第5章通信电源.pptx

通通 信信 电电 源源通信工程系通信工程系 龚国友龚国友第第 五五 章章1 1、整整 流流 电电 路路概概述述v通信整流技术的发展通信整流技术的发展v通信电源的通信电源的低频整流低频整流设备从设备从2020世纪世纪5050年代末的饱和电抗器控年代末的饱和电抗器控制的稳压稳流硒整流器，制的稳压稳流硒整流器，6060年代的硅二极管取代硒整流片的年代的硅二极管取代硒整流片的稳压稳流硅整流器，稳压稳流硅整流器，6060年代末年代末7070年代初稳压稳流可控硅整流年代初稳压稳流可控硅整流器，一直到器，一直到8080年代末年代末9090年代初的高频开关整流器，我国通信年代初的高频开关整流器，我国通信用整流设备经历了几代变革。用整流设备经历了几代变革。9090年代以后，随着计算机控制年代以后，随着计算机控制技术、功率半导体技术和超大规模集成电路生产工艺的飞速技术、功率半导体技术和超大规模集成电路生产工艺的飞速发展，发展，高频开关整流技术和产品高频开关整流技术和产品也越来越成熟，性价比逐步也越来越成熟，性价比逐步提升，目前已经逐步取代了可控硅整流器，并且还在不断地提升，目前已经逐步取代了可控硅整流器，并且还在不断地朝着高频化、高效率、大功率、小型智能化、清洁环保的方朝着高频化、高效率、大功率、小型智能化、清洁环保的方向发展。向发展。5 5不控整流电路不控整流电路5 5单相桥式不控整流电路单相桥式不控整流电路 单相桥式不控整流电路由个整流二极管组成。单相桥式不控整流电路由个整流二极管组成。电阻性负载的单相桥电阻性负载的单相桥式不控整流电路如图式不控整流电路如图5 5所示。所示。工作原理工作原理 当输入交流电源的极性为上端正下端负时，整流二极管、当输入交流电源的极性为上端正下端负时，整流二极管、导通。这时、上的压降很小，在理想情况下，可视为导通。这时、上的压降很小，在理想情况下，可视为两根导线。电流从输入电源上端经、回到输入电源下两根导线。电流从输入电源上端经、回到输入电源下端，负载上得到一个半波整流电压。当电源极性改变为上端负下端正时，端，负载上得到一个半波整流电压。当电源极性改变为上端负下端正时，整流二极管、导通。电流流过、形成回整流二极管、导通。电流流过、形成回路，负载上得到与前半周极性相同的又一个半波整流电压。路，负载上得到与前半周极性相同的又一个半波整流电压。设输入为正弦波交流电压设输入为正弦波交流电压，则输出电压为单，则输出电压为单方向的正弦波绝对值，电阻性负载时波形图如图方向的正弦波绝对值，电阻性负载时波形图如图5 5所示。所示。图图5-5-单相桥式不控整流电路单相桥式不控整流电路 图图5-25-2电阻性负载的单相桥式不控整流波形图电阻性负载的单相桥式不控整流波形图输出直流电压和直流电流输出直流电压和直流电流 电阻性负载时输出直流电压为电阻性负载时输出直流电压为式中，为整流桥输入交流电压的有效值。式中，为整流桥输入交流电压的有效值。流过负载的直流电流为流过负载的直流电流为整流元件参数的计算整流元件参数的计算在桥式整流电路中，负载电流是由两组整流二极管在桥式整流电路中，负载电流是由两组整流二极管 （、和、）（、和、）轮流导通供给的，流轮流导通供给的，流过每个整流二极管的平均电流过每个整流二极管的平均电流等于负载电流的一半，即等于负载电流的一半，即5 5不控整流电路不控整流电路当二极管、导通时，忽略二极管的正向压降，当二极管、导通时，忽略二极管的正向压降，、两只二极管承受的反向电压等于输入电源电、两只二极管承受的反向电压等于输入电源电压。当二极管、导通时，、承受压。当二极管、导通时，、承受的反向电压也是如此。所以，整流二极管承受的最高反向电的反向电压也是如此。所以，整流二极管承受的最高反向电压为压为单相桥式不控整流电路图还有另外两种画法，如图单相桥式不控整流电路图还有另外两种画法，如图5 5所示。所示。5 5不控整流电路不控整流电路5 5三相桥式不控整流电路三相桥式不控整流电路电阻性负载电阻性负载电阻性负载的三相桥式不控整流电路图如图电阻性负载的三相桥式不控整流电路图如图5 5所示。整流所示。整流桥臂可分为两组，其中桥臂可分为两组，其中VDVD1 1、VDVD2 2、VDVD3 3阴极接在一起，称为共阴阴极接在一起，称为共阴极组；极组；VDVD4 4、VDVD5 5、VDVD6 6阳极接在一起，称为共阳极组，阳极接在一起，称为共阳极组，电路的波电路的波形图如图形图如图5 5所示。所示。