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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电 工 学,第七章 晶闸管及其应用,7.1 晶闸管元件,7.2 晶闸管整流电路,7.3 触发电路,7.4 晶闸管的保护,1.,了解晶闸管的基本结构、工作原理、特性和主要参数。,2.,理解可控整流电路的工作原理、掌握电压平均值与控制角的关系。,3.,了解TCA触发器及其触发电路的工作原理。,第七章 晶闸管及其应用,本章要求,（,S,ilicon,C,ontrolled,R,ectifier）,晶闸管,是在晶体管基础上发展起来的一种大功,率半导体器件。它的出现使半导体器件由弱电领域,扩展到强电领域。,晶闸管也像半导体二极管那样具有单向导电性，但它的导通时间是可控的，主要用于整流、逆变、调压及斩波、开关等方面。,晶闸管,+,K,A,T,2,T,1,_,P,2,N,1,N,2,I,G,I,A,P,1,N,1,P,2,I,K,G,P,P,N,N,N,P,A,G,K,导通：,正偏，,触发。,截止：,反偏，,或,I I,H,。,二、,工作原理,A,上述过程形成正反馈导通，反向不导通。,I 0、,E,G,0,E,G,T,1,T,2,E,A,正向特性,反向特性,U,RRM,U,DRM,I,G2,I,G1,I,G0,U,BR,I,F,U,BO,正向转折电压,I,H,o,U,I,I,G0,I,G1,I,G2,+,_,+,_,反向转折电压,U,三、伏安特性及主要参数,1.伏安特性,正向平均电流,维持电流,(3),I,F,额定正向平均电流,可控硅处于,全导通时,可以连续通过的工频正弦半波电流的平均值。,I,F,t,2,如果正弦半波电流的最大值为,I,m,则,I,F,一个周期内的平均值,有效值：,故：I/I,F,=,/2=1.57,例如：100A的SCR允许通过150A的有效值。,导通角等于90时，I/I,F,=,/2=2.22；1.57/2.22=0.707;,即100A的SCR，在90时，仅能当作 I,F,=70A的元件使用。,7.2 晶闸管整流电路,一、单相半波可控整流电路；,1、电阻性负载：,u,u,o,R,L,+,+,u,T,+,T,i,o,控制角,导通角,+,=,u,0,时：,若,u,g,=0，,晶闸管,不导通，,控制极加触发信号，晶闸管,承受正向电压,导 通。,u,0,时,：,D,反向截止，不影响整流电路工作。,u,u,o,R,+,+,u,T,+,L,T,i,o,D,i,o,+,u,0,时：,D,正向导通,晶闸管,承受反向电压关断,电感元件,L,释放能量形成的电流经,D,构成回路(续流)。,t,t,t,i,0,i,s,i,D,续流二极管的作用，大电感。,二、单相半控桥式整流电路,工作原理,T,1,和D,2,承受正向,电压。,T,1,控制极加触发电压,则,T,1,和D,2,导,通，,电流的通路为,T,1,、T,2,晶闸管,D,1,、D,2,晶体管,a,R,L,D,2,T,1,b,(1)电压,u,为正半周,时,i,o,+,+,T,1,T,2,R,L,u,o,D,1,D,2,a,u,+,b,此时，,T,2,和D,1,均承受反向电压而截止。,i,o,+,+,T,1,T,2,R,L,u,o,D,1,D,2,a,u,+,b,T,2,和D,1,承受正向,电压。,T,2,控制极加触发电压,则,T,2,和D,1,导,通，,电流的通路为,(2)电压,u,为负半周,时,b,R,L,D,1,T,2,a,此时，,T,1,和D,2,均承受反向电压而截止。,t,t,O,t,O,3.,工作波形,2,t,O,u,T2,u,D1,u,D2,例1：R=4欧，U0=0,80伏；,求：U2=？，选SCR，D。,解：,1）设,=0,，U0=80伏，I0=20安，,U2=80/0.9=88.9伏。,考虑电网压降，,最小值限制，增加10%余量，,U2=100伏。,2）U,DM,=U2 2=141V,Im=(1/2)I0=10A；,取K=2，U,S,=300V,I,S,=20A，,选3CT20/300;为简化设计，二极管与SCR参数相同。,7.3 触发电路,对触发电路的基本要求：,(1)保证触发信号与电源同步,(2)有一定的移相范围,TCA785触发器的结构及工作原理,锯齿波U,C,控制电压U,K,U,M,t,u,k,u,c,u,m,u,01,t,t,t,t,u,k,7.4 晶闸管的保护,前面提到晶闸管可以实现由弱电控制强电、无触点开关控制等。但可控硅也有其缺点如：,（1）,热容量很小,过流过大、过流时间过长时，,容易因,过热而损坏,；,（2）,电压超过其反向击穿电压时，即使时间极短，也容易损坏,耐受过电压的能力极差。,一、过流保护：,对晶闸管的过流保护主要采取,限制 d,i /,d,t,的办法，一般选用小电感线圈。,除此以外还可采用：,1、快速熔断器：银铜合金。,电路中加快速熔断器。当电路发生过流故障时，它能在晶闸管过热损坏之前熔断，切断电流通路，以保证晶闸管的安全。,二、过电压保护：,1.阻容保护,利用电容吸收过压。抑制 d,u/,d,t,其实质就是将造成过电压的能量变成电场能量储存到电容中，然后释放到电阻中消耗掉。,R,C,U,2,U,1,U,1,R,C,R,L,R,C,2、硒堆：保护过电压，可恢复。,
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