V鉛酸儲電池充電器

目錄前言 0第一章總體設(shè)計(jì)方案 11系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12方案策略 1第二章蓄電池的選擇 21蓄電池的種類、特點(diǎn) 22蓄電池的選擇 2第三章充電器原理 31鉛酸蓄電池的充電以及放電特性 32充電器的工作原理 32。1恒流充電 42.2恒壓充電 42.3三段式充電 43.充電時(shí)注意事項(xiàng): 5第四章硬件電路設(shè)計(jì) 61電路總體設(shè)計(jì) 62主電路設(shè)計(jì) 62。1整流電路 62。2可控硅調(diào)頻電路 83觸發(fā)電路設(shè)計(jì) 123。1整流電路設(shè)計(jì) 123.2濾波電路 143.3三端穩(wěn)壓電路 153.4觸發(fā)電路 163。5隔離保護(hù)電路 18第五章外殼設(shè)計(jì) 18附錄1：電路總圖 19附錄2：實(shí)物圖 20TOC\＊MERGEFORMAT前言隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會進(jìn)步，人們對生存質(zhì)量的要求愈來愈高，交通便捷也越來越成為社會發(fā)展的迫切要求，高等級公路以空前的速度發(fā)展，道路的清掃和保潔也越來越受到有關(guān)部門的重視，多年來形成的人工清掃的格局顯然已不適應(yīng)我國高等級公路發(fā)展的客觀要求，人工清掃粉塵飛揚(yáng)，嚴(yán)重影響清潔工人的身體健康,也不可避免的造成環(huán)境的二次污染：公路車輛的高速行駛對清潔工人的生命安全造成潛在威脅,馬路清掃車只能清掃主要街道,而人行道和非機(jī)動車道只能由保潔工來完成，這樣既浪費(fèi)物力也浪費(fèi)人力，這就要求我們必須迅速發(fā)展一個(gè)既環(huán)保又節(jié)能的小型道路清掃車，使人們生活在潔凈健康的環(huán)境中,這也是人類二十一世紀(jì)高品質(zhì)生活的必然要求。因此研究適合于人行道和非機(jī)動車道的小型電動清掃車對我國清掃車概況和開發(fā)機(jī)型有著十分重要的意義！目前，在一些大、小城市的街巷里垃圾成堆，如果使用人力來清掃，那將需要大量的人力資源。通常進(jìn)口車體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高昂。例如，國產(chǎn)中小型清掃車通常每部價(jià)格在40萬元左右，一些進(jìn)口真空機(jī)每部價(jià)格高達(dá)700萬元以上，而且每月還要支付高昂的維修費(fèi)和保養(yǎng)費(fèi).這些進(jìn)口機(jī)只適用于路面較為平坦寬廣的道路，而無法清掃小巷。當(dāng)今全國各地的小巷中均為人工清掃沒，人工清掃的方式也有著種種不足。例如，安全隱患問題、楊晨污染問題、費(fèi)時(shí)費(fèi)力等。所以，綜合以上的利弊,我們決定利用電瓶作為驅(qū)動力源，設(shè)計(jì)出完整的既對環(huán)境無污染又可以節(jié)省勞動力的小型自動清掃車。電瓶（蓄電池)驅(qū)動的車就是我們常說的“電動車”，顧名思義，以蓄電池能源，電動機(jī)為牽引,根據(jù)蓄電池容量可大可小。電動車可用電氣調(diào)速，比傳統(tǒng)的機(jī)械調(diào)速運(yùn)行更穩(wěn)定且沒有噪音等優(yōu)點(diǎn)。電動車采用鉛酸蓄電池作為驅(qū)動力源,必須為其配套電瓶充電器，目前鉛酸蓄電池由于受到技術(shù)條件的限制,其充電主要采用恒壓、恒壓限流、恒流等常規(guī)充電模式,這些方法的充電電流未能有效的遵從馬斯所提出的可接受充電電流曲線,因而有的充電方法時(shí)間效率低、充電不完全；有的則存在著過充電和析氣等現(xiàn)象，并導(dǎo)致充電過程的低效,耗時(shí)和易損。因此對既能提高能量利用效率，加快充電速度,又不影響鉛酸蓄電池的使用壽命的新型充電技術(shù)的研究具有實(shí)際意義.本論文主要對鉛酸蓄電池的快速充電問題進(jìn)行了論述和驗(yàn)證。在充分了解鉛酸蓄電池電化學(xué)機(jī)理的基礎(chǔ)上，對正、負(fù)脈沖相間去極化的快速充電原理作了一定的實(shí)驗(yàn).就充電過程中的起始充電電流、正脈沖的幅值、正脈沖的頻率、對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和比較，驗(yàn)證了快速充電方法的有效性和可行性,因此本設(shè)計(jì)采用可控硅對充電電流（脈沖頻率)進(jìn)行調(diào)節(jié)。