可控硅整流器的原理、结构及用途
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可控硅整流器的原理、结构及用途发布日期:2012-06-08 浏览次数:459核心提示:可控硅整流器,是一种以晶闸管(电力电子功率器件)为基础,以智能数字控制电路为核心的电源功率控制电器。
具有效率高、无机械可控硅整流器,是一种以晶闸管(电力电子功率器件)为基础,以智能数字控制电路为核心的电源功率控制电器。
具有效率高、无机械噪声和磨损、响应速度快、体积小、重量轻等诸多优点。
晶闸管(Thyristor)是晶体闸流管的简称,又称作可控硅整流器(Silicon Controll ed Rectifier——SCR),以前被简称为可控硅。
由于其能承受的电压和电流容量仍然是目前电力电子器件中最高的,而且工作可靠,因此在大容量的应用场合仍然具有比较重要的地位。
自从20世纪50年代问世以来已经发展成了一个大的家族,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。
今天大家使用的是单向晶闸管,也就是人们常说的普通晶闸管,它是由四层半导体材料组成的,有三个PN结,对外有三个电极〔图2(a)〕:第一层P型半导体引出的电极叫阳极A,第三层P型半导体引出的电极叫控制极G,第四层N型半导体引出的电极叫阴极K。
从晶闸管的电路符号〔图2(b)〕可以看到,它和二极管一样是一种单方向导电的器件,关键是多了一个控制极G,这就使它具有与二极管完全不同的工作特性。
可控硅整流器的工作原理可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件,共有三个PN结,分析原理时,可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成当阳极A加上正向电压时,BG1和BG2管均处于放大状态。
此时,如果从控制极G输入一个正向触发信号,BG2便有基流ib2流过,经BG2放大,其集电极电流ic 2=β2ib2。
因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连,所以ib1=ic2。
此时,电流ic2再经BG1放大,于是BG1的集电极电流ic1=β1ib1=β1β2ib2。
可控硅整流原理可控硅(SCR)是一种半导体器件,具有单向导电性能,可用于整流电路。
可控硅整流器是一种常见的电力电子装置,广泛应用于交流电源的整流和调节。
本文将介绍可控硅整流原理及其工作原理。
可控硅整流器是一种电子器件,由可控硅和辅助电路组成。
可控硅是一种双向触发器件,只有在外部触发脉冲作用下才能导通,所以它能够实现对交流电压进行整流。
可控硅整流器的工作原理是利用可控硅的触发角控制来实现对交流电压的整流。
在正半周,当交流电压的极性为正时,可控硅的阳极和门极之间的电压为正,此时可控硅处于关断状态,不导通。
当触发脉冲到来时,可控硅的门极电压达到触发电压,可控硅导通,形成通路,电流开始流过可控硅。
在负半周,当交流电压的极性为负时,可控硅的阳极和门极之间的电压为负,同样处于关断状态。
当再次触发脉冲到来时,可控硅再次导通,形成通路,电流继续流过可控硅。
通过这样的方式,可控硅整流器能够将交流电压转换为直流电压输出。
可控硅整流器的触发角是指可控硅导通的相位角,它决定了整流电路的输出电压和电流的大小。
通过控制触发角,可以实现对输出电压的调节。
当触发角较小时,可控硅导通的时间较长,输出电压较大;当触发角较大时,可控硅导通的时间较短,输出电压较小。
因此,可控硅整流器能够实现对输出电压的调节,从而实现对电力系统的功率控制。
总之,可控硅整流器利用可控硅的触发角控制,实现对交流电压的整流和调节。
它具有结构简单、控制方便、效率高等优点,被广泛应用于电力系统中。
希望本文能够帮助读者更好地理解可控硅整流原理及其工作原理,为相关领域的研究和应用提供一定的参考价值。
可控硅整流原理可控硅(SCR)是一种半导体器件,它具有双向导电性能,可以实现电流的控制和整流功能。
在电力系统中,可控硅整流器被广泛应用于交流电源的调节和控制,具有很高的效率和可靠性。
本文将介绍可控硅整流原理及其应用。
首先,我们来看一下可控硅的基本结构和工作原理。
可控硅由四层半导体材料组成,其中有一个控制端和两个电极端。
当控制端施加一个触发脉冲信号时,可控硅将导通并保持通态,直到电流下降到零。
这种特性使得可控硅可以实现交流电源的整流功能。
在实际应用中,可控硅整流器通常由可控硅、二极管和电感器组成。
当交流电源输入到整流器中时,可控硅将根据控制信号进行导通,将正半周的电流导通,而在负半周则处于关断状态。
通过这种方式,交流电源可以被转换为直流电源输出。