图图5 5三相桥式不控整流电路（电阻性负载）电路图三相桥式不控整流电路（电阻性负载）电路图图图5 5三相桥式不控整流电路（电阻性负载）波形图三相桥式不控整流电路（电阻性负载）波形图（）（）根据优先导通原理，对于根据优先导通原理，对于共阴极组，阳极电位最高共阴极组，阳极电位最高的二极管导通，而共阳极的二极管导通，而共阳极组则阴极电位最低的二极组则阴极电位最低的二极管导通。管导通。在在tt1 1tt2 2期间，相期间，相电压电压u ua a最高，相电压最高，相电压u ub b最低，所以对应二极管最低，所以对应二极管VDVD1 1和和VDVD5 5导通。忽略导通。忽略VDVD1 1和和VDVD5 5的正向压降，输出电压的正向压降，输出电压u ud d为线电压为线电压u uabab。在。在tt2 2tt3 3期间，相电压期间，相电压u ua a仍仍为最高，相电压为最高，相电压u uc c变为变为最低，所以对应二极管最低，所以对应二极管VDVD1 1和和VDVD6 6导通。忽略导通。忽略VDVD1 1和和VDVD6 6的正向压降，输出电压的正向压降，输出电压u ud d为线电压为线电压u uacac。5.1.25.1.2三相桥式不控整流电路三相桥式不控整流电路 在在tt3 3tt4 4期间，相电压期间，相电压u ub b变为最高，相电压变为最高，相电压u uc c仍为仍为最低，所以对应二极管最低，所以对应二极管VDVD2 2和和VDVD6 6导通，输出电压导通，输出电压u ud d为为u ubcbc。在在tt4 4tt5 5期间，相电压期间，相电压u ub b仍为最高，相电压仍为最高，相电压uaua变为最低，变为最低，所以对应二极管所以对应二极管VDVD2 2和和VDVD4 4导通，输出电压导通，输出电压u ud d为为u ubaba。以此类推，在以此类推，在tt5 5tt6 6期间，二极管期间，二极管VDVD3 3和和VDVD4 4导通，导通，u ud du uacac；在在tt6 6tt7 7期间，二极管期间，二极管VDVD3 3和和VDVD5 5导通，导通，u ud du ucbcb。在交流电源的一个周期内，每个二极管导通在交流电源的一个周期内，每个二极管导通120120，输出电，输出电压出现个波头，脉动较小。压出现个波头，脉动较小。三相桥式不控整流电路三相桥式不控整流电路（）基本定量关系输出直流电压为（）基本定量关系输出直流电压为式中，为交流式中，为交流相相电压有效值；电压有效值；l l为交流为交流线线电压有效值，电压有效值，输出直流电流为输出直流电流为每一个二极管都导通每一个二极管都导通120120，即周期，故整流二极管的平，即周期，故整流二极管的平均电流为均电流为整流二极管承受的最大反向电压为线电压的振幅值整流二极管承受的最大反向电压为线电压的振幅值三相桥式不控整流电路三相桥式不控整流电路电感性负载电感性负载电感性负载的三相桥式不控整流电路如图电感性负载的三相桥式不控整流电路如图5 5所示。这种电所示。这种电路的输出电压波形及输出直流电压、输出直流电流等计算公式路的输出电压波形及输出直流电压、输出直流电流等计算公式均与电阻性负载时一样。当电感足够大，即均与电阻性负载时一样。当电感足够大，即（为为u ud d中所含最低次谐波的角频中所含最低次谐波的角频率，率，2F2F，F=300HzF=300Hz），输出），输出电流电流i id d波形相当平滑，因此负载电波形相当平滑，因此负载电阻上的电压波形相当平滑；理想阻上的电压波形相当平滑；理想情况情况i id d波形为一条水平线，相应地，波形为一条水平线，相应地，流过整流元件的电流为矩形波，输流过整流元件的电流为矩形波，输入电流为交变方波。波形图如图入电流为交变方波。波形图如图5 5所示。因为电感两端平均电压所示。因为电感两端平均电压为零（忽略线圈电阻的压降），所为零（忽略线圈电阻的压降），所以上的直流电压等于以上的直流电压等于U Ud d。图图5 5三相桥式不控整流电路（电感性负载）电路图三相桥式不控整流电路（电感性负载）电路图三相桥式不控整流电路三相桥式不控整流电路图图5 5三相桥式不控整流电路（电感性负载）波形图三相桥式不控整流电路（电感性负载）波形图输出直流功率为输出直流功率为每相交流输入电流有效值为每相交流输入电流有效值为 输入三相交流电的通信用开关整流器，主回路输入侧的整流电路一般输入三相交流电的通信用开关整流器，主回路输入侧的整流电路一般采用无工频变压器三相桥式不控整流电路。如果在开关整流器中接无源功采用无工频变压器三相桥式不控整流电路。