第八章晶闸管

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课 电子电路第 八 章 晶闸管及其应用 审 批 签 字 程 基础 名 （第三版） 第 1 节：普通晶闸管 称 授课时间 2009年 月 日 授课班级 2008级电工2班（08汽修班） 计划课时 2课时 实用课时 1、熟悉晶闸管的图形符号 教学目的与要求 2、了解晶闸管主要参数的含义 教学重点与难点 掌握晶闸管的工作特性 授课类型 理论课 教具 参考资料 复习提问 无 《电子电路基础》第二版 集成功放的特点？ 教 学 过 程 和 内 容 教学方法 讲授法 时间分配 第 八 章：晶闸管及其应用 晶闸管即硅晶体闸流管，俗称可控硅（SCR）。它不仅具有硅整流器的特点，更重要的是能以小功率信号去控制大功率系统，可作为强电与弱电的接口，高效的完成对电能的变换和控制。 晶闸管主要应用与以下几个方面： 可控整流：将交流电变换为可调节的直流电。可用于充电、电解、电镀、直流电动机的无级调速等。 逆变电源：将直流电变换为交流电，或将某一频率的交流电直接变换为其它频率的交流电。可用于多种恒频或变频电源，交流电动机的变频调速等。 交流调压：改变交流电的大小，可用于调温、调光、交流电动机的调压调速等。 点名，课程介绍5分钟。 讲授新课 80分钟 197

时间分配 斩波器：将恒定的直流电变换为断续脉冲，以改变其平均值。可用 于开关型稳压电路、直流电动机的拖动等。 无触点开关：可迅速接通或切断大功率的交流或直流回路，而不产生火花或拉弧现象，特别适用于防火防爆的场合。 晶闸管的种类很多，包括普通型（单向型）、双向型、可管断型、快速型、光控型等。其中普通晶闸管应用最广，而且其结构及工作原理也是分析其他晶闸管的基础。以下所称晶闸管，如果没有特殊说明，均指普通晶闸管。 一、晶闸管的结构与符号 教 学 过 程 和 内 容 图 一 晶闸管的结构与符号 a）内部结构示意图 b）、c）、d）符号 晶闸管的内部结构如图一a）所示。它由PNPN四层半导体材料所构成，中间形成了3个PN结，由外层P型半导体引出阳极A，由外层N型半导体引出阴极K，由中间P型半导体引出控制极G（或称为门极）。图一b、c所示分别为阴极侧受控和阳极侧受控晶闸管的符号，当没有必要规定控制极的类型时，可用图一d所示的符号表示晶闸管。 晶闸管的外形有塑封式a（小功率）、平板式b（中功率）、螺栓式c（大、中功率）几种。如图二所示。平板式和螺栓式晶闸管实用时固定在散热器上。 图 二 晶闸管外形

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教 学 过 程 和 内 容 二、晶闸管的工作特性 为了更清楚的说明工作原理，晶闸管可以看作是两个三极管PNP（V1）管和NPN（V2）管组合而成，电路模型如图三所示。 时间分配 图 三 晶闸管电路模型 设在阳极和阴极之间接上电源UA，在控制极和阴极之间接入电源UG，如图四所示。 图 四 晶闸管工作原理 (1) 晶闸管加阳极负电压－UA时，晶闸管处于反向阻断状态 。 (2) 晶闸管加阳极正电压UA，控制极不加电压时，晶闸管处于正向阻断状态。 (3) 晶闸管加阳极正电压+UA，同时也加控制极正电压+UG，晶闸管导通。 (4) 要使导通的晶闸管截止，必须将阳极电压降至零或为负，使晶闸管阳极电流降至维持电流IH以下。 综上所述，可得如下结论： ① 晶闸管与硅整流二极管相似，都具有反向阻断能力，但晶闸管还具有正向阻断能力，即晶闸管正向导通必须具有一定的条件：阳极加正向

