第五章晶闸管及其整流电路补充内容
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晶闸管相控整流电路
整流电路中二极管损坏、电容 器漏电或电阻器阻值异常，导 致输出电压异常。
电源故障
输入电源缺相、电压过高或过 低，影响整流电路的正常运行
。
பைடு நூலகம்
故障诊断方法与步骤
外观检查
观察整流电路的外观，检查是否有明显的烧 毁、断裂等故障现象。
电阻测量
使用万用表测量整流电路中各元件的电阻值， 判断是否正常。
电压测量
测量整流电路的输入和输出电压，判断是否 在正常范围内。
的电压和电流。
电路优化方法
降低损耗 选择低阻抗的元件，以减小电路的导通电阻和漏电流。 采用合理的散热设计，确保元件温度不超过额定范围。
电路优化方法
提高效率
1
2
优化电路布局，减小线路损耗。
3
选择适当的触发延迟角，以平衡输出电压和电流， 提高转换效率。
电路优化方法
01
增强稳定性
02
加入适当的反馈控制，如电压反馈或电流反馈，以提高电 路的稳定性。
稳定性
确保电路在各种工况下都能稳定运行 。
设计原则与步骤
• 可靠性：选用可靠的元件，确保电路的长 期稳定运行。
设计原则与步骤
1. 明确设计要求
确定输出电压、电流的规格以及电路 的效率要求。
2. 选择合适的元件
根据设计要求选择合适的晶闸管、二 极管、电容、电感等元件。
设计原则与步骤
3. 设计主电路
03
优化元件参数匹配，减小参数失配对电路稳定性的影响。
06
晶闸管相控整流电路的 故障诊断与维护
常见故障类型与原因
晶闸管损坏
由于电流过大、电压过高或散 热不良等原因，导致晶闸管烧
毁或击穿。
触发电路故障
电源故障
输入电源缺相、电压过高或过 低，影响整流电路的正常运行
。
பைடு நூலகம்
故障诊断方法与步骤
外观检查
观察整流电路的外观，检查是否有明显的烧 毁、断裂等故障现象。
电阻测量
使用万用表测量整流电路中各元件的电阻值， 判断是否正常。
电压测量
测量整流电路的输入和输出电压，判断是否 在正常范围内。
的电压和电流。
电路优化方法
降低损耗 选择低阻抗的元件，以减小电路的导通电阻和漏电流。 采用合理的散热设计，确保元件温度不超过额定范围。
电路优化方法
提高效率
1
2
优化电路布局，减小线路损耗。
3
选择适当的触发延迟角，以平衡输出电压和电流， 提高转换效率。
电路优化方法
01
增强稳定性
02
加入适当的反馈控制，如电压反馈或电流反馈，以提高电 路的稳定性。
稳定性
确保电路在各种工况下都能稳定运行 。
设计原则与步骤
• 可靠性：选用可靠的元件，确保电路的长 期稳定运行。
设计原则与步骤
1. 明确设计要求
确定输出电压、电流的规格以及电路 的效率要求。
2. 选择合适的元件
根据设计要求选择合适的晶闸管、二 极管、电容、电感等元件。
设计原则与步骤
3. 设计主电路
03
优化元件参数匹配，减小参数失配对电路稳定性的影响。
06
晶闸管相控整流电路的 故障诊断与维护
常见故障类型与原因
晶闸管损坏
由于电流过大、电压过高或散 热不良等原因，导致晶闸管烧
毁或击穿。
触发电路故障
晶闸管与单向可控整流电路
以得到单相半波可控整流电路的主电路，如下图(a)所 示。
• 工作原理 设图中 负载 RL为电阻性负载
u2 2U2 sint
（1）晶闸管的控制极上未加正向触发电压，那么根据晶闸管的导通条件，不论正弦交流 电压u2 是正半周还是负半周，晶闸管都不会导通。这时，负载端电压uo=0、负载电流 io=0， 因而电源的全部电压都由晶闸管承受，即UT=U2。
。
控制极相对于阴极接的是反向电 压，这时灯不亮，说明晶闸管也 不导通。
图（e）晶闸管的控制极和 阴极均接正向电压，阳极接 反向电压，此时灯不亮，说 明晶闸管也不导通，此时处 于反向阻断状态。
综上所述，可得出晶闸管有以下几个特点： （1）晶闸管导通是条件是阳极和门极均加正向电压。 （2）晶闸管导通后，门极就失去了控制作用。 （3）晶闸管的阻断条件是去掉阳极电压或阳极加反向电 压，或减小阳极电压使晶闸管中的电流IA小于维持电流IH。
晶闸管与单向可控整流电路
•1.1 晶闸管
晶闸管全称晶体闸流管，旧称可控硅 简称SCR。
它的主要成员有单向晶闸管、双向晶闸管、光控晶 闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、快速晶闸管等等。晶 闸管只需几十到几百毫安的小电流，就能控制几百至几千 安的大电流，使电子技术从弱电领域扩展到强电领域。晶 闸管作为电力电子器件，具有体积小，重量轻，效率高等 优点，因此应用极为广泛。
门极G
阴极K
• 晶闸管的外形 •
• 晶闸管的工作原理 我们可以通过下图所示的电路图来说明晶闸管的工作
原理。在该图中电源、晶闸管和负载白炽灯组成的回路 为晶闸管主回路，由电源、开关、负载和晶闸管门极及 阴极组成的回路为晶闸管控制回路。
如图（a）晶闸管阳极经白 炽灯接电源的正极，门极 经电阻接电源的正极开关 断开，灯不亮，说明没有 触发信号，晶闸管不导通。
• 工作原理 设图中 负载 RL为电阻性负载
