晶闸管触发电路设计
摘要
为了控制晶闸管的导通，必须在控制级至阴极之间加上适当的触发信号（电压及电
流），完成此任务的就是触发电路。
本课题针对晶闸管的触发电路进行设计，其电路的主要组成部分由触发电路，交流电路，同步电路等电路环节组成。有阻容移相桥触发电路、正弦波同步触发电路、单结晶体触发电路、集成UAA4002、KJ004触发电路。包括电路的工作原理和电路工作过程以及针对相关参数的计算。
关键词：晶闸管；触发电路；脉冲；KJ004
目录
第1章绪论 (1)
第2章课程设计的方案 (1)
2.1 概述 (1)
2.2 系统组成整体结构 (2)
2.3 设计方案 (2)
第3章电路设计 (4)
3.1 UAA4002集成芯片构成的触发器 (4)
3.2 阻容移相桥触发电路 (5)
3.3正弦波同步触发电路 (6)
3.4单结晶体管触发电路 (8)
3.5集成KJ004触发电路 (9)
第4章课程设计总结 (12)
参考文献 (14)
绪论晶闸管是晶体闸流管的简称，又称为可控硅整流器，以前被简称为可控硅。在电力二极管开始得到应用后不久，1956年美国贝尔实验室发明了晶闸管，到1957年美国通用电气公司开发出世界上第一只晶闸管产品，并在1958年达到商业化。由于其开通时刻可以控制，而且各方面性能均明显胜过以前的汞弧整流器，因而立即受到普遍欢迎，从此开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代，其标志就是以晶闸管为代表的电力半导体器件的广泛应用，有人称之为继晶体管发明和应用之后的又一次电子技术革命。自20世纪80年代以来，晶闸管的地位开始被各种性能更好的全控型器件取代，但是由于其所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。
20世纪80年代以来，信息电子技术与电力电子技术在各自发展的基础上相结合而产生了一代高频化、全控型、采用集成电路制造工艺的电力电子器件，从而将电力电子技术又带入一个崭新时代。门极可关断晶闸管、电力晶体管、电力场效应晶体管和绝缘栅双极晶体管就是全控型电力电子器件的典型代表。晶闸管的种类较多，有单向晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管、直流开关晶闸管（即门级可关断晶闸管）、寄生晶闸管（即功率场效应管IGBT）、无控制极晶闸管等。
晶闸管在电力电子技术上有很广泛的应用，整流电路（交流变直流）、逆变电路（直流变交流）、交频电路（交流变交流）、斩波电路（直流变直流），此外，还可用作无触点开关。
又晶闸管是半控型器件，因此在控制极和阴极间的触发信号是必不可少的。而触发电路的作用是产生符合要求的门级触发脉冲，保证在需要是晶闸管立即由阻断状态变为导通状态。广义上讲，触发电路包括对其触发时刻进行控制的相位控制环节、放大和输出环节。而触发电路的形成又有许多种形式。
本课程设计研究的是基于螺旋式晶闸管KP50的触发电路。
课程设计的方案
概述要使晶闸管开始导通，必须施加触发脉冲，在晶闸管触发电路中必须有触
发电路，触发电路性能的好坏直接影响晶闸管电路工作的可靠性，也影响系统的控制精度，正确设计触发电路是晶闸管电路应用的重要环节。
本设计要求采用KP50晶闸管，经查阅相关资料，KP50为螺旋式晶闸管，其通态电流T I 为50A ，通态峰值电压TM V ≤1.9V ，正反向重复峰值电压REM V 为100-2000V ，正反向重复峰值电流DEM I ≤5mA ，触发电压GT V ≤2V 。门极触发电压小于25V ，门极触发电流小于150mA ，维持电流小于200mA 。
根据给出的技术参数指标，要求触发电压不小于3.5V ，触发电流不小于
