怎样改变可控硅导通角的大小
单片机调整导通角，需要一个参数，那就是交流零点检测。
所谓导通角，是针对交流电而言的。这个角度是0-180。相信这样说，你会晕。你画一个交流波形图，正弦波，上面和下面均为半圆，也就是一个周期的正弦波等于360度，那么半个正弦波就是180度。在这个180度里面，某个时候打开可控硅，相当于对应了一个角度打开可控硅。所以，叫导通角。这个角度的大小决定了输出电流的大小。如果从0度开始找开，那么所有的电能将全部接到负载上面去。同理，如果从90度开始导通的话，相当于只有一半的电能接到负载。相当于只有110V接到负载（电源为220V）。所以，通过调整这个导通角，可以改变负载的做功能量。
实现这个功能，必须知道什么时候是0度。所以，必须有一个交流零点检测电路。一个交流周期会有两个零点信号。采用双向可控硅，则可以实现双向电流控制。
单片机实现时，首先得到交流零点信号，然后采用延时的方式（定时器中断输出或PWM输出）控制可控硅的输出。根据传感器的反馈值来修改导通角度。实现恒定的输出要求。算法多采用PID。在网上找一下，相关的介绍就知道如何处理了。
第二章习题答案 2. 使晶闸管导通的条件是什么？ 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正相阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或者U AK >0且U GK >0 3. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。 4. 图2-27中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为Im , 试计算各波形的电流平均值I d1,I d2,I d3与电流有效值I 1，I 2，I 3 解:a) Id1=Im 2717.0)12 2(2Im )(sin Im 214≈+∏=∏?∏∏t ω I1= Im 4767.021432Im )()sin (Im 2142≈∏+=∏?∏∏wt d t ? b) Id2=Im 5434.0)12 2(2Im )(sin Im 14=+=∏?∏∏wt d t ? I2=Im 6741.021432Im 2)()sin (Im 142≈∏ +=∏?∏∏wt d t ? c) Id3=?∏=∏20Im 4 1)(Im 21t d ω I3=Im 2 1)(Im 21202=∏?∏ t d ω 5.上题中如果不考虑安全裕量,问100A 的晶阐管能送出的平均电流Id1、Id2、Id3各为多少?这时,相应的电流最大值Im1,Im2,Im3各为多少? 解:额定电流I T(A V)=100A 的晶闸管,允许的电流有效值I=157A,由上题计算结果知 a) Im135.3294767 .0≈≈ I A, Id1≈0.2717Im1≈89.48A b) Im2,90.2326741.0A I ≈≈Id2A 56.1262Im 5434.0≈≈
导通角 在电力电子领域，导通角是指在一个周期内，由电力电子器件（如晶闸管）控制其导通的角度。 交流电一般为正弦波形，它的一个周期为360度，正半周占180度，负半周占180度。这里以可控硅作可控整流器件为例，当交流电通过二极管整流器件时，器件让正半周期的180度电流通过，而负半周期的180度的电流则不能通过通过，这种方式称为半波整流。 当交流电通过可控硅时，可以让交流电电流通过控制使其在0－180度的任一角度处开始导通，即所谓可控整流，当正半周加到可控硅的阳极，在180度的某一角度时，在可控硅的控制极加一触发脉冲，例如在30度加一脉冲，可控硅只能通过余下的150度的电流。这种使可控硅导电的起始角度称为导通角。 一个交流电的周期为360度,正半周为180度,负半周180度.可控硅又称可控整流元件,交流电通过整流元件时,元件让正180度电通过,阻止了负180度的通过,即所谓半波整流.交流电通过可控硅时,并不是让180度的正半周电全部通过的,即所谓可控整流.当正半周加到可控硅的阳极,在180度的某一角度时,在可控硅的控制极加一触发脉冲,例如在30度加一脉冲,可控硅只能通过余下的150度的电压.这种使可控硅导电的起始角度称为导通角.
可控硅有多种分类方法。 （一）按关断、导通及控制方式分类：可控硅按其关断、导通及控制方式可分为普通可控硅、双向可控硅、逆导可控硅、门极关断可控硅（GTO）、BTG可控硅、温控可控硅和光控可控硅等多种。（二）按引脚和极性分类：可控硅按其引脚和极性可分为二极可控硅、三极可控硅和四极可控硅。 （三）按封装形式分类：可控硅按其封装形式可分为金属封装可控硅、塑封可控硅和陶瓷封装可控硅三种类型。其中，金属封装可控硅又分为螺栓形、平板形、圆壳形等多种；塑封可控硅又分为带散热片型和不带散热片型两种。 （四）按电流容量分类：可控硅按电流容量可分为大功率可控硅、中功率可控硅和小功率可控硅三种。通常，大功率可控硅多采用金属壳封装，而中、小功率可控硅则多采用塑封或陶瓷封装。 (五）按关断速度分类：可控硅按其关断速度可分为普通可控硅和高频（快速）可控硅。