u2 2U2 sint
（1）晶闸管的控制极上未加正向触发电压，那么根据晶闸管的导通条件，不论正弦交流 电压u2 是正半周还是负半周，晶闸管都不会导通。这时，负载端电压uo=0、负载电流 io=0， 因而电源的全部电压都由晶闸管承受，即UT=U2。
。
控制极相对于阴极接的是反向电 压，这时灯不亮，说明晶闸管也 不导通。
图（e）晶闸管的控制极和 阴极均接正向电压，阳极接 反向电压，此时灯不亮，说 明晶闸管也不导通，此时处 于反向阻断状态。
综上所述，可得出晶闸管有以下几个特点： （1）晶闸管导通是条件是阳极和门极均加正向电压。 （2）晶闸管导通后，门极就失去了控制作用。 （3）晶闸管的阻断条件是去掉阳极电压或阳极加反向电 压，或减小阳极电压使晶闸管中的电流IA小于维持电流IH。
晶闸管与单向可控整流电路
•1.1 晶闸管
晶闸管全称晶体闸流管，旧称可控硅 简称SCR。
它的主要成员有单向晶闸管、双向晶闸管、光控晶 闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、快速晶闸管等等。晶 闸管只需几十到几百毫安的小电流，就能控制几百至几千 安的大电流，使电子技术从弱电领域扩展到强电领域。晶 闸管作为电力电子器件，具有体积小，重量轻，效率高等 优点，因此应用极为广泛。
门极G
阴极K
• 晶闸管的外形 •
• 晶闸管的工作原理 我们可以通过下图所示的电路图来说明晶闸管的工作
原理。在该图中电源、晶闸管和负载白炽灯组成的回路 为晶闸管主回路，由电源、开关、负载和晶闸管门极及 阴极组成的回路为晶闸管控制回路。
如图（a）晶闸管阳极经白 炽灯接电源的正极，门极 经电阻接电源的正极开关 断开，灯不亮，说明没有 触发信号，晶闸管不导通。
晶闸管整流
2．1晶闸管（SCR） 2．2．1结构与工作原理 一 晶闸管的结构 1按外形分类： 螺栓式与平板式．
1
2 内部结构：是一种功率四层半导体器件， 有三个引出极 阳极（A），阴极（K），门极（G）
晶闸管是电力电子器件，工作时发热必须安装散热器
2
二 晶闸管的工作原理 晶闸管管芯由四层半导体(P1N1P2N2)组成，形成三个 PN结(J1、J2、J3)。 1 当管子阳极与阴极加反向电压时， J1、J3处于反向阻断状态； 2 当管子阳极与阴极加上正向电压时, J2处于反向阻断状态，管子仍不导通。 若此时门极与阴极间加上正向电压，使门极 G流入一定大小的电流，晶闸管就会象二极 管一样正向导通。
（1）变压器一次和 二次电压的有效值 分别用U1，U2表示 （2）瞬时值分别用u1， u2表示
（3）U2由需要输出的直 15 流平均电压值Ud决定
u2
ug
wt
ud id uT
16
1在u2正半周内：晶闸管加上正向阳极电压． (1)在管子触发脉冲出现之前的期间管子无法导通， 负载Rd中没有电流，负载两端电压ud=0，晶闸管 VTH承受u2的电压。 (2)当t= 时．晶闸管门极加上触发脉冲ug，VTH立 即导通，电源电压全部加在Rd上(忽略晶闸管电 压降)。 2当管子导通到t=时，u2降至零， 晶闸管因流过它的电流随着下降到零，小于管子的维持 电流而关断，此时id,ud=0 3在负半周内，VTH因承受反压而阻断。 直至下一个周期，再加上触发脉冲时，晶闸管再重新导 通。 17
（2）当Ua=UB0时， 管子突然从阻断状态转为导通，称为“硬开通”，通常不 允许。导通后器件的特性与整流二极管正向伏安特性相似。 2 当通入Ig,且其足够大时， （1）Ua为正常阳极电压，通入足够大的Ig, （2）使晶闸管像整流二极管一样，一加上正向阳极电 6 压就导通，这种导通称为触发导通 。
1
2 内部结构：是一种功率四层半导体器件， 有三个引出极 阳极（A），阴极（K），门极（G）
晶闸管是电力电子器件，工作时发热必须安装散热器
2
二 晶闸管的工作原理 晶闸管管芯由四层半导体(P1N1P2N2)组成，形成三个 PN结(J1、J2、J3)。 1 当管子阳极与阴极加反向电压时， J1、J3处于反向阻断状态； 2 当管子阳极与阴极加上正向电压时, J2处于反向阻断状态，管子仍不导通。 若此时门极与阴极间加上正向电压，使门极 G流入一定大小的电流，晶闸管就会象二极 管一样正向导通。
（1）变压器一次和 二次电压的有效值 分别用U1，U2表示 （2）瞬时值分别用u1， u2表示
（3）U2由需要输出的直 15 流平均电压值Ud决定
u2
ug
wt
ud id uT
16
1在u2正半周内：晶闸管加上正向阳极电压． (1)在管子触发脉冲出现之前的期间管子无法导通， 负载Rd中没有电流，负载两端电压ud=0，晶闸管 VTH承受u2的电压。 (2)当t= 时．晶闸管门极加上触发脉冲ug，VTH立 即导通，电源电压全部加在Rd上(忽略晶闸管电 压降)。 2当管子导通到t=时，u2降至零， 晶闸管因流过它的电流随着下降到零，小于管子的维持 电流而关断，此时id,ud=0 3在负半周内，VTH因承受反压而阻断。 直至下一个周期，再加上触发脉冲时，晶闸管再重新导 通。 17