如果在开关整流器中接无源功率因数校正电路，则整流电路相当于接电感性负载。率因数校正电路，则整流电路相当于接电感性负载。输入有功功率在理想情况下（无损耗），与输出直流功率相等，即输入有功功率在理想情况下（无损耗），与输出直流功率相等，即输入视在功率为输入视在功率为可见电感性负载的三相桥式不控整流电路在理想情况下，功率因数为可见电感性负载的三相桥式不控整流电路在理想情况下，功率因数为5 5三相桥式不控整流电路三相桥式不控整流电路5 5可控整流电路可控整流电路5 5晶闸管晶闸管晶闸管又称为可控硅晶闸管又称为可控硅（，（，）。）。结构结构普通晶闸管具有可控的单向导电性，它有个电极：阳极、阴极和门普通晶闸管具有可控的单向导电性，它有个电极：阳极、阴极和门极（或称控制极）。其内部结构示意图和图形符号如图极（或称控制极）。其内部结构示意图和图形符号如图5 5所示。所示。晶闸管的外形有螺栓形和平板形两种，如图晶闸管的外形有螺栓形和平板形两种，如图5 5所示。所示。图图5 5晶闸管的内部结构示意图与符号晶闸管的内部结构示意图与符号 图图5 5晶闸管外形晶闸管外形（S Siliconilicon C Controlled ontrolled R Rectifierectifier）晶闸管是在晶体管基础上发展起来的一种晶闸管是在晶体管基础上发展起来的一种晶闸管是在晶体管基础上发展起来的一种晶闸管是在晶体管基础上发展起来的一种大功大功大功大功率半导体器件。它的出现使半导体器件由弱电领域率半导体器件。它的出现使半导体器件由弱电领域率半导体器件。它的出现使半导体器件由弱电领域率半导体器件。它的出现使半导体器件由弱电领域扩展到强电领域。扩展到强电领域。扩展到强电领域。扩展到强电领域。晶闸管晶闸管晶闸管晶闸管也像半导体二极管那样具有也像半导体二极管那样具有也像半导体二极管那样具有也像半导体二极管那样具有单向导电性，但它的导单向导电性，但它的导单向导电性，但它的导单向导电性，但它的导通时间是可控的，主要用于整流、逆变、通时间是可控的，主要用于整流、逆变、通时间是可控的，主要用于整流、逆变、通时间是可控的，主要用于整流、逆变、调压及开关等方面。调压及开关等方面。调压及开关等方面。调压及开关等方面。体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维修简单、操作体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维修简单、操作体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维修简单、操作体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维修简单、操作方便、寿命长、方便、寿命长、方便、寿命长、方便、寿命长、容量大（正向平均电流达千安、正向耐压容量大（正向平均电流达千安、正向耐压容量大（正向平均电流达千安、正向耐压容量大（正向平均电流达千安、正向耐压达数千伏）。达数千伏）。达数千伏）。达数千伏）。优点：优点：优点：优点：5.2.1 晶闸管晶闸管GG控制极控制极控制极控制极1.1.基本结构基本结构K K 阴极阴极阴极阴极GA A 阳极阳极阳极阳极 P1P2N1N2四四四四 层层层层 半半半半 导导导导 体体体体 晶闸管是具有三个晶闸管是具有三个晶闸管是具有三个晶闸管是具有三个PNPNPNPN结结结结的四层结构的四层结构的四层结构的四层结构,其外形、结其外形、结其外形、结其外形、结构及符号如图。构及符号如图。构及符号如图。构及符号如图。(c)(c)结构结构结构结构K K GGA A(b)(b)符号符号符号符号(a)(a)外形外形外形外形晶闸管的外形、结构及符号晶闸管的外形、结构及符号晶闸管的外形、结构及符号晶闸管的外形、结构及符号三三 个个PNPN 结结一、一、单向单向晶闸管晶闸管P1P2N1N2K GA晶闸管相当于晶闸管相当于晶闸管相当于晶闸管相当于PNPPNPPNPPNP和和和和NPNNPNNPNNPN型两个晶体管的组合型两个晶体管的组合型两个晶体管的组合型两个晶体管的组合+KA T2T1_P2N1N2IGIAP1N1P2IKGPPNNNPAGK T1T22 2 工作原理工作原理工作原理工作原理A A 在极短时间内使两个在极短时间内使两个三极管均饱和导通，此三极管均饱和导通，此过程称触发导通。过程称触发导通。