第6章 可控整流電路

1、第6章 可控整流電路6.1 晶閘管與具有一個(gè)PN結(jié)的二極管和具有兩個(gè)PN結(jié)的三極管相比有何區(qū)別？解 晶閘管、二極管以及三極管雖然是3種截然不同的器件，但它們都可以作為單方向?qū)щ姷拈_(kāi)關(guān)。然而，即使作為開(kāi)關(guān)使用，它們之間卻也存在著很大的差異。與二極管比較，晶閘管具有可控性，即在陽(yáng)極和陰極之間加上正向電壓的時(shí)候，并且在控制極和陰極之間也加上正向電壓晶閘管才能導(dǎo)通。二極管沒(méi)有可控性，只要在陽(yáng)極和陰極之間加上正向電壓二極管就會(huì)導(dǎo)通。此外，晶閘管導(dǎo)通后可以通過(guò)幾十至上千安培的電流，比二極管大得多。與三極管比較，晶閘管不具有放大作用，只有當(dāng)控制極電流達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，陽(yáng)極與陰極之間由阻斷突然變?yōu)閷?dǎo)通，導(dǎo)通后可

2、以通過(guò)幾十至上千安培的電流，并且控制極就不再起控制作用。三極管具有放大作用，在放大區(qū)集電極電流與基極電流成正比，即使在飽和區(qū)或截止區(qū)，也可以通過(guò)改變基極電流使其脫離飽和區(qū)或截止區(qū)，仍可用基極電流去控制集電極電流的大小。6.2 晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？晶閘管導(dǎo)通后，通過(guò)管子陽(yáng)極的電流大小由哪些因素決定？晶閘管阻斷時(shí)，承受電壓的大小由什么決定？解 晶閘管的導(dǎo)通條件是：在陽(yáng)極和陰極之間加適當(dāng)?shù)恼螂妷篣AK，并且在控制極和陰極之間加適當(dāng)?shù)恼蛴|發(fā)電壓UGK。因?yàn)榫чl管導(dǎo)通后的管壓降約為1V左右，電源電壓UA幾乎全部加到負(fù)載電阻RA上，陽(yáng)極電流，所以，晶閘管導(dǎo)通后陽(yáng)極的電流大小基本上由電源電壓UA和負(fù)

3、載電阻RA決定。晶閘管阻斷分正向阻斷和反向阻斷兩種情況。正向阻斷時(shí)所承受的正向電壓由正向轉(zhuǎn)折電壓UBO決定，超過(guò)此值時(shí)晶閘管被擊穿導(dǎo)通而損壞。通常將正向轉(zhuǎn)折電壓UBO的80規(guī)定為正向阻斷峰值電壓UFRM。反向阻斷時(shí)所承受的反向電壓由反向轉(zhuǎn)折電壓UBR決定，超過(guò)此值時(shí)晶閘管被反向擊穿，漏電流劇烈增大而損壞。通常將反向轉(zhuǎn)折電壓UBR的80規(guī)定為反向阻斷峰值電壓UFRM。6.3 晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)樽钄酄顟B(tài)的條件是什么？為什么晶閘管導(dǎo)通后控制極就失去控制作用？解 晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)樽钄酄顟B(tài)的條件是，晶閘管陽(yáng)極電流小于維持電流IH，或?qū)㈥?yáng)極與電源斷開(kāi)或給陽(yáng)極與陰極之間加反向電壓。由于晶閘管內(nèi)部存在強(qiáng)烈的電流

4、正反饋，在觸發(fā)信號(hào)使晶閘管導(dǎo)通后，正反饋即可維持晶閘管的飽和導(dǎo)通狀態(tài)，所以，晶閘管導(dǎo)通后控制極就失去控制作用。6.4 某電阻需要024V可調(diào)直流電壓，采用單相可控半波整流電路。現(xiàn)有兩種供電方案：（1）220V交流電網(wǎng)直接供電；（2）用整流變壓器供電，V。試比較兩種供電方案下晶閘管的導(dǎo)通角以及所選單相可控半波整流電路是否能滿足負(fù)載的要求？分析 所選單相可控半波整流電路的導(dǎo)通角，而控制角的調(diào)整范圍為0180°，所以，欲知所選單相可控半波整流電路是否能滿足負(fù)載的要求，只要求出控制角的調(diào)整范圍是否為0180°即可。解 由單相可控半波整流電路輸出直流電壓的表達(dá)式：得晶閘管的控制角為：

5、（1）采用220V交流電網(wǎng)直接供電時(shí)晶閘管的控制角為：晶閘管的導(dǎo)通角為：因?yàn)榭刂平堑恼{(diào)整范圍在0180°之內(nèi)，所以，所選單相可控半波整流電路能滿足負(fù)載的要求。（2）采用整流變壓器供電，V時(shí)晶閘管的控制角為：晶閘管的導(dǎo)通角為：因?yàn)榭刂平堑恼{(diào)整范圍在0180°之內(nèi)，所以，所選單相可控半波整流電路能滿足負(fù)載的要求。6.5 有一電阻性負(fù)載，需要直流電壓60V，電流30A。采用單相可控半波整流電路，由電網(wǎng)220V電壓供電，試計(jì)算晶閘管的導(dǎo)通角、電流的有效值以及管子承受的最大正反向電壓。分析 根據(jù)有效值的定義，電流的有效值。為了保證晶閘管在出現(xiàn)瞬時(shí)過(guò)電壓時(shí)不致?lián)p壞，通常根據(jù)下式選取晶閘