实验一 晶闸管的简易测试及其导通、关断条件 一、实验目的： 1.观察晶闸管的结构，掌握晶闸管测试的正确方法； 2.研究晶闸管的导通条件； 3.研究晶闸管的关断条件。 二、实验所需挂件及附件 1. TH-DD 实验台电源控制屏； 2. DJK02三相变流桥路挂箱； 3.直流电压、电流表。 三、实验线路及原理 图1-1 晶闸管的简易测试及其导通、关断条件实验线路图 四、实验内容 1. 晶闸管导通条件的测试。 2. 晶闸管关断条件的测试。 3. 测试参数：触发电流（Ig ）；维持电流（I H ）；晶闸管导通压降（U AK ）；触发电 平。 12V
五、预习要求 1.阅读半导体变流技术教材中有关晶闸管导通与关断条件的内容。 2.掌握晶闸管导通与关断时参数的测定方法。 六、实验方法 1.选用DJK02挂件三相变流桥路上的一个晶闸管，按图1-1完成实验线路的连接。 其中电源采用实验台控制屏上的12V直流电源。 2.导通实验：先将电阻R1置最大值，R2置最小值，然后接通电源，缓慢调节 R1使门极与阴极回路的触发电流逐渐增大，同时注意电压表和电流表的读书 变化，当电压表上有电压值显示时，说明晶闸管已经触发导通，此时的电流表 读数为出发电流（Ig）记录之；同时测出晶闸管的导通压降（U AK）；触发电平 （U KG）。 将触发回路断开，观察主回路的导通情况并记录之。 3.关断实验：恢复断开的触发回路，调节R2使电压表读数下降，并注意仔细观 察电压表读数的变化，当电压表的读数从某个值突然降到零时，晶闸管已经关 断，此时主回路的电流即为维持电流（I H）。 七、实验报告 1.根据实验记录判断被测晶闸管的好坏，写出简易的判断方法。 2.根据实验结果说明晶闸管的导通及关断条件 八、注意事项 1.正确连接实验线路。同组同学互查一遍，通电实验前，应由指导教师检查一 遍，方可开始实验。 2.注意正确选择测量数据所需的仪表，合理选择测量档位。 3.电压源在连接的时候注意正负极性，防止电源短路。
1.晶闸管的导通条件是什么？导通后流过晶闸管的电流由什么决定？负载上电压即是什么？晶闸管的关断条件是什么？ 欧阳光明（2021.03.07） 答：当晶闸管接受正向电压且在门极有触发电流时晶闸管才干导通；导通后流过晶闸管的电流由电源和负载决定；负载上电压即是电源电压；当晶闸管接受反向电压或者流过晶闸管的电流为零时，晶闸管关断。 2.晶闸管的主要参数有那些？ 答：晶闸管的主要参数有： 断态重复峰值电压 U：在门极断路而结温为额定值时，允许 DRM 重复加在器件上的正向峰值电压。 反向重复峰值电压 U：在门极断路而结温为额定值时，允许 RRM 重复加在器件上的反向峰值电压。 通态（峰值）电压 U：这是晶闸管通以某一规定倍数的额定通 TM 态平均电流时的瞬态峰值电压。 通态平均电流 I：稳定结温不超出额定结温时允许流过的最 T AV () 年夜工频正弦半波电流的平均值。 维持电流 I：使晶闸管维持导通所必须的最小电流。 H
擎住电流 I：晶闸管刚从断态转入通态并移除出发信号后，能 L 维持导通所需的最小电流。 浪涌电流 I：指由于电路异常情况引起的使结温超出额定结温 TSM 的不成重复性最年夜正向电流。 还有静态参数：开通时间 t、关断时间q t、断态电压临界上升率 gt / du dt和通态电流临界上升率/di dt。 3. 什么叫全控型器件？ 答：通过控制信号既可控制其导通，又可控制其关断的电力电子器件称为全控型器件。 4.工作在开关状态的电力电子器件的主要损耗有哪些？如何减小？答：主要有导通时通态损耗、阻断时断态损耗和静态开关损耗，还有基极驱动功率损耗、截止功率损耗。降低开关频率、降低饱和导通压降、减小开通和关断时间、增加缓冲电路、加散热器冷却，均可减小损耗。 P42 1. 使晶闸管导通的条件是什么？ 答：拜见上面第一题。 2.维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才干使晶闸管由导通变成关 断？ 答：晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用，不管门极出发信号是否还存在，晶闸管都坚持导通，只需坚持阳极电流在维持电流以上；但如果利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，则晶闸管关断。
