《晶閘管觸發(fā)電路》PPT課件.ppt

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1、晶閘管觸發(fā)電路1.4晶閘管觸發(fā)電路1.4.1對觸發(fā)電路的要求晶閘管的型號很多，其應用電路種類也很多，不同的晶閘管型號、不同的晶閘管應用電路對觸發(fā)信號都會有不同的具體要求。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。不管是哪種觸發(fā)電路，對它產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖都有如下要求：（1）觸發(fā)信號可為直流、交流或脈沖電壓。由于晶閘管觸發(fā)導通后，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)脈沖應有足夠的功率。觸發(fā)脈沖的電壓和電流應大于晶閘管要求的數(shù)值，并留有一定的裕量。觸發(fā)功率的大小是決定晶閘管元

2、件能否可靠觸發(fā)的一個關(guān)鍵指標。由于晶閘管元件門極參數(shù)的分散性很大，隨溫度的變化也大，為使所有合格的元件均能可靠觸發(fā)，可參考元件出廠的試驗數(shù)據(jù)或產(chǎn)品目錄來設(shè)計觸發(fā)電路的輸出電壓和電流值。(3）觸發(fā)脈沖應有一定的寬度，脈沖的前沿盡可能陡，以使元件在觸發(fā)導通后，陽極電流能迅速上升超過掣住電流而維持導通。普通晶閘管的導通時間約為6μs，故觸發(fā)脈沖的寬度至少應有6μs以上。對于電感性負載，由于電感會抵制電流上升，因而觸發(fā)脈沖的寬度應更大一些，通常為0.5～1ms。此外，某些具體的電路對觸發(fā)脈沖的寬度會有一定的要求，如后續(xù)將要討論的三相全控橋等電路的觸發(fā)脈沖寬度要求大于60°或采用雙窄

3、脈沖。為了快速可靠地觸發(fā)大功率晶閘管，常在觸發(fā)脈沖的前沿疊加上一個強觸發(fā)脈沖，其波形如圖1-14所示。強觸發(fā)電流的幅值igm可達最大觸發(fā)電流的5倍，前沿t1約幾微秒。圖1-14強觸發(fā)電流波形（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。為保證控制的規(guī)律性，要求晶閘管在每個陽極電壓周期都必須在相同的控制角觸發(fā)導通，這就要求觸發(fā)脈沖的頻率與陽極電壓的頻率一致，且觸發(fā)脈沖的前沿與陽極電壓應保持固定的相位關(guān)系，這叫做觸發(fā)脈沖與陽極電壓同步。不同的電路或者相同的電路在不同負載、不同用途時，要求α的變化范圍（移相范圍）亦即觸發(fā)脈沖前沿與陽極電壓的相位變化范圍不

4、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。2.6.2單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)和特性單結(jié)晶體管也稱為雙基極二極管，它有一個發(fā)射極和兩個基極,外形和普通三極管相似。單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)是在一塊高電阻率的N型半導體基片上引出兩個歐姆接觸的電極：第一基極B1和第二基極B2；在兩個基極間靠近B2處，用合金法或擴散法滲入P型雜質(zhì)，引出發(fā)射極E。單結(jié)晶體管共有上述三個電極，其結(jié)構(gòu)示意圖和電氣符號如圖1-15所示。B2、B1間加入正向電壓后，發(fā)射極E、基極B1間呈高阻特性。但是當E的電位達到B2、B1間電壓的某一比值（例如59%）時，E、B1間立刻變成低電阻，這是單結(jié)晶體管最基本的特點。圖

5、1-15單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖和電氣符號圖1-16所示為單結(jié)晶體管特性實驗電路及其等效電路。將單結(jié)晶體管等效成一個二極管和兩個電阻RB1、RB2組成的等效電路，那么當基極上加電壓UBB時，RB1上分得的電壓為式中，η為分壓比，是單結(jié)晶體管的主要參數(shù)，η一般為0.5～0.9。圖1-16單結(jié)晶體管特性試驗電路及其等效電路(a)特性實驗電路；(b)等效電路下面分析單結(jié)晶體管的工作情況。調(diào)節(jié)RP，使UE從零逐漸增加。當UE＜ηUBB時，單結(jié)晶體管PN結(jié)處于反向偏置狀態(tài)，只有很小的反向漏電流。當發(fā)射極電位UE比ηUBB高出一個二極管的管壓降UVD時，單結(jié)晶體管開始導通，這個電

6、壓稱為峰點電壓Up，故Up=ηUBB+UVD,此時的發(fā)射極電流稱為峰點電流Ip,Ip是單結(jié)晶體管導通所需的最小電流。圖1-17單結(jié)晶體管發(fā)射極伏安特性曲線當IE增大至一定程度時，載流子的濃度使注入空穴遇到阻力，即電壓下降到最低點，這一現(xiàn)象稱為飽和。欲使IE繼續(xù)增大，必須增大電壓UE。由負阻區(qū)轉(zhuǎn)化到飽和區(qū)的轉(zhuǎn)折點V稱為谷點。與谷點對應的電壓和電流分別稱為谷點電壓Uv和谷點電流Iv。谷點電壓是維持單結(jié)晶體管導通的最小電壓，一旦UE小于Uv，則單結(jié)晶體管將由導通轉(zhuǎn)化為截止。綜上所述，單結(jié)晶體管具有以下特點：（1）當發(fā)射極電壓等于峰點電壓Up時，單結(jié)晶體管導通。導通之后，當發(fā)射極電

7、壓小于谷點電壓Uv時，單結(jié)晶體管就恢復截止。（2）單結(jié)晶體管的峰點電壓Up與外加固定電壓及其分壓比η有關(guān)。（3）不同單結(jié)晶體管的谷點電壓Uv和谷點電流Iv都不一樣。谷點電壓大約在2～5V之間。在觸發(fā)電路中，常選用η稍大一些，Uv低一些和Iv大一些的單結(jié)晶體管，以增大輸出脈沖幅度和移相范圍。1.4.3單結(jié)晶體管的自激振蕩電路圖1-18單結(jié)晶體管自激振蕩電路及其波形(a)電路；(b)波形設(shè)電源未接通時，電容C上的電壓為零。電源接通后，C經(jīng)電阻RE充電，電容兩端的電壓uC逐漸升高，當uC達到單結(jié)晶體管