（2）当Ua=UB0时， 管子突然从阻断状态转为导通，称为“硬开通”，通常不 允许。导通后器件的特性与整流二极管正向伏安特性相似。 2 当通入Ig,且其足够大时， （1）Ua为正常阳极电压，通入足够大的Ig, （2）使晶闸管像整流二极管一样，一加上正向阳极电 6 压就导通，这种导通称为触发导通 。
电力电子(晶闸管整流)
一、概述二、课程设计方案本次课程设计的要紧内容是利用晶闸管整流来设计直流电机操纵系统，要紧设计内容有1、电路功能：〔1〕、用晶闸管缺角整流实现直流调压，操纵直流电动机的转速。
〔2〕、电路由主电路与操纵电路组成，主电路要紧环节：整流电路及保卫电路。
操纵电路要紧环节：触发电路、电压电流检测单元、驱动电路、检测与故障保卫电路。
〔3〕、主电路电力电子开关器件采纳晶闸管、IGBT或MOSFET。
〔4〕、系统具有完善的保卫2、系统总体方案确定3、主电路设计与分析〔1〕、确定主电路方案〔2〕、主电路元器件的计算及选型〔3〕、主电路保卫环节设计4、操纵电路设计与分析〔1〕、检测电路设计〔2〕、功能单元电路设计〔3〕、触发电路设计〔4〕、操纵电路参数确定设计要求有一下四点：1、设计思路清晰，给出整体设计框图；2、单元电路设计，给出具体设计思路和电路；3、分析所有单元电路与总电路的工作原理，并给出必要的波形分析。
4、绘制总电路图5、写出设计报告；要紧的设计条件有：1、设计依据要紧参数〔1〕、输进输出电压：〔AC〕220〔1+15%〕、〔2〕、最大输出电压、电流依据电机功率予以选择〔3〕、要求电机能实现单向无级调速〔4〕、电机型号布置任务时给定2、可提供实验与仿真条件三、系统电路设计1、主电路的设计〔1〕、主电路设计方案主电路的要紧功能是实现整流，将三相交流电变为直流电。
要紧通过整流变压器和三相桥式全控整流来实现。
整流变压器是整流设备的电源变压器。
整流设备的特点是原方输进电流，而副方通过整流原件后输出直流。
变流是整流、逆流和变频三种工作方式的总称，整流是其中应用最广泛的一种。
作为整流装置电源用的变压器称为整流变压器。
工业用的整流直流电源大局部根基上由交流电网通过整流变压器与整流设备而得到的。
整流变压器是专供整流系统的变压器。
整流变压器的功能：1.是提供整流系统适当的电压，2.是减小因整流系统造成的波形畸变对电网的污染。
晶闸管可控整流电路_图文
如EG 加反压 无论EA 是正或负
L不亮 KP截止
EA 加正压，S断开 EA 加正压， S闭合 KP导通后，S再断开
L不亮
L亮
L仍亮
KP截止
KP导通
KP仍导通
晶闸管导通的条件：
1. 晶闸管阳极电路(阳极与阴极之间)施加正向电压 。 2. 晶闸管控制电路(控制极与阴极之间)加正向电压
或晶正闸向管脉导冲通(后正，向控触制发极电便压失)。去作用。 依靠正反 馈，晶闸管仍可维持导通状态。
(3)工作波形(加续流二极管)
O
2
t
O
t
iL
t
O
t
加续流二极管整流输出电压及电流的平均 值与电阻性负载相同
改变控制角，可改变输出电压Uo ,移相范围
二、 单相全控桥式整流电路
1. 电阻负载
工作原理
a
(1)电压u 为正半周时
T1和DT4承受正向电压 。
+
u
–
T1
T3
加触发电压, 则T1和
UF: 通态平均电压（管压降） 在规定的条件下，通过正弦半波平均电流时，
晶闸管阳、阴极间的电压平均值。一般为1V左右。
UG、IG：控制极触发电压和电流 室温下，阳极电压为直流6V时，使晶闸管完全
导通所必须的最小控制极直流电压、电流 。 一般UG为1到5V，IG为几十到几百毫安。
晶闸管型号及其含义
KP
家用电器： “节能灯”、变频空调
• 其他： UPS、 航天飞行器、新能源、发电装置
13.1 电力电子器件
一、 电力电子器件的分类
1.不控器件，如整流二极管。 2.半控器件，如普通晶闸管。 3.全控器件，如可关断晶闸管、功率晶闸 管等。
晶闸管整流电路
d
T u u
VT u id
VT
a)
1
2
u
d
R
u b) u
2
0
g
wt
1
p
2p
wt
wt
0 u VT
q
wt
如改变触发时刻：
在一个周期内，输出直流 电压脉动1次。
e)
0
wt
单相半波可控整流电路及波形
2.3.1 单相半波可控整流电路
基本数量关系
首先，引入两个重要的基本概念： 触发延迟角：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉 冲止的电角度,用表示,也称触发角或控制角。 导通角：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度，用θ表示 。
引言
整流电路：
出现最早的电力电子电路，将交流电变为直流电。
整流电路的分类：
按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种。 按电路结构可分为桥式电路和零式电路。 按交流输入相数分为单相电路和多相电路。
按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，又分为
单拍电路和双拍电路。
2.1
不可控器件—电力二极管· 引言