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教 学 过 程 和 内 容 电压，同时控制极也加正向触发电压。 ② 晶闸管一旦导通，控制极即失去控制作用。要使晶闸管重新关断，必须做到以下两点之一：一是将阳极电流减小到小于维持电流IH；二是将阳极电压减小到零或使之反向。 三、晶闸管的主要参数 1、电压参数 (1) 正向阻断峰值电压UDRM 正向阻断峰值电压UDRM ，指控制极断开时，允许重复加在晶闸管两端的正向峰值电压， (2) 反向阻断峰值电压URRM 反向阻断峰值电压URRM ，指允许重复加在晶闸管上的反向峰值电压。 (3) 额定电压UD 通常把UDRM 和URRM中较小的一个值称作晶闸管的额定电压。 (4) 通态平均电压UT(AV) 习惯上称为导通时的管压降。这个电压当然越小越好，一般为0.4V～1.2V。 2. 电流参数 (1) 通态平均电流IT(AV) 通态平均电流IT(AV)简称正向电流，指在标准散热条件和规定环境温度下(不超过40oC)，允许通过工频(50Hz)正弦半波电流在一个周期内的最大平均值。 (2) 维持电流IH 维持电流IH，指在规定的环境温度和控制极断路的情况下，维持晶闸管继续导通时需要的最小阳极电流。 3. 控制极触发电压UG和触发电流IG 在规定的环境温度和一定的正向电压条件下，使晶闸管从关断到导通所需的最小电压和电流。 小结 作业 时间分配 晶闸管正向导通必须具有一定的条件：阳极加正向电压，同时 小结、作控制极也加正向触发电压。 业及课后课本P158 1、2 回顾5分钟 课 后 教 学 回 顾 200

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课 电子电路第 八 章 晶闸管及其应用 审 批 签 字 程 基础 名 （第三版） 第 2 节：晶闸管可控整流电路（一） 称 授课时间 2009年 月 日 授课班级 2008级电工2班（08汽修班） 计划课时 2课时 实用课时 教学目的与要求 掌握单相半控桥式整流电路的原理 教学重点与难点 熟悉单相半控桥式整流电路的电路组成及工作原理 授课类型 理论课 教具 参考资料 复习提问 无 《电子电路基础》第二版 晶闸管的正向导通条件？ 教 学 过 程 和 内 容 教学方法 讲授法 时间分配 第 八 章：晶闸管及其应用 晶闸管的简易测试： 1、判别管脚电极 对于螺栓式、平板式晶闸管凭外形即可判断各个电极，对于一些小电流的塑封管可按以下方法判别： 将万用表置R×1K挡，测量晶闸管任意两脚间电阻，当万用表指示低阻值时，黑表笔所接为控制极G，红表笔所接为阴极K，其余一脚为阳极A。其他情况下所测电阻均为无穷大。 2、检测晶闸管质量 （1）将万用表置R×1K挡，测量阳极和阴极间的正向电阻和方向电阻，均应为高阻值；测量控制极与阳极间的正向电阻和方向电阻，也均应为高阻值；测量控制极与阴极间的正向电阻和方向电阻也由区别，即 点名，课程介绍5分钟。 讲授新课 80分钟 201

教 学 过 程 和 内 容 正向电阻小。 （2）对小功率的晶闸管可按下述方法检测： 万用表置R×10K挡，黑表笔接晶闸管阳极，红表笔接阴极，表针应接近 ∞ 处。用黑表笔在不断开与阳极接触的同时接触控制极（相当于在控制极加触发电压），此时表针摆动，说明晶闸管导通。然后在不断开与阳极接触的情况下，将黑表笔与控制极脱开，表针并不返回原处，说明晶闸管仍维持导通。据此可判断该晶闸管的质量良好。 如果时用数字式万用表检测晶闸管，可将万用表置hEF挡，晶闸管阳极接C孔，控制极悬空。这时也显示“0”，若显示千位为“1”，则表明晶闸管已击穿。当显示为“0”时，把控制极接到阳极。这时若显示千位为“1”，或同时后三位也有数字闪动，说明晶闸管以触发导通。断开控制极与阳极的连线，显示数字仍保持不变，说明该管质量良好。 一、单相半控桥式整流电流 1、电流组成 将单相桥式整流电路中两只整流二极管换成两只晶闸管变组成了单相半控（即半数为晶闸管）桥式整流电路，如图一所示。 时间分配 图 一 单相半控桥式整流电路 a）原理电路 b）波形图

