晶闸管整流电路要点.ppt

第3章 晶闸管整流电路 本章要点 功率二极管、晶闸管的结构、工作原理、特性、参数 不同负载时，单相整流电路的结构、工作原理、波形分析和数量关系 用于单相整流电路的简易触发电路 电力电子器件的命名、选择原则 1.1 功率二极管 1.1.1 功率二极管的结构和工作原理 1、功率二极管的结构 2、功率二极管的工作原理 由于PN结具有单向导电性，所以二极管是一个正方向单向导电、反方向阻断的电力电子器件。 1.1.2 功率二极管的伏安特性 1、功率二极管的伏安特性 2、功率二极管的开关特性 1.1.3 功率二极管的主要参数 1、额定正向平均电流（额定电流） 是指在规定的环境温度和标准散热条件下，管子允许长期通过的最大工频半波电流的平均值。元件标称的额定电流就是这个电流。 2、正向压降（管压降） 是指在规定温度下，流过某一稳定正向电流时所对应的正向压降。 3、反向重复峰值电压（额定电压） 反向重复峰值电压是功率二极管能重复施加的反向最高电压。一般在选用功率二极管时，以其在电路中可能承受的反向峰值电压的两倍来选择反向重复峰值电压。 4、反向恢复时间 反向恢复时间是指功率二极管从正向电流降至零起到恢复反向阻断能力为止的时间。 1.2 晶闸管 晶闸管是一种能够通过控制信号控制其导通，但不能控制其关断的半控型器件。其导通时刻可控，满足了调压要求。它具有体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维护简单、操作方便和寿命长等特点，获得了广泛的应用。晶闸管也有许多派生器件，如快速晶闸管（FST）、双向晶闸管（TRIAC）、逆导晶闸管（RCT）和光控晶闸管（LATT）等。 1.2.1 晶闸管的结构 1、晶闸管的结构 具有四层PNPN结构、三端引出线(A、K、G)的器件。常见的外形有两种：螺栓型和平板型。 结构和图形符号 1.2.2 晶闸管的工作原理 1、晶闸管工作原理的实验说明 由电源、晶闸管的阳极和阴极、白炽灯组成晶闸管主电路；由电源、开关S、晶闸管的门极和阴极组成控制电路（触发电路）。 通过上述实验可知，晶闸管导通必须同时具备两个条件:（1）晶闸管主电路加正向电压。（2）晶闸管控制电路加合适的正向电压。 晶闸管一旦导通，门极即失去控制作用，故晶闸管为半控型器件。为使晶闸管关断，必须使其阳极电流减小到一定数值以下，这只有通过使阳极电压减小到零或反向的方法来实现。 2、晶闸管工作原理的等效电路说明 当晶闸管阳极承受正向电压，控制极也加正向电压时，形成了强烈的正反馈，正反馈过程如下： IG↑→IB2↑→IC2(IB1)↑→IC1↑→IB2↑ 晶闸管导通之后，它的导通状态完全依靠管子本身的正反馈作用来维持，即使控制极电流消失，晶闸管仍将处于导通状态。因此，控制极的作用仅是触发晶闸管使其导通，导通之后，控制极就失去了控制作用。要想关断晶闸管可采用的方法有:将阳极电源断开；改变晶闸管的阳极电压的方向，即在阳极和阴极间加反向电压。 1.2.3 晶闸管的伏安特性 1、晶闸管的伏安特性 晶闸管的伏安特性是晶闸管阳极与阴极间电压UAK和晶闸管阳极电流IA之间的关系特性。 （1）正向特性 在门极电流IG=0情况下，晶闸管处于断态，只有很小的正向漏电流；随着正向阳极电压的增加，达到正向转折电压UBO时，漏电流突然剧增，特性从正向阻断状态突变为正向导通状态。正常工作时，不允许把正向电压加到转折值UBO，而是从门极输入触发电流IG，使晶闸管导通。门极电流愈大阳极电压转折点愈低。晶闸管正向导通后，要使晶闸管恢复阻断，只有逐步减少阳极电流。当IA小到等于维持电流IH时，晶闸管由导通变为阻断。 （2）反向特性 是指晶闸管的反向阳极电压与阳极漏电流的伏安特性。晶闸管的反向特性与一般二极管的反向特性相似。当晶闸管承受反向阳极电压时，晶闸管总是处于阻断状态。当反向电压增加到一定数值时，反向漏电流增加较快。再继续增大反向阳极电压，会导致晶闸管反向击穿，造成晶闸管的损坏。 2、晶闸管的开关特性 晶闸管的开关特性如图所示。 晶闸管开关特性的说明 第一段延迟时间td。阳极电流上升到10％所需时间，此时J2结仍为反偏，晶闸管的电流不大。 第二段上升时间tr，阳极电流由0.1上升到0.9所需时间，这时靠近门极的局部区域已经导通，相应的J2结已由反偏转为正偏，电流迅速增加。 通常定义器件的开通时间ton为延迟时间td与上升时间tr之和。即 ton=td+tr 电源电压反向后，从正向电流降为零起到能重新施加正向电压为止定义为器件的电路换向关断时间toff。反向阻断恢复时间trr与正向阻断恢复时间tgr之和。