電工技術(shù)與電子技術(shù)課件清華大學(xué)五

第37講第17章可控硅及其應(yīng)用17.1晶閘管工作原理17.2晶閘管特性與參數(shù)17.3可控整流電路17.4觸發(fā)電路17.5單結(jié)管觸發(fā)的可控整流電路17.6晶閘管的其它應(yīng)用17.7晶閘管的保護(hù)及其它類(lèi)型別名：可控硅（SCR)（SiliconControlledRectifier）是一種大功率半導(dǎo)體器件，出現(xiàn)于70年代。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。

特點(diǎn)：體積小、重量輕、無(wú)噪聲、壽命長(zhǎng)、容量大（正向平均電流達(dá)千安、正向耐壓達(dá)數(shù)千伏）。應(yīng)用領(lǐng)域：整流（交流

直流）逆變（直流

交流）變頻（交流

交流）斬波（直流

直流）此外還可作無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)等。晶閘管（Thyristor）17.1工作原理1.結(jié)構(gòu)P1P2N1N2四層半導(dǎo)體K（陰極）G（控制極）A（陽(yáng)極）PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)三個(gè)

PN結(jié)符號(hào)AKGGKP1P2N1N2APPNNNPAGK2.工作原理陽(yáng)極陰極控制極APPNNNPGKig?ig??igKAGT1T2等效為由二個(gè)三極管組成UGKUAKT1、T2都導(dǎo)通后，即使去掉UGK，T1、T2仍然導(dǎo)通RL(1)陽(yáng)極A加反向電壓，或不加觸發(fā)信號(hào)（即UGK=0）。可控硅導(dǎo)通的條件：（1）陽(yáng)極A加正電壓（2）控制極G加正的觸發(fā)電壓可控硅截止的條件：(2)可控硅正向?qū)ê?，若令其關(guān)斷，必須減小UAK（或使UAK反向），使可控硅中電流小于某一最小電流IH（IH稱為維持電流）Aig?ig??igKGT1T2UAKRLUGKAKG（1）晶閘管具有單向?qū)щ娦浴Ｈ羰蛊潢P(guān)斷，必須降低UAK或加大回路電阻，把陽(yáng)極電流減小到維持電流以下。正向?qū)l件：A、K間加正向電壓，G、K間加正的觸發(fā)信號(hào)。晶閘管的工作原理小結(jié)（2）晶閘管一旦導(dǎo)通，控制極便失去作用。17置.2特性朋與參畜數(shù)1.特性UIIHIFIG=0丙時(shí)有IG時(shí)正向反向U--陽(yáng)極、陰極間的電壓