電路主要分為主電路和觸發(fā)電路。第一章總體設(shè)計(jì)方案1系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)課題的要求，系統(tǒng)采用開關(guān)電源，通過脈沖電流的方式來實(shí)現(xiàn)充電的目的。由市電送來的220V交流電經(jīng)變壓器降壓、橋式整流、可控硅調(diào)頻后送給蓄電池進(jìn)行充電。2方案策略用單結(jié)晶體管觸發(fā)電路實(shí)現(xiàn)觸發(fā)信號頻率的調(diào)制方案。蓄電池充電時(shí),先通過變壓器將220V市電降壓為56V交流電，然后通過橋式整流得到全波直流電、最后通過可控硅調(diào)頻后的脈沖電流為蓄電池供電。脈沖電流的頻率主要取決于單節(jié)晶體管觸發(fā)電路發(fā)出的觸發(fā)信號的頻率,通過調(diào)節(jié)RC電路的R值，使電容器的充電時(shí)間發(fā)生改變，單節(jié)晶體管的關(guān)斷時(shí)間發(fā)生改變，從而改變了輸出觸發(fā)信號的占空比，這個(gè)觸發(fā)信號送給可控硅，從而便調(diào)節(jié)可控硅在一個(gè)周期內(nèi)關(guān)斷和導(dǎo)通的時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)控制可控硅輸出脈沖電流大小。這種方法技術(shù)簡單、成熟、有多年的實(shí)用經(jīng)驗(yàn)、所需的元器件少、成本低，安全可靠，適應(yīng)市電輸入范圍寬都是其主要的優(yōu)點(diǎn).如下圖1。1方框圖橋式整流變壓器AC15V 橋式整流變壓器 AC56V橋式整流濾波、穩(wěn)橋式整流濾波、穩(wěn)壓可控硅觸發(fā)電路可控硅觸發(fā)電路電流、電壓顯示輸出電流、電壓顯示輸出圖1.1總體方框圖第二章蓄電池的選擇蓄電池是電瓶式掃地車上主要能源裝置，其作用包括:向驅(qū)動系統(tǒng)、滾掃系統(tǒng)和儀表供電.1蓄電池的種類、特點(diǎn)蓄電池的種類一般可分為鉛酸電池、鉛酸免維護(hù)電池及鎳鎘電池等，它們各自的特點(diǎn)如下:鉛酸電池:也稱為汽車用電池(需加水維護(hù)），充放電時(shí)會產(chǎn)生氫氣，安置地點(diǎn)必須設(shè)置在通風(fēng)處以免造成危險(xiǎn);電解液呈酸性,會腐蝕金屬；價(jià)格低廉。鉛酸免維護(hù)電池：密封式充電不會產(chǎn)生任何有害氣體,擺設(shè)容易，不需考慮安置地點(diǎn)通風(fēng)問題，免保養(yǎng)，免維護(hù)；放電率高，特性穩(wěn)定，價(jià)格較高.鎳鎘電池：用于特殊場合及特殊設(shè)備上，水為介質(zhì)，充放電不會產(chǎn)生。有害氣體；失水率低，但需要固定時(shí)間加水及保養(yǎng);放電特性最佳;可放置于任何惡劣環(huán)境.2蓄電池的選擇電機(jī)是電瓶式掃地車主要消耗源，其次是繼電器和儀表車，根據(jù)驅(qū)動組和電器控制組提供的資料,電機(jī)總功率為1600W，額定電壓為48V;繼電器和儀表總功率為5W，額定電壓為48V。所以蓄電池需提供的工作電流為式中P——電機(jī)功率；U——電瓶電壓。選60AH的電瓶，則可續(xù)行3。3小時(shí)。這是電瓶式掃地車用最高速行駛時(shí)的情況，如果降低車速續(xù)行時(shí)間有望達(dá)到或超過5小時(shí)。綜上所述，本設(shè)計(jì)選擇48V60AH的鉛酸免維護(hù)電池，如圖2.1所示：第三章充電器原理1鉛酸蓄電池的充電以及放電特性所謂蓄電池即是儲存化學(xué)能量,必要時(shí)放出電能的一種電氣化學(xué)設(shè)備。而鉛酸蓄電池是通過陽極的PbO2以及陰極的Pb浸到電解液(稀硫酸)中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來進(jìn)行充電和放電的。當(dāng)鉛酸蓄電池連接外部電路放電時(shí)，稀硫酸即會與陰,陽極板上的活性物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)，生成新化合物硫酸鉛，在此過程中會產(chǎn)生自由電子，從而產(chǎn)生電流。