晶闸管可控整流电路讲课教案

晶闸管与单相可控整流电路【课题编号】01-10-01【课题名称】晶闸管【教学目标】知识传授口标：1、掌握晶闸管的结构和电路符号。

2、掌握昂闸管的工作原理。

3、理解晶闸管的伏安特性，了解其主要参数。

能力培养目标1、培养学生的抽彖思维能力。

2、一定的动手实践能力。

【教学重点】晶闸管的工作原理和应用技术。

【难点分析】晶闸管的结构和种类，晶闸管的伏安特性曲线及主要参数。

【学情分析】学生的抽彖思维能力较弱，不易直接讲解晶闸管的工作原理，就先通过演示实验，让学生观察到晶闸管的特性和应用，以激发他们的学习兴趣，从而引导他们掌握晶闸管的工作原理。

【教学方法】实验法、讲授法【教具资源】品闸管及演示其导通的实验装置、多媒体课件【课时安排】1学吋【教学过程】■＞导入新课晶闸管是一种利用弱电控制强电的半导体器件，它使电了技术应用非常广泛。

国防军事、工业交通、农业商业、家用电器方面，无不渗透着电力电子技术的新成就。

二、讲授新课教学环节1、品闸管的结构符号教师活动：投影晶闸管的多媒体动画。

学生活动：观察晶闸管的多媒体动画。

初步掌握晶闸管的结构和电路符号。

教学环节2、晶闸管的工作原理演示教师活动：演示品闸管的触发导通实验学生活动：观察实验现象，理解晶闸管导通的条件和关断的条件。

讲解教师活动：重点讲解晶闸管内部可看成是两个三极管连结。

有触发信号时内部电路形成强烈的正反馈，其使迅速导通。

教学环节3品闸管的伏安特性教师活动：投影晶闸管伏安特性曲线的多媒体课件。

学生活动：观察伏安特性曲线的转折点并理解原理。

教学环节4品闸管的型号和主要参数教师活动：展示晶闸管的型号和主要参数学生活动：认真听讲，理解并记忆。

三、课堂小结教师与学生共同回顾晶闸管的结构、工作原理、伏安特性、晶闸管的型号以及主要参数，把分散的知识联系起来，综合理解晶闸管的特性。

四、课堂练习五、课后作业【课题编号】02-10-02【课题名称】单相可控整流电路【课题名称】知识传授口标：1、掌握电阻必负载的单相半波可控整流电路2、掌握电感性负载的单相半波可控整流电路3、单和桥式全控整流电路能力培养目标培养学生分析问题解决问题的能力【教学重点】各种可控整流屯路的工作原理【难点分析】晶闸管的移相范围【学情分析】就在二极管整流屯路的知识基础上引导学生学会可控整流的学习，以引导他们进入学习状态。

单元十三电力电子技术基础（教案）注：表格内黑体字格式为（黑体，小四号，1.25倍行距，居中）13.2晶闸管可控整流电路【教学过程】组织教学：1．检查出勤情况。

2．检查学生教材，习题册是否符合要求。

3．宣布上课。

引入新课：1．可控整流电路的作用是将交流电变换为电压大小可以调节的直流电，以供给直流用电设备，如直流电动机的转速控制、同步发电机的励磁调节、电镀和电解电源等，它主要利用晶闸管的单向导电性和可控性构成。

2．通过实物演示及列举实例，让学生了解桥式整流电路的原理及应用，从而激发他们的学习兴趣。

讲授新课：13.2晶闸管可控整流电路13.2.1整流电路可控整流电路的作用是将交流电变换为电压大小可以调节的直流电，以供给直流用电设备，如直流电动机的转速控制、同步发电机的励磁调节、电镀和电解电源等，它主要利用晶闸管的单向导电性和可控性构成。

13.2.1整流电路单相半波可控整流电路虽然具有电路简单、调整方便、使用元件少的优点，但却有整流电压脉动大、输出整流电流小的缺点。

比较常用的是半控桥式整流电路，简称半控桥，其电路如图13-2-1所示。

在变压器副边电压u的正半周（a端为正）时，T1和D2承受正向电压。

这时如对晶闸管T1引入触发信号，则T1和D2导通，电流的通路为a→T1→R L→D2→b图13-2-1 电阻性负载的单相半控桥式整流电路这时T2和D1都因承受反向电压而截止。