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教 学 过 程 和 内 容 2、工作原理 单相桥式整流电路的波形如图一b所示。 （1）u2为正半周时，晶闸管V1和二极管V4承受正向电压，如果这时为加触发电压，则晶闸管处于正向阻断状态，输出电压u0 = 0。 （2）在t1时刻（t）加入触发脉冲uG，晶闸管V1导通。 （3）在t~期间，尽管触发脉冲uG以消失，但晶闸管仍保持导通，直至u2过零（t）时，晶闸管才自行关断。在此期间u0 = u2，极性为上正下负。 （4）u2为负半周时，晶闸管V2和二极管V3承受正向电压，只要触发脉冲uG到来，晶闸管就导通，负载上所得到仍为上正下负的电压。 晶闸管承受正向电压而不导通的范围称为控制角α，导通的范围称为导通角θ，显然，θ=л－α。控制角α越小，导通角θ越大，负载上电压平均值U0就越大。通过改变控制角α的大小，便可调节输出电压U0的大小。 输出电压的平均值U0可在0～0.9 U2范围内连续变化，即 U0.9U21cos 2时间分配 晶闸管承受的最大反向（和正向）电压以及整流管的最大反向电压均为2U2，晶闸管正向平均电流为负载平均电流的一半。即： 输出电流（负载RL上的电流）平均值为： ILULRL0.9U21cos•RL2 通过晶闸管的平均电流IT和整流二极管的平均电流ID为： ITID1 IL2可见单相半控桥式整流电路输出电压和输出电流的大小完全受晶闸管导通角的大小所控制，它们的关系如图二所示。说明导通角越小（即

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教 学 过 程 和 内 容 控制角越大），输出电压越低，它们之间是非线性关系。 图 二 单相半控桥式整流电路中UL / U2与的关系 图 三 用一只晶闸管的单相桥式可控整流电路 a）原理电路 b）波形图 上图三所示为另一种单相桥式整流电路，它只用一只晶闸管V5，其作用相当于接在负载电路中的一只开关上。RL上得到的波形和单相桥式整流电路的一样。 这种电路在晶闸管之前不能接滤波电容，否则会导致当电源电压u2过零时晶闸管阳极电压u，2不过零，影响晶闸管的关断。 控制角α越小，导通角θ越大，负载上电压平均值U0就越大。通过改变控制角α的大小，便可调节输出电压U0的大小。 小结 作业 课本P158 1、2 时间分配 小结、作业及课后回顾5分钟 课 后 教 学 回 顾 204

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课 电子电路第 八 章 晶闸管及其应用 审 批 签 字 程 基础 名 （第三版） 第 2 节：晶闸管可控整流电路（二） 称 授课时间 2009年 月 日 授课班级 2008级电工2班（08汽修班） 计划课时 2课时 实用课时 1、了解单相半控桥式整流电路的结构 教学目的与要求 2、了解三相半控桥式整流电路的原理 教学重点与难点 熟悉三相半控桥式整流电路的电路组成及工作原理 授课类型 理论课 教具 参考资料 复习提问 无 《电子电路基础》第二版 单相桥式整流电路的输出电压调节范围？ 教 学 过 程 和 内 容 教学方法 讲授法 时间分配 第 八 章：晶闸管及其应用 二、电感性负载单相半控桥式整流电路 1、电路形式 点名，课程介绍5分钟。 讲授新课 80分钟 205

教 学 过 程 和 内 容 时间分配 图 一 含续流二极管、大电感负载的、单相半控桥式整流电路 a）原理电路 b）波形图 电路如图一a所示。其中T为单相电源变压器，晶闸管V1，和V2，、整流二极管V1和V2构成半控桥式整流电路，L是大电感（如电动机励磁线圈的绕组），RL时小电阻（绕组导线的直流电阻），而L和RL是不可分割的一个整体，作为桥路的负载。此外，与负载并联的二极管V3称续流二极管。 2、工作原理 从图一a可知，在电源电压u2正半周时，V2，和V1承受反向电压而阻断，V1，和V2承受正向电压但为触发，处于正向阻断状态。当t时加入触发信号，V1，和V2导通，此时输出电流iL的路径是： a V1， A L RL B V2 b。它不但供RL消12耗能量，还在电感L中存储了能量（磁场能为LiL）。当u2过零到负2半周时，V1，和V2由导通转变为阻断。这时电感L产生的感应电动势，其极性是上正、下负，使续流二极管V3处于正偏的导通状态，电感中存储的能量通过V3释放出来继续供给RL，电流iL继续从A点流向B点，电流波形见图一b所示。在u2负半周时，V1，和V2承受反向电压而阻断，V2，和V1承受正向电压但为触发，处于正向阻断状态。当t 时，触发信号时使V2，和V1导通，此时输出电流的路径是：