而由于放電時(shí)在陽極板，陰極板上所產(chǎn)生的硫酸鉛會在充電時(shí)被分解還原成硫酸，鉛及過氧化鉛,因此電池內(nèi)電解液的濃度逐漸增加，亦即電解液之比重上升，并逐漸回復(fù)到放電前的濃度，這種變化顯示出蓄電池中的活性物質(zhì)已還原到可以再度供電的狀態(tài)，當(dāng)兩級的硫酸鉛被還原成原來的活性物質(zhì)時(shí)，即等于充電結(jié)束。鉛酸蓄電池的典型放電曲線特性是以一個(gè)單體蓄電池為例，采用1/20放電進(jìn)行分析的，蓄電池端電壓根據(jù)各極板間硫酸密度的變化規(guī)律分為三個(gè)階段：開始放電階段,相對穩(wěn)定階段和迅速下降階段，其放電曲線如圖2.1所示。鉛酸蓄電池的典型充電特性曲線如圖2.2所示，通常是以恒流充電進(jìn)行分析。其充電特性仍然可以歸納為三個(gè)階段來闡述：開始充電階段，相對穩(wěn)定階段以及迅速上升階段。圖2.1鉛酸蓄電池放電特性曲線圖2.2鉛酸蓄電池充電特性曲線圖2.1鉛酸蓄電池放電特性曲線圖2.2鉛酸蓄電池充電特性曲線2充電器的工作原理電動車充電器常用的充電方式一般分為二段式充電模式和三段式充電模式兩種。其中的二段式充電是指先恒壓充電，充電電流隨蓄電池電壓的上升逐漸減小，等蓄電池的電量補(bǔ)充到一定程度以后，電壓會上升到充電器的設(shè)定值，隨后進(jìn)入涓流的浮充狀態(tài)。而對于三段式將在后面具體介紹。2。1恒流充電恒流充電，又叫定電流充電法，在整個(gè)充電過程中，始終保持充電電流恒定不變。在充電過程中，由于蓄電池的段電壓逐漸升高，為了保持充電電流的恒定，必須相應(yīng)提高充電電壓.采用恒流充電法，可以將不同容量的蓄電池串聯(lián)在一起進(jìn)行充電.但是各個(gè)蓄電池的容量應(yīng)當(dāng)盡可能相同，否則應(yīng)當(dāng)以容量最小的蓄電池計(jì)算充電電流，當(dāng)小蓄電池充足之后，應(yīng)當(dāng)及時(shí)摘除，再繼續(xù)給大容量蓄電池充電.恒流充電法的優(yōu)點(diǎn)是可以任意選擇充電電流，有益于延長蓄電池的使用壽命.缺點(diǎn)是充電時(shí)間長，并且需要經(jīng)常調(diào)整充電電流。2。2恒壓充電恒壓充電又叫定電壓充電法，在充電過程中，始終保持一個(gè)恒定的充電電壓，絕大多數(shù)汽車都采用這種充電方法對車載蓄電池進(jìn)行充電.充電初期，由于蓄電池的端電壓較低,充電器與蓄電池的電壓差較大,所以充電電流也大。隨著充電的進(jìn)行，蓄電池端電壓逐漸上升，充電器與蓄電池的電壓差也減小，所以充電電流減小。如果充電器輸出電壓不足，則充電很短時(shí)間就導(dǎo)致充電電流下降為零，過早地結(jié)束了充電,長期如此，勢必導(dǎo)致蓄電池長期充電不足，容量下降，壽命縮短.如果充電器輸出電壓過高，充電電流將顯著增大，即使蓄電池已經(jīng)充足電，但端電壓仍然低于充電器的輸出電壓，充電電流仍然純在，充電始終在進(jìn)行，勢必導(dǎo)致蓄電池過充電，加快電解液的消耗,使用壽命縮短。2.3三段式充電三段式充電與二段式充電的不同之處在于其第一個(gè)階段為恒流充電階段，充電器先以恒流對蓄電池快速充電，隨著蓄電池存儲能量的升高，充電電流減小，被充電控制電路檢測后充電器自動轉(zhuǎn)入第二個(gè)階段恒壓充電，繼續(xù)為蓄電池補(bǔ)充能量，電壓上升的幅度較小并且速度放慢，直到電壓穩(wěn)定.當(dāng)充電電流小于300mA的轉(zhuǎn)折電流后自動轉(zhuǎn)為涓流充電，以補(bǔ)償蓄電池的自放電電流，并起到保養(yǎng)蓄電池的作用。本設(shè)計(jì)主要是針對48V的充電器，對于三段式充電器的三個(gè)主要參數(shù)的要求是相當(dāng)嚴(yán)格的:(1）涓流階段的參考電壓值：涓流階段的參考電壓值一般為58V左右，不能大于或小于該參考值。該值高容易導(dǎo)致電池失水,會引起蓄電池發(fā)熱變形；該值低不僅充電速度慢，而且不利于蓄電池充足電。因此，這個(gè)參數(shù)極為重要，只有滿足這個(gè)參數(shù)要求才能延長蓄電池的使用壽命。（2）恒壓階段的參考電壓值:恒壓階段的參考電壓值為59.5V左右，此值高有利于快速充足電，但容易造成蓄電池失水，充電后期不能使電流降下來,容易導(dǎo)致蓄電池發(fā)熱變形；此值低則蓄電池快速充電的時(shí)間短，延長了蓄電池充足電的時(shí)間，但有利于向涓流階段轉(zhuǎn)換。因此，這個(gè)也是個(gè)重要參數(shù)，不能偏離過多。