同时,二极管和电感器可以对电流进行滤波和稳压,确保输出电压的稳定性和纹波度。
除了整流功能,可控硅整流器还可以实现电流的调节和控制。
通过改变控制信号的触发角度,可以实现对输出电压和电流的调节,从而满足不同的电源需求。
这种灵活性使得可控硅整流器在工业控制和电力调节中得到广泛应用。
在电力系统中,可控硅整流器还可以实现功率因素的校正和谐波的抑制。
通过控制可控硅的导通角度和触发脉冲的宽度,可以实现对功率因素的调节,提高系统的功率因数。
同时,可控硅整流器还可以对谐波进行滤波和抑制,减少对电网的干扰。
总的来说,可控硅整流器具有高效、可靠和灵活的特点,可以实现对交流电源的整流、调节和控制。
在电力系统中,可控硅整流器发挥着重要的作用,提高了电能利用率和系统的稳定性。
随着电力电子技术的不断发展,可控硅整流器将会有更广泛的应用前景。
以上就是关于可控硅整流原理的介绍,希望能够对读者有所帮助。
可控硅整流器作为一种重要的电力电子器件,其原理和应用具有很高的实用价值,为电力系统的稳定运行和能源的高效利用提供了重要支持。
希望本文能够帮助读者更好地理解可控硅整流器的工作原理和应用特点,为相关领域的研究和工程实践提供参考。
可控硅整流器工作原理可控硅是一种多层PN结的半导体器件,具有三个电极:主极(Anode)、控制极(Gate)和触发极(Cathode)。
可控硅器件具有两种工作状态:导通状态和截止状态。
在可控硅整流器中,交流电源的正半周与负半周分别作用于主极和触发极,其工作原理如下:1.导通状态:当交流电源的电压正半周作用于主极时,主极变为正极,触发极变为负极。
此时,若控制极施加一个正电压,就可以激发PN结,使之进入导通状态。
2.截止状态:当交流电源的电压负半周作用于主极时,主极变为负极,触发极变为正极。
此时,无论控制极施加什么电压,都不能激发PN结,使之进入截止状态。
通过对控制极施加不同电压,可实现可控硅整流器的工作状态切换,从而实现电流的控制。
1.整流过程:在交流电源正半周的导通状态中,如果可控硅器件导通,则交流电源的正半周通过可控硅器件,输出为直流电流。
此时,输出电流的大小与控制极施加的电压有关,通过控制极电压的调节,可以控制输出电流的大小。
2.关断过程:当交流电源的电压负半周的时候,可控硅器件处于截止状态,电流无法通过。
这个过程中,交流电源的负半周电压通过一个旁路二极管(反向偏置)绕过可控硅器件,输出为直流电流。
通过控制极施加不同的电压,可实现整流和关断状态的切换,从而实现了可控硅整流器对交流电的转换。
需要注意的是,可控硅整流器由于具有导通状态和截止状态的非线性特性,会产生较大的谐波失真和功率消耗。
因此,在实际应用中,通常需要搭配滤波电路对输出进行滤波处理,以提高整流器的效率和输出电流质量。
总结起来,可控硅整流器工作原理是通过对控制极施加不同电压,控制可控硅器件的导通和截止状态,实现对交流电的整流和输出电流的控制。
可控硅的工作原理及应用电路一、可控硅的基本工作原理可控硅,又称为可控整流二极管(SCR),是一种半导体器件,具有单向导通性的特点。
可控硅最基本的结构是由P型硅及N型硅构成的PN结,还通过额外的控制极(称为G极)控制导通与截止。
其基本工作原理如下:1.正向导通状态:当正向电压施加在可控硅的阳极和阴极之间时,若G极未施加正向信号,则可控硅处于截止状态;若G极施加正向信号,则电流开始流过可控硅,进入导通状态。
2.正向截止状态:当正向电压施加在可控硅的阳极和阴极之间时,若G极未施加正向信号,则可控硅处于截止状态,不导电;即使G极施加正向信号,只有当电压达到一定的阈值(称为触发电压)时,可控硅才能进入导通状态。
3.反向阻断状态:当反向电压施加在可控硅的阳极和阴极之间时,可控硅处于完全截止状态,不导电。
二、可控硅的应用电路可控硅由于其可控性和高功率特点,广泛应用于各种控制电路和电力电子器件中。
以下是一些常见的可控硅应用电路:1. 灯光控制电路可控硅可以用来控制灯光的亮度,常见的应用是使用可控硅作为调光器。
这种电路通过控制可控硅的导通角度来改变交流电路中的功率,从而达到调节灯光亮度的目的。
2. 电动机控制电路可控硅可以用来控制电动机的启动和停止,常见的应用是使用可控硅作为电动机的触发器。
通过控制可控硅的导通时间,可以控制电动机的转速和转向。
3. 直流电源电路可控硅可以用来控制直流电源的电压和电流输出,常见的应用是使用可控硅作为直流电源的调节器。
通过控制可控硅的导通角度和触发时间,可以实现直流电源的稳压和稳流功能。
4. 温度控制电路可控硅可以用来控制温度传感器和加热器之间的电流流动,常见的应用是使用可控硅作为温度控制电路的关断开关。
通过控制可控硅的导通角度和触发时间,可以实现温度的精确控制。