I--陽(yáng)極電流UDSM正向轉(zhuǎn)折電壓截止導(dǎo)通導(dǎo)通顆后管希壓降擁約1V額定練正向恥平均恒電流維持狠電流URSM反向擊穿電壓正向禿特性茂：控制歐極開(kāi)象路時(shí)悟，隨UAK的加蛾大，紫陽(yáng)極某電流杰逐漸喇增加鹿。當(dāng)U=UDS糠M（正向柳轉(zhuǎn)折懇電壓靜）時(shí)枯，晶燭閘管渾自動(dòng)欲導(dǎo)通愉。正放常工臣作時(shí)羽，UAK應(yīng)小財(cái)于UDS過(guò)M。反向從特性完：隨反話向電挽壓的孫增加遞，反爺向漏曾電流儉稍有添增加祝，當(dāng)U=URS脆M（反向保擊穿電壓困）時(shí)，蟻反向役擊穿蒼。正溜常工句作時(shí)垂，反驚向電莊壓必細(xì)須小惕于URS編M。(1厲)UDR色M：正向戴阻斷揉電壓晶閘流管耐爛壓值生。一夕般取UDR制M=得80坊%UDS蓬M（正向準(zhǔn)轉(zhuǎn)折顧電壓座）。普通才晶閘漢管UDR疫M(jìn)為10崇0V欠--準(zhǔn)-3怒00他0V2.主要峰參數(shù)UIIHIF額定正向平均電流UDSM正向轉(zhuǎn)折電壓URSM反向擊穿電壓UDRM控制懶極斷察路時(shí)膽，可鹽以重乘復(fù)作渡用在葬晶閘浸管上屋的反趨向重慈復(fù)電劈燕壓。絹一般主取URR低M=證80忍%URS培M（反向刻擊穿伯電壓均）。普通續(xù)晶閘留管URR勺M為10運(yùn)0V去--華30報(bào)00屯V）(2諷)URR靠M：反向照峰值怪電壓UIIHIF額定正向平均電流UDSM正向轉(zhuǎn)折電壓URSM反向擊穿電壓UDRMURRM(3惱)IF：額定寧正向崇平均硬電流：通用醋系列介為：1、5、10、20、30、50、10夠0、20毛0、30幫0、40客050戰(zhàn)0、60燥0、80步0、10薯00乞A等14種規(guī)繳格。UIIHIF額定正向平均電流UDSM正向轉(zhuǎn)折電壓URSM反向擊穿電壓UDRMURRM17音.3可控六整流邀電路1.單相閥半波彼可控活整流戲電路(1否)電路睜及工剃作原耗理u1u2uTuLAGKRLuG(2憂)工作獎(jiǎng)波形(設(shè)u1為正采弦波)tu2tuGtuLtuT

：控制角

：導(dǎo)通角u2>尺0時(shí)，服加上坐觸發(fā)皮電壓uG，晶閘誰(shuí)管導(dǎo)丟通家。且uL的大惱小隨uG加入牧的早規(guī)晚而飾變化嘆；u2<耗0時(shí)，旨晶閘編管不煉通，uL=茅0。故稱牙可控珍整流啟。u1u2uTuLAGKRLuG(3睛)輸出愧電壓砌及電藝流的囑平均申值pò=awptduULL21ò=pawwpttdUsin2212LLLRUI=

tuL

2

UDRM=22U承受欣的最懂高反覽向電鍛壓:tuT電感師性負(fù)啞載（罰如直睬流電皂動(dòng)機(jī)情的激幕磁線畏圈）電路餃及工摔作原絡(luò)理D由于季電感遍反電嘆動(dòng)勢(shì)涼的存涌在，跑晶閘咽管在慚一定芹時(shí)間啟內(nèi)仍徒維持脅導(dǎo)通成，失縮慧去單誕向?qū)д娮魈嵊?。解決迎辦法鉤：加姻續(xù)流赤二極山管D,加入D的目糟的就移是消談除反篇電動(dòng)槳?jiǎng)莸嫩櫟绊懠龋箺l晶閘辮管在u2過(guò)零時(shí)關(guān)張斷GAuLu1u2uTRKL+–u2正半鳳周時(shí)牙晶閘垂管導(dǎo)愛(ài)通，u2過(guò)零報(bào)后，或電感船產(chǎn)生郊反電撤動(dòng)勢(shì)求。2.單相僚全波聾可控馬整流漸電路一、陣電阻心性負(fù)漲載橋夫式可脆控整雀流電油路(1魚(yú))電路址及工復(fù)作原蔑理u2>放0的導(dǎo)賤通路狂徑：u2(A濫)T1RLD2u2(B例)T1、T2--晶閘管D1、D2--二極管T1T2D1D2RLuLu2AB+-T1、D2導(dǎo)通印，T2、D1截止uGT2RLD1u2(A果)u2(B桶)u2<托0的導(dǎo)多通路堆徑：T1、T2--晶閘管D1、D2--晶體管T1T2D1D2RLuLu2AB+-uGT2、D1導(dǎo)通任，T1、D2截止(2蓮)工作鐘波形tu2tuGtuLtuT1T1T2D1D2RLuLu2AB+-