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教 学 过 程 和 内 容 b V2， A L RL B V1 a 。它不但供RL消耗能量，还补足电感L释放的能量。从以上分析可知，负载上的电流iL总是从A点流向B点，在大电感负载时（L》RL）由于续流二极管的作用确保电路的负载电流是连续的，波形近似于直线。与负载并联的续流二极管V3对输出电压平均值UL、输出电流平均值IL都无影响。输出电压uL的波形与电阻性负载的电路相同。各波形见图一b所示。 输出电压平均值UL经计算可得： UL0.9U21cos 2时间分配 式中，U2是电源变压器次级绕组上电压的有效值；α为控制角。 输出电流平均值IL为： ILULIL0.9U21cos•RL2 三、三相半控桥式整流电流 下图二所示时最常用的三相半控桥式整流电路。 图 二 三相半控桥式整流电路 图中六个整流元件分为两组：一组是晶闸管V1、V2、V3接成共阴极组，三个晶闸管的阳极分别接在三相电源上，因此任何时刻总有一个晶闸管的阳极电位最高，若在其控制极加触发脉冲，它就被触发导通；另一组是整流二极管V4、V5、V6接成共阳极组，三个二极管的阴极分 207

教 学 过 程 和 内 容 别接在三相电源上，因此任何时刻总有一个二极管的阴极电位最低而处于导通状态。 其输出电压平均值为： 时间分配 U1.17U（ 21cos） 【1】电阻性负载单相半控桥式整理电路，负载RL = 5Ω，交流电源 电压U2 = 220V，控制角α= 600，求： （1）输出电压平均值U0 （2）负载中平均电流I0 解： 1cosU00.9U2 2 1cos60 0.9220 2 148.5V UI RL 148.5 5 29.7A 三相半控桥式整流电路其输出电压平均值为： 小结 小结、作U0 = 1.1U2（1+cosα） 业及课后课本P158 3、4 回顾5分作业 钟 课 后 教 学 回 顾 208

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课 电子电路第 八 章 晶闸管及其应用 审 批 签 字 程 基础 名 （第三版） 第 3 节：晶闸管的触发电路（一） 称 授课时间 2009年 月 日 授课班级 2008级电工2班（08汽修班） 计划课时 2课时 实用课时 教学目的与要求 掌握单结晶体管的触发电路 教学重点与难点 熟悉单结晶体管的结构特性 授课类型 理论课 教具 参考资料 复习提问 无 《电子电路基础》第二版 三相半控桥式整流电路工作原理？ 教 学 过 程 和 内 容 教学方法 讲授法 时间分配 第 八 章：晶闸管及其应用 要使晶闸管导通，除了在它的阳极喝阴极间加上正向电压外，还必须在它的控制极加触发信号。提供这种触发信号的电路称为触发电路，也称辅助电路。根据晶闸管的性能和主电路的实际需要，对触发电路的要求如下： 1、能供给足够的触发功率（不但有一定幅度的电压，而且要有一定幅度的电流），以便有效地使晶闸管由阻断转变为导通。 2、触发脉冲必须与主电路的交流电源波形同步，以保证主电路中的晶闸管在每一个周期的导通角都相等。 3、触发脉冲能在一定范围内平稳地前后移动，即有一定的移相范围，以便调节输出电压的大小。 点名，课程介绍5分钟。 讲授新课 80分钟 209

