【正文】 的相位變化范圍不同， 所用觸發(fā)電路的脈沖移相范圍必須能滿足實際的需要。 （ 4） 觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的陽極電壓同步，脈沖移相范圍必須滿足電路要求?；虿捎秒p窄脈沖。對于電感性負載，由于電感會抵制電流上升，因而觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)更大一些， 通常為 ～ 1 ms。 (3） 觸發(fā)脈沖應(yīng)有一定的寬度，脈沖的前沿盡可能陡， 以使元件在觸發(fā)導(dǎo)通后，陽極電流能迅速上升超過掣住電流而維持導(dǎo)通。觸發(fā)功率的大小是決定晶閘管元件能否可靠觸發(fā)的一個關(guān)鍵指標。由于晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通后，門極觸發(fā)信號即失去控制作用，為了減小門極的損耗，一般不采用直流或交流信號觸發(fā)晶閘管，而廣泛采用脈沖觸發(fā)信號 （ 2） 觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的功率。歸納起來， 晶閘管觸發(fā)主要有移相觸發(fā)、過零觸發(fā)和脈沖列調(diào)制觸發(fā)等。如果陽極與陰極或陽極與控制極間有短路，陰極與控制極間為短路或斷路， 則晶閘管是壞的。依據(jù) PN結(jié)單向?qū)щ娫?，用萬用表歐姆擋測試元件的三個電極之間的阻值，可初步判斷管子是否完好。我們把在規(guī)定條件下，晶閘管直接從斷態(tài)轉(zhuǎn)換到通態(tài)的最大陽極電壓上升率稱為斷態(tài)電壓臨界上升率 du/dt 。因此，對晶閘管必須規(guī)定允許的最大通態(tài)電流上升率，稱通態(tài)電流臨界上升率 di/dt。 （六） ． 通態(tài)電流臨界上升率 di/dt 門極流入觸發(fā)電流后，晶閘管開始只在靠近門極附近的小區(qū)域內(nèi)導(dǎo)通，隨著時間的推移，導(dǎo)通區(qū)才逐漸擴大到 PN 結(jié)的全部面積。 晶閘管的關(guān)斷時間與元件結(jié)溫、關(guān)斷前陽極電流的大小以及所加反壓的大小有關(guān)。晶閘管的關(guān)斷過程是： 當(dāng)陽極電流剛好下降到零時，晶閘管內(nèi)部各 PN 結(jié)附近仍然有大量的載流子未消失，此時若馬上重新加上正向電壓， 晶閘管仍會不經(jīng)觸發(fā)而立即導(dǎo)通，只有再經(jīng)過一定時間，待元件內(nèi)的載流子通過復(fù)合而基本消失之后，晶閘管才能完全恢復(fù)正向阻斷能力。一般說來， 要求觸發(fā)脈沖的寬度稍大于 tgt ，以保證晶閘管可靠觸發(fā)。為了縮短開通時間，常采用實際觸發(fā)電流比規(guī)定觸發(fā)電流大 3～ 5倍、前沿陡的窄脈沖來觸發(fā)，稱為強觸發(fā)。 （五） ． 晶閘管的開通與關(guān)斷時間 1． 開通時間 tgt 一般規(guī)定：從門極觸發(fā)電壓前沿的 10%到元件陽極電壓下降至 10%所需的時間稱為開通時間 tgt ，普通晶閘管的 tgt 約為 6 μ s。維持電流大的晶閘管容易關(guān)斷。 （三） ． 通態(tài)平均電流 IV(AV) 在環(huán)境溫度小于 40℃和標準散熱及全導(dǎo)通的條件下， 晶閘管可以連續(xù)導(dǎo)通的工頻正弦半波電流平均值稱為通態(tài)平均電流 IV(AV)或正向平均電流，通常所說晶閘管是多少安就是指這個電流。 （二） ．反向重復(fù)峰值電壓 URRM 在控制 極斷路時，可以重復(fù)加在晶閘管兩端的反向峰值電壓稱為反向重復(fù)峰值電壓URRM。 四． 晶閘管的主要參數(shù) （一） ． 正向重復(fù)峰值電壓 UDRM 在控制極斷路和晶閘管正向阻斷的條件下，可重復(fù)加在晶閘管兩端的正向峰值電壓稱為正向重復(fù)峰值電壓 UDRM。在正常情況下，當(dāng)承受反向陽極電壓時，晶閘管總是處于阻斷狀態(tài)，只有很小的反向漏電流流過。 圖 13 中各物理量的含義如下： UDRM、 URRM——正、 反向斷態(tài)重復(fù)峰值電壓； UDSM、 URSM——正、 反向斷態(tài)不重復(fù)峰值電壓； UBO——正向轉(zhuǎn)折電壓； URO——反向擊穿電壓。 