同样，在电压u的负半周时，T2和D1（讲解）（讲解）观看PPT：整流电路)承受正向电压。

这时，如对晶闸管T 2引入触发信号，则T 2和D 1导通，电流的通路为： b→T 2→R L →D 1→a图13-2-2 电阻性负载时单相半控桥式整流电路的电压与电流的波形这时T 1和D 2处于截止状态。

电压与电流的波形如图13-2-2所示。

桥式整流电路的输出电压的平均值为2cos 219.00a U U +⋅= (13-2-1)输出电流的平均值为2cos 19.000aR U R U I L L +⋅==(13-2-2) 13.2.2晶闸管的过电流、过电压保护1．晶闸管的过电流保护由于晶闸管的热容量很小，一旦发生过电流时，温度就会急剧上升而可能把PN 结烧坏，造成元件内部短路或开路。

课题序号授课班级授课课时 2 授课形式讲授授课章节晶闸管及其应用名称使用教具无1、熟悉晶闸管的工作特性教学目的2、理解晶闸管主要参数的含义及其应用3、熟悉晶闸管的结构和测量方法教学重点晶闸管的测量方法教学难点工作特性的正确理解更新、补充、删节无内容课外作业习题9教学后记学生能明确晶闸管与二极管的区别，能正确理解晶闸管的工作特性。

授课主要内容或板书设计引入一、晶闸管的结构实物图演示为了更清楚的说明工作原理，晶闸管可以看作是两个三极管 PNP（ V1 ）管和 NPN（ V2 ）管组合而成二、晶闸管的工作特性① 晶闸管与硅整流二极管相似，都具有反向阻断能力，但晶闸管还具有正向阻断能力，即晶闸管正向导通必须具有一定的条件：阳极加正向电压，同时控制极也加正向触发电压。

②晶闸管一旦导通，控制极即失去控制作用。

要使晶闸管重新关断，必须做到以下两点之一：一是将阳极电流减小到小于维持电流IH；二是将阳极电压减小到零或使之反向。

重点：与晶体二极管区分开来三、晶闸管的电流特性教学过程引入观察，提问小结课堂教学安排主要教学内容及步骤常见的电路中，我们是否考虑过用弱电装置去控制强电，这里给同学们介绍一种新的可控整流元件，它也是由PN 结构成。

第 9 章晶闸管及其应用9.1 晶闸管10.1.1 晶闸管结构及其特性一、晶闸管结构晶闸管结构如图10.1 所示。

图 10.1 晶闸管结构、外型及符号晶闸管由几个引脚？、晶闸管有几个PN 结构成？为了更清楚的说明工作原理，晶闸管可以看作是两个三极管PNP（ V1 ）管和NPN （ V2 ）管组合而成，电路模型如图10.2 所示。

讲授现在已经了解了晶闸管的结构，下面来看下晶闸管和普通二极管工作上有三名不同点？讲解归纳二、晶闸管工作特性设在阳极和阴极之间接上电源UA ，在控制极和阴极之间接入电源UG，如图10.3 所示。

图晶闸管工作原理(1) 晶闸管加阳极负电压-U A 时，晶闸管处于反向阻断状态。

第6章晶闸管及其应用电路【课题】6.1一般晶闸管及其应用【教学目的】1．了解晶闸管的基本结构、电路符号和工作特性。

2．了解晶闸管在可控整流、交流调压和无触点开关电路的结构及工作原理。

3．了解晶闸管对触发电路的要求。

【教学重点】1．晶闸管的基本结构、电路符号及工作特性。

2．单相半波可控整流电路、交流调压电路和无触点开关电路的结构及工作原理。

【教学难点】1．晶闸管的工作特性。

2．单相半波可控整流电路、交流调压电路和无触点开关电路的工作原理。

【教学参考学时】4学时【教学方法】讲授法、分组讨论法【教学过程】一、引入新课通过实物演示，如家用调光台灯等一些实例，让学生了解晶闸管有哪些应用，从而激发学生们的学习兴趣。