教 学 过 程 和 内 容 此外，为了使触发时间准确，要触发脉冲的上升沿要陡，最好在10s（6s）以下。触发脉冲要有足够的宽度，它应大于晶闸管的开通时间ton，时间分配 最好是20~50s。对于电感性负载，触发脉冲的宽度还要增大，否则，在触发脉冲消失后，主电路电流还上升不到掣住电流，晶闸管就不能导通。不触发时，触发电路的输出电压应小于0.15~0.2V。为了提高电路的抗干扰能力，避免出现吴触发，必要时可在晶闸管的控制极上加1~2V的负电压。 触发电路的形式很多，仅介绍单结晶体管触发电路。 一、单结晶体管触发电路 单结晶体管又称双基极二极管，其结构如下图一a所示。 图 一 单结管结构、符号和等效电路 210

时间分配 它只有一个PN结，从P型半导体上引出的电极是发射极e，从N型 半导体上引出两个基极，称为第一基极b1和第二基极b2。 单结晶体管的外形与普通小功率三极管相似，常见型号有BT31、BT33、BT35等，T表示半导体器件，3表示有3个电极，最后一个数字分别表示耗散功率为100mW、300mW、500mW等。单结晶体管的图形符号图一a所示，图一c所示是它的等效电路图。因为e与b1之间为一个PN结，故可用二极管V等效。rb1表示e与b1间的电阻，rb2表示e与b2间的电阻。rb1随发射极电流iE变化，即iE上升，rb1下降。两基极间电阻rbbrb1rb2，rb1称为分压比，一般在0.3~0.8之间，它rb1rb2教 学 过 程 和 内 容 是单结晶体管的重要参数，其数值由晶体管内部结构决定。 2、单结晶体管的特性 在基极电源电压UBB一定时，单结管的电压电流特性可用发射极电流IE和发射极与第一基极B1之间的电压UBE1的关系曲线来表示，该曲线又称单结管伏安特性，如图二所示。 图 二 单结管的电压电流特性 三个区域的分界点是P(称为峰点)和V（称为谷点）。UP、IP分别称为峰点电压和峰点电流；UV、IV分别称为谷点电压和谷点电流。 由图二可知： UPUDUAVARB1UBBUBRB1RB2上式表明峰点电压随基极电压改变而改变，实用中应注意这一点。

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教 学 过 程 和 内 容 (1) 截止区 截止区对应曲线中的起始段(OP)。此段UEUD+UA后，等效二极管导通，使RB1迅速减小，iE增大；又进一步促使RB1减小。从E、B1两端看，UE 随 iE的增大而减小，即具有负阻特性，这是单结管特有的。 (3) 饱和区 饱和区对应曲线中的V点以后段，过V点后iE再继续增大，RB1将变大，单结管进入饱和导通状态，又呈现正阻特性，与二极管正向特性相似。 综上所述，单结管具有以下特点： ① 当发射极电压等于峰点电压UP时，单结管导通。导通之后，当发射电压减小到uE < UV时，管子由导通变为截止。一般单结管的谷点电压在2～5V。 ② 单结管的发射极与第一基极之间的RB1是一个阻值随发射极电流增大而变小的电阻，RB2则是一个与发射极电流无关的电阻。 ③ 不同的单结管有不同的UP和UV。同一个单结管，若电源电压UBB不同，它的UP和UV也有所不同。在触发电路中常选用UV低一些或IV大一些的单结管。 小结 作业 同一个单结管，若电源电压UBB不同，它的UP和UV也有所不同。 课本P158 5 时间分配 小结、作业及课后回顾5分钟 课 后 教 学 回 顾 212

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课 电子电路第 八 章 晶闸管及其应用 审 批 签 字 程 基础 名 （第三版） 第 3 节：晶闸管的触发电路（二） 称 授课时间 2009年 月 日 授课班级 2008级电工2班（08汽修班） 计划课时 2课时 实用课时 教学目的与要求 掌握单结晶体管的触发电路 教学重点与难点 了解同步触发电路 授课类型 理论课 教具 参考资料 复习提问 无 《电子电路基础》第二版 触发电路的基本要求？ 教 学 过 程 和 内 容 教学方法 讲授法 时间分配 第 八 章：晶闸管及其应用 3、单结晶体管振荡器 利用单结晶体管的负阻特性和RC电路的充放电特性，可组成频率可点名，课程介绍5调节的振荡电路，用以产生晶闸管的触发脉冲。该电路又称为单结晶体分钟。 管脉冲发生器。 讲授新课 80分钟 （a）电路图