(3服)輸出輕電壓碼及電輕流的稈平均軋值ò=pawp)(1LtduULò=pawwp)(sin212ttdULLLRUI=

tuL

2

例：恰橋式蘇可控梳整流幅電路倡中，U2=2喘20窮V，RL=3,可控傅硅控霉制角蘭=1瓜5~讓18鐘0，求亂輸出午電壓兼平均熄值Uo的調(diào)妙節(jié)范嚇圍，泉以及塌可控帶硅（礙包括詞二極貿(mào)管）晨的電漏流平芽均值剖的最炮大值齡和承果受的妥最大盛反向撲電壓身。T1T2D1D2RLuLu2AB+-UL=1她91餃V，=躍15食

=0妄V，=煙18尖0LLLRUI==1耳91牽/3穿=6監(jiān)4AUDRM=22U承受的最高反向電壓:=311V二、閃電感過(guò)性負(fù)梳載橋速式可婆控整頑流電介路該電舉路加繡續(xù)流肝二極摩管后浴電路適工作狗情況懂以及狗負(fù)載年上的孫電流畢、電續(xù)壓和銅電阻室性負(fù)質(zhì)載類(lèi)慈似。u2T1T2D1D2DuLRL兩種遠(yuǎn)常用抽可控粘整流右電路啟的特齒點(diǎn)電路特點(diǎn)1.該電顯路只譜用一概只晶螺閘管帥，且鼻其上唱無(wú)反拆向電圾壓。2.晶閘轎管和稱負(fù)載瓶上的殲電流蘿相同旁。電路一：u2TD2D1D4uLRLD3T1T2D1D2u2uLRL電路特點(diǎn)1.該電心路接大入電揮感性錦負(fù)載谷時(shí)，D1、D2便起皺續(xù)流慎二極攪管作智用。2.由于T1的陽(yáng)彩極和T2的陰微極相羞連，魔兩管錫控制等極必玩須加顫獨(dú)立潛的觸既發(fā)信辜號(hào)。電路保二：17速.4觸發(fā)至電路1.單結(jié)文晶體劑管工祥作原談理結(jié)構(gòu)等效電路E（發(fā)射極）B2（第二基極）B1（第一基極）NPEB2B1RB2RB1管內(nèi)基極體電阻PN結(jié)工作皂原理纖：當(dāng)uE<UP=UA+UF時(shí)PN結(jié)反顫偏，iE很小網(wǎng)；當(dāng)uE

UP時(shí)PN結(jié)正嚼向?qū)Р?iE迅速雅增加停。--分壓終比(0怖.3照5盆~閥0說(shuō).7瞎5)UP--峰點(diǎn)電壓UF--PN結(jié)正向?qū)▔航?/p>

B2ERB1RB2B1AUBBiEuE2.單結(jié)身晶體誼管的張?zhí)匦燥嫼蛥⒚窋?shù)iEuEUVUPIVUV、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--峰點(diǎn)電壓（單結(jié)管由截止變導(dǎo)通所需發(fā)射極電壓。）B2ERB1RB2B1AUBBiEuEuE<UV時(shí)單跡結(jié)管爪截止uE>UP時(shí)單舅結(jié)管墊導(dǎo)通EB2B1NP單結(jié)晶體管符號(hào)單結(jié)知晶體筋管符厚號(hào)3.單結(jié)墊晶體廚管振吸蕩電翠路uCttuouvuP振蕩喉波形RR2R1CUuCuOEB1B2(1輝)電路恥組成(a)uE=uC<UP時(shí)，授單結(jié)嘩管不缺導(dǎo)通途，uo

0。(2客)振蕩治過(guò)程辣分析IR1R1、R2是外收加的恰，不聲同于貌內(nèi)部的RB1、RB2。前者賭一般添取幾十明歐~幾百艦歐；RB1+RB2一般設(shè)為2~窮15千歐船。此時(shí)R1上的畫(huà)電流餓很小律，其櫻值為紹：RR2R1CUuCuOEB1B2(b約)隨電愧容的稿充時(shí)電，uC逐漸益升高犬。當(dāng)uC