Power Diode结构和原理简单，工作可靠，自 20世纪50年代初期就获得应用。
2) 带阻感负载的工作情况
阻感负载的特点： VT处于断态时： 触发后VT开通：
c) u2 b) 0
wt 1
p
2p
wt
ug
id=0，VT关断承受反压
0 ud + d) 0 id e) 0 +
wt
负载直流平均电压下降
讨论负载阻抗角j、触发 角 a 、晶闸管导通角 θ 的 关系。
wt
q
T u u
VT u id
VT
a)
1
2
u
d
R
u b) u
2
0
g
wt
1
p
2p
wt
wt
0 u VT
q
wt
如改变触发时刻：
在一个周期内，输出直流 电压脉动1次。
e)
0
wt
单相半波可控整流电路及波形
2.3.1 单相半波可控整流电路
基本数量关系
首先，引入两个重要的基本概念： 触发延迟角：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉 冲止的电角度,用表示,也称触发角或控制角。 导通角：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度，用θ表示 。
引言
整流电路：
出现最早的电力电子电路，将交流电变为直流电。
整流电路的分类：
按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种。 按电路结构可分为桥式电路和零式电路。 按交流输入相数分为单相电路和多相电路。
按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，又分为
单拍电路和双拍电路。
2.1
不可控器件—电力二极管· 引言
Power Diode结构和原理简单，工作可靠，自 20世纪50年代初期就获得应用。
2) 带阻感负载的工作情况
阻感负载的特点： VT处于断态时： 触发后VT开通：
c) u2 b) 0
wt 1
p
2p
wt
ug
id=0，VT关断承受反压
0 ud + d) 0 id e) 0 +
wt
负载直流平均电压下降
讨论负载阻抗角j、触发 角 a 、晶闸管导通角 θ 的 关系。
wt
q
晶闸管及其整流电路(精)
第六节晶闸管及其整流电路晶闸管又称可控硅，是目前半导体器件从弱电进入强电领域，制造技术最成熟、应用最广泛的器件之一。
晶闸管分普通晶闸管和特种晶闸管，特种晶闸管有快速晶闸管、双向晶闸管、可关断晶闸管等，人们所说的晶闸管是指普通型晶闸管。
一、晶闸管的外形、结构和符号晶闸管由三个PN结和四层半导体材料组成。
晶闸管的三个电极分别为阳极（A）、阴极（K）、控制极（G）。
三个PN结分别为J1、J2和J3。
晶闸管的符号与二极管相似，只是在其阴极处增加一个控制极，表明其导通的条件除了和二极管一样需要正向偏置的电压外，还需另外增加一个条件，那就是要有控制信号。
二、晶闸管的工作原理晶闸管可以理解为一个受控制的二极管，它也具有单向导电性，不同之处是除了应具有阳极与阴极之间的正向偏置电压外，还必须给控制极加一个足够大的控制电压，在这个控制电压作用下，晶闸管就会像二极管一样导通了，一旦晶闸管导通，控制电压即使取消，也不会影响其正向导通的工作状态。
晶闸管工作原理可用如图所示的实验电路验证。
图（a）所示为晶闸管反向偏置情况，无论是否给控制极加电压，都无法使晶闸管导通，灯泡不发光。
图（b ）所示为晶闸管加正向偏置电压，阳极A 接高电位，阴极K 接低电位，但控制极G 没有接任何电压，晶闸管仍然处于关断状态，串联的灯泡不发光。
图（c ）所示为晶闸管加正向偏置电压的基础上，给控制极G 加一个幅度和一个宽度都足够大的正电压，此时晶闸管导通，串联的灯泡发光。
图（d ）所示为晶闸管导通后，若去掉控制极的电压，晶闸管仍然能保持导通状态，灯泡仍然发光。
综上所述，要使晶闸管由阻断状态变为导通状态，必须在晶闸管上加正向电压的同时，在控制极上加适当的正向触发电压，这样才能使晶闸管导通，一旦晶闸管导通，控制极就失去了控制作用。
要注意的是，晶闸管导通后若阳极电流小于某一个很小的电流I H (称为维持电流)时，晶闸管也会由导通变为截止，一旦晶闸管截止，必须重新触发才能再次导通。
《晶闸管整流电路》课件
实验设备 晶闸管整流电路实验箱
电源
实验设备与测试方法
示波器 万用表
测试方法
实验设备与测试方法
使用示波器观察整流电路的输出波形
记录实验数据和波形，以便后续分析
使用万用表测量各点的电压和电流值
调试步骤与注意事项
调试步骤 1. 检查实验设备是否完好，确保电源、导线等正常工作。
2. 根据实验要求连接电路，确保连接正确无误。
启动条件
需要满足一定的电压和电 流条件，以确保晶闸管能 够正常启动。
正常工作过程
电流流向
工作状态
在正常工作状态下，电流从阳极流向 阴极，同时维持一定的电压和电流值 。
晶闸管整流电路处于稳态工作状态时 ，各参数保持恒定，系统稳定运行。
控制方式
通过调节触发信号的相位角，可以控 制输出电压和电流的大小，从而实现 整流功能。
2. 总结实验中的问题和不足之处，提出改进措施 。
THANKS.