二、讲授新课6.1.1 晶闸管的基本结构与工作特性1．晶闸管的结构和电路符号如图6.1所示。

阳极A控制极G阴极K（a）内部结构（b）电路符号图6.1 晶闸管的基本结构2.晶闸管的工作特性通过图6.2所示的电路实验现象说明晶闸管的工作特性。

晶闸管具有单向导电性和正向导通可控性，晶闸管由阻断状态转变为导通状态应同时具备两个条件：一是晶闸管的阳极A 电位要高于阴极K 电位；二是控制极G 和阴极间施加正向电压。

晶闸管的关断方法是A 极—K 极之间电压为零或负电压。

当晶闸管的阳极电流小于其维持电流时，也会由导通变为阻断。

图6.2 单向晶闸管的工作特性6.1.2晶闸管的主要参数反向峰值电压V RRM 、额定正向平均电流F I 、正向平均管压降F V 、维持电流H I 和最小触发电压G V 。

6.1.3晶闸管应用电路1．单相半波可控整流电路将整流电路中的整流元件（二极管），换成具有整流和可控特性的晶闸管，可实现将交流电转换成可变直流电的功能。

单相半波可控整流电路是最基本的可控整流电路。

接有电阻性负载的单相半波可控整流电路如图6.3（a ）所示，图6.3（b ）和（c ）所示为电路输入电压、控制电压和输出电压的波形图。

第五章晶闸管电路复习旧课：1，单相半波整流电路，桥式整流电路；桥式整流滤波电路的工作原理，二极管和电容的挑选；2，稳压电路的工作原理和稳压过程；新课导入：晶闸管俗称可控硅，它是一种大功率的变流新器件，主要用于大功率的沟通电能与直流电能的相互转换——将沟通电转换成直流电；其输出的直流电压具有可控性；将直流电转换成沟通电，称为逆变；教学过程：§5-1 晶闸管一，晶闸管的结构，符号种类：一般型，双向型，可关断型；结构：二，晶闸管的工作原理1，门极不加正向电压阳极加UA 时，因UG=0 ，V2 集电极上有正电压，但基极没电流，V2 不导通，晶闸管处于关断状态，IA=0 ，称为正向阻断；如阳极加反向电压，二极管均截止，晶闸管处于关断状态；总之：门极不加正向电压时，晶闸管处于关断状态；2，门极加正向电压（门极高电位，阴极低电位）当晶闸管加正向电压时，V1 ，V2 的集电结都为反向偏压，此时加上UG，产生IB2 ，V2 导通，I C2=β2 I B2 为V1 供应基极电流，I B1 =β2I B2 ，晶闸管完全导通；晶闸管导通之后，V2 管的基极始终有V1 集电极电流流过，即使U G 取消，晶闸管仍处于导通状态；这时门极已失去掌握作用；门极加上的正向电压称为触发电压；晶闸管关断条件：① 减小阳极电流I A ；I A< I H（维护电流）② U A 降为0 或使阳极电压反向；晶闸管导通条件：① 阳极加正向电压；② 门极加触发电压；三，晶闸管的电压电流特性曲线说明：IG=0 时，阳极电流很小，称为正向漏电流，晶闸管关断，当正向漏电流突然增大，晶闸管由关断转为导通，此时电压称为正向转折电压U BO，称为硬导通（正常情形下是不答应的）I G> 0 时，此时晶闸管从正向阻断转为正向导通所对应的阳极电压比U BO 要低，且IG 越大，相应的阳极电压低得越多；晶闸管导通后电流很大，电压为1V 左右；加反向电压时，U BR 为反向转折电压；四，晶闸管的主要参数1，正向断态重复峰值电压U DRM——指答应加在晶闸管上的最大正向峰值电压；U DRM =U BO-1002，反向重复峰值电压URRM——指答应重复加在晶闸管上的反向峰值电压；U RRM =U BR-100U DRM =U RRM （额定电压）3，通态平均电流I T（AV）——指答应通过的工频正弦半波电流在一个周期内的最大平均工资值，简称正向电流；4，通态平均电压U T （AV ）——指晶闸管正向通过正弦半波额定的平均电流，结温稳固时的阳极和阴极间的电压平均值；5，维护电流IH——指维护晶闸管连续导通时需要的最小阳极电流；五，晶闸管的型号例：KP100-12G 的晶闸管表示额定电流为100A，额定电压1200V，正向导通压降组别为G（1V ）的一般反向阻断型晶闸管；小结：1，晶闸管的结构，型号和工作原理；2，晶闸管的电压电流特性；3，晶闸管的主要参数；作业：P168 1，2§5-2 