5. 电化学电源电路可控硅可以用来控制电化学电源中的电流输出,常见的应用是使用可控硅作为电化学电源的控制器。
通过控制可控硅的导通角度和触发时间,可以实现电化学过程的精确控制。
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下面我将对可控硅整流器的工作原理及结构特点进行详细解析。
一、工作原理。
可控硅整流器是一种基于硅材料的半导体器件,其工作原理基于硅材料的半导体特性以及控制端对器件的控制。
在正常工作状态下,可控硅整流器的控制端施加一个触发脉冲,使其进入导通状态。
第三章可控硅整流器(矽控整流器)SCRs(silicon-controlled rectifier)前言:工业应用中,常要求电源可变且可控,如:照明/马达速率控制/电焊机/电热器等。
变压器:利用不同的次级线圈得到可变的输出电压,但当高功率时,变压器体积庞大/费用高/维护频繁/数目众多。
滑线变阻器:接于电源与负载间,控制电流,同样当高功率时,体积庞大/费用高/大量能源耗于电阻。
SCR:60年以后,体积小/成本低,不需维护/耗能少,可控电压1000V,电流数百安培。
学习目标:1 解释SCR控制电阻性负载的功率控制电路原理2 明确导火延迟角(firing delay angle),传导角(conduction angle),闸极触发电流(gate trigger current),保持电流(hold current),前向导火状态电压(forward ON-state voltage)等的意义3 可约略算出SCR闸极触发电路所需的电阻和电容值4 解释SCR组成的触发导通装置的动作原理及其优点3-1 SCRs的原理与动作(Theory and Operation of SCR)SCR(Silicon Controlled Rectifier):可控硅整流器,三端元件,用以控制送至负载的大电流。
SCR的动作与一般的开关动作类似,当其导通时,从阳极到阴极间电流电阻很小,类似开关闭合,当其截止时,无电流在阳极和阴极之间流动,类似开关开启。
SCR为一固态(solid-state)元件,开关动作迅速。
当SCR和负载串联时,可控制流至负载的平均电流。
若电源为交流电,则SCR在一段时间内为导通(ON)状态,另一段时间为截止(OFF)状态,两段时间长短由闸极控制。
当导通时间较短,流入负载的平均电流就较小(因为流向负载的电流持续时间短,平均起来自然小),反之,平均电流就较大。
因此调整SCR闸极信号,即可调整导通时间,从而控制负载平均电流。
可控硅整流器原理及结构
可控硅整流器的原理是基于晶闸管这一器件的特性,即只有在控制电
压作用下,晶闸管才能导通。
当控制电压大于晶闸管的触发电压时,晶闸
管导通,电流从阳极流向阴极;当控制电压小于晶闸管的触发电压时,晶
闸管开关关闭,电流无法通过。
通过控制电压的大小和相位,可以调整导
通角度和导通时间,从而控制整流器的输出电流。
1.晶闸管:晶闸管是整流器的核心部件,它由N型和P型硅晶体构成。
晶闸管有一个控制电极、阳极和一个阴极。
当控制电极施加正电压时,晶
闸管导通;当控制电极施加负电压或零电压时,晶闸管关闭。
2.触发电路:触发电路用于控制晶闸管的导通和关闭,通常由一个触
发器和一个触发脉冲发生器组成。
触发电路通过产生触发脉冲,改变控制
电压的大小和相位,从而控制晶闸管的导通时间和角度。
3.控制电路:控制电路用于生成控制电压,控制晶闸管的导通和关闭。
控制电路通常由一个变压器、整流器和滤波器组成,用于将交流电源转换
成直流电,同时对输出电压进行稳定和滤波。
整个可控硅整流器的工作过程如下:
首先,控制电路将交流电源转换成直流电,并通过触发电路生成控制
信号。
当控制信号大于晶闸管的触发电压时,晶闸管导通,电流从阳极流
向阴极,形成导通通道。
当控制信号小于晶闸管的触发电压时,晶闸管关闭,导通通道断开。
通过调整控制信号的大小和相位,可以控制晶闸管的导通角度和导通
时间,从而控制整流器的输出电流。
当控制信号的相位延迟时,晶闸管的
导通时间减少,输出电流变小;当控制信号的相位提前时,晶闸管的导通时间增加,输出电流变大。
可控硅作用
可控硅(SCR),又称为硅控整流器,是一种半导体器件,可以实现电流的控制和整流功能。
它由四层交叉连接的PNPN
结构组成,具有一个控制极与一个主极相连,另外两个极是阳极和阴极。
下面我将介绍可控硅的工作原理和应用场景。
可控硅的工作原理如下:当控制极施加一个正脉冲或直流信号时,可控硅处于导通状态;当控制极的信号为零或负脉冲时,可控硅处于阻断状态。
其整流过程如下:可控硅的阳极电压为正时,若控制极处于导通状态,则可控硅导通,电流流过可控硅;若控制极处于阻断状态,则可控硅阻断,电流无法流过。
可控硅主要应用于交流电源系统中,常用于变压器继电器、直流电动机、照明系统等领域。