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教 学 过 程 和 内 容 时间分配 (b)波形图 图 一 单结管振荡电路及波形 单结管振荡电路如图一（a）所示，它能产生一系列脉冲，用来触发晶闸管。 当合上开关S后，电源通过R1、R2加到单结管的两个基极上，同时又通过R、RP向电容器C充电，uC按指数规律上升。在uC（uC=uE ）时间分配 题的具体办法可用稳压管对全波整流输出限幅后作为基极电源，如图二 所示。图中TS称同步变压器，初级接主电源。 教 学 过 程 和 内 容 图 二 单结晶体管同步触发电路 单结晶体管同步触发电路如图二所示。图中下半部分是晶闸管可控整流电路，上半部分是单结晶体管触发电路。它们都接于同一电源，因此两部分电路的交流电压在交变过程中均同时过零，从而实现触发脉冲与主电路同步。 变压器次级电压u2经桥式整流，再经稳压管削波后得到梯形波电压（见图三b所示），此时电压作为单结晶体管的同步电压。每半个周期内单结晶体管会输出多个脉冲（见图三c所示），但只有第一个脉冲起作用，一旦晶闸管被触发导通，其后输入的脉冲就不再起作用。由于电容C在电源每次过零后都从零开始充电，因此电源的过零点至产生第一个脉冲的时间间隔时固定的，这就保证了每半个周期内控制角都相等，从而实现同步触发。 实际应用中可通过改变RP的大小来改变控制角的大小，从而调节输出电压平均值。RP调大，电容充电变慢，控制角变大，晶闸管导通时间变短，输出电压平均值Uo就减小。反之，RP调小，UO就增大。可控整流的输出电压波形如图三 d所示。 图四所示为利用控制电压进行移向控制的触发电路。控制电压uK经V2管放大后提高了控制灵敏度。若uK增大，则V2和V3的电流均增大，电容C充电速度加快，输出脉冲提前；反之输出脉冲后移。这样就通过

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教 学 过 程 和 内 容 控制电压uK实现了对可控整流输出电压的自动控制。该电路采用了脉冲变压器输出方式。变压器一次侧并接二极管V5可以抑制负脉冲输出，变压器二次侧接入二极管V6是为了防止负脉冲加到控制极，导致控制极PN结反向击穿。 单结晶体管触发电路具有结构简单、调试方便、抗干扰能力强等优点。但是它的输出功率和移相范围较小，多用于50A以下的中小容量晶闸管的单相可控整流电路中。 时间分配 图 三 桥式可控整流电压波形 图 四 利用控制电压进行移相控制的单结晶体管触发电路 同一个单结管，若电源电压UBB不同，它的UP和UV也有所 小结 小结、作不同。 业及课后习题集 §8—2、§8—3 回顾5分作业 钟 课 后 教 学 回 顾 216

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课 电子电路第 八 章 晶闸管及其应用 审 批 签 字 程 基础 第 4 节：逆变、变频与交流调压 名 （第三版） 第 5 节：晶闸管的保护 称 授课时间 2009年 月 日 授课班级 2008级电工2班（08汽修班） 计划课时 2课时 实用课时 1、了解变频器的构造 教学目的与要求 2、熟悉常规的过电压、过电流保护 教学重点与难点 掌握过电压、过电流保护 授课类型 理论课 教具 参考资料 复习提问 无 《电子电路基础》第二版 单结晶体管振荡器的工作原理？ 教 学 过 程 和 内 容 教学方法 讲授法 时间分配 第 八 章：晶闸管及其应用 一、逆变器 逆变是整流的逆过程，即把直流电变换为交流电。逆变器可分为有源逆变和无源逆变两类。 有源逆变是将直流电逆变为和电网同频率的交流电并反送给电网。无源逆变则是将直流电逆变为某一频率（或频率可调）的交流电并直接供给交流负载使用。无源逆变器实际上也是逆变器的一种。 二、变频器 将某一频率的电源转换为另一频率（或频率可调）的电源称为变频。变频器可分为交—交变频和交—直—交变频两类。 交—交变频器是一种直接变频器，可由两组反向并联的整流器组成如图一所示。如果令正组整流器和反相整流器轮流导通，负载上就获得 点名，课程介绍5分钟。 讲授新课 80分钟 217