可控硅调压调速原理 小功率分体机室内风机目前用的是PG调速塑封电机，为单向异步电容运转电动机。为了满足空调正常的运转，达到制冷、制热能力的平衡，所以必须保证室内风机的转速满足系统的要求，并保持转速的稳定。因此采用可控硅调压调速的方法来调节风机的转速。 1.电路原理图 2.工作原理简介 可控硅调速是用改变可控硅导通角的方法来改变电动机端电压的波形，从而改变电动机端电压的有效值，达到调速的目的。 当可控硅导通角α1=180°时，电动机端电压波形为正弦波，即全导通状态；（图示两种状态）当可 控硅导通角α1 <180°时，电动机端电压波形如图实 线所示，即非全导通状态，有效值减小；α1越小， 导通状态越少，则电压有效值越小，所产生的磁场越 小，则电机的转速越低。但这时电动机电压和电流波 形不连续，波形差，故电动机的噪音大，甚至有明显 的抖动，并带来干扰。这些现象一般是在微风或低风 速时出现，属正常。由以上的分析可知，采用可控硅 调速其电机转速可连续调节。 3.各元器件作用及注意事项 3.1D15、R28、R29、E9、Z1、R30、C1组成降压、整流、虑波稳压电路，获得相对直流电压 12V，通过光电偶合器PC817给双向可控硅BT131提供门极电压； 3.2R25、C15组成RC阻容吸收网络，解决可控硅导通与截止对电网的干扰，使其符合EMI测试标准；同时防止可控硅两端电压突变，造成无门极信号误导通。 3.3TR1选用1A/400V双向可控硅，TR1有方向性，T1、T2不可接反，否则电路不能正常工作。 3.4L2为扼流线圈，防止可控硅回路中电流突变，保护TR1，由于它是储能元件，在TR1关断和导通过程中，尖峰电压接近50V，R24容易受冲击损坏，因此禁止将L2放置在TR1前端。
晶闸管及其应用 课程目标 1 了解晶闸管结构，掌握晶闸管导通、关断条件 2 掌握可控整流电路的工作原理及分析 3 理解晶闸管的过压、过流保护 4 掌握晶闸管的测量、可控整流电路的调试和测量 课程内容 1 晶闸管的结构及特性 2 单相半波可控整流电路 3 单相半控桥式整流电路 4 晶闸管的保护 5 晶闸管的应用实例 6 晶闸管的测量、可控整流电路的调试和测量 学习方法 从了解晶闸管的结构、特性出发，掌握晶闸管的可控整流应用，掌握晶闸管的过压和过流保护方式，结合实物和实训掌握晶闸管管脚及好坏的判断，通过应用实例，了解晶闸管的典型应用。 课后思考 1晶闸管导通的条件是什么？导通时，其中电流的大小由什么决定？晶闸管阻断时，承受电压的大小由什么决定？ 2为什么接电感性负载的可控整流电路的负载上会出现负电压？而接续流二极管后负载上就不出现负电压了，又是为什么？ 3 如何用万用表判断晶闸管的好坏、管脚？ 4 如何选用晶闸管？
晶闸管的结构及特性 一、晶闸管外形与符号： 图5.1.1 符号 图5.1.2 晶闸管导通实验电路图 为了说明晶闸管的导电原理，可按图5.1.2所示的电路做一个简单的实验。 （1）晶闸管阳极接直流电源的正端，阴极经灯泡接电源的负端，此时晶闸管承受正向电压。控制极电路中开关S断开(不加电压)，如图5.1.2(a)所示，这时灯不亮，说明晶闸管不导通。 （2）晶闸管的阳极和阴极间加正向电压，控制极相对于阴极也加正向电压，如图5.1.2(b)所示.这时灯亮，说明晶闸管导通。 （3）晶闸管导通后，如果去掉控制极上的电压，即将图5.1.2(b)中的开关S断开，灯仍然亮，这表明晶闸管继续导通，即晶闸管一旦导通后，控制极就失去了控制作用。 （4）晶闸管的阳极和阴极间加反向电压如图5.1.2(C)，无论控制极加不加电压，灯都不亮，晶闸管截止。 （5）如果控制极加反向电压，晶闸管阳极回路无论加正向电压还是反向电压，晶闸管都不导通。 从上述实验可以看出，晶闸管导通必须同时具备两个条件： (1) 晶闸管阳极电路加正向电压； (2) 控制极电路加适当的正向电压(实际工作中,控制极加正触发脉冲信号)。
第十章电力电子学 10.1晶闸管的导通条件是什么？导通后流过晶闸管的电流 决定于什么？晶闸管由导通转变为阻断的条件是什么？阻断后它所承受的电压决定于什么？ 晶闸管的导通条件是:(1) 晶闸管的阳极和阴极之间加正向电压。（2）晶闸管的阳极和控制极通时加正向门极电压，晶闸管才能导通. 导通后流过晶闸管的电流决定于(电压不变时)限流电阻(使用时由负载)决定. 晶闸管由导通转变为阻断的条件是当减少阳极电压或增加负载电阻时,阳极电流随之减少,当阳极电流小于维持电流时,晶闸管便从导通状态转化维阻断状态. 阻断后它所承受的电压决定于阳极和阴极的反向转折电压. 10.2晶闸管能否和晶体管一样构成放大器？为什么？ 晶闸管不能和晶体管一样构成放大器,因为晶闸管只是控制导通的元件,晶闸管的放大效应是在中间的PN节上.整个晶闸管不会有放大作用. 10.3试画出题10.3图中负载电阻R上的电压波形和晶闸管上的电压波形。
10.4 如题4如题10.4图所示，试问： ①在开关S闭合前灯泡亮不亮？为什么？ ②在开关S闭合后灯泡亮不亮？为什么？ ③再把开关S断开后灯泡亮不亮？为什么？ ①在开关S闭合前灯泡不亮,因为晶闸管没有导通. ②在开关S闭合后灯泡亮,因为晶闸管得控制极接正电,导 通. ③再把开关S断开后灯泡亮,因为晶闸管导通后控制极就 不起作用了.
10.5如题10.5图所示，若在t1时刻合上开关S，在t2时 刻断开S，试画出负载电阻R上的电压波形和晶闸 管上的电压波形。 10.6晶闸管的主要参数有哪些？ 晶闸管的主要参数有①断态重复峰值电压U DRE :在控制极断路何竟闸管正向阻断的条件下,可以重复加在晶闸管两端的正向峰值电压,其数值规定比正向转折电压小100V.