电感器
总结词：特性
详细描述：电感器是一种储能元件，具有隔交通直的特 性。在整流电路中，它能够有效地将交流分量转化为磁 场能储存起来并在需要时释放出来。
03
晶闸管整流电路的
工作过程
启动过程
启动方式
通过在阳极和阴极之间施 加正向电压，使晶闸管从 截止状态进入导通状态。
触发信号
在启动过程中，需要施加 一个触发信号，使晶闸管 内部的电子发生跃迁，从 而导通电流。
设计原则与步骤
电路仿真
利用仿真软件对设计的电路进行模拟，验证其性能和可 靠性。
优化改进
根据仿真结果，对电路进行优化和改进，提高其性能和 可靠性。
元件选择与参数计算
1 2
元件选择
根据电路的工作环境和性能要求，选择合适的元 件型号和规格。
电源
实验设备与测试方法
示波器 万用表
测试方法
实验设备与测试方法
使用示波器观察整流电路的输出波形
记录实验数据和波形，以便后续分析
使用万用表测量各点的电压和电流值
调试步骤与注意事项
调试步骤 1. 检查实验设备是否完好，确保电源、导线等正常工作。
2. 根据实验要求连接电路，确保连接正确无误。
启动条件
需要满足一定的电压和电 流条件，以确保晶闸管能 够正常启动。
正常工作过程
电流流向
工作状态
在正常工作状态下，电流从阳极流向 阴极，同时维持一定的电压和电流值 。
晶闸管整流电路处于稳态工作状态时 ，各参数保持恒定，系统稳定运行。
控制方式
通过调节触发信号的相位角，可以控 制输出电压和电流的大小，从而实现 整流功能。
2. 总结实验中的问题和不足之处，提出改进措施 。
THANKS.
电感器
总结词：特性
详细描述：电感器是一种储能元件，具有隔交通直的特 性。在整流电路中，它能够有效地将交流分量转化为磁 场能储存起来并在需要时释放出来。
03
晶闸管整流电路的
工作过程
启动过程
启动方式
通过在阳极和阴极之间施 加正向电压，使晶闸管从 截止状态进入导通状态。
触发信号
在启动过程中，需要施加 一个触发信号，使晶闸管 内部的电子发生跃迁，从 而导通电流。
设计原则与步骤
电路仿真
利用仿真软件对设计的电路进行模拟，验证其性能和可 靠性。
优化改进
根据仿真结果，对电路进行优化和改进，提高其性能和 可靠性。
元件选择与参数计算
1 2
元件选择
根据电路的工作环境和性能要求，选择合适的元 件型号和规格。
晶闸管整流电路ppt课件
双向晶闸管在第Ⅰ和第Ⅲ象限有对称的伏安特性。
1.4 晶闸管单相可控整流电路
一、单相半波可控整流电路（电阻性负载）
1、电路结构和工作原理
u2 2U 2
π 2π
3π
t
0
Tr
u1
uT
VT u2
ug
id
0
ud
ud
id
id
0
ud
uT
0
- 2U2 -
t
Ud
t
t
变压器Tr起变换电压和隔离的作用。
在电源电压正半波，晶闸管承受正向电压，在
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。
ωt=α处触发晶闸管，晶闸管开始导通；负载上 的电压等于变压器输出电压u2。在ωt=π时刻，
电源电压过零，晶闸管电流小于维持电流而关断， 负载电流为零。
在电源电压负半波，uAK＜0，晶闸管承受反向电
压而处于关断状态，负载电流为零，负载上没有
输出电压，直到电源电压u2的下一周期。直流输 出电压ud和负载电流id的波形相位相同。
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。
单相半波晶闸管整流电路设计
单相半波晶闸管整流电路设计单相半波晶闸管整流电路是一种常见的电力电子装置，用于将交流电转换为直流电。
在本文中，我将深入探讨单相半波晶闸管整流电路的设计和工作原理，并分享一些关于该主题的观点和理解。
1. 介绍单相半波晶闸管整流电路是一种简单且经济高效的电力转换装置。
它由一个晶闸管、一个负载电阻和一个输入变压器组成。
晶闸管作为开关元件，在特定的触发信号下打开和关闭，从而实现将交流电转换为直流电的功能。
2. 设计要点在设计单相半波晶闸管整流电路时，需要考虑以下几个要点：2.1 输入变压器输入变压器主要用于将高电压的交流电降压为适合电路工作的电压。
变压器的参数选择要根据负载要求和输入电源的特性进行合理的匹配，以确保电路的稳定性和效率。
2.2 晶闸管选择选择适合的晶闸管是设计单相半波晶闸管整流电路的关键。
晶闸管的主要参数包括最大正向电流、最大反向电压和触发电流等。
根据实际需求，选择具有适当安全裕度的晶闸管。
2.3 触发电路触发电路用于控制晶闸管的导通和关断。
其中，触发电路的设计应考虑触发脉冲的宽度、幅度和频率等参数。
触发电路还应具备过电流和过温保护功能，以保证整流电路的稳定性和安全性。
3. 工作原理在单相半波晶闸管整流电路中，当输入电压为正弦波时，晶闸管在触发脉冲的作用下打开，使电流从正向流过负载电阻，从而将正半个周期的交流电转换为直流电。
当输入电压为负值时，晶闸管会自动关闭，以避免反向流动。