6、管所承受的正向和反向重復(fù)峰值電壓UFRM和URRM：UFRMURRM解 由單相可控半波整流電路輸出直流電壓的表達(dá)式：得晶閘管的控制角為：晶閘管的導(dǎo)通角為：晶閘管電流的有效值為：晶閘管所承受的最高正向電壓UFM、最高反向電壓URM都等于：（V）為了保證晶閘管在出現(xiàn)瞬時(shí)過(guò)電壓時(shí)不致?lián)p壞，通常根據(jù)下式選取晶閘管所承受的正向和反向重復(fù)峰值電壓UFRM和URRM：UFRM（V）URRM（V）6.6 一單相可控半波整流電路，負(fù)載電阻，由電網(wǎng)220V電壓供電，控制角，試計(jì)算整流電壓的平均值、電流的有效值以及管子承受的最大正反向電壓。解 因?yàn)槭菃蜗嗫煽匕氩ㄕ麟娐?，所以整流電壓的平均值為：（V）電流有效值為：

7、晶閘管所承受的最高正向電壓UFM、最高反向電壓URM都等于：（V）為了保證晶閘管在出現(xiàn)瞬時(shí)過(guò)電壓時(shí)不致?lián)p壞，通常根據(jù)下式選取晶閘管所承受的正向和反向重復(fù)峰值電壓UFRM和URRM：UFRM（V）URRM（V）6.7 一單相半控橋式整流電路，其輸入交流電壓有效值為220V，負(fù)載為1k電阻，試求控制角及時(shí)負(fù)載上電壓和電流的平均值，并畫(huà)出相應(yīng)的波形。分析 根據(jù)單相半控橋式整流電路負(fù)載上電壓的平均值可知，控制角不同，負(fù)載上電壓的平均值不同，電流的平均值以及相應(yīng)的波形也不同。解 （1）控制角時(shí)負(fù)載上電壓的平均值為：（V）電流的平均值為：（mA）（2）控制角時(shí)負(fù)載上電壓的平均值為：（V）電流的平均值為：（

8、mA）相應(yīng)的波形如圖6.7所示。 （a）時(shí)的波形 （b）時(shí)的波形圖6.7 習(xí)題6.7解答用圖6.8 一電阻性負(fù)載，要求在060V范圍內(nèi)調(diào)壓，采用單相半控橋式整流電路，直接由220V交流電源供電，試計(jì)算整流輸出平均電壓為30V和60V時(shí)晶閘管的導(dǎo)通角。分析 本題可先應(yīng)用求出控制角，則導(dǎo)通角。解 由單相半控橋式整流電路輸出直流電壓的表達(dá)式：得晶閘管的控制角為：（1）輸出平均電壓為30V時(shí)晶閘管的控制角為：導(dǎo)通角為：（2）輸出平均電壓為60V時(shí)晶閘管的控制角為：導(dǎo)通角為：6.9 在電阻性負(fù)載單相半控橋式整流電路中，已知當(dāng)控制角時(shí)，輸出直流電壓V，輸出直流電流A。如果將輸出直流電壓調(diào)到V，則需要將控制

9、角調(diào)到多大？這時(shí)的輸出直流電流Io是多少？分析 本題可先應(yīng)用時(shí)V求出變壓器副邊電壓U2，然后再求V時(shí)的控制角和輸出直流電流Io。解 由單相可控半波整流電路輸出直流電壓的表達(dá)式：得變壓器副邊電壓的有效值為：（V）將輸出直流電壓調(diào)到V時(shí)的控制角為：負(fù)載電阻為：（）這時(shí)的輸出直流電流為：（A）6.10 在電阻性負(fù)載單相半控橋式整流電路中，要求輸出直流電壓Uo在060V的范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。若采用變壓器供電，試計(jì)算變壓器副邊電壓有效值U2（考慮電源電壓的10%波動(dòng)）和晶閘管控制角的調(diào)節(jié)范圍。分析 本題計(jì)算變壓器副邊電壓U2時(shí)需要考慮電源電壓的10%波動(dòng)，應(yīng)在計(jì)算所得結(jié)果的基礎(chǔ)上加大10%，而不是減小10%

10、。解 由單相半控橋式整流電路輸出直流電壓的表達(dá)式：得變壓器副邊電壓的有效值為：（V）考慮電源電壓的10%波動(dòng)，則U2應(yīng)?。海╒）此時(shí)的控制角為：V時(shí)的控制角為：晶閘管控制角的調(diào)節(jié)范圍為。6.11 在上題中，如果不用變壓器，而直接將整流電路的輸入端接在220V的交流電源上，要使輸出直流電壓Uo仍在060V的范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，則晶閘管控制角的調(diào)節(jié)范圍變?yōu)槎嗌?？分?根據(jù)可知，在輸出直流電壓Uo可調(diào)范圍不變的情況下，輸入的交流電壓U2增大，則晶閘管控制角的調(diào)節(jié)范圍變小。解 由單相半控橋式整流電路輸出直流電壓的表達(dá)式：得晶閘管的控制角為：所以，V時(shí)的控制角為：V時(shí)的控制角為：晶閘管控制角的調(diào)節(jié)范圍為。6.12 有一電阻性負(fù)載，需要可調(diào)的直流電壓V，直流電流A，采用單相半控橋式整流電路，試計(jì)算變壓器副邊電壓有效值U2，并選擇整流元件。分析 根據(jù)可知，在晶閘管控制角最小即時(shí)輸出直流電壓Uo最大，為V。解 由單相半控橋式整流電路輸出直流電壓的表達(dá)式：得變壓器副邊電壓的有效值為：（V）晶閘管所