1使晶闸管导通的条件是什么
1﹒使晶闸管导通的条件是什么？ 2﹒维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 3﹒图1中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为Im，试计算各波形的电流平均值Id1﹑Id2﹑Id3与电流有效值I1﹑I2﹑I3. 图1 4﹒上题中如果不考虑安全裕量，问100A的晶闸管能送出的平均电流Id1﹑Id2﹑Id3各为多少？这时，相应的电流最大值Im1﹑Im2﹑Im3各为多少？ 5﹒GTO和普通晶闸管同为PNPN结构，为什么GTO能够自关断，而普通晶闸管不能？ 6﹒如何防止电力MOSFET因静电感应引起的损坏？ 7﹒IGBT﹑GTR﹑GTO和电力MOSFET的驱动电路各有什么特点？ 8﹒全控型器件的缓冲电路的主要作用是什么？试分析RCD缓冲电路中各元件的作用。 9﹒试说明IGBT﹑GTR﹑GTO和电力MOSFET各自的优缺点
1、单相半波可控整流电路对电感负载供电，L＝20mH，U2=100,求当a＝0° 和60°时的负载电流I d，并画出u d与i d波形。 2、图1为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，问该变压器还有直 流磁化问题吗？试说明： ②当负载为电阻和电感时，其输出电压和电流的波形与单相全控时相同。 图1 3、单相桥式全控整流器电路，其中，U2=100V，负载中R＝2Ω,L值极大，当 a＝30°时，要求： ①作出ud、i d和i2的波形； ②求整流输出平均电压Ud、电流I d 变压器二次电流有效值I2; ， ③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。 4、单相桥式半控整流电路，电阻性负载，画出整流二极管在一周期内承受的 电压波形。 5、单相桥式全控整流电路，U2＝100V，负载中R=20Ω,L值极大，反电动势 E＝60V，当a＝30°时，要求： ①作出u d、i d和i2的波形； ②求整流输出平均电压U d、电流I d，变压器二次电流有效值I2 ;
可控硅导通角与电压的关系 导通角的理解上有两种意见： 可控硅从过零关断后，到触发导通前，之间的角度叫做导通角，这样的话，导通角越小，电流越大。导通角越大，电流越小。 可控硅从触发导通，到过零关断之间的角度叫做导通角，这样的话，导通角越大，电流越大。导通角越小，电流越小。 可控硅是一种半控器件，又名晶闸管，主要用在整流电路当中。通过控制导通时间，改变输出电压的波形，导通角和控制角，实际是应用中认为定义的俩个数值角度。以单相半波可控整流电路为例，在电工技术中，将交流电路半个周期定为180度，称为电角度。在半个周期当中： 输入电压从0开始直到晶闸管触发脉冲到来的瞬间的电角度，称作控制角α； 每半个周期晶闸管导通时间的电角度，称作导通角θ。 从定义来说α+θ=180°这俩者用来表示晶闸管在承受正向电压的半个周期的导通或阻断范围的 所以导通角越大控制角越小。 可控硅概况: 可控硅是可控硅整流元件的简称，是一种具有三个PN 结的四层结构的大功率半导体器件，一般由两晶闸管反向连接而成。它的功能不仅是整流，还可以用作无触点开关的快速接通或切断；实现将直流电变成交流电的逆变；将一种频率的交流电变成另一种频率的交流电
等等。可控硅和其它半导体器件一样，有体积小、效率高、稳定性好、工作可靠等优点。它的出现，使半导体技术从弱电领域进入了强电领域，成为工业、农业、交通运输、军事科研以至商业、民用电器等方面争相采用的元件。目前可控硅在自动控制、机电应用、工业电气及家电等方面都有广泛的应用。 可控硅从外形上区分主要有螺旋式、平板式和平底式三种。螺旋式应用较多。 可控硅结构原件: 可控硅有三个极----阳极（A）、阴极（C）和控制极（G），管芯是P型导体和N型导体交迭组成的四层结构，共有三个PN 结，与只有一个PN结的硅整流二极管在结构上迥然不同。可控硅的四层结构和控制极的引入，为其发挥“以小控大”的优异控制特性奠定了基础。可控硅应用时，只要在控制极加上很小的电流或电压，就能控制很大的阳极电流或电压。目前已能制造出电流容量达几百安培以至上千安培的可控硅元件。一般把5安培以下的可控硅叫小功率可控硅，50安培以上的可控硅叫大功率可控硅。 可控硅工作原理及作用: 我们可以把从阴极向上数的第一、二、三层看面是一只NPN型号晶体管，而二、三、四层组成另一只PNP型晶体管。其中第二、第三层为两管交迭共用。可画出图1的等效电路图。当在阳极和阴极之间加上一个正向电压E，又在控制极G和阴极C之间（相当BG2的基一射间）输入一个正的触发信号，BG2将产生基极电流Ib2，经
解:a) b) c) Idl-— (￥片1)俺 d 2717 Ta JI 2 d ,0. 1767 I a 4 ￡ -匚 l rn ——(纟 + 1)缺 0.胡 31 A TT 2 sin 亦泊3) ~~~ l + ± fe 0.898 J = J — f : = 0. 5 A 7.晶闸管的触发脉冲需要满足哪些条件? 第2至第8章作业 第2章电力电子器件 1. 使晶闸管导通的条件是什么？ 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流 （脉冲）。或：uAK>0 且 uGK>0 2. 维持晶闸管导通的条件是什么？ 答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电 流，即维持电流。 3. 怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 答：要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管 的电流降到接近于零的某一数值以下， 即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸 管关断。 4. 图1中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为 I m ，试计 算各波形的电流平均值 I d1、|d2、I d3与电流有效值11、12、|3。 a) b) c) 图1晶闸管导电波形
