晶闸管及其应用.ppt

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1、关于晶闸管及其应用现在学习的是第1页，共42页 晶闸管（Thyristor）别名：可控硅（SCR)（Silicon Controlled Rectifier）它是一种大功率半导体器件，出现于70年代。它的出现使半导体器件由弱电领域扩展到强电领域 。体积小、重量轻、无噪声、寿命长、容量大（正向平均电流达千安、正向耐压达数千伏）。特点现在学习的是第2页，共42页应用领域：逆变 整流（交流直流）斩波（直流交流）变频（交流交流）（直流直流）此外还可作无触点开关等现在学习的是第3页，共42页一、工作原理1、结构A（阳极）P1P2N1三 个 PN结N2四 层 半 导 体K（阴极）G（控制极）现在学习的是第

2、4页，共42页符号AKGGKP1P2N1N2APPNNNPAGK2、工作原理示意图现在学习的是第5页，共42页APPNNNPGKi gi gig工作原理分析KAGT1T2现在学习的是第6页，共42页工作原理说明UAK 0、UGK0时T1导通ib1=i giC1=ig=ib2ic2 =ib2=ig=ib1T2导通形成正反馈晶闸管迅速导通；T1进一步导通现在学习的是第7页，共42页晶闸管开始工作时，UAK加反向电压，或不加触发信号（即UGK=0）；晶闸管导通后，UGK，去掉依靠正反馈，晶闸管仍维持导通状态；晶闸管截止的条件：（1）（2）晶闸管正向导通后，令其截止，必须减小UAK，或加大回路电阻，使

3、晶闸管中电流的正反馈效应不能维持。现在学习的是第8页，共42页结论晶闸管具有单向导电性（正晶闸管一旦导通，控制极失去作用。若使其关断，必须降低UAK或加大回路电阻，把阳极电流减小到维持电流以下。向导通条件：A、K间加正向 电压，G、K间加触发信号）；现在学习的是第9页，共42页正向特性：控制极开路时，随UAK的加大，阳极电流逐渐增加。当U =UDSM时，晶闸管自动导通。正常工作时，UAK应小于 UDSM。UDSM：断态不重复峰值电压，又称正向转折电压。特性说明U-阳极、阴极间的电压I-阳极电流反向特性：随反向电压的增加，反向漏电流稍有增加，当U=URSM 时，反向极击穿。正常工作时，反向电压必

4、须小于URSM。URSM：反向不重复峰值电压。现在学习的是第10页，共42页UDRM：断态重复峰值电压。（晶闸管耐压值。一般取 UDRM=80%UDSM。普通晶闸管UDRM 为 100V-3000V）URRM：反向重复峰值电压。（控制极断路时，可以重复作用在晶闸管上的反向重复电 压。一般取URRM=80%URSM。普通晶 闸管URRM为100V-3000V）ITAV：通态平均电流。（环境温度为40OC时,在 电阻性负载、单相工频 正弦半波、导电角不小于170o的电路中，晶闸管允许的最大通态平均电流。普通晶闸管ITAV 为1A-1000A。）2、主要参数现在学习的是第11页，共42页ITAV含义

5、说明it2ITAV m0mTAVI)t(tdsinI21I现在学习的是第12页，共42页主要参数（续）UTAV：通态平均电压。（管压降。在规定的条件 下，通过正弦半波平均电流时，晶闸管阳、阴两极间的电压平均值。一般为1V左右。）IH：维持电流。(在室温下，控制极开路、晶闸管 被触发导通后，维持导通状态所必须的最 小电流。一般为几十到一百多毫安。）UG、IG：控制极触发电压和电流。（在室温下，阳极电压为直流6V时，使晶闸管完全导通 所必须的最小控制极直流电压、电流。一 般UG为1到5V，IG为几十到几百毫安。）现在学习的是第13页，共42页晶闸管型号通态平均电压（UTAV）额定电压级别（UDRM

6、）额定通态平均电流（ITAV）晶闸管类型P-普通晶闸管K-快速晶闸管S-双向晶闸管晶闸管K现在学习的是第14页，共42页晶闸管电压、电流级别额定通态电流（ITAV）通用系列为1、5、10、20、30、50、100、200、300、400500、600、800、1000A 等14种规格。额定电压（UDRM）通用系列为：1000V以下的每100V为一级，1000V到3000V的每200V 为一级。通态平均电压（UTA V）等级一般用A I字母表示，由 0.4 1.2V每 0.1V 为一级。现在学习的是第15页，共42页三、可控整流电路（一）单相半波可控整流电路1、电阻性负载电路及工作原理设u1为正