晶闸管单相可控整流电路复习旧课：1，晶闸管导通和关断的条件；2，单相半波整流电路的工作原理；新课导入：假如用全部或部分晶闸管取代第四章争论的各类整流电路中的整流二极管，就能够组成输出电压连续可调的各类可控整流设备；一般容量在4KW 以下的可控整流装置多采纳单相可控整流，对大功率的负载多采纳三相可控整流；教学过程：一，单相半波可控整流电路RL ：负载电阻u1，u2：电源变压器的一次和二次正弦沟通电压；工作原理：1，门极不加触发电压，V 不导通；2，在t1 时刻，门极加U G，V 被触发导通，uL=u23，u2 降低到接近零值时，IA 小于维护电流自行关断，uL=0；在u2 的负半周时，晶闸管承担反向电压，因而不能导通，晶闸管承担的反向电压最大值为 2 U2 ；α：掌握角θ：导通角θ=180 o - α当α=0 o 时， U L 最大，这时晶闸管全导通；α=180 o 时， UL=0α在 0 ~180 o 之间变化时， UL 可调；∴UL=0.45U2（1+cos α） / 2 IL=UL/RL例 5-1解： α=0 o 时， UL=0.45×120×（1+cos0 o ）/ 2=54Vα=90 o 时， UL=0.45×120×（1+cos90 o ）/ 2=27V α=120 o 时， UL=0.45×120×（1+cos120 o ）/ 2=13.5V时α=180 o 时， UL=0.45×120×（1+cos180 o ）/ 2=0V例 5-2解： UL=50V 时， cos α =2 ×/0.4550×220- 1≈0α=90 o 时 UL=92V 时， cos α=29×2/0.45×220- 1≈0.85 α=30 o 二，单相半控桥式整流电路（图 5-5） 工作原理：u 2 正半周时， V1，V4 承担正向电压， 在 t 1 时刻加入 UG ，V1 触发导通； 电流回路为a →V1→ RL → V4→b ；V2 ，V3均承担反向电压而关断；u2 为负半周时，V2 ，V3 承担正向电压，在t2 时刻加入UG，V2 触发导通；电流回路b→V2→RL→V3→a；V1 ，V4均承担反向电压而关断；RL 上得到的平均直流电压是半波可控整流时的 2 倍，即UL=0.9U2 （1+cosα）/ 2每只晶闸管承担的反向电压为 2 U2IF=1/2IL=UL/2RL例5-3解：输出最大平均电流为：ILM=ULM/RL=30A当UL=150V 时，cosα=2×150/0.9×220-1=0.51 α=60O∴θ=180O-α= 120O三，应用实例简易直流电动机调速电路（图5-7）工作原理：220V 电源接通后，经过V1~V4 管的整流，通过晶闸管V5 加到直流电动机的电枢上，同时它仍向励磁线圈ML 供应励磁电流；调剂RP 可转变V5 的导通角，从而转变UL 的大小，实现直流电动机调速；小结：1，单相半波可控整流电路的工作原理，参数的运算；2，单相桥式半控整流电路的工作原理，参数运算；3，简易直流电动机调速电路的工作原理；作业：P168 4，5，6第六章门电路及组合规律电路新课导入：电子技术中的电信号可分为两大类：模拟信号和数字信号；模拟信号是连续变化的，数字信号是不连续的脉冲信号；一，数字电路：主要是指输出与输入之间的规律关系，一般不争论变化过程；如数字万用表，数字石英电子表，声音通过扩音器也是一种数字信号；波形如下图：二，数字电路的特点数字电路中只有高电平，低电平两种状态，通常采纳二进制编码，即只有 1 和0 两个数码，用来表示脉冲信号的无有或多少；高电平 3.6V 用1 表示，低电平0.3V 用0 表示；例：光盘的刻录数字电路中的二极管，三极管都是工作在开关状态，开关的接通与断开，可以用导通和截止来实现；导通用1，截止用0 表示，这种表示方法一般称为正规律；假如低电平对应1，高电平对应0 的关系称为负规律；数字电路的分析与模拟电路不同，主要是以规律代数为主要工具，利用真值表，规律函数表达式，卡诺图，波形图等；特点：1，数字信号易于储备，加密，压缩，传输和再现；2，数字电路结构简洁，便于集成化，系列化批量生产，成本低，使用便利；3，牢靠性高，精度高，抗干扰才能强；4，能实现数值运算，可编程数字电路简洁实现各种算法，具有较大的敏捷性；5，能实现规律运算和判定，便于实现各种数字掌握；三，数字电路的应用1，信号发生器2，数字电子外表3，数字家电产品4，数字电子运算机5，数字通信6，工业数字掌握系统规律代数和一般代数一样，变量都用字母A，B，C··X ，Y，Z 等表示；但是和一般代数不同的是规律变量取值只有 1 和0 两个，只是表示两种不同的规律状态；规律代数争论变量之间的罗辑关系，没有量值的大小，其最基本的规律运算有三种：与运算，或运算和非运算；教学过程：§6-1 门电路门电路是指具有一个或多个输入端，但只有一个输出端的开关电路；一，“与”门电路1，“与”规律关系的电路图右图所示开关S1 和S2 只要有一个不闭合或均不闭合，灯HL 就不亮；只有当开关S1 和S2 都闭合时，灯HL才亮；2，“与”门电路能实现“与”规律功能的电路称“与”门电路图；工作原理：（1）UA=UB=0V 时，二极管V1 ，V2 均导通，输出UY=0.7V ；（2）UA=0V ，UB=3V 时，发管两端正向电压高而优先导通，UY=0.7V ，V2 管反偏截止；（3）UA=3V ，UB=0V 时，V2 管优先导通，UY=0.7V ，V1 管反偏截止；（4），UA=UB=3V 时，V1，V2 两管均截止，UY=3.7V ；与规律关系——指只有当一件事情的全部条件全部具备时，这件事情才发生；表1-4 可用规律表达式表示为：Y=A·B3，真值表用A，B，Y 分别表示开关S1，S2 和灯HL 的状态；用0 表示开关断开和灯灭，用 1 表示开关闭合和灯亮；与运算的规律是：A B 0 ·0=0 0 ·1=0Y1 ·0=0 1 ·1=10 0 00 1 01 0 01 1 1从真值表和规律函数可看出，“与”门的规律功能是；“有0 出0，全1 出1”；二，“或”门电路1，“或”规律关系电路图右图所示开关S1 和S2 只要有一个闭合或两个全闭合，灯HL 就亮；只有当开关S1 和S2 都不闭合时，灯HL 才不亮；2，“或”门电路工作原理：（1）UA=UB=0V 时，二极管V1 ，V2 均导通，输出UY=0-0.7=-0.7V ；（2）UA=0V ，UB=3V 时，V2 管两端正向电压高而优先导通，UY=3-0.7=2.3V ，V1 管反偏截止；（3）UA=3V ，UB=0V 时，V1 管优先导通，UY=2.3V ，V2 管反偏截止；（4），UA=UB=3V 时，V1，V2 两管均导通，UY=2.3V ；3，真值表A B Y0 0 00 1 11 0 11 1 14，或规律及或运算或规律——指当打算一件事情的全部条件中，只要具备一个或一个以上的条件，这件事情才发生；规律表达式为：Y=A+B或运算的规律是：0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=1A 0 Y11 0“或”门的规律功能是： “有 1 出 1，全 0 出 0”；三，“非”门电路1，“非”规律关系电路图当开关 S 闭合时灯 HL 灭，当开关 S 断开时灯 HL 亮；2，“非”门电路图中，三极管工作在饱和和截止两种工作状态，输入高电平常，输出为低电平；输入低电平，输出高电平；“非”门的规律表达式为：Y=A3，真值表四，复合规律门1，“与非”门（1） 规律结构和规律符号（2）规律表达式：Y=A·B（3）真值表A B Y0 0 10 1 11 0 11 1 0 （4）规律功能：“有0 出1，全1 出0”2，“或非”门（1）规律结构和规律符号（2）规律表达式：Y=A+B（3）真值表A B Y0 0 10 1 01 0 01 1 0 （4）规律功能：“有1 出0，全0 出1”3，“异或”门（1）规律结构和规律符号（2）规律表达式：Y=A·B+AB=A+B（3）真值表A B Y0 0 00 1 11 0 11 1 0（4）规律功能：“相同出0，不同出1”小结：1，“与”门电路的电路图，工作原理，真值表，规律符号和规律表达式；2，“或”门电路的电路图，工作原理，真值表，规律符号和规律表达式；3，“非”门电路的电路图，工作原理，真值表，规律符号和规律表达式；4，复合规律门电路的规律符号，真值表和规律表达式；作业：P195 1，2。

