1、寧波廣播電視大學機械設計制造及其自動化專業機電接口技術課程設計題 目晶閘管觸發驅動電路設計姓 名 張晉遠 學號 1533101200119指導教師李亞峰學校 寧波廣播電視大學日期 2017 年 4 月 20摘要晶閘管是一種開關元件，能在高電壓、大電流條件下工作，為了控制晶閘管的導通，必須在控制級至陰極之間加上適當的觸發信號（電壓及電流），完成此任務的就是觸發電路。本課題針對晶閘管的觸發電路進行設計，其電路的主要組成部分由觸發電路，交流電路，同步電路等電路環節組成。有阻容移相橋觸發電路、正弦波同步觸發電路、單結晶體觸發電路、集成uaa4002 kj006觸發電路。包括電路的工作原理和電路工作過程

2、以及針對相關參數的計算。關鍵詞：晶閘管；觸發電路；脈沖；kj006;abstractthyristor is a kind of switch components, can work under high voltage, high current conditions, in order to control thyristor conduction, must be between control level to the cathode with appropriate trigger signal (voltage and current), complete the task is

3、 to trigger circuit. this topic in view of the thyristor trigger circuit design, the main part of the circuit by the trigger circuit, communication circuit, synchronous circuit and other circuit link. there is a blocking phase bridge trigger circuit, the sine wave synchronous trigger circuit, the si

4、ngle crystal trigger circuit, the integrated uaa4002, the kj006 trigger circuit. this includes the working principle of the circuit and the circuit working procedure and the calculation of the relevant parameters.keywords: thyristor; trigger circuit; pulse; kj006;目 錄第一章緒論1.1 設計背景與意義1.2 晶閘管的現實應用 1.3

5、設計要求與任務第二章 晶閘管對觸發脈沖的要求 第三章鋸齒波移相觸發電路原理第四章kj006集成觸發電路4.1 內部結構4.2 kj006集成觸發電路的工作原理4.3 分析各管腳波 4.4 kj006 典型接線圖第五章總結：5.1 接線5.2 kj006 各管腳波形5.3 觸發雙向晶閘管電路第六章設計體會參考文獻第一章緒論1.1 設計背景與意義晶閘管是晶體閘流管的簡稱，又稱為可控硅整流器，以前被簡稱為可控硅。在電力二極管開 始得到應用后不久，1956年美國貝爾實驗室發明了晶閘管，到 1957年美國通用電氣公司開發出 世界上第一只晶閘管產品，并在1958年達到商業化。由于其開通時刻可以控制，而且各

6、方面性能均明顯勝過以前的汞弧整流器，因而立即受到普遍歡迎，從此開辟了電力電子技術迅速發展和廣泛應用的嶄新時代，其標志就是以晶閘管為代表的電力半導體器件的廣泛應用，有人稱之為繼晶體管發明和應用之后的又一次電子技術革命。自20世紀80年代以來，晶閘管的地位開始被各種性能更好的全控型器件取代，但是由于其所能承受的電壓和電流容量仍然是目前電力電子器件中最高的，而且工作可靠，因此在大容量的應用場合仍然具有比較重要的地位。20 世紀80年代以來，信息電子技術與電力電子技術在各自發展的基礎上相結合而產生了一代高頻化、全控型、采用集成電路制造工藝的電力電子器件，從而將電力電子技術又帶入一個嶄新時代。門極可關斷

7、晶閘管、電力晶體管、電力場效應晶體管和絕緣柵雙極晶體管就是全控型電力電子器件的典型代表。晶閘管的種類較多，有單向晶閘管、雙向晶閘管、光控晶閘管、直流開關晶閘管（即門級可關斷晶閘管）、寄生晶閘管（即功率場效應管igbt）、無控制極晶閘管等。晶閘管在電力電子技術上有很廣泛的應用，整流電路（交流變直流）、逆變電路（直流變交流）、交頻電路（交流變交流）、斬波電路（直流變直流），此外，還可用作無觸點開關。晶閘管是半控型器件，因此在控制極和陰極間的觸發信號是必不可少的。而觸發電路的作用是產生符合要求的門級觸發脈沖，保證在需要是晶閘管立即由阻斷狀態變為導通狀態。廣義上講，觸發電路包括對其觸發時刻進行控制的相

