《门极触发电路》PPT课件.ppt
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1、3-1,第三章.门极触发电路,l).直流信号2).交流信号3).脉冲信号,3.1.概述,3.1.1.门极触发信号的种类,3-2,直流信号,交流信号,脉冲信号,尖脉冲,宽脉冲,双脉冲,强脉冲,脉冲列,3-3,3.1.2.晶闸管对门极触发电路的要求,l)触发脉冲应有一定的幅值和功率;2)触发脉冲要有一定的宽度;当用窄脉冲控制时脉冲宽度至少要大于阳极电流上升到掣住电流IL的时间,否则当触发脉冲消失,晶闸管将又恢复阻断,对于三相桥式全控电路,要求触发脉冲宽度大于60O或者用间隔60O 的双窄脉冲代替宽脉冲。其他晶闸管电路,对脉宽有时也有不同的要求。,3-4,3)触发脉冲前沿要陡晶闸管元件门极参数较分散
2、,触发脉冲陡峭的前沿可使触发延迟角稳定,减小门极参数分散性对角的影响。另外,触发脉冲前沿越陡,元件开通时间越短,从而可提供精确的触发延迟角。4).触发脉冲要与主电路同步并有一定的移相范围。,3-5,在整流和有源逆变等由交流电源供电的电路中,为了使每一周波重复在相同的相位上触发,触发信号必须与主电路交流电源电压同步。同时,触发延迟角应能根据控制信号的要求而改变,即应有一定的移相范围,例如全控电路要在整流和逆变状态运行,则移相范围需0O180O。,3-6,3.2.单结晶体管触发电路,l)单结晶体管(双基极二极管)结构,3.2.1.单结晶体管(UJT),发射极,第一基极,第二基极,3-7,b1与b2
3、之间仅有n型硅片电阻Rbb,一般在312K之间。Rbb亦可看作是由第一基极b1与发射极e位置之间n型硅片的体电阻Rb1和第二基极b2与发射极e位置之间n型硅片体电阻Rb2之和:Rbb=Rb1+Rb2,3-8,2).单结晶体管特性,据单结晶体管的结构,其等效电路可由图3.3(a)表示,其中二极管VD表示单结晶体管的PN结。,若Ubb0,则为一般二极管特性。当b1、b2之间加电压VBB,则特性Ue=f(Ie)如图3.3(b)所示。,3-9,3-10,AB段特性:在Ubb作用下的漏电流;另外,,称为单结晶体管的分压比,其值由单结晶体管的制造工艺决定,一般在0.3到0.85之间。,BC段特性:Up称为
4、峰点电压,对应的电流IP称为峰点电流。,3-11,CD段特性:UeUbb+UVD=UP 后d与b1之间电阻Rbl减小而形成负阻区,使分压比减小,由此更进一步促使负阻区的形成,直至最低点D。UV称为谷点电压,对应的电流IV称为谷点电流,在D点,若再增加电压,则电流将急剧加。,3-12,3.2.2 单结晶体管脉冲形成电路,1).工作原理电路及波形见图3.4:,3-13,当电路接通电源U以后,电容器C经电阻R充电,充电电流为iR,电容器端电压按指数规律上升。在ucUP以前,单结晶体管截止,只有很小的漏电流,电阻R1输出电压亦很小;当电容器C继续充电,电容器C端电压UCUP时,单结晶体管导通,电容器C
5、经eb1R1放电,由于导通时,单结晶体管Rb1进人负阻状态,而外接电阻R1又较小,因此电容器c经电阻R1放电时间很短,于是放电电流在R1两端产生一个尖脉冲输出。,3-14,当电容器上电压降到谷点电压时,由于R阻值较大,经由R供给单结晶体管的发射极电流小于谷点电流,不能满足单结管的导通条件,电阻Rbl迅速增大,单结晶体管恢复阻断状态。由于充电时间常数 1=RC大于放电时间常数2=(Rb1+R1)C,故电容器端电压为锯齿波。此后电容器C又重复充放电过程,于是得到一连串的尖脉冲输出。,3-15,2).振荡条件(1).R最大值由电容器充电电压达到单结晶体管的峰值电压后,流过电阻R的电流应大于峰点电流I