形成正反馈过程形成正反馈过程形成正反馈过程形成正反馈过程KKGGE EA A 0 0、E EG G 0 0EGEA+_R 晶闸管导通后，去掉晶闸管导通后，去掉晶闸管导通后，去掉晶闸管导通后，去掉E E E EG G G G ，依靠正反馈，仍可依靠正反馈，仍可依靠正反馈，仍可依靠正反馈，仍可维持导通状态。维持导通状态。维持导通状态。维持导通状态。2.2.2.2.工作原理工作原理工作原理工作原理GE EA A 0 0、E EG G 0 0KKEA+_R T1T2EGA A形成正反馈过程形成正反馈过程形成正反馈过程形成正反馈过程EG晶闸管导通的条件：晶闸管导通的条件：晶闸管导通的条件：晶闸管导通的条件：(1)(1)(1)(1)晶闸管阳极电路晶闸管阳极电路晶闸管阳极电路晶闸管阳极电路(阳极与阴极之间阳极与阴极之间阳极与阴极之间阳极与阴极之间)施加正向电压施加正向电压施加正向电压施加正向电压(2)(2)(2)(2)晶闸管控制电路晶闸管控制电路晶闸管控制电路晶闸管控制电路(控制极与阴极之间控制极与阴极之间控制极与阴极之间控制极与阴极之间)加正向电压加正向电压加正向电压加正向电压或正向脉冲或正向脉冲或正向脉冲或正向脉冲(正向触发电压正向触发电压正向触发电压正向触发电压)。晶闸管导通后，控制极便失去作用。晶闸管导通后，控制极便失去作用。晶闸管导通后，控制极便失去作用。晶闸管导通后，控制极便失去作用。依靠正反依靠正反依靠正反依靠正反馈，晶闸管仍可维持导通状态。馈，晶闸管仍可维持导通状态。馈，晶闸管仍可维持导通状态。馈，晶闸管仍可维持导通状态。晶闸管关断的条件：晶闸管关断的条件：晶闸管关断的条件：晶闸管关断的条件：(1)(1)必须使可控硅阳极电流减小必须使可控硅阳极电流减小,直到直到正反馈正反馈效应不效应不能维持。能维持。(2)(2)将阳极电源断开或者在晶闸管的将阳极电源断开或者在晶闸管的阳极和阴极间加阳极和阴极间加阳极和阴极间加阳极和阴极间加反相电压。反相电压。反相电压。反相电压。正向特性正向特性正向特性正向特性反向特性反向特性反向特性反向特性URRMUFRMIG2 IG1 IG0 UBRIFUBO正向转折电压正向转折电压正向转折电压正向转折电压IHoUIIG0IG1IG2+_ _+_ _反向转折电压反向转折电压反向转折电压反向转折电压正向平均电流正向平均电流维持电流维持电流维持电流维持电流U U3.3.伏安特性伏安特性4.4.4.4.主要参数主要参数主要参数主要参数UFRM:正向重复峰值电压正向重复峰值电压正向重复峰值电压正向重复峰值电压（晶闸管耐压值）（晶闸管耐压值）（晶闸管耐压值）（晶闸管耐压值）晶闸管控制极开路且正向阻断情况下晶闸管控制极开路且正向阻断情况下,允许重复允许重复加在晶闸管两端的正向峰值电压。加在晶闸管两端的正向峰值电压。一般取一般取U UFRM FRM=80%=80%U UB0 B0。普通晶闸管普通晶闸管 U UFRMFRM 为为100V 100V 3000V 3000V反向重复峰值电压反向重复峰值电压反向重复峰值电压反向重复峰值电压控制极开路时控制极开路时,允许重复作用在晶闸管元允许重复作用在晶闸管元 件上的反向峰值电压。件上的反向峰值电压。一般取一般取 U URRMRRM=80%=80%U UBR BR 普通晶闸管普通晶闸管 U URRMRRM为为100V100V3000V3000VURRM：正向平均电流正向平均电流正向平均电流正向平均电流环境温度为环境温度为4040 C C及标准散热条件下，晶闸管处于及标准散热条件下，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全导通时可以连续通过的工频正弦半波电流的平均值。均值。IF：IF t 2 如果正弦半波电流的最大值为如果正弦半波电流的最大值为I Im m,则则(普通晶闸管普通晶闸管I IF F为为1A 1A 1000A)1000A)UF:通态平均电压（管压降）通态平均电压（管压降）通态平均电压（管压降）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，在规定的条件下，通过正弦半波平均电流时，在规定的条件下，通过正弦半波平均电流时，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。晶闸管阳、阴极间的电压平均值。晶闸管阳、阴极间的电压平均值。晶闸管阳、阴极间的电压平均值。一般为一般为一般为一般为1V1V1V1V左右。左右。左右。左右。