UP時(shí)，休單結(jié)附管導(dǎo)呢通。演然后警電容瘋放電毛，R1上便搏得到籌一個(gè)渠脈沖著電壓齒。R2起溫意度補(bǔ)迫償作遣用UPUVUP、UV--峰點(diǎn)屋、谷痕點(diǎn)電才壓ER2R1RCUuCuOuCtuot(c臣)電容繭放電姨至uc

uv時(shí)，單結(jié)嚴(yán)管重偏新關(guān)謹(jǐn)斷，兔使uo0。17誕.5單結(jié)沸管觸回發(fā)的朱可控盆整流就電路一、移電路u1R2R1aRPCucu2RbcdeDZT1T2D1D2uLRLu3觸發(fā)盛電路主電鋼路二、辰波形逢關(guān)系u2uabUZucb削波整流UZau2RbcDZUZ整流息穩(wěn)壓索電路單部分UZ削波ucbudbUPUVueb電容充、放電UP-UD觸發(fā)脈沖UZR1R2RPCuccdeDZb

單結(jié)葵晶體耗管電昨路部港分u3uL輸出電壓ueb觸發(fā)脈沖

可控狹硅橋云式整街流電還路部頭分u3T1T2D1D2uLRLbeueb1.單結(jié)聞管觸擋發(fā)的臺(tái)可控球整流己電路惜中，興主電搏路和勇觸發(fā)巴電路宰為什額么接躍在同凡一個(gè)驗(yàn)變壓枯器上倦？問(wèn)題宮討論u1R2R1aRPCucu2RbcdeDZT1T2D1D2uLRLu32.觸發(fā)勇電路鋼中，必整流泊后為玩什么濫加穩(wěn)曾壓管奔？u1R2R1aRPCucu2RbcdeDZT1T2D1D2uLRLu33.一系香列觸惡發(fā)脈壘沖中董，為抬什么茫只有默第一獲個(gè)起糧作用唐？其判移相區(qū)范圍偽（即鑼控制擊角

的變軋化范拘圍）那有多產(chǎn)大？ueb觸發(fā)脈沖

24.輸出燃電壓肢如何真調(diào)節(jié)么，其氏大小環(huán)如何申計(jì)算翁？u1R2R1aRPCucu2RbcdeDZT1T2D1D2uLRLu31.單結(jié)使管觸春發(fā)的糊可控形整流雨電路鍋中，監(jiān)主電肚路和惰觸發(fā)化電路地為什勁么接咐在同思一個(gè)內(nèi)變壓糖器上么？保證瓶主電卡路和礙觸發(fā)缺電路嚴(yán)的電拼源電爛壓同傲?xí)r過(guò)稿零（藝即兩跳者同扣步）冤，使港電容臺(tái)在每怨半個(gè)抬周期過(guò)均從順零開(kāi)趁始充倡電，漁從而鋼保證賞每半陸個(gè)周閣期的算第一企個(gè)觸葉發(fā)脈躬沖出沈現(xiàn)的謀時(shí)刻期相同趣（即

角一優(yōu)樣），以燦使輸趁出平聲均電鵝壓不尺變。u2uab整流ucb削波UZudbu3ueb

uL2.觸發(fā)歌電路鉤中，銀整流聚后為漏什么臨加穩(wěn)碑壓管遙？穩(wěn)壓擱管的劇作用我是：將整貴流后慨的電伍壓變應(yīng)成梯肝形（償即削格波）色，使孤單結(jié)任管兩哄端電消壓穩(wěn)挨定在找穩(wěn)壓鎖管的昂穩(wěn)壓盲值上挎，從捎而保釣證單厲結(jié)管笨產(chǎn)生狂的脈合沖幅噴度和秧每半敬個(gè)周休期產(chǎn)鐘生第段一脈館沖的浴時(shí)間馬，不帳受交展流電代源電誰(shuí)壓變濤化的掛影響鴉。UZR1R2RPCuccdeDZbudbUPUVueb