江苏省南京技师学院教案首页课题：§6.2 晶闸管整流电路教学目的、要求：掌握常用的单相可控整流电路及其工作原理。

教学重点、难点：晶闸管可控整流电路的波形分析授课方法：讲授教学参考及教具（含电教设备）：多媒体板书设计或授课提纲：第1 页复习提问：1、二极管整流电路的工作原理是什么，输出电压波形如何？2、晶闸管导通、关断条件与门极的作用分别是什么？引入新课：晶闸管组成的整流电路可以在交流电压不变的情况下，方便地改变输出电压的大小，即可控整流。

可控整流是实现交流道可变直流之间的转换。

晶闸管组成的可控整流电路具有体积小、质量轻、效率高以及控制灵敏等优点，目前已取代直流发电机组，用作直流拖动调速装置，广泛用于机床、轧钢、造纸、电解、电镀、光电、励磁等领域。

为了研究问题方便起见，在分析过程中，除特别说明，一般情况下，负载为电阻性，变压器为理想变压器，晶闸管为理想管（即晶闸管被触发导通时，等效电阻为零；加反向电压或未触发时，等效电阻为无穷大）。

讲授新课：§6.2 晶闸管整流电路可控式针对整流输出电压平均值而言的，控制的方法是利用晶闸管既具有整流功能又具有可控的特性来实现的。

晶闸管在交流电路中工作的特点：（1）只有电源电压为正半周时，晶闸管才有导通的可能。

（2）在电源电压为正半周时，只有第一个触发脉冲有效（脉冲电压的大侠和宽度应足够大），它使晶闸管触发导通。

（3）电源电压大约在过零点时，晶闸管会自然关断，因此电源每变化一个周期，必须重新触发一次。

一、单相可控整流电路单相可控整流电路，常用的有单相半波可控整流电路和应用将多的单相半控桥式整流电路。

10分钟5分钟想一想：在具体的整流电路中，如要改变输出电压的大小，该怎么做？第4 页工作原理（用波形图定性分析）：负半周ωt<α时V2、V3反向阻断，V1、V4正向阻断u L=0ωt=α时V2、V3反向阻断，V1、V4导通u L=u2ωt=π时V1、V4关断u L=0回忆二极管构成的单相桥式整流电路引起学生注意重点分析正半周ωt<α时V1、V4正向阻断，V2、V3反向阻断uL=0ωt=α时V1、V4导通，V2、V3反向阻断ωt=π时V1、V4关断u L=0uL=u2第6 页5分钟10分钟第7 页5分钟第8 页。