I IHH:维持电流维持电流维持电流维持电流 在规定的环境和控制极断路时，晶闸管维持导在规定的环境和控制极断路时，晶闸管维持导在规定的环境和控制极断路时，晶闸管维持导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。通状态所必须的最小电流。通状态所必须的最小电流。通状态所必须的最小电流。一般一般一般一般I I I IH H H H为几十为几十为几十为几十 一百多毫安。一百多毫安。一百多毫安。一百多毫安。U UGG、I IGG：控制极触发电压和电流控制极触发电压和电流控制极触发电压和电流控制极触发电压和电流 室温下，阳极电压为直流室温下，阳极电压为直流室温下，阳极电压为直流室温下，阳极电压为直流6V6V6V6V时，使晶闸管完时，使晶闸管完时，使晶闸管完时，使晶闸管完 全导通所必须的最小控制极直流电压、电流全导通所必须的最小控制极直流电压、电流全导通所必须的最小控制极直流电压、电流全导通所必须的最小控制极直流电压、电流 。一般一般一般一般U U U UG G G G为为为为1 1 1 1到到到到5V5V5V5V，I I I IG G G G为几十到几百毫安。为几十到几百毫安。为几十到几百毫安。为几十到几百毫安。晶闸管型号及其含义晶闸管型号及其含义晶闸管型号及其含义晶闸管型号及其含义 导通时平均电压组别导通时平均电压组别导通时平均电压组别导通时平均电压组别共九级共九级共九级共九级,用字母用字母用字母用字母AIAIAIAI表示表示表示表示0.41.2V0.41.2V0.41.2V0.41.2V额定电压额定电压,用百位或千位数表示取用百位或千位数表示取U UFRMFRM或或U URRMRRM较小者较小者额定正向平均电流额定正向平均电流(I IF F)（晶闸管类型）（晶闸管类型）（晶闸管类型）（晶闸管类型）P-P-P-P-普通晶闸管普通晶闸管普通晶闸管普通晶闸管S-S-S-S-双向晶闸管双向晶闸管双向晶闸管双向晶闸管 晶闸管晶闸管K P普通型普通型如如:KP5-7 :KP5-7 表示额定正向平均电流为表示额定正向平均电流为5A,5A,额定电压为额定电压为700V700V的普通型的普通型晶闸管。晶闸管。二、二、二、二、双向晶闸管双向晶闸管双向晶闸管双向晶闸管特点：特点：特点：特点：相当于两个晶闸管反向并联，两者共用一个相当于两个晶闸管反向并联，两者共用一个相当于两个晶闸管反向并联，两者共用一个相当于两个晶闸管反向并联，两者共用一个控制极。控制极。控制极。控制极。符号：符号：符号：符号：A1A2G控制极控制极控制极控制极第一电极第一电极第一电极第一电极第二电极第二电极第二电极第二电极双向晶闸管双向晶闸管通过控制电压的控制可实现双向导通。通过控制电压的控制可实现双向导通。工作原理工作原理工作原理工作原理U UA1A1 U UA2A2时，时，时，时，控制极相对于控制极相对于控制极相对于控制极相对于A A A A2 2 2 2加正脉冲，加正脉冲，加正脉冲，加正脉冲，晶闸管正向导通，电流从晶闸管正向导通，电流从晶闸管正向导通，电流从晶闸管正向导通，电流从A A A A1 1 1 1流向流向流向流向A A A A2 2 2 2。U UA2A2 U UA1A1时，时，时，时，控制极相对于控制极相对于控制极相对于控制极相对于A A A A2 2 2 2加加加加负负负负脉冲，脉冲，脉冲，脉冲，晶闸管反向导通，电流从晶闸管反向导通，电流从晶闸管反向导通，电流从晶闸管反向导通，电流从A A A A2 2 2 2流向流向流向流向A A A A1 1 1 1。A1A2G交流调压电路交流调压电路 双向二极管：双向二极管：双向二极管：双向二极管：只要在其两端加上一只要在其两端加上一只要在其两端加上一只要在其两端加上一定数值的正或负电压定数值的正或负电压定数值的正或负电压定数值的正或负电压即可使其导通。即可使其导通。即可使其导通。即可使其导通。RC Tu+_ _双向二极管双向二极管a)b)IOUIG=0GT1T25.2.2 5.2.2 5.2.2 5.2.2 可控整流电路可控整流电路可控整流电路可控整流电路1.1.1.1.单相半波可控整流单相半波可控整流单相半波可控整流单相半波可控整流电阻性负载电阻性负载电阻性负载电阻性负载(1)(1)电路电路 u u 0 0 时：时：时：时：若若若若u u u ug g g g=0=0=0=0，晶闸管不导通，晶闸管不导通，晶闸管不导通，晶闸管不导通，u u 0 0 时时时时:晶闸管承受反向电压不导通晶闸管承受反向电压不导通晶闸管承受反向电压不导通晶闸管承受反向电压不导通,u uo o=0,=0,=0,=0,u uT T T T=u u，故称可控整流。