4. 优缺点单相半波晶闸管整流电路具有以下优点：4.1 简单和经济相较于其他整流电路，单相半波晶闸管整流电路的设计简单且成本较低，适用于一些简单的应用场景。
4.2 管脚少相对于全波整流电路，单相半波晶闸管整流电路只需要一个晶闸管，因此连接的管脚较少，便于布局和调试。
然而，单相半波晶闸管整流电路也存在一些缺点：4.3 效率较低由于只有正半个周期的交流电被转换成直流电，因此整流效率相对较低。
4.4 输出纹波较大由于输入电压的间断性，单相半波晶闸管整流电路的输出纹波较大，需要进一步进行滤波才能得到稳定的直流电。
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(A)
KP 50 50
KP 100 100
100 ~
3000
100 8 <3.5 30 50 940 1 0.15 /
~ 150
115 10 <4 100 80 1880 1 0.15 /
平均 重复 重复 定 触发 触发 电压 电流 电流 不触 不触 正向
型 号
电流 IT(AV)
(A)
峰值 电压 UDRM
(V)
峰值 电压 URRM
(V)
结 温 TJM
(℃ )
电流 IGT
(mA)
电压 VGT
(V)
临界 上升
率
临界 上升
率
ITSM
(A)
发电 流 IGD
(mA)
发电 压 VGD
(V)
峰值 电流 IGFM
i
IF
2
t
普通晶闸管IF为1A — 1000A。
2020/12/5
IH: 维持电流
在规定的环境和控制极断路时，晶闸管维持导 通状态所必须的最小电流。
UF一: 通般态IH平为均几电十压~（一管百压多降毫）安。
在规定的条件下，通过正弦半波平均电流时， 晶闸管阳、阴极间的电压平均值。 一般为1V左右。
UG、IG：控制极触发电压和电流
第五章 晶闸管及其整流电路（补充内容）
• 晶闸管（Thyristor）：晶体闸流管，可控硅整流 器（Silicon Controlled Rectifier——SCR）
– 1956年美国贝尔实验室发明了晶闸管 – 1957年美国通用电气公司开发出第一只晶闸管产品 – 1958年商业化 – 开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代，
1) 开通过程
延迟时间td (0.5-1.5s)
上升时间tr (0.5-3s)
iA 100% 90%
开和，通t时gt间=ttdg+t以tr上两者之
10% 0 td tr
t
2) 关断过程
uAK
反向阻断恢复时间trr
O
正向阻断恢复时间tgr
IRM t
关断时间tq以上两者之 和tq=trr+tgr
trr URRM tgr
2020/12/5
IA 正向 导通
U RSM U RRM UA
雪崩 击穿
IH
IG2
IG1 IG=0
O
U DRM U bo +U A
U DSM
-IA
晶闸管的伏安特性
五. 动特性
iA 100%
90%
10% 0 td tr
u AK
O
t IRM
t
trr
U RRM tgr
2020/12/5
晶闸管的开通和关断过程波形
额定电压,用百位或千位数表示
取UFRM或URRM较小者
额定正向平均电流(IF)
普通型 （晶闸管类型）
P--普通晶闸管 K--快速晶闸管 晶闸管 S --双向晶闸管
如KP5-7表示额定正向平均电流为5A,额定电压为700V。
2020/12/5
部分晶闸管的型号与参数
通态 断态 反向 额 门极 门极 断态 通态 浪涌 门极 门极 门极
——电压上升率过大，使充电电流足够大，就会使晶闸管误导通 。
通态电流临界上升率di/dt ——指在规定条件下，晶闸管能承受而无有害影响的最大通态电流
上升率。 ——如果电流上升太快，可能造成局部过热而使晶闸管损坏。
2020/12/5
七、晶闸管型号及其含义
KP
导通时平均电压组别 共九级, 用字母A-I表示0.4-1.2V
2020/12/5
晶闸管关断的条件
• 晶闸管的关断 只需将流过晶闸管的电流减小到其维持电流以下，可采用：
阳极电压反向 减小阳极电压 增大回路阻抗
2020/12/5
四、伏安特性（静特性）
(I f(U)曲线 )
正向平均电流
I IF
维持电流
UBR URRM
IH
o U
反向转折电压
_+
反向特性
+_
IG2 > IG1 > IG0 IG2 IG1 IG0 UFRMUBO U
- U RSM U RRM UA
雪崩 击穿
IH
IG2
IG1 IG=0
O
U DRM U bo +U A
U DSM
-IA
晶闸管的伏安特性(IG2>IG1>IG)
2) 反向特性
施加反向电压时，伏安特 性类似二极管的反向特性 。
反向阻断状态时，只有极 小的反相漏电流流过。
当反向电压达到反向击穿 电压后，可能导致晶闸管 发热损坏。
正向转折电压
正向特性
2020/12/5
1) 正向特性
I向G=电0压时，，只器有件很两小端的施正加向正