答：A：触发信号应有足够的功率 B:触发脉冲应有一定的宽度，脉冲前沿尽可能陡，使元件在触发导通后，阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。 C:触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相范围必须满足电路要求。 第3章整流电路 1.单相半波可控整流电路对电感负载供电，L = 20mH，U2= 100V，求当a= 0°和60。时的负 载电流I d，并画出u d与i d波形。 解：a = 0°寸，在电源电压U2的正半周期晶闸管导通时，负载电感L储能，在晶闸管开始导通时刻，负载电流为零。在电源电压u2的负半周期，负载电感L释放能量，晶闸管继续导通。因此，在电源电压u2的一个周期里，以下方程均成 ud与id的波形如下图:L―- = sin(oi di亠 考虑到初始条件二半时2±_0可解方程紂： 心一' (l^cos^) (cL -顷-22. 51 (A) (t)L
第一章 电力半导体器件 习题与思考题解 1-1．晶闸管导通的条件是什么？怎样使晶闸管由导通变为关断？ 解：晶闸管导通的条件是：阳极承受正向电压，处于阻断状态的晶闸管，只有在门极加正向触发电压，才能使其导通。门极所加正向触发脉冲的最小宽度，应能使阳极电流达到维持通态所需要的最小阳极电流，即擎住电流ＩＬ以上。导通后的晶闸管管压降很小。 使导通了的晶闸管关断的条件是：使流过晶闸管的电流减小至某个小的数值－维持电流 ＩＨ以下。其方法有二： １）减小正向阳极电压至某一最小值以下，或加反向阳极电压； ２）增加负载回路中的电阻。 1-2．型号为KP100-3的晶闸管，维持电流I H =4mA ，使用在题1-2图中的电路中是否合理？为什么（不考虑电压、电流裕量）？ 解：根据机械工业部标准JB1144-75规定，ＫＰ型为普通闸管，KP100-3的晶闸管，其中100是指允许流过晶闸管的额定通态平均电流为100A ，3表示额定电压为300V 。 对于图(a)，假若晶闸管V 被触发开通，由于电源为直流电源，则晶闸管流过的最大电流为 ()mA I V 210500100 3 =?= 因为I V < I H ，而I H < I L ，I L 为擎住电流，通常I L =(2~4) I H 。可见，晶闸管流过的最大电流远小于擎住电流，所以，图(a)不合理。 对于图(b)，电源为交流220V ，当α=0°时，最大输出平均电压 9922045.045.02=?=≈U U d （Ｖ） 平均电流 9.910 99 === R U d VAR I (A)
波形系数 57.1≈= VAR V f I I K 所以， ＩＶ＝K f 。ＩＶＡＲ＝1.57×9.9＝15.5(A) 而KP100-3允许流过的电流有效值为I VE ＝1.57×100＝157(A)， I L < I V 300(V) 所以，图(b)不满足电压指标，不合理。 对于图(c)，电源为直流电源，Ｖ触发导通后，流过Ｖ的最大电流为I V ＝150／1＝150(A),即为平均值，亦是有效值。而I VE ＝150A ，I V ＝150(A)<157（A ），即I L < I V 单片机课程设计报告--可控硅导通角的控制
单片机课程设计报告可控硅导通角的控制
可控硅导通角的控制 设计要求 ■导通时间可调，按键输入设置，LED 数码直读显示 ■精度误差小于50us 摘要：随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术,本文将介绍由单片机怎样去控制可控硅的导通角，可控硅在日常生活中的应用是非常广泛的，种类繁多，有温控可控硅和光控可控硅等多种，本设计使用的是MOC3021光敏双向可控硅，去控制交流电正负半周导通的时间。 关键词：单片机，数字控制，同步信号，数码管，可控硅，三端稳压器7805，MOC3021，P521，AT89C2051 1 引言 随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中可控硅导通角的控制就是一个典型的例子。 本设计用光耦(P521)提取市电过零点的同步信号，由单片机控制可控硅的导通角，以实现被控对象(如灯泡)功率的数字化调节。（本设计用功率电阻代表被控对象） 2 总体设计方案 总体设计框图 图（1） 总体设计方框图 主控制器单片机通过外部中断口提取交流电过零点的信号，再依外部按键设置的数，通过一定的 算法转化为内部定时器的定时常数，去控制可控硅交流电导通的时间。 LED 显 示 同步信号提 取 单片机复位 时钟振荡 按键设置 可控硅 主 控 制 器
3 模块电路方案论证与比较 3.1主控制器 方案一： 选用8051,其有四组I/O口，资源丰富 图（2）8051 方案二： 选用AT89C2051，其有两组I/O口，资源较紧张 图（3）AT89C2051 最终方案： 因单片机AT89C2051具有低电压供电和体积小等特点，;两组端口就能满足本电路系统的设计需要，价格又比较便宜，所以采用它。
