单相桥式半控整流电路的设计.docVIP

单相桥式半控整流电路的设计 1 设计任务和要求 1.1设计任务： 单相桥式半控整流电路的设计要求为： 1负载为阻感负载L=20mH,R=10Ω； 2电网供电电压为单相220V；输出电压为0～10V且连续可调。 1.2设计要求 1方案设计； 完成主电路的原理分析,各主要元器件的选择； 图 在U2正半周，当晶闸管在触发角a处给晶闸管VT1加触发脉冲，U2经VT1和VD4向负载供电。U2过零变负时，因电感作用使电流连续，VDR导通，Ud为零。此时为负的u2通过VDR向VT1施加反压使其关断，L储存的能量保证了电流在R-L-VDR回路中流通，此过程为续流过程。忽略二极管的通态电压，则续流期间ud为0，Ud不会出现负的现象。 在U2负半周，当晶闸管在触发角a处给晶闸管VT3加触发脉冲，U2经VT3和VD2向负载供电。U2过零变正时，因电感作用使电流连续，VDR导通，Ud为零。此时为负的u2通过VDR向VT3施加反压使其关断，L储存的能量保证了电流在R-L-VDR回路中流通，此过程为续流过程。忽略二极管的通态电压，则续流期间ud为0，Ud不会出现负的现象。 2.2驱动电路的原理与设计 2.2.1单结晶体管的介绍 该驱动电路主要运用的器件是单结晶体管，单结晶体管（简称UJT）又称基极二极管，它是一种只有一个PN结和两个电阻接触电极的半导体器件，它的基片为条状的高阻N型硅片，两端分别用欧姆接触引出两个基极b1和b2。在硅片中间略偏b2一侧用合金法制作一个P区作为发射极e。其结构、符号和效电路如图1所示。  hgj 一、单结晶体管的特性从图1可以看出，两基极b1与b2之间的电阻称为基极电阻： rbb=rb1 rb2式中：rb1----第一基极与发射结之间的电阻，其数值随发射极电流ie而变化，rb2为第二基极与发射结之间的电阻，其数值与ie无关；发射结是PN结，与二极管等效。若在两面三刀基极b2、b1间加上正电压Vbb，则A点电压为： VA=[rb1/(rb1 rb2)]vbb=(rb1/rbb)vbb=ηVbb式中：η----称为分压比，其值一般在0.3---0.85之间，如果发射极电压VE由零逐渐增加，就可测得单结晶体管的伏安特性，见图2 图2、单结晶体管的伏安特性 （1）当Ve＜η Vbb时，发射结处于反向偏置，管子截止，发射极只有很小的漏电流Ice（2）当Ve≥η Vbb VD VD为二极管正向压降（约为0.7伏），PN结正向导通，Ie显著增加，rb1阻值迅速减小，Ve相应下降，这种电压随电流增加反而下降的特性，称为负阻特性。管子由截止区进入负阻区的临界P称为峰点，与其对就的发射极电压和电流，分别称为峰点电压Vp和峰点电流Ip和峰点电流Ip。Ip是正向漏电流，它是使单结晶体管导通所需的最小电流，显然Vp=ηVbb（3）随着发射极电流ie不断上升，Ve不断下降，降到V点后，Ve不在降了，这点V称为谷点，与其对应的发射极电压和电流，称为谷点电压，Vv和谷点电流Iv。（4）过了V点后，发射极与第一基极间半导体内的载流子达到了饱和状态，所以uc继续增加时，ie便缓慢地上升，显然Vv是维持单结晶体管导通的最小发射极电压，如果Ve＜Vv，管子重新截止。 2.2.2驱动电路的设计 用单结晶体管构成的晶闸管触发电路如图1 所示。与单结晶体管构成弛张振荡电路相比较，电路的振荡部分相同，同步是通过对电源电路的改进实现的。取自主电路的正弦交流电通过同步变压器T 降压，变为较低的交流电压，然后经二极管整流桥变成脉动直流。稳压管VW 和电阻RW的作用是“削波”，脉动电压小于稳压管的稳压值时，VW 不导通，其两端的电压与整流输出电压相等；如果脉动电压大于稳压管的稳压值，将使VW 击穿，其两端电压保持稳压值，整流桥输出电压高出稳压值的部分降在电阻RW上。这样VW 两端的电压波形近似与一个梯形波，用这个电压取代弛张振荡电路中的直流电源，起到同步作用。 由于振荡电路的电源为梯形波，在主电路正弦波每一半波结束和开始的一段时间，振荡电路的电源电压很小，电路不振荡，同时电容电压释放到0。当电源电压接近梯形波的顶部时，振荡电路开始工作，当电容充电使两端的电压达到峰点电压时，单结晶体管导通电容放电，放电电流流过R1与被触发晶闸管的门极的并联电路形成输出，为晶闸管提供触发脉冲，使晶闸管导通。然后电路进入下一振荡周期，但晶闸管一经导通门极就失去控制作用，一个电源电压半周中振荡