漏电流，正向阻断状态。
正向电压超过正向转折电
压Ubo，则漏电流急剧增
大，器件开通。 随着门极电流幅值的增大 ，正向转折电压降低。 晶闸管本身的压降很小， 在1V左右。
2020/12/5
IA 正向 导通
普通晶闸管的关断时间 晶闸管的开通和关断过程波形
2020/约12/5 几百微秒。
2020/12/5
IF：额定正向平均电流
环境温度为40C及标准散热条件下，晶闸管
处于全导通时可以连续通过的工频正弦半波
电流的平均值。
如果正弦IF半波21 电π流π 0I的m 最s大in 值t为d( Imt,)则Iπm
-
-- -- -- -- --
--++--++---++--++
-++ --
+
2020/12/5
A
ββ 1
2
iG
T1
G iG
iB2
EG
R
β 2iG
T2 EA+_
K
EA > 0、EG > 0
2020/12/5
形成正反馈过程
iB2 iG
iC2 2iGiB1
iC1 β1iC2
12iGiB2
晶闸管导通后，去掉 EG ，依靠正反馈，仍 可维持导通状态。
室温下，阳极电压为直流6V时，使晶闸管完 全导通所必须的最小控制极直流电压、电流 。
一般UG为1到5V，IG为几十到几百毫安。
2020/12/5
动态参数
除开通时间tgt和关断时间tq外，还有： 断态电压临界上升率du/dt
——指在额定结温和门极开路的情况下，不导致晶闸管从断态到通 态转换的外加电压最大上升率。
使半导体器件的应用由弱电领域扩展到强电领域。 – 20世纪80年代以来，开始被全控型器件取代
2020/12/5
2020/12/5
P 型 半 导 体
N
型 半
-
-
-
-
--
导
体
- --- --
++
--
+
-
+
-
+-
-
+
-
+
PN 结 (耗 尽 层）
-
-- ---
-
---2020/1源自/5PN结及其导电原理晶闸管导通的条件
• 晶闸管正常导通的条件： 1）晶闸管阳极和阴极之间施加正向阳极电压，UAK>0 2）晶闸管门极和阴极之间必须施加适当的正向脉冲电压和 电流， UGK>0
晶闸管导通后，控制极便失去作用。依靠正反馈，晶闸管仍可 维持导通状态。
. 维持晶闸管导通的条件： 保持流过晶闸管的阳极电流在其维持电流以上
KP 50 50
KP 100 100
100 ~
3000
100 8 <3.5 30 50 940 1 0.15 /
~ 150
115 10 <4 100 80 1880 1 0.15 /
平均 重复 重复 定 触发 触发 电压 电流 电流 不触 不触 正向
型 号
电流 IT(AV)
(A)
峰值 电压 UDRM
(V)
峰值 电压 URRM
(V)
结 温 TJM
(℃ )
电流 IGT
(mA)
电压 VGT
(V)
临界 上升
率
临界 上升
率
ITSM
(A)
发电 流 IGD
(mA)
发电 压 VGD
(V)
峰值 电流 IGFM
i
IF
2
t
普通晶闸管IF为1A — 1000A。
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IH: 维持电流
在规定的环境和控制极断路时，晶闸管维持导 通状态所必须的最小电流。
UF一: 通般态IH平为均几电十压~（一管百压多降毫）安。
在规定的条件下，通过正弦半波平均电流时， 晶闸管阳、阴极间的电压平均值。 一般为1V左右。
UG、IG：控制极触发电压和电流
第五章 晶闸管及其整流电路（补充内容）
• 晶闸管（Thyristor）：晶体闸流管，可控硅整流 器（Silicon Controlled Rectifier——SCR）
– 1956年美国贝尔实验室发明了晶闸管 – 1957年美国通用电气公司开发出第一只晶闸管产品 – 1958年商业化 – 开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代，
1) 开通过程
延迟时间td (0.5-1.5s)
上升时间tr (0.5-3s)
iA 100% 90%
开和，通t时gt间=ttdg+t以tr上两者之
10% 0 td tr
t
2) 关断过程
uAK
反向阻断恢复时间trr
O
正向阻断恢复时间tgr
IRM t
关断时间tq以上两者之 和tq=trr+tgr
trr URRM tgr
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IA 正向 导通
U RSM U RRM UA
雪崩 击穿
IH
IG2
IG1 IG=0
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U DRM U bo +U A
U DSM
-IA
晶闸管的伏安特性
五. 动特性
iA 100%
90%
10% 0 td tr
u AK
O
t IRM