时间分配 交变的输出电压uo，uo的频率由正、反两组整流器的切换频率所决定。 教 学 过 程 和 内 容 图 一 交—交变频原理 交—直—交变频器是一种间接变频器，由整流器和变频器组成，如图二所示。如果令两组晶闸管V1、V4和V2、V3轮流切换导通，负载上便可得到交流输出电压uo，uo的频率取决于两组晶闸管的切换频率。 变频器广泛应用于异步电动机的变频调速。所谓变频调速，就是通过改变异步电动机的供电频率从而改变其转速。采用变频调速可使系统配置合理，自动化程度提高，调速平滑性好，节能效果明显。 图 二 交—直—交变频原理 三、交流调压 交流调压器在交流电动机无级调速、调光及电热炉的恒温控制等设备中应用很广。 图三(a)所示是用两只普通晶闸管V1和V2反向并联而组成的交流调压电路，其调压原理如下。 (1) 电源电压u的正半周，在t1时刻(ωt1=α ，α又称控制角)将触发脉冲加到V2管的控制极，V2管被触发导通，此时V1管承受反向电压而截止。当电源电压u过零时，V2管自然关断。 218

时间分配 (2) 电源电压u的负半周，在t2时刻(ωt2=180o + α )将触发脉冲加 到V1管的控制极，V1管被触发导通，此时V2管承受反向电压而截止。当电源电压u过零时，V1管自然关断，负载上获得的电压波形如图三（b）所示，调节控制角α便可实现交流调压。 当控制角α = 0o时，即为交流开关。 教 学 过 程 和 内 容 (a) 电路图 (b) 波形图 图 三 晶闸管交流调压 2、直流开关 图四是一种能使连接在直流电源上的直流负载通、断的电路。开关S合在A端使晶闸管V1接通，V2断开，电容器C按图示的极性充电。然后当S倒向B端时，V2接通，C上的电荷通过V2放电，使V1反向偏置而截止。 图 四 直流开关电路 四、常规的过电流过电压保护 1、过电压保护 （1）阻容保护 电路中产生过电压的实质是由于存储在电感中的磁场能量要在极短的时间内释放出来。 阻容吸收回路可以并联在交流侧、直流侧或晶闸管侧，如图五所示。

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教 学 过 程 和 内 容 图 五 阻容吸收回路的几种接法 （2）非线性保护 （3）感性负载并联续流二极管 2、过电流保护 过流保护措施有灵敏过流继电器保护、快速熔断器保护，其中采用快速熔断器较为普遍。 五、用电子线路实施保护 用电子线路实施保护是指利用电子元件组成具有继电特性的电路来实现保护。它一般包括检测、比较和执行等环节。例如图六所示为过热保护原理电路。 图 六 过热保护原理电路 小结 作业 逆变是整流的逆过程，即把直流电变换为交流电。逆变器可分为有源逆变和无源逆变两类。 习题集 §8—4、§8—5 时间分配 小结、作业及课后回顾5分钟 课 后 教 学 回 顾 220