8、位控制環節、放大和輸出環節。而觸發電路的形成又有許多種形式。1.2 晶閘管的現實應用近年來，隨著我國科學技術行業的迅猛發展，晶閘管整流電路作為電力電子技術重要的組成部分，被廣泛應用于工業等各個行業中，同時，可控硅整流的發展更是促進了電力電子技術的發展和應用。又因為晶閘管整流電路其特有的性質，能承受較高容量的電壓和電流，并且整流電路可以根據其本質的不同來劃分為單相橋式半控整流電路、單相橋式全控整流電、單相半波可控整流電路以及單相全波可控整流電路。晶閘管整流電路在實際中起著重要的作用，因此對其研究具有重大的意義。1.3 設計要求與任務1、針對設計題目及具體的元器件的接口和實現功能，擬訂設計方案。2

9、、根據具體的接口特點和實現功能繪制電路原理圖，并加以詳細的說明。3、根據要求，對接口電路的參數進行設計4、對接口電路中的數據進行計算和選型。5、對系統的安裝、調試、運行及維護進行必要的說明。6、按照課程設計論文的具體要求進行內容補充和排版。第二章 . 晶閘管對觸發脈沖的要求觸發電路的形式多種多樣. 常用的觸發電路主要有阻容移相橋觸發電路、 單結晶體管移相觸發電路、同步信號為正弦波的觸發電路、同步信號為鋸齒波的觸發電路以及kg口 kj系列的專用集成觸發電路等。晶閘管裝置種類很多，工作方式也不同，故對觸發電路的要求也不同。具體如下：1. 觸發脈沖應有足夠的幅度觸發脈沖幅度太低 , 晶閘管因門極觸發

10、電壓幅度不夠而不能觸發導通, 觸發電壓大小應根據晶閘管門極參數確定，1000a以下晶閘管，門極正向峰值電壓在616v之間，門極不觸發電壓小于等于4v。2. 觸發脈沖應有足夠的寬度觸發脈沖應保證晶閘管陽極電流ia 上升到大于擎住電流il 時才能消失，否則，晶閘管不能導通，一般晶閘管要求脈沖寬度 t >180,全控橋脈沖寬度為 600 v ° v 120 0。電感性負載一般要求寬脈沖觸發。3. 觸發脈沖應有足夠的陡度所謂陡度是指脈沖前沿的上升率, 可以減小晶閘管的起始導通時間 , 對于晶閘管多串、多并的電路 , 足夠的上升率可以使晶閘管可靠地導通。4. 觸發脈沖應有足夠的移相范圍為

11、保證輸出電壓在要求的電壓范圍內連續可調 , 觸發脈沖移相范圍應足大, 防止輸出電壓升不上去或降不下來的現象發生。5. 觸發電路應能輸出雙窄脈沖或寬脈沖為滿足三相全控橋晶閘管的導通要求, 觸發電路應能輸出雙脈沖或寬脈沖。6. 觸發電路應有a min 、3 min限制為滿足反并聯可逆電路的要求，防止逆變失敗，觸發電路應有a min、3 min限制。7. 觸發電路應能輸出強觸發脈沖對于大功率變流設備的晶閘管多串、多并電路 , 為使晶閘管同時導通, 觸發電路應能實現強觸發 , 脈沖前沿陡度應大于1a/us 。第三章 . 鋸齒波移相觸發電路原理鋸齒波同步的觸發電路輸出可為雙窄脈沖（適用于有兩個晶閘管同時

12、導通的電路），也可為單窄脈沖。由脈沖的形成與放大、鋸齒波的形成和脈沖移相、同步環節三個基本環節組成。此外，還有強觸發、雙窄脈沖形成和脈沖輸出等環節。如下圖所示。圖中晶體管v6用來控制v5的工作狀態形成雙窄脈沖。 鋸齒波同步移相觸發電路i 、 ii 由同步檢測、 鋸齒波形成、 移相控制、脈沖形成、脈沖放大等環節組成，其原理圖如圖 3-6 所示。+ 15vrp1h3乩ctrp2 r9r'7rl：jfkj iq tp6v4tf4itf1"r4rhtp3二 c2r5r8vdkac7v15vol'hvd5zjld_vd5二 cir12t1 vd7叱*二if yd 還vu9rf-

13、r0gl©g4圖3-6鋸齒波同步移相觸發電路i原理圖由v3、vd1 vd2 c1等元件組成同步檢測環節，其作用是利用同步電壓ut來控制鋸齒波產生的時刻及鋸齒波的寬度。由 vi、v2等元件組成的恒流源電路，當 v3截止時，恒流源對 c2 充電形成鋸齒波；當 v3導通時，電容 c2通過r3、v3放電；調節電位器 rp何以調節恒流源 的電流大小，改變對電容的充電時間，從而改變了鋸齒波的斜率；控制電壓uct、偏移電壓ub和鋸齒波電壓在v5基極綜 合疊加，從而構成移相控制環節，rp2 rp3分別調節控制電壓 uct和 移電壓ub的大小；v6、v7構成脈沖形成放大環節，c5為強觸發電容用于改善脈