1.1 晶闸管导通的条件是什么？由导通变为关断的条件是什么？ 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：u AK>0且u GK>0。 要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。 1.2晶闸管非正常导通方式有几种？ （常见晶闸管导通方式有5种，见课本14页，正常导通方式有：门级加触发电压和光触发） 答：非正常导通方式有： (1) Ig=0，阳极加较大电压。此时漏电流急剧增大形成雪崩效应，又通过正反馈放大漏电 流，最终使晶闸管导通； (2) 阳极电压上率du/dt过高；产生位移电流，最终使晶闸管导通 (3) 结温过高；漏电流增大引起晶闸管导通。 1.3 试说明晶闸管有那些派生器件。 答：晶闸管派生器件有：（1）快速晶闸管，（2）双向晶闸管，（3）逆导晶闸管，（4）光控晶闸管 1.4 GTO和普通晶闸管同为PNPN结构，为什么GTO能够自关断，而普通晶闸管不能？答:GTO和普通晶闸管同为PNPN 结构,由P1N1P2 和N1P2N2 构成两个晶体管V1、V2 分别具有共基极电流增益α1 和α２，由普通晶闸管的分析可得，α1 + α2 = 1 是器件临界导通的条件。α1 + α2＞1 两个等效晶体管过饱和而导通；α1 + α2＜1 不能维持饱和导通而关断。GTO 之所以能够自行关断,而普通晶闸管不能,是因为GTO 与普通晶闸管在设计和工艺方面有以下几点不同： 1）GTO 在设计时α2 较大,这样晶体管T2 控制灵敏,易于GTO 关断; 2)GTO 导通时α1 + α2 的更接近于l,普通晶闸管α1 + α2 ≥1.5 ,而GTO 则为α1 + α2 ≈1.05 ，GTO 的饱和程度不深,接近于临界饱和,这样为门极控制关断提供了有利条件; 3)多元集成结构使每个GTO 元阴极面积很小, 门极和阴极间的距离大为缩短,使得P2 极
电子技术课程设计Array电子技术 课程设计 成绩评定表 设计课题：功率200W的灯光亮度调节器 学院名称：电气工程学院 专业班级：自动F1208 学生姓名：余洋 学号： 201223910224 指导教师：刘林芝孟艳花张晓辉 设计地点：31-227 设计时间： 2014-07-01～2014-07-09 指导教师意见 该生能够按照本次综合设计任务的要求完成全部任务，对其设计内容进行详细、完整的介绍，文字通顺，内容详实，论述充分、完整，立论正确，结构合理；报告字数符合相关要求，工整规范。课题背景介绍清楚，综述分析充分；设计方案合理、可行，论证严谨，逻辑性强，具有说服力；符号统一；图表完备、符合规范要求；能对整个设计过程进行全面的总结，得出有一定价值的实验结果。 成绩: 签名：年月日
电子技术 课程设计 课程设计名称：功率200W的灯光亮度调节器 专业班级：自动F1208 学生姓名：余洋 学号： 201223910224 指导教师：刘林芝孟艳花张晓辉 课程设计地点：31-227 课程设计时间：2014-07-01～2014-07-09
电子技术课程设计任务书 学生姓名余洋专业班级自动F1208学号201223910224题目功率200W的灯光亮度调节器 课题性质工程设计课题来源自拟 指导教师张晓辉 主要内容（参数） 功率200W的灯光亮度调节器可以实现以下功能： 1、轻触式灯光亮度调节功能。 2、通过手动旋转电位器作为输入信号，控制单向可控硅的导通角，从而改变电压实现调光。 任务要求（进度） 第1-2天：熟悉课程设计任务及要求，查阅技术资料，确定设计方案。 第3-4天：按照确定的方案设计单元电路。要求画出单元电路图，元件及元件参数选择要有依据，各单元电路的设计要有详细论述。 第5-6天：软件设计，编写程序，运用软件仿真。 第7-8天：撰写课程设计报告。要求内容完整、图表清晰、文理流畅、格式规范、方案合理、设计正确，篇幅合理。 主要参考资料[1] 康华光．模拟电子技术基础（第五版）．高等教育出版社，2005 [2]《数字电子技术实验及课题设计》北京：高等教育出版社，1995 [3] 阎石．数字电路技术基础（第五版）．北京：高等教育出版社，2006 审查意见 系（教研室）主任签字：年月日
一、单向可控硅工作原理 可控硅导通条件：一是可控硅阳极与阴极间必须加正向电压，二是控制极也要加正向电压。以上两个条件必须同时具备，可控硅才会处于导通状态。另外，可控硅一旦导通后，即使降低控制极电压或去掉控制极电压，可控硅仍然导通。 可控硅关断条件：降低或去掉加在可控硅阳极至阴极之间的正向电压，使阳极电流小于最小维持电流以下。 二、单向可控硅的引脚区分 对可控硅的引脚区分，有的可从外形封装加以判别，如外壳就为阳极，阴极引线比控制极引线长。从外形无法判断的可控硅，可用万用表R×100或R×1K挡，测量可控硅任意两管脚间的正反向电阻，当万用表指示低阻值（几百欧至几千欧的范围）时，黑表笔所接的是控制极G，红表笔所接的是阴极C，余下的一只管脚为阳极A。 三、单向可控硅的性能检测 可控硅质量好坏的判别可以从四个方面进行。第一是三个PN结应完好；第二是当阴极与阳极间电压反向连接时能够阻断，不导通；第三是当控制极开路时，阳极与阴极间的电压正向连接时也不导通；第四是给控制极加上正向电流，给阴极与阳极加正向电压时，可控硅应当导通，把控制极电流去掉，仍处于导通状态。 用万用表的欧姆挡测量可控硅的极间电阻，就可对前三个方面的好坏进行判断。具体方法是：用R×1k或R×10k挡测阴极与阳极之间的正反向电阻（控制极不接电压），此两个阻值均应很大。电阻值越大，表明正反向漏电电流愈小。如果测得的阻值很低，或近于无穷大，说明可控硅已经击穿短路或已经开路，此可控硅不能使用了。 用R×1k或R×10k挡测阳极与控制极之间的电阻，正反向测量阻值均应几百千欧以上,若电阻值很小表明可控硅击穿短路。 用R×1k或R×100挡，测控制极和阴极之间的PN结的正反向电阻在几千欧左右，如出现正向阻值接近于零值或为无穷大，表明控制极与阴极之间的PN结已经损坏。