它具有以下几个优点:
第一,可控硅具有非常高的开关速度,能够在纳秒级别完成从导通到阻断的转换。
这使得它非常适合高速开关应用,例如调压器、逆变器等。
第二,可控硅的可控性非常好,可以通过控制极的信号来控制电流的大小。
这使得它在电压和电流控制方面非常有效,可以满足各种应用的需求。
第三,可控硅具有很高的耐压能力,能够承受高电压的冲击。
这使得它非常适合高电压应用,例如电网稳定器、电力传输系统等。
第四,可控硅结构简单,成本低廉,易于批量生产。
这使得它在电力系统中的应用非常广泛,成为了一种非常重要的控制器件。
综上所述,可控硅作为一种半导体器件,在电力系统中具有非常重要的作用。
它可以实现电流的控制和整流功能,具有高速开关、高可控性、高耐压能力和低成本等优点。
因此,可控硅在交流电源系统中广泛应用于各种领域,提高了电力系统的安全和稳定性。
可控硅一、可控硅的结构及工作原理可控硅是一种新型的半导体器件,它具有体积小、重量轻、效率高、操作维护方便等许多显著优点,应用日益广泛。
主要用于整流、逆变、调压、开关四个方面。
1、可控硅结构可控硅是在晶体管基础上发展起来的一种大功率半导体器件,它具有三个PN结的四层结构,如图7—1最外的P层和N层引出两个电极,分别称为阳极A和阴极K,由中间的P 层引出控制极G。
AGGK图7—1 可控硅结构和符号2、可控硅的工作原理根据可控硅结构将其分成两个晶体管,一个是PNP型管T1,另一个是NPN型管T2,如图7—2。
图7—2 可控硅工作原理可控硅导通必须同时具备的外部条件:1)可控硅的阳极电路加正向电压E A;2)控制极电路加适当的正向电压E B(实际工作中,控制极加正触发脉冲信号)。
设晶体管T1和T2的电流放大系数为β1和β2。
当阳极连接电源E A的正极,控制极也接在电源E G的正极,参见图1—17(C)。
晶体管T2发射结处于正向偏置,E G产生的控制电流I G,I G也就是T2的基极电流I B2 ,此时,T2的集电极电流I C2 = β2 I G。
而I C2又PNPN是晶体管T1的基极电流,此时,T1的集电极电流I C1=β1I C2 =β1β2 I G。
此电流又流进T2的基极,经过再一次放大。
这样循环下去,形成强烈的正反馈,使两个晶体管很快达到饱和导通。
导通后,其压降很小,约1V左右。
可控硅一旦导通,这时即使撤掉电源E G,可控硅仍能继续保持导通状态。
若要关断可控硅,一是使流过阳极电流减小到使之不能维持正反馈过程,另一个是断开阳极电源,再者是在阳极与阴极之间加一个反向电压,这三种方法都可以关断可控硅。
二、可控硅的主要技术参数1、正向重复峰值电压UFRM在控制极开路,可控硅阳极加正向电压,但是可控硅在不导通的条件下,可以重复加在可控硅两端的正向峰值电压,称为正向重复峰值电压。
按规定此电压为正向转折电压的80%。
可控硅工作原理及作用可控硅是一种半导体器件,也被称为双向可控整流器。
它具有在电路中控制电流的能力,是实现无接触控制、电能控制和电力变化的重要元件之一可控硅的工作原理是基于固体电子学中的PN结和二极管原理。
它有三个电极:阳极(A)、阴极(K)和控制电极(G)。
当阳极与阴极间施加正向电压时,PN结正向偏置,形成了导电通路。
通过控制电极施加一个触发脉冲信号,可使可控硅进入导通状态,电路中就能够流动电流。
如果施加一个关断脉冲信号,可使可控硅进入关断状态,电路中的电流就会停止。
可控硅的控制原理是基于PN结的开关特性。
在正向偏置下,可控硅能承受一定的电压,电流很小;而在触发脉冲信号的作用下,可控硅能承受较高的电压和电流。
因此,通过控制触发脉冲信号的频率和宽度,可以控制可控硅的导通和关断状态,从而实现对电路中电流的控制。
可控硅的作用是实现无接触控制和电能控制。
在电力系统中,可控硅通常用于实现交流电的控制和调节。
它可以用来控制电阻负载的通断,从而对电能进行控制。
可控硅还可以用于降低变压器的直流偏置和调整功率因数。
此外,可控硅还在电动机的起动和停止过程中起着重要的作用。
可控硅的优点是工作稳定、可靠性高、成本低。
它具有较高的电压和电流承受能力,能够满足各种应用需求。
另外,由于其简单的结构和制作工艺,可控硅的成本相对较低,广泛应用于电力系统、工业自动化等领域。
然而,可控硅也存在一些局限性。
首先,可控硅只能控制交流电,不能控制直流电。
其次,可控硅在操作过程中会产生较大的噪声和电磁干扰。
此外,可控硅的开关速度较慢,不能适应高频率的应用。
综上所述,可控硅是一种能够控制电路中电流的半导体器件。
其工作原理基于PN结和二极管原理,通过控制触发脉冲信号实现对电路中电流的控制。
可控硅在电力系统和工业自动化中具有重要的作用,能够实现电能控制和无接触控制。
尽管可控硅存在一些局限性,但由于其工作稳定性高、可靠性好和成本低等优点,仍然是一种广泛应用的器件。