14、沖的前沿，由脈沖變壓器輸出觸發脈沖。第四章kj006 集成觸發電路4.1 內部結構2915j39 10? 14f16圖1 kj。6內部電路圖4.2 kj006集成觸發電路的工作原理kj006引腳圖kj006是由同步檢波、鋸齒波形成電路、電流綜合比較放大電路、 功率放大電路和失交保護電路等部分組成。外電路接線如圖所示。鋸齒波斜率決定于r7、rpl和cl的數值， 對不同的電網電壓，kj006電路同步限流電阻 r,的選擇按下式計算ri =電f呷壓x 103akj006可控硅移相集成觸發電路主要適用于直接由交流電供電的雙向可控硅或反向。kj006可控硅移相觸發電路適用于單相、三相全控橋式供電裝置中，作

15、可控硅的雙路脈沖移相觸發。 kj006器件輸出兩路相差180度的移相脈沖，可以方便地構成全控橋式觸發器線路。該電路具有 輸出負載能力大、移相性能好、正負半周脈沖相位均衡性好、移相范圍寬、對同步電壓要求低， 有脈沖列調制輸出端等功能與特點。 一、電路工作原理： 該電路由同步檢測電路、鋸齒波形成電路、偏形電壓、移相電壓及鋸齒波電壓綜合比較放大電 路和功率放大電路四部分組成。電原理見下圖：鋸齒波的斜率決定于外接電阻r6、rw1流出的充電電流和積分電容 c1的數值。對不同的移相控制電壓 vy,只有改變權電阻r1、r2的比例， 調節相應的偏移電壓 vp。同時調整鋸齒波斜率電位器 rw1可以使不同的移相控

16、制電壓獲得整個 移相范圍。觸發電路為正極性型，即移相電壓增加，導通角增大。r點口 c呢成微分電路，改變r7 和c2的值，可獲得不同的脈寬輸出。kj006的同步電壓為任意值。4.3 分析各管腳波廣p3bn_jlpioht=t=- p9 ah7 p2 gor16 15 14 13 12 11kj006li21546874.4 kj006典型接線圖交流供電時的接線圖直流供電的擴展電流電路如圖所示:500k /第五章總結5.1 接線晶閘管觸發電路（正面）晶閘管觸發電路（反面）p4腳5.2 kj006 各管腳波形p10管腳p3管腳5.3 觸發雙向晶閘管電路5.4 實驗現象直流側加+15vt流電，交流側加

17、+30收流電壓（經變壓器220v#壓至30v）,輸出側二極管兩端 接霓虹燈泡，開始燈不亮，調節電位器改變晶閘管觸發角從而改變鋸齒波與基準線交點來改變輸出電壓大小，當電壓達到 30v左右時霓虹燈被點亮，隨著電位器的調節霓虹燈逐漸變亮。第六章 設計體會通過這次設計, 雖不敢說受益匪淺, 但對課程有了更進一步的了解, 三個人一組很快讀懂了電路圖并熟悉其原理，這為后來焊接硬件電路打下了基礎。有不懂的地方和其他組一起討論交流并在老師的指導下完成硬件電路并測出正確波形， 這本課程設計可能有地方與其他相同 , 其實有些圖啊之類的借鑒了 . 做課程設計無非就是把書本里所學的東西運用到實際罷了 , 把理論與實際

18、結合起來. 可以說是對綜合知識的融合貫通, 可能我還有好多地方不懂 , 不過同過這種做課程設計的方式還不錯, 我們可以自己嘗式為自己定設計任務, 多想想 , 就多查查啊, 東西就漸漸學到了 . 總之體會到好處, 做完了還感覺不錯 , 更加認識了解了晶閘管觸發電路。在此一方面可以結合課程的教學內容循序漸進地進行設計方面的實踐訓練，另一方面，在參與一系列子項目的實踐過程中，還能提高如何綜合運用所學知識解決實際問題的能力，以及獲得有關項目管理和團隊合作等等眾多方面的具體經驗，增強對相關課程具體內容的理解和掌握能力，培養對整體課程知識綜合運用和融會貫通能力。最后，向此次課程設計的指導老師以及在課程設計中幫助、支持我的同學表示衷心的感謝。參考文獻1 王嵐 . 機電接口技術. 北京：中央廣播電視大學出版社， 2003.8 ： th-39.2 周慧潮 , 孫曉峰 . 常用電子器件及典型應用 . 北京：電子工業出版社 .2010 年： 300-303.3 王兆安 , 劉進軍 . 電力電子技術. 北京：機械工業出版社， 2013： 15-19.4 王大為 . 實用電子電路大全 .