反向阻值应很大，但不能为无穷大。正常情况是反向阻值明显大于正向阻值。 万用表选电阻R×1挡，将黑表笔接阳极，红表笔仍接阴极，此时万用表指针应不动。红表笔接阴极不动，黑表笔在不脱开阳极的同时用表笔尖去瞬间短接控制极，此时万用表电阻挡指针应向右偏转，阻值读数为10欧姆左右。如阳极接黑表笔，阴极接红表笔时，万用表指针发生偏转，说明该单向可控硅已击穿损坏。 四、可控硅的使用注意事项 选用可控硅的额定电压时，应参考实际工作条件下的峰值电压的大小，并留出一定的余量。 1、选用可控硅的额定电流时，除了考虑通过元件的平均电流外，还应注意正常工作时导通角的大小、散热通风条件等因素。在工作中还应注意管壳温度不超过相应电流下的允许值。 2、使用可控硅之前，应该用万用表检查可控硅是否良好。发现有短路或断路现象时，应立即
实验一晶闸管的简易测试及导通关断条件实验 1. 实验目的 1）掌握晶闸管的简易测试方法； 2）验证晶闸管的导通条件及关断方法。 3）实验电路见图1-1。 2. 实验设备 1）自制晶闸管导通与关断实验板2）0～30V直流稳压电源（泽东楼408室MOTECH LPS －305可编程直流稳压电源）3）万用表（指针式或者数字式）4）1.5V×3干电池（可选）5）好坏晶闸管 （a）（b） 图1－1 晶闸管导通与关断条件实验电路 图1-2 判别晶闸管好坏图1-3 检测晶闸管触发能力 3.实验内容及步骤 自制好实验用电路板，每组至少一块，可选择图1－1的（a）或者（b）。 用指针式万用表检测 1）鉴别晶闸管好坏 见图1-2所示，置于R×1位置，用表笔测量G、K之间的正反向电阻，阻值应为几欧～几十欧。一般黑表笔接G，红表笔接K时阻值较小。由于晶闸管芯片一般采用短路发射极结
构（即相当于在门极与阴极之间并联了一个小电阻），所以正反向阻值差别不大，即使测出正反向阻值相等也是正常的。接着将万用表调至R×10K档，测量G、A与K、A之间的阻值，无论黑表笔与红表笔怎样调换测量，阻值均应为无穷大，否则，说明管子已经损坏。2）检测晶闸管的触发能力 检测电路如图所示。外接一个4.5V电池组，将电压提高到6～7.5V（万用表内装电池不同）。将万用表置于0.25～1A档，为保护表头，可串入一只R=4.5V/I档Ω的电阻（其中：I档为所选择万用表量程的电流值）。电路接好后，在S处于断开位置时，万用表指针不动；然后闭合S（S可用导线代替），使门极加上正向触发电压，此时，万用表指针应明显向右偏，并停在某一电流位置，表明晶闸管已经导通。接着断开开关S，万用表指针应不动，说明晶闸管触发性能良好。 3）检测晶闸管的导通条件： 1. 首先将S1～S3断开，闭合S4，加上30V正向阳极电压，然后让门极开路或接一4.5V 电压，观看晶闸管是否导通，灯泡是否亮。 2. 加30V反向阳极电压，门极开路、接－4.5V或接＋4.5V电压，观察晶闸管是否导通，灯泡是否亮。 3. 阳极、门极都加正向电压，观看晶闸管是否导通，灯泡是否亮。 4. 灯亮后去掉门极电压，看灯泡是否亮；再加－4.5V反向门极电压，看灯泡是否继续亮，为什么？ 4）晶闸管关断条件实验 1. 接通正30V电源，再接通4.5V正向门极电压使晶闸管导通，灯泡亮，然后断开门极电压。 2. 去掉30V阳极电压，观察灯泡是否亮。 3. 接通30V正向阳极电压及正向门极电压使灯亮，然后闭合S1，断开门极电压。然后接通S2，看灯泡是否熄灭。 4. 再把晶闸管导通，断开门极电压，然后闭合S3，再立即打开S3，观察灯泡是否熄灭。 5. 断开S4，再使晶闸管导通，断开门极电压。逐渐减小阳极电压，当电流表指针由某值突然降到零时刻值就是被测晶闸管的维持电流。此时若再升高阳极电压，灯泡也不再发亮，说明晶闸管已经关断 如果使用图1－1（b）测试，则可使用直流稳压电源提供6V直流电源进行。要求测试分别加5.8V、6V、6.2V、7V、8V、8.5V进行测试。分别测试当没按下K和按下K后，观察两吸串联的发光二极管是否点亮？并根据不同电压观察发光二极管的亮度情况。同时要求用万用表的直流电压档的10V档和2.5V档测量导通后晶闸管的管压降，并记录数据。 用数字式万用表检测 1）判别单向晶闸管的电极 在单向晶闸管的控制极G与阴极K之间有一个PN结,而在阳极与控制极G之间有两个反向串联的PN结。我们就是以此为依据来判定晶闸管的电极。 将数字式万用表置于二极管测试挡,用红表笔接某一电极引脚,黑表笔分别接触另外两个电极引脚。如果其中有一次显示电压为零点几伏,说明这时红表笔接的是控制极G,黑表笔接的是阴极K,剩下的一个则是阳极A。假如两次都显示溢出符号“1”,说明红表笔接的不是控制极G,需更换其他电极引脚重新测试。用这个方法就能够判别出单向晶闸管的三个电极引脚。2）检测单向晶闸管的触发功能 方法一:用电阻挡检测 (1)将数字万用表置于电阻20kΩ挡,红表笔接阳极A,黑表笔接阴极K,把控制极G悬空,此时
第一章作业 1. 使晶闸管导通的条件是什么？ 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：u AK>0且u GK>0。 2. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。 3. 图1-43 中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为I m，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I1、I2、I3。 解：（a） (b) (c)