1)轉(zhuǎn)換電流：轉(zhuǎn)換電流的參考值為500mA左右。通常該參考值范圍是450—550mA，若此值過高,雖然有利于延長蓄電池的使用壽命，但增加了充電時(shí)間，但不能低于400mA.若此值低,雖有利于充足電并縮短充電時(shí)間，但會導(dǎo)致恒壓充電時(shí)間過長，容易引起蓄電池失水，降低蓄電池的使用壽命。當(dāng)個(gè)別蓄電池出現(xiàn)問題，使充電電流不能降為轉(zhuǎn)折電流時(shí),會損壞同組其他蓄電池。2）充電方式3。充電時(shí)注意事項(xiàng)：充電時(shí)要注意的事項(xiàng):一是在通風(fēng)良好的環(huán)境下進(jìn)行,以免溫度過高給充電器和蓄電池帶來危害，影響三段式充電過程；二是充電過程中如果聞到異味或充電器外殼溫度過高,應(yīng)立即停止充電，對充電器進(jìn)行檢修或更換;三是不要讓金屬和水等導(dǎo)電物質(zhì)進(jìn)入充電器內(nèi)部,以免充電器內(nèi)部的電子元器件被短路損壞。第四章硬件電路設(shè)計(jì)1電路總體設(shè)計(jì)電路總體分為主電路和觸發(fā)電路。其中主電路由整流電路,可控硅調(diào)頻電路,電流、電壓顯示電路構(gòu)成；觸發(fā)電路由整流電路，濾波電路、穩(wěn)壓電路、觸發(fā)電路和隔離、過載保護(hù)電路構(gòu)成。電路總體方框圖如下圖。電容濾波整流變壓器AC15V 電容濾波整流變壓器AC56V三端穩(wěn)壓橋堆三端穩(wěn)壓橋堆隔離、過載保護(hù)可控硅觸發(fā)電路隔離、過載保護(hù)可控硅觸發(fā)電路電流顯示電壓顯示輸出電流顯示電壓顯示輸出圖4.1電路方框圖2主電路設(shè)計(jì)2.1整流電路在本設(shè)計(jì)中整流電路采用集成化、大功率的橋堆，橋堆是一種電子元件,內(nèi)部由多個(gè)二極管組成。圖4。2簡化畫法 圖4。2橋堆原理圖主要作用是整流,調(diào)整電流方向。用橋堆整流是比較好的，首先是很方便,而且它內(nèi)部的四個(gè)管子一般是挑選配對的，所以其性能較接近，還有就是大功率的整流時(shí)，橋堆上都可以裝散熱塊，使工作時(shí)性能更穩(wěn)定,當(dāng)然使用場合不同也要選擇不同的橋堆,不能只看耐壓是否夠,比如高頻特性等。整流橋堆產(chǎn)品是由四只整流硅芯片作橋式連接,外用絕緣朔料封裝而成,大功率整流橋在絕緣層外添加鋅金屬殼包封,增強(qiáng)散熱。整流橋品種多：有扁形、圓形、方形、板凳形(分直插與貼片）等，有GPP與O/J結(jié)構(gòu)之分。最大整流電流從0.5A到100A，最高反向峰值電壓從50V到1600V。半橋是將兩個(gè)二極管橋式整流的一半封在一起，用兩個(gè)半橋可組成一個(gè)橋式整流電路,一個(gè)半橋也可以組成變壓器帶中心抽頭的全波整流電路,選擇整流橋要考慮整流電路和工作電壓。優(yōu)質(zhì)的廠家有廣州國信電子科技有限公司（文斯特電子)的G系列整流橋堆，進(jìn)口品牌有ST、IR,臺系的SEP、GD等。整流橋堆一般用在全波整流電路中,它又分為全橋與半橋。全橋是由4只整流二極管按橋式全波整流電路的形式連接并封裝為一體構(gòu)成的，圖是其外形.全橋的正向電流有0.5A、1A、1.5A、2A、2.5A、3A、5A、10A、20A、35A、50A等多種規(guī)格，耐壓值（最高反向電壓）有25V、50V、100V、200V、300V、400V、500V、600V、800V、1000V等多種規(guī)格。整流橋命名規(guī)則一般整流橋命名中有3個(gè)數(shù)字，第一個(gè)數(shù)字代表額定電流，A；后兩個(gè)數(shù)字代表額電壓（數(shù)字＊100）,V如:KBL407即4A，1000VKBPC5010即50A，1000V(1234567，005、01、02、04、06、08、10分別代表電壓檔的50V，100V,200V,400V，600V，800V，1000V）。結(jié)合蓄電池充電時(shí)參數(shù)以及對充電器的要求，本設(shè)計(jì)采用全橋、10A、600V型橋堆.圖4.310A、600V全橋?qū)嵨飯D2.2可控硅觸發(fā)電路（1）可控硅的介紹可控硅又稱晶閘管(SiliconControlledRectifier,SCR）.自從20世紀(jì)50年代問世以來已經(jīng)發(fā)展成了一個(gè)大的家族，它的主要成員有單向晶閘管、雙向晶閘管、光控晶閘管、逆導(dǎo)晶閘管、可關(guān)斷晶閘管、快速晶閘管，等等.