晶閘管正向?qū)ǖ姆蔡匦耘c二極管的正向特性相似，即當(dāng)流過較大的陽極電流時， 晶閘管的壓降很小。多次 “硬開通 ”會IA正向?qū)妷杭s1 . 5 V0IHUD R MUD S MUBO＋ UA－ UAUROUR S MURRM雪崩擊穿－ IAIG2＞ IG1＞ IG＝ 0可控硅移相過零觸發(fā)控制 6 使晶閘管損壞，因此通常不允許這樣做 。當(dāng) IG =0 時，逐漸增大陽極電壓 UA，只有很小的正向漏電流，晶閘管正向阻斷；隨著陽極電壓的增加，當(dāng)達到正向轉(zhuǎn)折電壓 UBO時，漏電流突然劇增，晶閘管由正向阻斷突變?yōu)檎驅(qū)顟B(tài)。 圖 13 晶閘管陽極伏安特性曲線 晶閘管的正向特性又有阻斷狀態(tài)和導(dǎo)通狀態(tài)之分。 三． 晶閘管的伏安特性 晶閘管陽極與陰極間的電壓 UA和陽極電流 IA的關(guān)系稱為陽極伏安特性， 正確使用晶閘管必須要了解其伏安特性。 要想關(guān)斷晶閘管， 最根本的方法就是必須將陽極電流減小到使之不能維持正反饋的程 度，也就是將晶閘管的陽極電流減小到小于維持電流。 在晶閘管導(dǎo)通之后，它的導(dǎo)通狀態(tài)完全依靠管子本身的正反饋作用來維持， 即使控制極電流消失，晶閘管仍將處于導(dǎo)通狀態(tài)。這樣循環(huán)下去，形成了強烈的正反饋，使兩個晶體管很快達到飽和導(dǎo)通，這就是晶閘管的導(dǎo)通過程。而IC2 又是晶體管Ｖ 1 的基極電流，Ｖ 1的集電極電流 IC1=β 1IC2 =β 1β 2 IG （ β 1和β 2 分別是Ｖ 1 和 V2 的電流放大系數(shù)）。陽極 A相當(dāng)于 PNP型晶體管 V1的發(fā)射極，陰極 K相當(dāng)于 NPN型晶體管 V2的發(fā)射極。 二． 晶閘管的工作原理 晶閘管導(dǎo)通必須同時具備兩個條件： （ 1） （ 2） 晶閘管控制電路加合適的正向電壓。 額定電流大于 200 A 的晶閘管都采用平板式外形結(jié)構(gòu)。晶閘管在工作過程中會因損耗而發(fā)熱，因此必須安裝散熱器。由最外的 P1層和 N2層引出兩個電極，分別為陽極 A和陰極 K，由中間 P2層引出的電極是門極 G（也稱控制極）。 所以我們大多數(shù)采用可控硅來調(diào)節(jié)交流電壓從而達到我們的目的。 交流調(diào)壓的方法有很多，我們可以通過可變變比的變壓器來改變輸出的電壓，還可以通過電阻分壓等許多方法。 可控硅移相過零觸發(fā)控制 2 目錄 概述 ?????????????????????????? 2 第一章 晶閘管簡 介 ?????????????????? 3 晶閘管的結(jié)構(gòu) ???????????????????? 3 晶閘管的工作原理 ? ????????????????? 3 晶閘管的伏安特性 ????????????????? 4 晶閘管的主要參數(shù) ?? ??????????????? 5 晶閘管的型號及簡單測試方法 ? ???????????? 6 第 二 章 晶 閘管的觸發(fā) 電路 ???????????? 7 對觸發(fā)電路的要求 ?? ???????????????? 7 單結(jié)晶閘管觸發(fā)電路研究 ????????? ?????? 7 常用三相調(diào)壓 形勢及特點 ??????????????? 11 第 三 章 晶閘管 移相 觸發(fā)電路 ??????? ???? 13 移相控制 原理 ??????????????????? 13 移相觸發(fā)具體應(yīng)用 ?? ??????????????? 13 移相觸發(fā)的優(yōu)缺點 ??? ??? ??? ???? ???? 13 第四章 晶閘管 過零觸發(fā)電路 ???? ??????? 14 過零 控制原理 ??????????????????? 14 過零 觸發(fā)具體應(yīng)用 ?? ??? ???????????? 14 過零 觸發(fā)的優(yōu)缺點 ??? ?????? ???? ???? 21 第 五 章 晶閘管 電路的保護 ? ?????? ???? ?? 22 晶閘管保護的必要性 ??????????? ? ???? 