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U RRM tgr
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晶闸管的开通和关断过程波形
额定电压,用百位或千位数表示
取UFRM或URRM较小者
额定正向平均电流(IF)
普通型 （晶闸管类型）
P--普通晶闸管 K--快速晶闸管 晶闸管 S --双向晶闸管
如KP5-7表示额定正向平均电流为5A,额定电压为700V。
2020/12/5
部分晶闸管的型号与参数
通态 断态 反向 额 门极 门极 断态 通态 浪涌 门极 门极 门极
——电压上升率过大，使充电电流足够大，就会使晶闸管误导通 。
通态电流临界上升率di/dt ——指在规定条件下，晶闸管能承受而无有害影响的最大通态电流
上升率。 ——如果电流上升太快，可能造成局部过热而使晶闸管损坏。
2020/12/5
七、晶闸管型号及其含义
KP
导通时平均电压组别 共九级, 用字母A-I表示0.4-1.2V
2020/12/5
晶闸管关断的条件
• 晶闸管的关断 只需将流过晶闸管的电流减小到其维持电流以下，可采用：
阳极电压反向 减小阳极电压 增大回路阻抗
2020/12/5
四、伏安特性（静特性）
(I f(U)曲线 )
正向平均电流
I IF
维持电流
UBR URRM
IH
o U
反向转折电压
_+
反向特性
+_
IG2 > IG1 > IG0 IG2 IG1 IG0 UFRMUBO U
- U RSM U RRM UA
雪崩 击穿
IH
IG2
IG1 IG=0
O
U DRM U bo +U A
U DSM
-IA
晶闸管的伏安特性(IG2>IG1>IG)
2) 反向特性
施加反向电压时，伏安特 性类似二极管的反向特性 。
反向阻断状态时，只有极 小的反相漏电流流过。
当反向电压达到反向击穿 电压后，可能导致晶闸管 发热损坏。
正向转折电压
正向特性
2020/12/5
1) 正向特性
I向G=电0压时，，只器有件很两小端的施正加向正
漏电流，正向阻断状态。
正向电压超过正向转折电
压Ubo，则漏电流急剧增
大，器件开通。 随着门极电流幅值的增大 ，正向转折电压降低。 晶闸管本身的压降很小， 在1V左右。
2020/12/5
IA 正向 导通
普通晶闸管的关断时间 晶闸管的开通和关断过程波形
2020/约12/5 几百微秒。
2020/12/5
IF：额定正向平均电流
环境温度为40C及标准散热条件下，晶闸管
处于全导通时可以连续通过的工频正弦半波
电流的平均值。
如果正弦IF半波21 电π流π 0I的m 最s大in 值t为d( Imt,)则Iπm
-
-- -- -- -- --
--++--++---++--++
-++ --
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A
ββ 1
2
iG
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G iG
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T2 EA+_
K
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形成正反馈过程
iB2 iG
iC2 2iGiB1
iC1 β1iC2
12iGiB2
晶闸管导通后，去掉 EG ，依靠正反馈，仍 可维持导通状态。
室温下，阳极电压为直流6V时，使晶闸管完 全导通所必须的最小控制极直流电压、电流 。
一般UG为1到5V，IG为几十到几百毫安。
2020/12/5
动态参数
除开通时间tgt和关断时间tq外，还有： 断态电压临界上升率du/dt
——指在额定结温和门极开路的情况下，不导致晶闸管从断态到通 态转换的外加电压最大上升率。
使半导体器件的应用由弱电领域扩展到强电领域。 – 20世纪80年代以来，开始被全控型器件取代
2020/12/5
2020/12/5
P 型 半 导 体
N
型 半
-
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导
体
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PN 结 (耗 尽 层）
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---2020/1源自/5PN结及其导电原理晶闸管导通的条件
• 晶闸管正常导通的条件： 1）晶闸管阳极和阴极之间施加正向阳极电压，UAK>0 2）晶闸管门极和阴极之间必须施加适当的正向脉冲电压和 电流， UGK>0
晶闸管导通后，控制极便失去作用。依靠正反馈，晶闸管仍可 维持导通状态。
. 维持晶闸管导通的条件： 保持流过晶闸管的阳极电流在其维持电流以上