可控硅电源原理
可控硅电源,又称可控硅整流器。
其工作原理是在直流电的正、负半周,由直流电经晶闸管元件“S”和“C”,把直流电变换为可控的低频方波电压。
其输出电压波形如图1所示。
可控硅整流电源由一个整流模块和一个控制电路组成。
其优点是输出电压波形稳定、体积小、重量轻、效率高,并且可以实现负载的恒压或恒流。
一、晶闸管模块组成
晶闸管模块(SwitchedThyristor)是一种有特殊形状的电力电子器件,它是由一个双向开关(又称触发器)和两个管子组成。
这两个管子可以在半个开关周期内通/断,产生脉冲电压或电流。
脉冲电压或电流的大小是可调的,这样,就能使输出电压或电流在一定范围内连续可调。
晶闸管模块具有控制电路简单、功率密度大、可靠性高等特点。
它也具有输出电压波形稳定、效率高、体积小等优点,而且由于可控硅的特性,可实现负载恒压或恒流,在工业和家庭用电中得到广泛的应用。
二、工作原理
可控硅电源主要由晶闸管模块、控制电路和整流模块组成。
—— 1 —1 —。
可控硅整流器原理
可控硅整流器是一种常用的电力电子器件,其工作原理是通过控制可控硅器件的触发角,实现对交流电源的整流控制。
可控硅整流器主要由可控硅器件、触发装置和电路保护装置等组成。
当可控硅器件的控制电压大于其触发电压时,可控硅器件导通,电流流经器件。
控制电压为零时,器件处于截止状态,电流无法流过。
在工作过程中,当交流电源输入到可控硅整流器时,由触发装置产生的触发脉冲信号将控制电压施加在可控硅器件上,使其导通。
此时,交流电源的正半周电流经过整流电路流入负载进行放电。
当交流电源的负半周到来时,控制电压为零,可控硅器件截止,电流无法流过。
通过这样的控制,可控硅整流器实现了对交流电源的整流控制。
可控硅整流器具有动态响应速度快、损耗小、可靠性高的优点。
在实际应用中,可控硅整流器广泛用于电力系统中的直流输电、电动机驱动和可调速调压系统等领域。
同时,根据不同的需求,可控硅整流器还可通过组合和并联等方式进行应用,实现不同功率和电压等级的整流控制。
可控硅整流器原理及结构
首先,让我们来了解一下可控硅的工作原理。
可控硅是一种四层半导
体器件,具有PNPN结构。
其中,P型和N型区域分别为阳极和阴极,而
PN结就是可控硅的触发单元。
当可控硅加有正向电压时,PN结正向偏置,逆向漏电流极小,处于关断状态。
然而,一旦PN结受到足够的触发电流
而被击穿,可控硅将进入导通状态,并保持导通,直到其阳极电流降为零
或反向电压达到峰值。
在可控硅整流器中,可控硅的触发方式和延时才能是实现整流功能的
关键。
触发电路通常采用电容式触发电路、电压触发电路或光触发电路。
电容式触发电路通过充放电电容来产生触发脉冲,使可控硅触发,并打开
导通。
电压触发电路通常利用触发器、继电器或其他电路来生成脉冲,以
触发可控硅。
光触发电路通过光敏元件和光源,将光信号转化为电信号,
以触发可控硅的导通。
延时才能则是通过控制触发脉冲产生的时间和持续
时间来实现的。
电源电路的作用是提供整流器工作所需的稳定电压和电流。
负载是可
控整流器用于控制的装置或电路,可以是电动机、发电机、电炉等。
控制
电路通常用于监测和控制整流器的电压、电流和触发脉冲,以确保整流器
的正常工作。
总的来说,可控硅整流器通过控制可控硅的触发方式和延时才能来实
现整流功能。
它的结构包括可控硅、触发电路、电源电路、负载和控制电
路等。
可控硅整流器广泛应用于电力电子领域,如变频调速系统、电炉控
制系统、直流电源系统等。
可控硅整流器工作原理可控硅整流器(SCR Rectifier)是一种电力电子器件,用于将交流电转换为直流电,并且可通过控制电压的方式来调节输出电流。
可控硅整流器主要由可控硅(SCR)组成,下面将详细介绍可控硅整流器的工作原理。
工作原理:可控硅整流器的工作原理基于可控硅的特性,可控硅是一种四层PNPN结构的双向导通晶体管。
它具有两个引线,阳极(A)和阴极(K),以及一个控制极(G)。
控制极用于控制可控硅的导通和截止。
可控硅具有以下特性:1.单向导通:可控硅只能在正向电压作用下从阳极导通到阴极。
当无或者反向电压作用时,可控硅处于闭合状态。
2.触发电压:控制极的触发电压是可控硅导通的最低电压。
当触发电压施加到控制极上时,可控硅将开始导通。
根据这些特性,可控硅整流器的工作原理如下:1.开关状态:在可控硅整流器关闭时,存在反向电压,可控硅处于阻断状态,输出电压为零。
2.触发:通过施加控制电压到控制极上,可控硅将被触发,开始导通。
导通后,可控硅的电压降低到低值(一般为1V左右)。
3.运行状态:一旦可控硅被触发,它将保持导通状态,直到其设定的控制电压波形结束或者通过施加反向电压来关闭。
4.关断:为了关闭可控硅,需要施加反向电压。