7、弦波 u2 0 时，加上触发电压 uG，晶闸管导通。且 uL 的大小随 uG 加入的早晚而变化；u2 R时，ILAV在整个周期中可近似看做直流。LR Uo现在学习的是第22页，共42页（二）单相全波可控整流电路1、电阻性负载桥式可控整流电路（1）电路及工作原理u2 0的导通路径：u2(A)T1RLD2u2(B)T1、T2-晶闸管D1、D2-晶体管T1T2D1D2RLuLu2AB+-现在学习的是第23页，共42页T2RLD1u2(A)u2(B)u2 0的导通路径：T1、T2-晶闸管D1、D2-晶体管T1T2D1D2RLuLu2AB+-现在学习的是第24页，共42页（2）工作波形tu2tuGtuL

8、t uT1现在学习的是第25页，共42页输出电压及电流的平均值Uo =tdu12ttdsinu212Io=（3）2cos1U9.02LoRU现在学习的是第26页，共42页2、电感性负载桥式可控整流电路u2T1T2D1D2DuLRL 该电路加续流二极管后电路工作情况以及负载上的电流、电压和电阻性负载类似，请自行分析。现在学习的是第27页，共42页两种常用可控整流电路的特点（1）电路特点u2TD2D1D4uLRLD3该电路只用一只晶闸管，且其上无反向电压。晶闸管和负载上的电流相同。现在学习的是第28页，共42页（2）T1T2D1D2u2uLRL电路特点 该电路接入电感性负载时，D1、D2 便起续流

9、二极管作用。由于T1的阳极和T2的阴极相连，两管控制极必须加独立的触发信号。现在学习的是第29页，共42页四、触发电路1、单结晶体管工作原理结构等效电路E（发射极）B2（第二基极）B1（第一基极）NPEB2B1RB2RB1管内基极 体电阻PN结现在学习的是第30页，共42页工作原理2B1B1BBBRRRUUABBUuE UP后，大量空穴注入基区，致使IE增加、UE反而下降，出现负阻。UP-峰点电压（单结管由截止变导通 所需发射极电压。）现在学习的是第32页，共42页单结管符号EB2B1单结管重要特点UEUP时单结管导通。小结现在学习的是第33页，共42页3、单结晶体管振荡电路RR2R1CUuc

10、uOEB1ucttuouvup振荡波形现在学习的是第34页，共42页2B1BRRU22B1B11RRRRRUIuE=uC UP 时，单结管不导通，uo 0。此时R1上的电流很小，其值为：振荡过程分析IR1R1、R2是外加的，不同于内部的RB1、RB2。前者一般取几十欧几百欧；RB1+RB2一般为215千欧。uOR2R1RCUucE现在学习的是第35页，共42页 随电容的 充电，uc逐渐升高。当 uC UP 时，单结管导通。然后电容放电，R1上便得到一个脉冲电压。R2R1RCUucEuOR2起温度补偿作用ucUpUvuoUp-UDUP、UV-峰点、谷点电压UD-PN结正向导通压降现在学习的是第3

11、6页，共42页注意：R值不能选的太小，否则单结管不能 关断，电路亦不能振荡。电容放电至 uc uv时，单结管重新关断，使 uo0。脉冲宽度的计算：11lnRCTTuoucupuvtw振荡周期的计算：VP1wUUlnCRt 现在学习的是第37页，共42页4、具有放大环节的可控整流电路放大环节调节过程：US（给定电压）T1管的uc1T2管的ic2电容充电速度加快触发脉冲前移uL脉冲变压器Ru2RE2R1RST1T2RE1RC1US现在学习的是第38页，共42页五、晶闸管的保护 晶闸管的过流、过压能力很差，是它的主要缺点。晶闸管的热容量很小，一旦过流，温度急剧上升，器件被烧坏。例如一只100A的晶闸

12、管过电流为400A时，仅允许持续0.02秒，否则将被烧坏；晶闸管承受过电压的能力极差，电压超过其反向击穿电压时，即使时间极短，也容易损坏。正向电压超过转折电压时，会产生误导通，导通后的电流较大，使器件受损。现在学习的是第39页，共42页过流保护快速熔断器：电路中加快速熔断器;加入方法如下图：过流继电器：在输出端装直流过电流继电器;过流截止电路：利用电流反馈减小晶闸管的 导通角或停止触发，从而切断过流电路。保护措施 接在输出端 接在输入端和晶闸管串联现在学习的是第40页，共42页阻容吸收硒整流堆过压保护（利用电容吸收过压。即 将过电压的能量变成电 场能量储存到电容中，然后由电阻消耗掉。）（硒堆为非线性元件，过压后迅速击穿，其 电阻减小，抑制过压 冲击。）CRRCRC硒堆现在学习的是第41页，共42页感谢大家观看现在学习的是第42页，共42页