《汽车电工电子》教案-可控硅整流充电机
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模块六可控硅整流充电机
一、教学目标
1．了解晶闸管的结构及应用；
2．能正确用万用表检测晶闸管和单结晶体管的好坏及极性。
二、课时分配
本项目共4个课题，安排2课时。
三、教学重点
通过本模块的学习，让学生了解晶闸管的结构；会画晶闸管的电路符号，能判断晶闸管的状态；了解可控整流电路的结构特点；了解触发电路的组成及工作过程；会用万用表检测单结晶体管的特性。
四、教学难点
1．能区分可控整理电路与整流电路的异同点。
五、教学内容
课题一晶闸管
1．结构与符号
晶闸管的外形有小型塑封型（小功率）、平面型（中功率）和螺栓型（中、大功率）几种，如图所示。
晶闸管是由四层半导体P—N—P—N叠合而成，形成三个PN结，有三个电极：阳极Ａ、阴极K、和控制极G。
晶闸管外形
晶闸管结构与符号
2．工作原理
构成的回路称为主回路。
晶闸管晶闸管的a、k极、指示灯HL、和电源V
AA
构成的回路称为触发电路或控制电路。
的g、k极、开关S和电源V
GG
实验电路
①正向阻断。
在图所示电路中，指示灯不亮，这说明晶闸管加正向电压，但控制极未加正向电压时，管子不会导通，这种状态称为晶闸管的正向阻断状态。
正向阻断
触发导通
②触发导通。
在上图所示电路中，晶闸管加正向电压，在控制极上加正向触发电压，此时指示灯亮，表明晶闸管导通，这种状态称为晶闸管的触发导通。
反向阻断
③反向阻断。
在上图所示电路中，晶闸管加反向电压，即a极接电源负极，k极接电源正极，此时不论开关s闭合与否，指示灯始终不亮。
这说明当单向晶
闸管加反向电压时，不管控制极加怎样的电压，它都不会导通，而处于截止状态，这种状态称为晶闸管的反向阻断。
3．导通关断条件
（1）晶闸管的导通条件
①阳极A和阴极K间加正向电压。
②控制极G和阴极K间加正向触发电压。
③阳极电流I
A 不小于维持电流I
H。
（２）晶闸管的关断条件
①阳极A加反向电压，或不加触发信号。
②晶闸管正向导通后，若令其关断，必须减小U
A （或使U
A
反向），使晶闸
管中电流小于维持电流。
4．主要参数
①额定正向平均电流I
T
（通态平均电流）：允许通过晶闸管阳极的工频频率正弦波半波电流的平均值。
②维持电流I
H
：在控制极开路的情况下，晶闸管维持导通时的最小阳极电
流。
正向电流小于I
H
时，管子自动阻断。
③触发电压U
GT 和触发电流I
GT
：晶闸管从阻断到完全导通所需要的最小的
控制极直流电压和电流。
④正向断态重复峰值电压U
DRM
：控制极开路的条件下，允许重复作用在晶闸管上的最大正向电压。
5．晶闸管的型号
根据机械工业部颁发的标准JB1144—75规定，KP系列普通晶闸管的型号及含义如下：
K P □－□□
第1项：K——晶闸管，P——普通型。
第2项：额定通态平均电流。
第3项：正反向重复峰值电压级数。
第4项：通态平均电压组别（小于100A时不标级）。
6．简易检测
（1）判别电极
万用表置于R×1 k挡或R×100挡，用万用表黑表笔接其中一个电极，红表笔分别接另外两个电极。
（2）PN结特性测量
控制极G和阴极K之间，是一个简单的PN结。
用万用表测量其正反向电阻，如果两者有很明显的差别，则说明该PN结是好的。
（3）触发特性测量
①万用表置于R×10挡，红表笔接阴极k，黑表笔接阳极a，指针应接近∞，如图（a）所示。
②用黑表笔在不断开阳极的同时接触控制极g，万用表指针向右偏转到低阻值，表明晶闸管能触发导通，如图（b）所示。
③在不断开阳极a的情况下，断开黑表笔与控制极g的接触，万用表指针应保持在原来的低阻值上，表明晶闸管撤去控制信号后仍将保持导通状态。
用万用表检测晶闸管质量
课题二单相可控整流电路
1．单相半波可控整流电路
单相半波可控整流电路原理图和工作波形图
由公式可知：改变控制角α，可改变输出电压Uo。
2．单相全波桥式可控整流电路
单相全波桥式可控整流电路原理图和工作波形图工作原理：
①电压u为正半周时T
1和D
2
承受正向电压。
②电压u为负半周时T
2和D
1
承受正向电压
课题三晶闸管触发电路
1．对触发电路的要求
①触发电压必须与晶闸管阳极电压同步。
②触发电压应满足主电路移相范围的要求。
③触发脉冲电压的前沿要陡，宽度要满足一定的要求。
④具有一定的抗干扰能力。
⑤触发信号应有足够大的电压和功率。
2．单结晶体管触发电路
（1）单结晶体管的结构、符号和特性
单结晶体管又叫双基极二极管，也叫单晶硅管，其结构及符号如图所示。
单结晶体管结构、符号和等效电路
（a）结构（b）符号（c）等效电路（2）单结晶体管的伏安特性
单结晶体管的发射极电流I
E 与E、B
1
间电压U
EB1
的关系曲线称为单结晶体管
伏安特性曲线，特性曲线的测试电路如图所示，方框内为单结晶体管的等效电路。
单结晶体管特性曲线的测试
当B
2、B
1
间加电源U
BB
，且发射极开路时，A点电位为：
η称为单结晶体管的分压比，其大小由管子的结构决定，一般在0.3～0.9之间，是单结晶体管的主要参数之一。
（3）单结晶体管触发电路
单结晶体管触发电路如图所示。
单结晶体管张弛振荡电路
驰张振荡电路产生的脉冲电压
3．触发电路与主电路的连接
下图所示为全波桥式可控整流电路，触发脉冲是由单结晶体管振荡电路产生的。
电路元件的作用简述如下。
触发电路与主电路的连接
（1）变压器
负载R
L
所在的电路称为主电路，产生触发脉冲的是触发电路。
触发电路和主电路的电压波形
（2）稳压管
稳压管VDZ的作用是削波稳压，即把电压u
O 的顶部削掉，使u
O
稳定在U
2
，
并使波形变成梯形波，如图所示。
（3）电位器
电位器R
P
的电阻值与电容C的充电时间有关。
（4）温度补偿电阻
电阻R
2的作用是补偿温度变化对单结晶体管峰值电压U
P
的影响。
课题四可控硅整流充电机
电气原理如下：
该充电机包括主整流电路、触发电路和控制电路三个部分。
可控硅整流充电机原理图
1．主整流电路
主整流电路是用两个硅二极管、两个可控硅元件组成的单相桥式整流电路，并由220V单相交流电直接供电，不设置整流变压器，以提高输出直流电压。
2．触发电路
触发电路是典型的单结晶体管移相触发电路。
3．控制电路
在触发电路中，还设置了电容器C
2，它的作用是，当三极管V
1
的基极—发
射极之间电压升高时，V
1导通，触发电路的直流电通过R
3
，V
1
向电容器C
1
充电。
如果充电速度加快，电容器C
1
两端的电压上升速度就加快，输出脉冲就提前，晶体管将提前导通而使充电电压提高。
六、课后作业
完成所有课题的学后测评。
