上正向電壓在控制極和陰極間加上觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)信號(hào)的要求：觸發(fā)脈沖要有足夠的功率觸發(fā)脈沖要有一定的寬度觸發(fā)脈沖必須與主電路同步觸發(fā)脈沖要有一定的相移范圍返回1.單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)和特性b2（第二基極）b1（第一基極）NPPN結(jié)e(發(fā)射極)eb2b1結(jié)構(gòu)符號(hào)返回ieueUVUPIVIPO單結(jié)晶體管的伏安特性eb2b1ueUbbieb1接正、b2接負(fù)e與b1間呈高阻態(tài)當(dāng)ue>ηUbb時(shí)e與b1間呈低阻態(tài)返回UV、IV--谷點(diǎn)電壓、電流維持單結(jié)管導(dǎo)通的最小電壓、電流。UP、IP--峰點(diǎn)電壓、電流單結(jié)管由截止變導(dǎo)通所需發(fā)射極電壓。

uE<UV

時(shí)單結(jié)管截止uE>UP

時(shí)單結(jié)管導(dǎo)通返回2.單結(jié)晶體管的弛張振蕩電路tuR1UVUPRR1CEuCuR1eb1b2uCtOO返回u1u2uZuCR2RRfxR1RWuWC3.同步振蕩電路整流削波弛張振蕩電路觸發(fā)脈沖返回u2uZUZuWuR1TOOOtttuC改變電容C的充放電速度,可以改觸發(fā)變脈沖周期T。二、集成觸發(fā)電路返回1.KJ004型集成電路

KJ004外部引線圖123KJ00445678910111213141516正電源負(fù)相輸出13、14脈沖列11、12脈沖寬比較同步輸入地負(fù)電源鋸齒波輸出鋸齒波斜率調(diào)節(jié)正相輸出返回工作電路同步電壓鋸齒波電壓U9>0.7V時(shí)第四節(jié)晶閘管的串并聯(lián)及其保護(hù)晶閘管的串并聯(lián)晶閘管的過(guò)載保護(hù)電路返回返回一、晶閘管的串、并聯(lián)1.晶閘管的并聯(lián)應(yīng)用晶閘管并聯(lián)可以分流。VH1VH2RR串電阻均流電路簡(jiǎn)單，但電阻消耗功率，對(duì)動(dòng)態(tài)均流不起作用，只適用于小功率。返回串電抗均流VH1VH2對(duì)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)均流都起作用。晶閘管不宜直接并聯(lián)，因特性不同容易造成分流不均，從而燒壞器件。返回2.晶閘管的串聯(lián)應(yīng)用晶閘管串聯(lián)可以分壓。晶閘管不宜直接串聯(lián)，因特性不同容易造成分壓不均，從而擊穿器件。通常在晶閘管兩端并聯(lián)電阻和阻容器件。返回二、晶閘管的過(guò)載保護(hù)晶閘管的主要缺點(diǎn)：過(guò)電流、過(guò)電壓能力很差。1.晶閘管的過(guò)電流保護(hù)晶閘管產(chǎn)生過(guò)流的原因:

負(fù)載短路或過(guò)載電路中某一晶閘管擊穿或短路，造成其它器件過(guò)流觸發(fā)電路不正常返回設(shè)置快速熔斷器~FUR