故称可控整流。故称可控整流。故称可控整流。控制极加触发信号，晶闸管承受正向电压导通，控制极加触发信号，晶闸管承受正向电压导通，控制极加触发信号，晶闸管承受正向电压导通，控制极加触发信号，晶闸管承受正向电压导通，u uu uo oR RL L+u uT T+Ti io o(2)2)工作原理工作原理工作原理工作原理 t1 2 u u 0 0时时时时:tO tO 接电阻负载时单相半波可控整流电路电压、电流波形接电阻负载时单相半波可控整流电路电压、电流波形接电阻负载时单相半波可控整流电路电压、电流波形接电阻负载时单相半波可控整流电路电压、电流波形 控制角控制角 t1 tO tO t22 tO导通角导通角(3)(3)工作波形工作波形工作波形工作波形(4)(4)整流输出电压及电流的平均值整流输出电压及电流的平均值整流输出电压及电流的平均值整流输出电压及电流的平均值由公式可知：由公式可知：由公式可知：由公式可知：改变控制角改变控制角改变控制角改变控制角 ，可改变输出电压，可改变输出电压，可改变输出电压，可改变输出电压U U U Uo o o o。2.2.2.2.电感性负载与续流二极管电感性负载与续流二极管电感性负载与续流二极管电感性负载与续流二极管(1)(1)(1)(1)电路电路电路电路 当电压当电压当电压当电压u u u u过零后，过零后，过零后，过零后，由于电感反电动势的存在，晶闸管在由于电感反电动势的存在，晶闸管在由于电感反电动势的存在，晶闸管在由于电感反电动势的存在，晶闸管在一段时间内仍一段时间内仍一段时间内仍一段时间内仍 维持导通，失去单向导电作用。维持导通，失去单向导电作用。维持导通，失去单向导电作用。维持导通，失去单向导电作用。u uu uo oR R+u uT T+TLeL 在电感性负载中在电感性负载中在电感性负载中在电感性负载中 ,当晶闸管刚触发导通时，电感元件上当晶闸管刚触发导通时，电感元件上当晶闸管刚触发导通时，电感元件上当晶闸管刚触发导通时，电感元件上产生阻碍电流变化的感应电势产生阻碍电流变化的感应电势产生阻碍电流变化的感应电势产生阻碍电流变化的感应电势(极性如图极性如图极性如图极性如图)，电流不能跃变，电流不能跃变，电流不能跃变，电流不能跃变，将由零逐渐上升将由零逐渐上升将由零逐渐上升将由零逐渐上升(见波形见波形见波形见波形)。tO tO tO t1 tO t22 (2)2)2)2)工作波形工作波形工作波形工作波形(未单独加续流二极管未单独加续流二极管未单独加续流二极管未单独加续流二极管)iL u uu uo oR R+u uT T+LTi io oDi io ou u 0 0 0 0时时时时：D D D D反向截止，不影响整流电路工作。反向截止，不影响整流电路工作。反向截止，不影响整流电路工作。反向截止，不影响整流电路工作。u u 0 0时：时：时：时：D D D D正向导通正向导通正向导通正向导通,晶闸管承受反向电压关断晶闸管承受反向电压关断晶闸管承受反向电压关断晶闸管承受反向电压关断,电感元件电感元件电感元件电感元件L L L L释放能量形成的电流经释放能量形成的电流经释放能量形成的电流经释放能量形成的电流经D D D D构成回路构成回路构成回路构成回路(续流续流续流续流),),),),负载电负载电负载电负载电压压压压u u u uo o o o波形与电阻性负载相同波形与电阻性负载相同波形与电阻性负载相同波形与电阻性负载相同(见波形图见波形图见波形图见波形图)。3.3.电感性负载电感性负载(加续流二极管加续流二极管)+(1)(1)电路电路(3)(3)工作波形工作波形工作波形工作波形(加续流二极管加续流二极管加续流二极管加续流二极管)iL t tO tO 2 tO2.2.单相半控桥式整流电路单相半控桥式整流电路电路电路电路电路(1).(1).(1).(1).工作原理工作原理工作原理工作原理 T T T T1 1 1 1和和和和D D D D2 2 2 2承受正向承受正向承受正向承受正向电压。电压。电压。电压。