可控硅整流HYPERLINK”http：///view/481400.htm"器件是一種非常重要的功率器件，可用來做高電壓和高電流的控制.可控硅器件主要用在開關(guān)方面，使器件從關(guān)閉或是阻斷的HYPERLINK”/view/705553。htm"狀態(tài)轉(zhuǎn)換為開啟或是導(dǎo)通的狀態(tài)，反之亦然?？煽毓杵骷c/view/460072.htm"過程皆牽涉到電子和HYPERLINK”http：///view/194378.htm"空穴，但可控硅的開關(guān)機(jī)制和HYPERLINK”http：///view/501948。htm”雙極晶體管是不同的,且因?yàn)槠骷Y(jié)構(gòu)不同，可控硅器件有較寬廣范圍的電流、電壓控制能力?，F(xiàn)今的可控硅器件的額定電流可以從幾毫安到5000A以上，額定電壓可以超過10000V。下面將討論基本可控硅器件的工作原理，然后給出一些高功率和高HYPERLINK”http：///view/30964。htm”頻率的可控硅器件。在性能上,可控硅不僅具有單向?qū)щ娦?，而且還具有比硅整流元件（俗稱”死硅”）更為可貴的可控性。它只有導(dǎo)通和關(guān)斷兩種狀態(tài).可控硅能以毫安級電流控制大功率的機(jī)電設(shè)備，如果超過此頻率,因元件開關(guān)損耗顯著增加，允許通過的平均電流相降低,此時(shí),標(biāo)稱電流應(yīng)降級使用?？煽毓璧膬?yōu)點(diǎn)：以小噪音;效率高，成本低等等。可控硅的弱點(diǎn)：靜態(tài)及動態(tài)的過載能力較差；容易受干擾而誤導(dǎo)通.可控硅從外形上分類主要有：螺栓形、平板形和平底形?？煽毓柙慕Y(jié)構(gòu)不管可控硅的外形如何,它們的管芯都是由P型硅和N型硅組成的四層P1N1P2N2結(jié)構(gòu).見圖1.它有三個(gè)PN結(jié)(J1、J2、J3),從J1結(jié)構(gòu)的P1層引出陽極A,從N2層引出陰級K,從P2層引出控制極G，所以它是一種四層三端的半導(dǎo)體器件。圖4.4可控硅結(jié)構(gòu)示意圖和符號圖（2)可控硅元器件的工作原理可控硅是P1N1P2N2四層三端HYPERLINK”http：///view/3850626。htm"結(jié)構(gòu)元件，共有三個(gè)PN結(jié),分析原理時(shí)，可以把它看作由一個(gè)PNP管和一個(gè)NPN管所組成,其等效圖解如右圖所示圖4。5可控硅等效圖解圖1)晶閘管的主要工作特性為了能夠直觀地認(rèn)識晶閘管的工作特性，大家先看這塊示教板(圖3）。晶閘管VS與小燈泡EL串聯(lián)起來，通過開關(guān)S接在直流電源上。注意陽極A是接電源的HYPERLINK”http：///view/3149135。htm"正極,陰極K接電源的負(fù)極,控制極G通過按鈕開關(guān)SB接在1.5V直流電源的正極(這里使用的是KP1型晶閘管，若采用KP5型，應(yīng)接在3V直流電源的正極）。晶閘管與電源的這種連接方式叫做正向連接，也就是說，給晶閘管陽極和控制極所加的都是HYPERLINK”http：///view/3118333.htm”正向電壓。現(xiàn)在我們合上電源開關(guān)S，小燈泡不亮，說明晶閘管沒有導(dǎo)通；再按一下按鈕開關(guān)SB，給控制極輸入一個(gè)觸發(fā)電壓，小燈泡亮了，說明晶閘管導(dǎo)通了.這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)給了我們什么啟發(fā)呢？HYPERLINK”http：///albums/685100/685100。html＃0＄bd7042607d9a60c38db10deb”這個(gè)實(shí)驗(yàn)告訴我們，要使晶閘管導(dǎo)通，一是在它的陽極A與陰極K之間外加正向電壓，二是在它的控制極G與陰極K之間輸入一個(gè)正向觸發(fā)電壓.晶閘管導(dǎo)通后,松開按鈕開關(guān)，去掉觸發(fā)電壓,仍然維持導(dǎo)通狀態(tài).2)晶閘管的特點(diǎn)“一觸即發(fā)”,但是,如果陽極或控制極外加的是HYPERLINK”http：///view/2979173。htm"反向電壓,晶閘管就不能導(dǎo)通?？刂茦O的作用是通過外加正向觸發(fā)HYPERLINK”/view/107414.htm”脈沖使晶閘管導(dǎo)通，卻不能使它關(guān)斷。