高二物理競(jìng)賽課件單向可控整流電路

單向可控整流電路

單向可控整流電路

晶閘管的基本工作原理晶閘管是用硅材料制成的半導(dǎo)體器件，它由4層半導(dǎo)體(PNPN)構(gòu)成。有3個(gè)PN結(jié)：J1、J2和J3。由p1引出陽(yáng)極A，n2

引出陰極C,中間的p2引出控制極G，如圖7-10(a)所示，晶閘管的符號(hào)如圖(b)所示。晶閘管可以看成是一個(gè)PNP型晶體管與一個(gè)NPN型晶體管按圖7-11(a)和(b)所示那樣連接在一起的晶體管組。由圖7-11(b)可知，V1的集電極與V2的基極相連，V2的集電極又和V1的基極相連，這樣就構(gòu)成了正反饋電路。整流電路設(shè)計(jì)舉例例7-1設(shè)計(jì)一個(gè)橋式整流電容濾波電路，用220V、50Hz交流供電，要求輸出直流電壓Uo＝45V，負(fù)載電流IL＝200mA。解（1）電路。電路如圖7-9所示。

(2)整流二極管的選擇。從表7-2可得

ID＝L＝0.5×200＝100mAUo＝1.2U2

所以

U2

＝每個(gè)二極管承受的最大反向電壓其中所以(4)對(duì)電源變壓器T的要求。變壓器次級(jí)線圈電壓的有效值U2在前面已經(jīng)求出，為。變壓器次級(jí)線圈電流有效值I2比IL

大，I2與IL的關(guān)系取決于電流脈沖波形的形狀，波形愈尖，有效值越大。一般取I2～3)I2

。這里取

I2

＝1.5IL

＝1.5×200＝300mA

這樣就對(duì)電源變壓器的繞制提出了依據(jù)。

7.1.7穩(wěn)壓電源的主要性能指標(biāo)

(1)穩(wěn)壓系數(shù)S定義為S越大，穩(wěn)壓性能越好。

(2)輸出電阻(電源內(nèi)阻)Ro

定義為Ro越小，穩(wěn)壓性能越好。

(3)輸出紋波電壓。輸出紋波電壓是指電源輸出端的交流電壓分量。它的大小主要取決于濾波和穩(wěn)壓電路的質(zhì)量，也與整流電路的形式有關(guān)。圖7-10晶閘管結(jié)構(gòu)和符號(hào)圖7-11晶閘管等效電路（a）結(jié)構(gòu);（b）符號(hào)

它具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)：兩管同時(shí)截止和兩管同時(shí)飽和。前者相當(dāng)于晶閘管的截止?fàn)顟B(tài),而后者則相當(dāng)于導(dǎo)通狀態(tài)。由此可見，晶閘管導(dǎo)通時(shí)的壓降很低。當(dāng)晶閘管控制極不加觸發(fā)信號(hào)(IG＝0)而陽(yáng)極加正壓時(shí)，J2結(jié)處于反偏。如果所加電壓較低，積累過程不會(huì)發(fā)生，晶閘管處于截止?fàn)顟B(tài)，流過晶閘管的電流等于J2結(jié)的漏電流。如果把晶閘管的陽(yáng)極電壓升高到一定數(shù)值時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生積累過程，使V1、V2同時(shí)轉(zhuǎn)換到飽和狀態(tài)，晶閘管變?yōu)閷?dǎo)通。使晶閘管由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通的電壓稱為“正向轉(zhuǎn)折電壓”。在晶閘管處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，3個(gè)PN結(jié)都為正向偏置(因?yàn)閮蓚€(gè)等效三極管均飽和)，而且J2結(jié)上的正偏方向和其他兩個(gè)結(jié)相反，所以晶閘管導(dǎo)通時(shí)的陽(yáng)極電壓和單個(gè)PN結(jié)差不多，一般只有1V多.

在晶閘管的控制極加觸發(fā)信號(hào)(IG≠0)時(shí)，情況有所不同。由于觸發(fā)電流的輸入，V2管的基極電流加大，從而使它的集電極電流(即V1的基極電流)以及V1的集電極電流都比較大。因此，對(duì)應(yīng)于同樣的陽(yáng)極電壓，陽(yáng)極電流要比不加觸發(fā)時(shí)為大。由于電流大，在較低的陽(yáng)極電壓時(shí)就會(huì)產(chǎn)生積累過程，晶閘管較早地由截止轉(zhuǎn)換為導(dǎo)通。圖7-12畫出了IG為幾種不同數(shù)值時(shí)的晶閘管的伏安特性。晶閘管的反向特性與一般二極管相似。在反向漏電流急劇增大時(shí)，所對(duì)應(yīng)的電壓為反向擊穿電壓UBR。圖7-12晶閘管伏安特性

7.2.2單相半波可控整流電路電阻負(fù)載單相半波可控整流電路如圖7-13(a)所示，交流輸入電壓ui、觸發(fā)電壓ug的波形分別如圖(b)和(c)所示。在ui

正半周內(nèi)，晶閘管承受正向電壓。但是，在0～α之間，由于控制極未加入觸發(fā)電壓ug，所以晶閘管處于正向阻斷狀態(tài)。如果忽略晶閘管的正向漏電流，流過負(fù)載RL的電流iL就等于零，負(fù)載兩端的電壓uL也為零。負(fù)載電壓uL的波形如圖7-13(d)所示。當(dāng)ωt＝α?xí)r，晶閘管V因得到觸