T T T T1 1 1 1控制极加触控制极加触控制极加触控制极加触发电压发电压发电压发电压,则则则则T T T T1 1 1 1和和和和D D D D2 2 2 2导导导导通，电流的通路为通，电流的通路为通，电流的通路为通，电流的通路为T T T T1 1 1 1、T T T T2 2 2 2 晶闸管晶闸管晶闸管晶闸管D D D D1 1 1 1、D D D D2 2 2 2晶体二极管晶体二极管晶体二极管晶体二极管aRLD2T1b(a)(a)(a)(a)电压电压电压电压u u u u 为正半周时为正半周时为正半周时为正半周时i io o+T1T2RLuoD1D2a a u u+b b此时，此时，此时，此时，T T T T2 2 2 2和和和和D D D D1 1 1 1均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。i io o+T1T2RLuoD1D2a a u u+b b T T T T2 2 2 2和和和和D D D D1 1 1 1承受正向承受正向承受正向承受正向电压。电压。电压。电压。T T T T2 2 2 2控制极加触控制极加触控制极加触控制极加触发电压发电压发电压发电压,则则则则T T T T2 2 2 2和和和和D D D D1 1 1 1导导导导通，电流的通路为通，电流的通路为通，电流的通路为通，电流的通路为(b)(b)(b)(b)电压电压电压电压u u u u 为负半周时为负半周时为负半周时为负半周时bRLD1T2a此时，此时，此时，此时，T T T T1 1 1 1和和和和D D D D2 2 2 2均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。t tO tO3.3.工作波形工作波形工作波形工作波形2 tO4.4.4.4.输出电压及电流的平均值输出电压及电流的平均值输出电压及电流的平均值输出电压及电流的平均值两种常用可控整流电路两种常用可控整流电路电路电路特点特点1.1.该电路只用一只晶闸管，且其上该电路只用一只晶闸管，且其上 无反向电压。无反向电压。2.2.晶闸管和负载上的电流相同。晶闸管和负载上的电流相同。(1)uTD2D D1 1D4u0RLD D3 3+-+-电路电路特点特点 1.1.该电路接入电感性负载时，该电路接入电感性负载时，D D1 1、D D2 2 便起便起续流二极管作用。续流二极管作用。(2)2.2.由于由于T T1 1的阳极和的阳极和T T2 2的阴极相连，两管控的阴极相连，两管控制极必须加独立的触发信号。制极必须加独立的触发信号。T1T2D1D2uuORL+-+-5.2.4 5.2.4 晶晶晶晶闸闸管的保管的保管的保管的保护护 晶闸管承受过电压、过电流的能力很差，这是晶闸管承受过电压、过电流的能力很差，这是晶闸管承受过电压、过电流的能力很差，这是晶闸管承受过电压、过电流的能力很差，这是它的主要缺点。它的主要缺点。它的主要缺点。它的主要缺点。晶闸管的热容量很小晶闸管的热容量很小晶闸管的热容量很小晶闸管的热容量很小，一旦发生过一旦发生过电流时，温度急剧上升，可能将电流时，温度急剧上升，可能将PNPN结烧坏，造成元结烧坏，造成元件内部短路或开路件内部短路或开路。例如一只例如一只100A100A的晶闸管过电流的晶闸管过电流为为400A400A时，仅允许持续时，仅允许持续0.020.02秒，否则将因过热而损秒，否则将因过热而损坏；坏；晶闸管耐受过电压的能力极差，晶闸管耐受过电压的能力极差，晶闸管耐受过电压的能力极差，晶闸管耐受过电压的能力极差，电压超过其反电压超过其反向击穿电压时，即使时间极短，也容易损坏。若正向击穿电压时，即使时间极短，也容易损坏。若正向电压超过转折电压时，则晶闸管误导通，导通后向电压超过转折电压时，则晶闸管误导通，导通后的电流较大，使器件受损。的电流较大，使器件受损。1 1 1 1、晶、晶、晶、晶闸闸管的管的管的管的过过流保流保流保流保护护(1)(1)快速熔断器保护快速熔断器保护快速熔断器保护快速熔断器保护 电路中加快速熔断器。当电路发生过流故障时，电路中加快速熔断器。当电路发生过流故障时，电路中加快速熔断器。当电路发生过流故障时，电路中加快速熔断器。当电路发生过流故障时，它能在晶闸管过热损坏之前熔断，切断电流通路，它能在晶闸管过热损坏之前熔断，切断电流通路，它能在晶闸管过热损坏之前熔断，切断电流通路，它能在晶闸管过热损坏之前熔断，切断电流通路，以保证晶闸管的安全。以保证晶闸管的安全。以保证晶闸管的安全。以保证晶闸管的安全。与晶闸与晶闸管串联管串联接在接在输入输入端端接在接在输出输出端端快速熔断器接入方式有三种，如下图所示。快速熔断器接入方式有三种，如下图所示。快速熔断器接入方式有三种，如下图所示。快速熔断器接入方式有三种，如下图所示。