当施加反向电压时,可控硅将进入阻断状态,停止导通。
应用:1.交流电源控制:可控硅整流器可以将交流电源转换为直流电,并且可以通过控制电压来调节输出电流。
2.电力转换:可控硅整流器用于电力系统中的电源控制和变压器控制。
3.电机控制:可控硅整流器可以用于控制直流电机的电流。
4.调光控制:可控硅整流器可以通过调节电压来实现照明设备的调光功能。
5.锁相环控制:可控硅整流器还可以被用作锁相环电路中的元件,用于时钟信号的控制。
总结:可控硅整流器是一种基于可控硅的电力电子设备,通过控制可控硅的导通和截止来实现交流电向直流电的转换。
其工作原理基于可控硅的特性,使用控制电压来控制整流器的输出电流。
可控硅整流器在电力电子设备中的应用非常广泛,包括交流电源控制、电力转换、电机控制、调光控制和锁相环控制等方面。
可控硅整流器工作原理
可控硅整流器是一种电力电子设备,主要用于将交流电转换为直流电。
它的工作原理如下:
1. 可控硅:可控硅是一种半导体元件,具有两个PN结,类似于二极管。
但是不同的是,可控硅还有一个控制端,可以通过控制端的信号来控制可控硅的导通和关断。
2. 实现整流:可控硅整流器的输入是交流电,将其通过一个变压器降压或升压到适当的电压。
然后将其输入到可控硅整流器的整流器电路中。
3. 控制可控硅导通:通过控制端的信号,可以控制可控硅的导通和关断。
当可控硅导通时,正向电流会通过可控硅,使得整流器输出直流电;当可控硅关断时,电流无法通过可控硅,整流器输出电压为零。
4. 控制导通角:通过控制端的信号,可以控制可控硅的导通角度。
导通角度是指可控硅导通的时间与每个交流周期的时间的比例。
控制导通角可以改变输出电压的大小。
5. 脉宽调制:为了实现可控硅整流器的精确控制,可以使用脉宽调制技术。
脉宽调制通过控制每个周期内可控硅的导通时间来调节输出电压的大小和波形。
总的来说,可控硅整流器通过控制可控硅的导通和关断,以及
控制导通角度和脉宽来将交流电转换为直流电。
这样可以实现对直流电的控制和调节。
可控硅整流电路的原理电路在现代社会中扮演着重要的角色,而硅控整流电路是电路中的一个核心部件。
它具有可靠、高效、稳定等优点,因此应用广泛。
本文将从原理方面介绍可控硅整流电路。
一、可控硅简介可控硅,又称晶闸管,是一种半导体元件,其结构类似于双向导通三角形管。
它有三个电极:阳极、阴极和控制极(也称为门极或阳极控制极),是半导体的电流元件,可以控制电路中直流电流的通断和方向。
二、可控硅的工作原理可控硅的工作原理和二极管类似,但它可以通过控制极改变晶体管极限电压来控制主电路上的电流。
在正向电压作用下,可控硅是一种导通的半导体器件;但是,如果控制极上的电压变小,则进入阻断状态,该状态下的电流非常小;而在控制极上施加正向电压,可控硅也可以使主电路上的电流双向流动。
由此可见,在电路中加入可控硅后,其电路的主要特征即应具有单向导通特征。
在此基础上,进行可控硅的控制,可以实现单向导通/单向阻断电路、单相控制电路、三相半控整流电路、交、直流变换电路、有功和无功功率控制电路等等。
三、可控硅整流电路可控硅整流电路,顾名思义,是以可控硅为核心,实现整流功能的电路。
它的主要功能是将交流电转变为直流电,主要分为单相或三相可控硅整流电路。
单相可控硅整流电路主要由半波整流电路和全波整流电路组成。
其中,半波整流电路使用单相可控硅,可以将交流电的一半电压输出为直流电,包括正半周和负半周;全波整流电路使用两个可控硅来工作,使交流电的两个半周都能够输出直流电。
三相可控硅整流电路由六个可控硅组成,它可以实现更大功率下的高效控制和运行,同时适用于三相异步电机、静止反应、转子转换器等。
四、可控硅整流电路的应用可控硅整流电路的应用是非常广泛的,并存在于各种行业中。
例如,汽车工业中的发电机整流器、家用电器中的调压、变频器、控制器以及直流电机的启动控制等。
此外,可控硅整流电路还广泛应用于高铁、汽车电子、船舶电子、气体调控等领域。
可见,可控硅整流电路是现代工业生产中不可或缺的一部分。
可控硅的工作原理(带图)一.可控硅是可控硅整流器的简称。
它是由三个PN结四层结构硅芯片和三个电极组成的半导体器件。
图3-29是它的结构、外形和图形符号。
可控硅的三个电极分别叫阳极(A)、阴极(K)和控制极(G)。
当器件的阳极接负电位(相对阴极而言)时,从符号图上可以看出PN结处于反向,具有类似二极管的反向特性。
当器件的阳极上加正电位时(若控制极不接任何电压),在一定的电压范围内,器件仍处于阻抗很高的关闭状态。
但当正电压大于某个电压(称为转折电压)时,器件迅速转变到低阻通导状态。
加在可控硅阳极和阴极间的电压低于转折电压时,器件处于关闭状态。
此时如果在控制极上加有适当大小的正电压(对阴极),则可控硅可迅速被激发而变为导通状态。