那么，用什么方法才能使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷呢？使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷，可以斷開陽極電源(圖3中的開關(guān)S)或使陽極電流小于維持導(dǎo)通的最小值（稱為維持電流)。如果晶閘管陽極和陰極之間外加的是交流電壓或脈動HYPERLINK”/view/2070482.htm”直流電壓，那么，在電壓過零時(shí)，晶閘管會自行關(guān)斷。（3）測試晶閘管的好壞方法用萬用表可以區(qū)分晶閘管的三個(gè)電極嗎?怎樣測試晶閘管的好壞呢？普通晶閘管的三個(gè)電極可以用萬用表HYPERLINK”/view/19469。htm”歐姆擋R×100擋位來測。大家知道，晶閘管G、K之間是一個(gè)PN結(jié)〔圖2（a)〕，相當(dāng)于一個(gè)二極管,G為正極、K為負(fù)極,所以，按照測試二極管的方法，找出三個(gè)極中的兩個(gè)極，測它的正、反向電阻,電阻小時(shí),萬用表紅表筆接的是控制極G，黑表筆接的是陰極K，剩下的一個(gè)就是陽極A了。測試晶閘管的好壞，可以用剛才演示用的示教板電路(圖3).接通電源開關(guān)S，按一下按鈕開關(guān)SB，燈泡發(fā)光就是好的，不發(fā)光就是壞的。（4）晶閘管觸發(fā)電路的形式常用的有阻容移相橋HYPERLINK”/view/3871275。htm”觸發(fā)電路、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路、HYPERLINK”/view/522091。htm"晶體三極管觸發(fā)電路、利用小晶閘管觸發(fā)大晶閘管的觸發(fā)電路，等等。1）電壓平均值額定HYPERLINK”http：///view/1825984。htm”通態(tài)平均電流IT在一定條件下，陽極-——陰極間可以連續(xù)通過的50赫茲正弦半波電流的平均值。2）峰值電壓a.正向阻斷峰值電壓VPF在控制極開路未加觸發(fā)HYPERLINK”http：///view/54338.htm”信號，陽極正向電壓還未超過導(dǎo)能電壓時(shí)，可以重復(fù)加在可控硅兩端的正向峰值電壓?？煽毓璩惺艿恼螂妷悍逯?，不能超過手冊給出的這個(gè)HYPERLINK”/view/1703315。htm"參數(shù)值。b。反向阻斷峰值電壓VPR當(dāng)可控硅加反向電壓,處于反向關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，可以重復(fù)加在可控硅兩端的反向峰值電壓。使用時(shí)，不能超過手冊給出的這個(gè)參數(shù)值。c?？刂茦O觸發(fā)電流Ig1、觸發(fā)電壓VGT在規(guī)定的環(huán)境溫度下,陽極—--陰極間加有一定電壓時(shí),可控硅從關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)為導(dǎo)通狀態(tài)所需要的最小控制極電流和電壓.d.維持電流IH在規(guī)定溫度下，控制極斷路，維持可控硅導(dǎo)通所必需的最小陽極HYPERLINK”http：///view/3826451.htm”正向電流。近年來，許多新型可控硅元件相繼問世，如適于高頻應(yīng)用的快速可控硅，可以用正或負(fù)的觸發(fā)信號控制兩個(gè)方向?qū)ǖ腍YPERLINK”/view/1303425.htm"雙向可控硅，可以用正觸發(fā)信號使其導(dǎo)通，用負(fù)觸發(fā)信號使其關(guān)斷的可控硅等等。(5）可控硅的主要參數(shù)1）電流a.額定通態(tài)電流(IT)即最大穩(wěn)定工作電流，俗稱電流.常用可控硅的IT一般為一安到幾十安。耐壓b。反向重復(fù)峰值電壓(VRRM)或HYPERLINK”http：///view/3185341。htm"斷態(tài)重復(fù)峰值電壓（VDRM），俗稱耐壓。常用可控硅的VRRM/VDRM一般為幾百伏到一千伏。觸發(fā)電流c。控制極觸發(fā)電流（IGT），俗稱觸發(fā)電流.常用可控硅的IGT一般為幾微安到幾十毫安。（6)結(jié)構(gòu)與鑒別可控硅從外形上分主要有螺旋式、平板式和平底式三種，螺旋式的應(yīng)用較多?？煽毓栌腥齻€(gè)電極—--陽極(A）陰極(C）和控制極（G）。