第二章作业 1. 单相半波可控整流电路对电感负载供电，L＝20mH，U2＝100V，求当α＝0?和60? 时的负载电流I d，并画出u d与i d波形。 解：α＝0?时，在电源电压u2的正半周期晶闸管导通时，负载电感L储能，在晶闸管开始导通时刻，负载电流为零。在电源电压u2的负半周期，负载电感L释放能量，晶闸管继续导通。因此，在电源电压u2的一个周期里，以下方程均成立： 考虑到初始条件：当ωt＝0 时i d＝0 可解方程得： u d与i d的波形如下图： 当α＝60°时，在u2正半周期60?~180?期间晶闸管导通使电感L储能，电感L储藏的能量在u2负半周期180?~300?期间释放，因此在u2一个周期中60?~300?期间以下微分方程成立：
考虑初始条件：当ωt＝60 时i d＝0 可解方程得： 其平均值为 此时u d与i d的波形如下图： 2．图2-9为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，问该变压器还有直流磁 ；②当负载是电阻或电化问题吗？试说明：①晶闸管承受的最大反向电压为 2 感时，其输出电压和电流的波形与单相全控桥时相同。 答：具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，该变压器没有直流磁化的问题。因为单相全波可控整流电路变压器二次测绕组中，正负半周内上下绕组内电流的方向相反，波形对称，其一个周期内的平均电流为零，故不会有直流磁化的问题。 以下分析晶闸管承受最大反向电压及输出电压和电流波形的情况。 ①以晶闸管VT2为例。当VT1导通时，晶闸管VT2通过VT1与2个变压器二次绕 。 组并联，所以VT2承受的最大电压为 2 ②当单相全波整流电路与单相全控桥式整流电路的触发角a 相同时，对于电阻
电力电子课后答案 第二章 2.2 使晶闸管导通的条件是什么？维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 答： 使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正相阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或者U AK >0且U GK >0； 维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。 2.3图2-1中阴影部分表示流过晶闸管的电流波形，各波形的电流最大值均为m I ， 试计算各波形的电流平均值1d I 、2d I 、3d I 与电流有效值1I 、2I 、3I ，和它们的波形系数1f K ，2f K ，3f K 。 题图2.1 晶闸管导电波形 解： a) 1d I = 4 1 2sin()(1)0.27222 m m m I I t I π π ωπ π= +≈? 1I 24 131(sin )()0.4822 42m m m I I t d wt I ππ ?π π = +≈? 111/0.48/0.27 1.78f d m m K I I I I === b) 2d I =412 sin ()(1)0.5422 m m m I I td wt I ππ?=+=∏? 2I 24 21 31(sin )()0.67242m m m I I t d wt I π π ?π π = +≈? 222/0.67/0.54 1.24f d m m K I I I I === c) 3d I = 20 1 1()24 m m I d t I π ωπ = ? 3I 220 1 1()22 m m I d t I π ωπ = ? 333/0.5/0.252f d m m K I I I I === 2.4. 如果上题中晶闸管的通态平均电流为100A ，考虑晶闸管的安全裕量为1.5，问其允许通
在电子制作中，运用单向或双向可控硅作为开关、调压的执行器件是很方便的，而且还可以控制直流、交流电路的负载功率。但是，目前有些电子制作文章中，对可控硅的运用常有谬误之处。可以说，此类电子制作稿纯粹是杜撰出来的，不要说制作，恐怕作者连起码的实验也未做过，这岂不是造成对初学者的误导吗?常见的电路设计不当之处大约有心下几点—— 一、触发电路的问题 若欲使可控硅触发导通，除有足够的触发脉冲幅度和正确的极性以外，触发电路和可控硅阴极之间必须有共同的参考点。有些电路从表面看，触发脉冲被加到可控硅的触发极G，但可控硅的阴极和触发信号却无共同参考点，触发信号并未加到可控硅的G－K之间，可控硅不可能被触发。 图1a例为555组成的自动水位控制电路，用于水塔自动保持水位。该文制作者考虑到水井和水塔中的水不能带市电，故555控制系统用变压器隔离降压供电。555第3脚输出脉冲接入双向可控硅的G点。 由于双向可控硅T1对控制电路是悬空的，555第3脚输出脉冲根本不能形成触发电流，可控硅不可能导通。再者，该电路虽采用隔离市电的低压供电，但控制电路仍然通过G、T1极与市电相连，当220V输端B为火线时，井水和水塔供水将代有市电电压，这是绝不允许的! 正确的方式见图1b。可控硅与抽水电机组成抽水控制开关，SCR的触发由T1与G间接入电阻控制。当水位降低时，控制触点开路，555第3脚输出高电平(此电路部分省略)，使Q导通，继电器f吸合，SCR触发导通，电机开始运转。当水位达到时，触点经水接通，555第3脚输出低电平，Q截止，SCR在交流电过零时截止，抽水停止。 上述电路因设计考虑不周，出现了不该有的低级错误。但类似水塔供水控制系统与市电不隔离的设计，却常出现在电子书刊中。 触发电路设计不当的第二个例子常见于电子制作稿中，其电路见图2，图中对电路进行简化。其实，无论控制系统完成何种控制，无论是单向还是双向可控硅，图2的触发电路是不能正常工作的。 其问题在于，控制系统发出触发信号UG，其参考点是共地，而可控硅T1或T2的参考点是负载热端。实实上，加到可控硅的触发电压UG是与负载端电