可控硅一旦导通,控制极便失去其控制作用。
就是说,导通后撤去栅极电压可控硅仍导通,只有使器件中的电流减到低于某个数值或阴极与阳极之间电压减小到零或负值时,器件才可恢复到关闭状态。
图3-30是可控硅的伏安特性曲线。
图中曲线I为正向阻断特性。
无控制极信号时,可控硅正向导通电压为正向转折电压(U B0);当有控制极信号时,正向转折电压会下降(即可以在较低正向电压下导通),转折电压随控制极电流的增大而减小。
当控制极电流大到一定程度时,就不再出现正向阻断状态了。
曲线Ⅱ为导通工作特性。
可控硅导通后内阻很小,管子本身压降很低,外加电压几乎全部降在外电路负载上,并流过比较大的负载电流,特性曲线与二极管正向导通特性相似。
若阳极电压减小(或负载电阻增加),致使阳极电流小于维持电流I H时,可控硅从导通状态立即转为正向阻断状态,回到曲线I状态。
曲线Ⅲ为反向阻断特性。
当器件的阳极加以反向电压时,尽管电压较高,但可控硅不会导通(只有很小的漏电流)。
只有反向电压达到击穿电压时,电流才突然增大,若不加限制器件就会烧毁。
正常工作时,外加电压要小于反向击穿电压才能保证器件安全可靠地工作。
可控硅的重要特点是:只要控制极中通以几毫安至几十毫安的电流就可以触发器件导通,器件中就可以通过较大的电流。
可控硅整流器的原理、结构及用途
发布日期:2012-06-08 浏览次数:459
核心提示:可控硅整流器,是一种以晶闸管(电力电子功率器件)为基础,以智能数字控
制电路为核心的电源功率控制电器。
具有效率高、无机械
可控硅整流器,是一种以晶闸管(电力电子功率器件)为基础,以智能数字控制电路为核心的电源功率控制电器。
具有效率高、无机械噪声和磨损、响应速度快、体积小、重量轻等诸多优点。
晶闸管(Thyristor)是晶体闸流管的简称,又称作可控硅整流器(Silicon Controll ed Rectifier——SCR),以前被简称为可控硅。
由于其能承受的电压和电流容量仍然是目前电力电子器件中最高的,而且工作可靠,因此在大容量的应用场合仍然具有比较重要的地位。
自从20世纪50年代问世以来已经发展成了一个大的家族,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。
今天大家使用的是单向晶闸管,也就是人们常说的普通晶闸管,它是由四层半导体材料组成的,有三个PN结,对外有三个电极〔图2(a)〕:第一层P型半导体引出的电极叫阳极A,第三层P型半导体引出的电极叫控制极G,第四层N型半导体引出的电极叫阴极K。
从晶闸管的电路符号〔图2(b)〕可以看到,它和二极管一样是一种单方向导电的器件,关键是多了一个控制极G,这就使它具有与二极管完全不同的工作特性。
可控硅整流器的工作原理
可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件,共有三个PN结,分析原理时,可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成
当阳极A加上正向电压时,BG1和BG2管均处于放大状态。
此时,如果从控制极G输入一个正向触发信号,BG2便有基流ib2流过,经BG2放大,其集电极电流ic 2=β2ib2。
因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连,所以ib1=ic2。
此时,电流ic2再经BG1放大,于是BG1的集电极电流ic1=β1ib1=β1β2ib2。
这个电流又流回到BG2的基极,表成正反馈,使ib2不断增大,如此正向馈循环的结果,两个管子的电流剧增,可控硅使饱和导通。
由于BG1和BG2所构成的正反馈作用,所以一旦可控硅导通后,即使控制极G 的电流消失了,可控硅仍然能够维持导通状态,由于触发信号只起触发作用,没有关断功能,所以这种可控硅是不可关断的。
可控硅整流器的结构
◆从外形上来看,可控硅整流器也主要有螺栓型和平板型两种封装结构。
◆引出阳极A、阴极K和门极(控制端)G三个联接端。
◆内部是PNPN四层半导体结构。
可控硅整流器的外形、结构和电气图形符号
a) 外形b) 结构c) 电气图形符号
可控硅整流器VS与小灯泡EL串联起来,通过开关S接在直流电源上。
注意阳极A是接电源的正极,阴极K接电源的负极,控制极G通过按钮开关SB接在3V直流电源的正极(这里使用的是KP5型晶闸管,若采用KP1型,应接在1.5V直流电源的正极)。
晶闸管与电源的这种连接方式叫做正向连接,也就是说,给晶闸管阳极和控制极所加的都是正向电压。
现在我们合上电源开关S,小灯泡不亮,说明晶闸管没有导通;再按一下按钮开关SB,给控制极输入一个触发电压,小灯泡亮了,说明晶闸管导通了。
这个演示实验给了我们什么启发呢?