3.一系逆列觸宣發(fā)脈姨沖中畜，為尺什么哪只有肢第一虎個(gè)起呼作用凈？其懷移相稍范圍閉（即暫控制壓角

的變飾化范樣圍）施有多旅大？根據(jù)依單結(jié)浙管的齊特性孤，它園一旦敬觸發(fā)猜導(dǎo)通婦，在庫(kù)陽(yáng)極李電壓稻足夠壩大的飯條件飼下，扣即使方去掉粒觸發(fā)玩信號(hào)存，仍津能維清持導(dǎo)踩通狀碰態(tài)。狠因此他，每落半個(gè)罰周期構(gòu)中只研有一棟個(gè)觸對(duì)發(fā)脈優(yōu)沖起記作用堂。觸發(fā)默脈沖穴移相述范圍萍的計(jì)雄算f—電源瞧電壓啊的頻湯率R2R1aRPCucu2RbcdeDZudet

4.輸出伏電壓雖如何篩調(diào)節(jié)妻，其礎(chǔ)大小解如何羽計(jì)算信？RP電容逐充電蔽速度德變慢

uL電壓夫的調(diào)著節(jié)電壓的的計(jì)依算UL17通.6晶閘狗管的非其他饞應(yīng)用撥盤(pán)熱式密軌碼鎖變控制講電路123456789101112撥盤(pán)開(kāi)鎖繼電器按鈕UCCJT3T2T1SD1D2R工作韻原理根據(jù)吃晶閘緣瑞管的欣特性架分析缺可知駐，開(kāi)羊鎖時(shí)住三個(gè)妙晶閘棟管的腎工作驗(yàn)順序明應(yīng)該拋是：T1–T2–T3。否則T3或T2將因準(zhǔn)陽(yáng)極午和陰赴極間腥加不駝上電獨(dú)壓而測(cè)不導(dǎo)窩通，冤繼電紀(jì)器線狀圈不案通電男，鎖蘿打不慶開(kāi)。1.開(kāi)鎖滋時(shí)晶閘辨管工枝作情半況UCCT3T2T1JD1D2T1導(dǎo)通紗時(shí)的干路徑T1導(dǎo)通誰(shuí)時(shí)的棗路徑河如圖譽(yù)中虛線雹，此槍時(shí)發(fā)救光管D2導(dǎo)通，息給出磨指示興信號(hào)汁。鎖打開(kāi)2.開(kāi)鎖趟過(guò)程根據(jù)削開(kāi)鎖箏時(shí)三齡只晶啟閘管任導(dǎo)通守順序燈的要浪求以刪及圖中貫連線靈，可趣知開(kāi)岔鎖過(guò)姿程如鵲下：撥盤(pán)嶄撥至10T2導(dǎo)通按下ST3導(dǎo)通撥盤(pán)歷撥至2按下S撥盤(pán)男撥至7按下ST1導(dǎo)通123456789101112UCCJT3T2T1SD1D2R此密情碼鎖杏的開(kāi)鎖居密碼跑是：7-迷-1鍬0-歡-2結(jié)論

改換罰密碼籮號(hào)的漁辦法近：變哀更撥竭盤(pán)和獻(xiàn)晶閘夾管控塊制極臉的連慢線。

防止董長(zhǎng)期鼻按下秩按鈕慘以撥若動(dòng)撥碎盤(pán)而鴨自動(dòng)吵開(kāi)鎖身的辦爬法：府將撥定盤(pán)中彈的某犧幾個(gè)爽點(diǎn)接念地。染使撥口盤(pán)轉(zhuǎn)葬到該層點(diǎn)時(shí)符，按楊鈕按陰下后慶通過(guò)站電阻闖（R）支路耗產(chǎn)生嘴較大閉分流韻，使解晶閘頓管中任的電域流降漸低到感最小席維持前電流薯以下