22 產(chǎn)生過電壓的原因及其抑制措施 ?????? ? ???? 22 產(chǎn)生過電流的原因及其抑制措施 ??????? ?? ? 25 第 六 章 晶閘管設(shè)計的常遇問題解析 ?? ?? ??? 29 心得體會 ???? ???????????? ?????? 30 附錄 各種實用晶閘管控制電路 ???? ???????? 31 可控硅移相過零觸發(fā)控制 3 概述 隨著自動控制的發(fā)展，用弱電控制強電越來越有必要，怎樣隔離成為人們必須考慮的 ， 可控硅 成功地實現(xiàn)了弱信號對強電 (輸出端負載電壓 )的控制。我們首先介紹了晶閘管的工作原理及參數(shù)的選取，并通過分析各種控制電路比較兩種控制的差別，并介紹了使用時應(yīng)注意的問題，即如何保護晶閘管?？煽毓枰葡噙^零觸發(fā)控制 1 內(nèi)容摘要 現(xiàn)在 可控硅以體積小 開關(guān) 頻率高等優(yōu)點 被廣泛應(yīng)用于各種強電的控制電路中 ，從而實現(xiàn)了弱電對強電的控制。 本文介紹了 交流電用晶閘管控制的兩種方法：移相觸發(fā)和過零觸發(fā) 并比較了他們各自的優(yōu)點 。 最后主要介紹了各種實用的觸發(fā)電路。 可控硅是一種新型的半導(dǎo)體器件，它具有體積小、重量輕、效率高、壽命 長、動作快以及使用方便等優(yōu)點，目前交流調(diào)壓器多采用可控硅調(diào)壓器 ，這些優(yōu)點是繼電器無法比擬的。但我們必須承認用變壓器實現(xiàn)起來笨重，若減小變壓器的規(guī)格則功率又成為另一問題，電阻分壓方式簡單易行 但浪費能源都是不合適的。 可控硅移相過零觸發(fā)控制 4 第 一 章 晶閘管簡介 一． 晶閘管的結(jié)構(gòu) 晶閘管是一種大功率半導(dǎo)體變流器件， 它具有三個 PN結(jié)的四層結(jié)構(gòu)，其外形、 結(jié)構(gòu)和圖形符號如圖 11所示。 圖 11晶閘管的外形、 結(jié)構(gòu)和圖形符號 (a) 外形； (b) 結(jié)構(gòu)； (c) 圖形符號 常用的晶閘管有螺 栓式和平板式兩種外形，如圖 11(a)所示。螺栓式晶閘管是靠陽極（螺栓）擰緊在鋁制散熱器上， 可自然冷卻；平板式晶閘管由兩個相互絕緣的散熱器夾緊晶閘管， 靠冷風(fēng)冷卻。此外，晶閘管的冷卻方式還有水冷、油冷等。 為了進一步說明晶閘管的 工作原理，可把晶閘管看成是由一個 PNP型和一個 NPN型晶體管連接而成的，連接形式如圖 12所示。 圖 12 晶閘管工作原理等效電路 P 1N 1P 2N 2GKAJ 1J 2J 3( b ) ( c )AKG( a )AG K AGKKIKV2IC2P N PV1IC1N P NIAIGGSECAEAR( b )( a )N2N1P2GP1P2N1KA可控硅移相過零觸發(fā)控制 5 當(dāng)晶閘管陽極承受正向電壓，控制極也加正向電壓時， 晶體管 V2 處于正向偏置，EC 產(chǎn)生的控制極電流 IG就是Ｖ 2 的基極電流 IB2， V2 的集電極電流 IC2 =β 2 IG 。電流 IC1 又流入 V2 的基極， 再一次放大。導(dǎo)通后， 晶閘管上的壓降很小，電源電壓幾乎全部加在負載上，晶閘管中流過的電流即負載電流。因此， 控制極的作用僅是觸發(fā)晶閘管使其導(dǎo)通，導(dǎo)通之后，控制極就失去了控制作用。 可采用的方法有： 將陽極電源斷開； 改變晶閘管的陽極電壓的方向， 即在陽極和陰極間加反向電壓。 圖 13 所示即為晶閘管陽極伏安特性曲線， 包括正向特性（第一象限）和反向特性（第三象限）兩部分。在正向阻斷狀態(tài)時， 晶閘 管的伏安特性是一組隨門極電流 IG 的增加而不同的曲線簇。 這種在IG =0 時，依靠增大陽極電壓而強迫晶閘管導(dǎo)通的方式稱為 “硬開通 ”。 隨著門極電流 IG 的增大，晶閘管的正向轉(zhuǎn)折電壓 UBO迅速下降，當(dāng) IG足夠大時，晶閘管的正向轉(zhuǎn)折電壓很小，可以看成與一般二極管一樣，只要加上正向陽極電壓， 管子就導(dǎo)通了。 晶閘管正向?qū)ê螅咕чl管恢復(fù)阻斷，只有逐步減小陽極電流 IA，使 IA下降到小于維持電流 IH（維持晶閘管導(dǎo)通的最小電流），則晶閘管又由正向?qū)顟B(tài)變?yōu)檎蜃钄酄顟B(tài)。 晶閘管的反向特性與一般二 極管的