这个实验告诉我们,要使可控硅整流器导通,一是在它的阳极A与阴极K之间外加正向电压,二是在它的控制极G与阴极K之间输入一个正向触发电压。
晶闸管导通后,松开按钮开关,去掉触发电压,仍然维持导通状态。
可控硅整流器的特点:是“一触即发”。
但是,如果阳极或控制极外加的是反向电压,晶闸管就不能导通。
控制极的作用是通过外加正向触发脉冲使晶闸管导通,却不能使它关断。
那么,用什么方法才能使导通的晶闸管关断呢?使导通的晶闸管关断,可以断开阳极电源(图3中的开关S)或使阳极电流小于维持导通的最小值(称为维持电流)。
如果晶闸管阳极和阴极之间外加的是交流电压或脉动直流电压,那么,在电压过零时,晶闸管会自行关断。
可控硅整流器在电路中的主要用途是什么?
普通可控硅整流器最基本的用途就是可控整流。
大家熟悉的二极管整流电路属于不可控整流电路。
如果把二极管换成晶闸管,就可以构成可控整流电路。
现在我画一个最简单的单相半波可控整流电路。
在正弦交流电压U2的正半周期间,如果VS的控制极没有输入触发脉冲Ug,VS仍然不能导通,只有在U2处于正半周,在控制极外加触发脉冲Ug时,晶闸管被触发导通。
现在,画出它的波形图。
可以看到,只有在触发脉冲Ug到来时,负载RL上才有电压UL输出(波形图上阴影部分)。
Ug到来得早,晶闸管导通的时间就早;Ug到来得晚,晶闸管导通的时间就晚。
通过改变控制极上触发脉冲Ug到来的时间,就可以调节负载上输出电压的平均值UL(阴影部分的面积大小)。
在电工技术中,常把交流电的半个周期定为180°,称为电角度。
这样,在U2的每个正半周,从零值开始到触发脉冲到来瞬间所经历的电角度称为控制角α;在每个正半周内晶闸管导通的电角度叫导通角θ。
很明显,α和θ都是用来表示晶闸管在承受正向电压的半个周期的导通或阻断范围的。
通过改变控制角α或导通角θ,改变负载上脉冲直流电压的平均值UL,实现了可控整流。
在桥式整流电路中,把二极管都换成可控硅整流器是不是就成了可控整流电路了呢?在桥式整流电路中,只需要把两个二极管换成可控硅整流器就能构成全波可控整流电路了。
可控硅整流器控制极所需的触发脉冲是怎么产生的呢?可控硅整流器触发电路的形式很多,常用的有阻容移相桥触发电路、单结晶体管触发电路、晶体三极管触发电路、利用小晶闸管触发大晶闸管的触发电路,等等。
今天大家制作的调压器,采用的是单结晶体管触发电路。
在可控整流电路的波形图中,发现可控硅整流器承受正向电压的每半个周期内,发出第一个触发脉冲的时刻都相同,也就是控制角α和导通角θ都相等,那么,单结晶体管张弛振荡器怎样才能与交流电源准确地配合以实现有效的控制呢?
为了实现整流电路输出电压“可控”,必须使晶闸管承受正向电压的每半个周期内,触发电路发出第一个触发脉冲的时刻都相同,这种相互配合的工作方式,称为触发脉冲与电源同步。
怎样才能做到同步呢?大家再看调压器的电路图(图1)。
请注意,在这里单结晶体管张弛振荡器的电源是取自桥式整流电路输出的全波脉冲直流电压。
在可控硅整流器没有导通时,张弛振荡器的电容器C被电源充电,UC按指数规律上升到峰点电压UP时,单结晶体管VT导通,在VS导通期间,负载RL上有交流电压和电流,与此同时,导通的VS两端电压降很小,迫使张弛振荡器停止工作。
当交流电压过零瞬间,可控硅整流器VS被迫关断,张弛振荡器得电,又开始给电容器C充电,重复以上过程。
这样,每次交流电压过零后,张弛振荡器发出第一个触发脉冲的时刻都相同,这个时刻取决于RP的阻值和C的电容量。
调节RP的阻值,就可以改变电容器C的充电时间,也就改变了第一个Ug发出的时刻,相应地改变了可控硅整流器的控制角,使负载RL上输出电压的平均值发生变化,达到调压的目的。