理 论 课 授 课 教 案

课 电子电路第 八 章 晶闸管及其应用 审 批 签 字 程 基础 名 （第三版） 第 6 节：晶闸管应用电路 称 授课时间 2009年 月 日 授课班级 2008级电工2班（08汽修班） 计划课时 2课时 实用课时 教学目的与要求 了解双向晶闸管的交流调压电路 教学重点与难点 熟悉调压电路的组成 授课类型 理论课 教具 参考资料 复习提问 无 《电子电路基础》第二版 常规的过电流、过电压保护？ 教 学 过 程 和 内 容 教学方法 讲授法 时间分配 第 八 章：晶闸管及其应用 一、双向晶闸管交流调压电路 图一所示为交流调压器中，V为双向晶闸管，它相当于将两只普通晶闸管反向并联使用，并共有一个控制极。V1为双向二极管，当所加正向电压或反向电压达到其导通电压（通常为20～80V）时它就导通，从而为双向晶闸管V提供触发脉冲。 当电源电压为上正下负时，电源通过RP向电容充电，电容C上电压极性为上正下负，当这个电压增高双向二极管的导通电压时，双向晶闸管由于得到一个正向触发信号而导通，直至交流电压过零时，晶闸管自行关断。 当电源电压为上负下正时，电容C方向充电，电压极性为上负下正，当该电压增高到V1管的导通电压时，V1管反向导通，晶闸管再次导通。 点名，课程介绍5分钟。 讲授新课 80分钟 221

教 学 过 程 和 内 容 时间分配 图 一 用双向二极管触发双向晶闸管 改变RP可调节交流输出电压。调大RP值，电容C充电速度变慢，晶闸管导通时间变短，交流输出电压变小。反之，调大RP值，交流输出电压变大。 图二所示是用KC—785专用集成移相触发器。调节电位器RP（ 12KΩ），即可实现对输出交流电压的调节。该集成触发器移相范围大于1700，可直接触发50A的晶闸管。 图 二 用集成触发器控制的交流调压器 二、多功能自动充电电路 图三所示为多功能自动充电电路，它具有避免蓄电池过充电的功能， 图 三 多功能自动充电电路

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教 学 过 程 和 内 容 同时还有还可使充电电压或电流根据新、旧蓄电池的不同进行。 当蓄电池刚接入时，单结晶体管V2由待充蓄电池供电，触发脉冲由脉冲变压器的二次侧输出，使晶闸管V导通。经晶闸管整流后的直流电压开始对蓄电池充电，同时为单结晶体管供电。当蓄电池电压充到16.2V（即12V的上限电压）时，稳压管Vz击穿，单结晶体管停振，蓄电池充电随之停止，从而避免对蓄电池过充电，起到自动保护的作用。如果是新蓄电池初次充电，可通过手动开关S将晶闸管短接，待蓄电池电压充到一定值，单结晶体管起振时，再切断开关S，让晶闸管进入工作状态，知道蓄电池充足电为止。 RP1、RP2和三极管V1组成一种电压、电流调节器，使充电电压或电流可根据新、旧蓄电池的不同而进行，这给蓄电池的初次充电和复充电（二者充电电流不同）带来很大方便。 三、安全感应开关 时间分配 图 四 安全感应开关 安全感应开关电路如图一所示。图中，VN为氖管，B是一块作为感应板的金属板，放置在危险区的边缘。其工作了原理是：利用人体接近感应板时产生的电容和本机电容C1对电源进行分压，使氖管VN导通，再经V2组成的射极输出器使双向二极管V3导通，继而触发双向晶闸管V4导通，报警器即发声报警。该感应开关可以安装在机床、冲床等有危 223

教 学 过 程 和 内 容 险的场合，防止事故发生，也可以安装在某些场合作防盗报警用。 四、漏电保护电路 电路如图五所示： 图 五 漏电保护电路 V1～V4组成桥式整流电路，TA为零序电流互感器，正常情况下，通过TA中三相电路矢量和为零，TA无感应电压输出，整流桥无直流电压输出，晶体管由于无触发电压而处于阻断状态，脱扣线圈BL无电流，断路器QF一直闭合，三相电源向负载正常供电。如果某一相发生漏电故障，流过TA中的三相电流矢量和不为零，TA由感应电压输出，经V1～V4桥式整流C1滤波，得到直流电压作为触发电压加到晶闸管控制极，晶闸管导通，脱扣线圈BL得电动作，使QF三相触点断开，切断负载的三相电源。 图中S为实验按钮。正常情况下，按下S，由于L3相流过R1的电流不经过TA，使得TA中三相电流不平衡，BL动作，QF断开。 小结 作业 双向晶闸管，它相当于将两只普通晶闸管反向并联使用，并共有一个控制极。 习题集 §8—6 时间分配 小结、作业及课后回顾5分钟 课 后 教 学 回 顾 224

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