6、P,以保证单结晶体管能工作在负区来确定:(U-UP)/IPR(2).电阻R最小值则由电容器放电完毕后,从电阻R流入单结晶体管的电流要小于谷点电流IV,以保证单结晶体管能够关断来确定:(U-UV)/IV R,3-16,所以,单结晶体管的振荡条件是:(U-UP)/IP R(U-UV)/IV或:IViRIPR太大时,负载线为直线1交于Ue=f(Ie)峰点C左侧,不能使单结晶体管从截止转入到负阻区导通;R太小,负载线交于单结晶体管特性谷点D的右侧,如直线3,这时单结晶体管保持导通,不能恢复截止,从而振荡中止。,3-17,3-18,3.2.3.用电位控制移相的单结晶体管触发电路,下图是一个用正电位控制移
7、相的单结晶体管触发电路,也是一个实际电路。控制信号为UC,当控制信号UC为零时,调整R3使电路无脉冲输出(一般VT1截止即无输出);当UC为某一常值时,流过VT2的集电极电流IC2亦为某个常值。与UC成反比例关系,即增加UC可减小延迟角,获得移相控制特性。,3-19,控制信号,UCUC1IC2,3-20,3-21,用单结晶体管构成触发电路;线路简单,脉冲前沿陡峭,但是脉冲很窄,功率较小,所以,一般只在单相或三相半波电路、触发50A以下的晶闸管电路中应用。,3-22,3.3.晶体管触发电路,利用晶体管开关工作状态构成的触发电路形式很多,这些触发电路一般均由同步与移相、脉冲形成与输出等几个部分组成
8、。,3.3.1.锯齿波移相的晶体管触发电路,电路图示于图3.6,它除包括脉冲形成和输出、同步与移相电路外,还有一个正反馈抗干扰电路。,幻灯片 57,3-23,脉冲形成与输出,抗干扰电路,同步与移相,3-24,l).脉冲形成与输出,脉冲形成由图3.6中的晶体管TV3TV6组成,它们都工作在开关状态,其中TV3由同步和移相电路控制,VT4、TV5、TV6组成一个复合晶体管,起功率放大作用。TV3截止时,C3充电:0VVD5C3RC-15VTV3由截止转导通时,Vd=0V,UC3不能突变,UT4、5、6通,C3放电:dVD6VT6VT3。补脉冲输入:相隔60O,由其他相输入或输给其他相;提高抗干扰能
9、力:-15VR11VT4,形成负偏压,以防干扰。,3-25,充电回路,放电回路,3-26,2).同步和移相,同步和移相环节由晶体管VT1、VT2构成;VT1工作在开关状态,TV2工作在恒流状态。(l).同步电压这里的同步电路信号是由两个同步电压叠加而成。,3-27,(2).移相控制,UCOUC C2充电时间长。若减小控制电压UCO的值,由于充电电流恒定,C点电压uc锯齿波的斜率不变,则输出脉冲提前,即延迟角减小;反之,UCO 增加,则增加。可见变化范围可在Ubo的正波区间,约有300O的移相范围。由此可见,用两个同步电压来得到同步信号,目的是使移相范围扩大,以增加触发电路的通用性和与主电路配合
10、的灵活性。如果只用单一同步电压,其移相范围不可能超过180O。,3-28,3-29,(3).正反馈抗干扰电路,由上述分析可知,每当VT3由截止变为导通时,电路便给门极发出触发脉冲。假定在VT3导通时,由于干扰使VT3 从导通转为截止,而当干扰消失后VT3又从截止恢复到原来的导通状态,则电路就产生了由于干扰而引起的误触发脉冲。,3-30,正反馈抗干扰环节由稳压管VD及电阻R1518和晶体管VT7组成。,VT3截止,Vd=-15V,VT7饱和,UK=0V,不影响VT3截止;VT3导通,Vd=0V,VT7截止,VT3R15R16-15V提供附加基流,使VT3导通更可靠。,K,-15V,3-31,(4
11、).输入放大器电平变换电路,根据前面分析,知触发器特性如左图,但这并不符合控制习惯,为此增加一个输入放大器,以满足控制规律的需要。,3-32,3-33,3-34,输入放大器由于实际上是一个射极跟随器(VT2未饱和,VT1是射极跟随器,VT2饱和,则对VT1限幅),除电平和极性变换外对其前后级还有阻抗匹配作用;其输入信号可正可负,但输出总是正值,特性可以通过偏移电压灵活调节。Uout=0.5Uin+UBO Uin=0时,Uout=UBO;而Uin正负变化时,Uout始终为正。,3.4.集成触发器,3-35,3.6.触发器的定相,3.6.1.概述触发器输出脉冲要与主电路交流电源同步,为此不论什么类
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