它有管芯是P型HYPERLINK”/view/56043.htm"導(dǎo)體和N型導(dǎo)體交迭組成的四層結(jié)構(gòu)，共有三個(gè)PN結(jié)。可控硅和只有一個(gè)PN結(jié)的硅整流二極度管在結(jié)構(gòu)上迥然不同。可控硅的四層結(jié)構(gòu)和控制極的引用,為其發(fā)揮“以小控大”的優(yōu)異控制特性奠定了基礎(chǔ).在應(yīng)用可控硅時(shí)，只要在控制極加上很小的電流或電壓，就能控制很大的陽極電流或電壓。目前已能制造出電流容量達(dá)幾百安培以至上千安培的可控硅元件。一般把5安培以下的可控硅叫小功率可控硅，50安培以上的可控硅叫大功率可控硅。鑒別可控硅三個(gè)極的方法很簡單,根據(jù)P—N結(jié)的原理，只要用萬用表測量一下三個(gè)極之間的電阻值就可以。陽極與陰極之間的正向和反向電阻在幾百千歐以上，陽極和控制極之間的正向和反向電阻在幾百千歐以上.控制極與陰極之間是一個(gè)P—N結(jié),因此它的正向電阻大約在幾歐-幾百歐的范圍，反向電阻比正向電阻要大.另外，在測量控制極正反向電阻時(shí)，萬用表應(yīng)放在R*10或R*1擋，防止電壓過高控制極主電路和濾波器等組成。它在直流電動機(jī)的調(diào)速、發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)、電解、電鍍等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。整流電路通常由主電路、濾波器和變壓器組成.主電路多用硅整流二極管和晶閘管組成.濾波器接在主電路與負(fù)載之間,用于濾除脈動直流電壓中的交流成分.變壓器設(shè)置與否視具體情況而定。變壓器的作用是實(shí)現(xiàn)交流輸入電壓與直流輸出電壓間的匹配以及交流電網(wǎng)與整流電路之間的電隔離。（1)整流電路分類及工作原理1）半波整流電路半波整流電路是一種最簡單的整流電路。它由電源變壓器B、整流HYPERLINK”/view/1016.htm"二極管D和負(fù)載HYPERLINK”/view/3571。htm"電阻Rfz組成.變壓器把市電電壓(多為220伏）變換為所需要的交變電壓e2，D再把交流電變換為脈動直流電。削”掉了，只有正半周通過Rfz，在Rfz上獲得了一個(gè)單一右向（上正下負(fù)）的電壓,如圖4.6（b）所示，達(dá)到了整流的目的，但是，負(fù)載電壓Usc。以及負(fù)載電流的大小還隨時(shí)間而變化，因此，通常稱它為脈動直流。這種除去半周、圖下半周的整流方法，叫半波整流。不難看出，半波整說是以"犧牲"一半交流為代價(jià)而換取整流效果的，電流利用率很低（計(jì)算表明，整流得出的半波電壓在整個(gè)周期內(nèi)的平均值，即負(fù)載上的直流電壓Usc=0.45e2）因此常用在高電壓、小電流的HYPERLINK”/view/284243.htm"場合。圖4.8半波整流原理和波形圖2）全波整流電路如果把整流電路的結(jié)構(gòu)作一些調(diào)整,可以得到一種能充分利用電能的全波整流電路.圖3。7是全波整流電路的電原理圖.全波整流電路，可以看作是由兩個(gè)半波整流電路組合成的。變壓器次級圖4.9全波整流原理圖 線圈中間需要引出一個(gè)抽頭,把次組線圈分成兩個(gè)對稱的繞組，從而引出大小相等但極性相反的兩個(gè)電壓e2a、e2b，構(gòu)成e2a、D1、Rfz與e2b、D2、Rfz，兩個(gè)通電回路。全波整流電路的工作原理,可用圖4.6所示的波形圖說明。在0～π間內(nèi),e2a對Dl為正向電壓,D1導(dǎo)通,在Rfz上得到上正下負(fù)的http：///albums/135927/135927.html#0$a5c27d1ed21b0ef4eedd721cddc451da81cb3ebf”圖4。10帶平衡電抗器的雙反星型可控整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路是將整流變壓器的兩組二次繞組都接成星形，但兩組接到晶閘管的同名端相反;兩組二次繞組的中性點(diǎn)通過平衡電控器LB連接在一起.3）橋式整流電路橋式整流電路是使用最多的一種整流電路.這種HYPERLINK”http：///view/134362。htm”電路，只要增加兩只二極管口連接成“橋"式結(jié)構(gòu),便具有全波整流電路的優(yōu)點(diǎn)，而同時(shí)在一定程度上克服了它的缺點(diǎn)。