(2)(2)过过流流流流继电继电器保器保器保器保护护(3)(3)(3)(3)过流截止保护过流截止保护过流截止保护过流截止保护 在输出端在输出端在输出端在输出端(直流侧直流侧直流侧直流侧)或输入端或输入端或输入端或输入端(交流侧交流侧交流侧交流侧)接入过电接入过电接入过电接入过电流继电器，当电路发生过流故障时，继电器动作，流继电器，当电路发生过流故障时，继电器动作，流继电器，当电路发生过流故障时，继电器动作，流继电器，当电路发生过流故障时，继电器动作，使电路自动切断。使电路自动切断。使电路自动切断。使电路自动切断。在交流侧设置电流检测电路，利用过电流信号在交流侧设置电流检测电路，利用过电流信号在交流侧设置电流检测电路，利用过电流信号在交流侧设置电流检测电路，利用过电流信号控制触发电路。控制触发电路。控制触发电路。控制触发电路。当电路发生过流故障时，当电路发生过流故障时，当电路发生过流故障时，当电路发生过流故障时，检测电路检测电路检测电路检测电路控制触发脉冲迅速后移或停止产生触发脉冲，从而控制触发脉冲迅速后移或停止产生触发脉冲，从而控制触发脉冲迅速后移或停止产生触发脉冲，从而控制触发脉冲迅速后移或停止产生触发脉冲，从而使晶闸管导通角减小或立即关断。使晶闸管导通角减小或立即关断。使晶闸管导通角减小或立即关断。使晶闸管导通角减小或立即关断。2.2.2.2.硒堆保护硒堆保护硒堆保护硒堆保护2.2.晶晶晶晶闸闸管的管的管的管的过压过压保保保保护护(1)(1)(1)(1)阻容保护阻容保护阻容保护阻容保护C CR R 利用电容吸收过压。其实质就是将造成过电压利用电容吸收过压。其实质就是将造成过电压利用电容吸收过压。其实质就是将造成过电压利用电容吸收过压。其实质就是将造成过电压的能量变成电场能量储存到电容中，然后释放到电的能量变成电场能量储存到电容中，然后释放到电的能量变成电场能量储存到电容中，然后释放到电的能量变成电场能量储存到电容中，然后释放到电阻中消耗掉。阻中消耗掉。阻中消耗掉。阻中消耗掉。RCRC 硒堆保护硒堆保护(硒整流片硒整流片)C CR RR RL L晶闸管元件晶闸管元件的阻容保护的阻容保护5.3 5.3 单结单结晶体管触晶体管触晶体管触晶体管触发电发电路路路路5.3.1.5.3.1.5.3.1.5.3.1.单结晶体管结构及工作原理单结晶体管结构及工作原理单结晶体管结构及工作原理单结晶体管结构及工作原理(1)(1)(1)(1)结构结构结构结构B B2 2第二基极第二基极第二基极第二基极B B1 1N欧姆接触欧姆接触欧姆接触欧姆接触接触电阻接触电阻接触电阻接触电阻P发射极发射极发射极发射极E E第一基极第一基极第一基极第一基极PN结结N型硅片型硅片(a)(a)示意图示意图示意图示意图单结晶体管结构示意图及其表示符号单结晶体管结构示意图及其表示符号单结晶体管结构示意图及其表示符号单结晶体管结构示意图及其表示符号(b)(b)符号符号符号符号B B2 2E EB B1 1(2)2)工作原理工作原理工作原理工作原理 U UE E U U U UP P P P后，后，后，后，大量空穴注入基区，大量空穴注入基区，大量空穴注入基区，大量空穴注入基区，致使致使致使致使I I I IE E E E增加、增加、增加、增加、U U U UE E E E反反反反而下降，出现负阻。而下降，出现负阻。而下降，出现负阻。而下降，出现负阻。P1.1.U UE E U UP P时单结管导通，时单结管导通，时单结管导通，时单结管导通，U UE E U UV V时恢复截止。时恢复截止。时恢复截止。时恢复截止。单结晶体管的特点单结晶体管的特点单结晶体管的特点单结晶体管的特点B B2 2E EB B1 12.2.2.2.单结晶体管的峰点电压单结晶体管的峰点电压单结晶体管的峰点电压单结晶体管的峰点电压U U U UP P P P与与与与 外加固定电压外加固定电压外加固定电压外加固定电压U U U UBBBBBBBB及分压比及分压比及分压比及分压比 有关，有关，有关，有关，外加电压外加电压外加电压外加电压U U U UBBBBBBBB或分压比或分压比或分压比或分压比 不同，则峰点电不同，则峰点电不同，则峰点电不同，则峰点电 压压压压U U U UP P P P不同。不同。不同。不同。3.3.不同单结晶体管的谷点电压不同单结晶体管的谷点电压U U U UV V V V和和和和谷点电流谷点电流I I I IV V V V都都 不一样。谷点电压大约在不一样。谷点电压大约在2 25V5V之间。常选用之间。常选用 稍大一些，稍大一些，U U U UV V V