HYPERLINK”http：///albums/135927/135927.html#0＄9304c88845caaeafa5c27215"圖4。11橋式整流原理圖橋式整流電路的工作原理如下：e2為正半周時(shí)，對D1、D3和方向電壓，Dl，D3導(dǎo)通；對D2、D4加反向電壓，D2、D4截止。電路中構(gòu)成e2、Dl、Rfz、D3通電回路,在Rfz，上形成上正下負(fù)的半波整洗電壓，e2為負(fù)半周時(shí),對D2、D4加正向電壓，D2、D4導(dǎo)通；對D1、D3加反向電壓，D1、D3截止。電路中構(gòu)成e2、D2Rfz、D4通電回路，同樣在Rfz上形成上正下負(fù)的另外半波的整流電壓.如此重復(fù)下去，結(jié)果在Rfz，上便得到全波整流電壓。其波形圖和全波整流波形圖是一樣的。從圖4。8中還不難看出,橋式電路中每只二極管承受的反向電壓等于變壓器次級電壓的最大值，比全波整流電路小一半。在本設(shè)計(jì)中,觸發(fā)電路要求波形平滑、電壓穩(wěn)定的直流電,所以采用橋式整流電路。下圖為橋式整流原理圖.圖4。12橋式整流原理圖3。2濾波電路信號是不同頻率的正弦波線性疊加而成的,組成信號的不同頻率的正弦波叫做信號的頻率成分或叫做諧波成分。只允許一定頻率范圍內(nèi)的信號成分正常通過，而阻止另一部分頻率成分通過的電路,叫做經(jīng)典濾波器或?yàn)V波電路。[1］［2］當(dāng)流過電感的電流變化時(shí)，電感線圈中產(chǎn)生的感生電動勢將阻止電流的變化。當(dāng)通過電感線圈的電流增大時(shí),電感線圈產(chǎn)生的自感電動勢與電流方向相反,阻止電流的增加，同時(shí)將一部分電能轉(zhuǎn)化成磁場能存儲于電感之中；當(dāng)通過電感線圈的電流減小時(shí),自感電動勢與電流方向相同，阻止電流的減小,同時(shí)釋放出存儲的能量，以補(bǔ)償電流的減小。因此經(jīng)電感濾波后，不但負(fù)載電流及電壓的脈動減小，波形變得平滑,而且整流二極管的導(dǎo)通角增大。在電感線圈不變的情況下，負(fù)載電阻愈小，輸出電壓的交流分量愈小。只有在RL>>ωL時(shí)才能獲得較好的濾波效果。L愈大，濾波效果愈好.另外，由于濾波電感電動勢的作用,可以使二極管的導(dǎo)通角接近π，減小了二極管的沖擊電流，平滑了流過二極管的電流，從而延長了整流二極管的壽命。濾波系數(shù)3。3三端穩(wěn)壓電路集成穩(wěn)壓器是指將功率調(diào)整管、取樣電阻、基準(zhǔn)電壓、誤差放大、啟動及保護(hù)電路等全部集成在一塊芯片上，具有特定輸出電壓的穩(wěn)壓集成電路。三端是指電壓輸入端、電壓輸出端、和公共接地端。三端IC穩(wěn)壓器按性能與用途可分為固定電壓輸出正穩(wěn)壓器、固定輸出負(fù)穩(wěn)壓器、可調(diào)輸出正穩(wěn)壓器和可調(diào)輸出負(fù)穩(wěn)壓器四類。三端固定輸出正穩(wěn)壓器的命名為78XX系列，XX代表輸出的固定正電壓值。三端固定輸出負(fù)穩(wěn)壓器的命名為79XX系列，XX代表輸出的負(fù)電壓值。三端可調(diào)輸出正（負(fù)）穩(wěn)壓器的輸出為在一定范圍內(nèi)可調(diào)的正電壓。其三端是指:電壓輸入端、電壓輸出端和電壓調(diào)整端。在電壓調(diào)整端外接電位器后,可對輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié).在本設(shè)計(jì)當(dāng)中采用三端固定電壓正穩(wěn)壓器LM7824,以此來對觸發(fā)電路進(jìn)行供電，以下是三端固定電壓正穩(wěn)壓器7824的部分電氣參數(shù)。表4.2LM7824部分電氣參數(shù)Parameter參數(shù)Symbol符號Conditions條件MC7824LM7824單位最小典型最大OutputVoltage輸出電壓VOTJ=+25℃232425VInputVoltage輸入電壓VOTJ=+25℃27/35V結(jié)合變壓器輸出電壓和LM7824電氣參數(shù)，LM7824輸入電壓采用AC30V，在LM7824輸入端和輸出端采用對稱濾波的方式,以此為觸發(fā)電路提供足夠的穩(wěn)壓電流。下圖為電路原理圖.圖4。13三端穩(wěn)壓原理圖3。4觸發(fā)電路(1）單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)在本設(shè)計(jì)中，觸發(fā)電路的核心是單結(jié)晶體管B