100mA 。触发信号不许超过规定的门极最大允许峰值电压与峰值电流。触发脉冲要有一定的宽度，前沿要陡。电阻性负载时脉冲宽度应大于10μs ，电感性负载时则应大于100μs 。触发脉冲必须与主回路电源电压保持同步，即采同步电路从而保持输出电压的平稳。
系统组成整体结构
图2.1 系统整体结构图
整个设计主要分为电源、交流电路、同步电路、触发电路。当接通电源时，系统工作，给晶闸管电路一个触发信号，晶闸管电路导通，当触发信号变为反向时，晶闸管迅速关断，电路停止工作。如图2.1所示。
2.3 设计方案
方案一 ：采用UAA4002集成芯片
UAA4002是法国汤姆逊公司生产的大规模集成电路，在国内市场上已能够购到。较其他集成芯片，使用它可以实现对开关功率晶体管的最优基极驱动，同时
实现对开关功率晶体管的就地非集中保护，保证其运行在参数最优的条件下。这大大加快了高性能晶体管开关产品的开发。是当前一种较好的基极驱动和保护方法。
方案二：阻容移相桥触发电路
由电位器R、电容C和带中心抽头的同步变压器T组成的桥式电路就是最简单的一种触发电路，它本身就包含同步电压形成、移相、脉冲形成与输出三个部分。同步变压器初级电压相位与晶闸管主电路电压相位相同。无需外接同步电路。是一个极易调整，精度不高的晶闸管触发装置。
方案三：正弦波同步触发电路
触发电路由移相控制环节和输出脉冲形成环节两大部分组成，分别有不同的功能。移相控制环节自身含有电感，可以防止高频干扰。该电路理论上移相范围为0度到180度，实际应用多在0度到150度左右。由于有正反馈，抗干扰能力差。但正反馈电流能提高输出脉冲的陡度和加大脉冲宽度。同时交流电源电压的波动，会影响到移相角的变化。
方案四：单结晶体管触发电路
由单结晶体管等组成的触发电路，又称单结晶体管驰张振荡器。单结晶体管触发电路简单易调，脉冲前沿陡峭，抗干扰能力强，可靠性高。但由于脉冲较窄，触发功率小，移相范围也较小，所以多用于50A及以下晶闸管的中、小功率系统中。
方案五：集成触发电路
集成触发电路KJ004，KJ004可控硅移相触发电路适用于单相、三相全控桥式供电装置中，作可控硅的双路脉冲移相触发。KJ004器件输出两路相差180度的移相脉冲，可以方便地构成全控桥式触发器线路。KJ004电路具有输出负载能力大、移相性能好、正负半周脉冲相位均衡性好、移相范围宽的特点。对同步电压要求低，有脉冲列调制输出端等功能与特点。
电路由同步检测电路、锯齿波形成电路、偏形电压、移相电压及锯齿波电压综合比较放大电路和功率放大电路四部分组成。
电路设计
UAA4002集成芯片构成的触发器
其内部结构图如图3.1所示。
图3.1 UAA4002内部结构
UAA4002的特点：
1.标准的16脚双排直插式结构。
2.UAA4002将接收到的以逻辑信号输入导通信号转变为加到晶闸管上的门
极电流，这一门级电流可以自动调节，保证晶闸管总处于导通状态。
UAA4002输出的最大电流为0.5A，可以外接晶闸管扩大。
3.U AA4002可以给晶闸管加-3A的反向门极电流，保证晶闸管快速关断。这
个负的门极电流亦可通过外接晶闸管扩大。
4. UAA4002内装高速逻辑处理器保护晶闸管，监控导通期间晶闸管门极电
流，亦监控集成电路的正负电源电压和芯片温度，对被驱动的晶闸管实现就地保护（非集中保护）。
5.与通常的驱动模块不一样，其输入端可接收电信号和交变脉冲信号,如果需要对输入端隔离,可外加光电藕合器或微分变压器。
根据给出的技术参数指标，完成晶闸管触发电路设计，晶闸管选用KP50。要
求触发电压不小于3.5V ，触发电流不小于100mA 。触发信号不许超过规定的门极最大允许峰值电压与峰值电流。触发脉冲要有一定的宽度，前沿要陡。电阻性负载时脉冲宽度应大于10us ，电感性负载时则因大于100us 。触发脉冲的移相范围应能满足主电路的要求。触发脉冲必须与主回路电源电压保持同步。
由于电路的结构部分，由检测电路可以保证触发脉冲必须与主回路电源电压保持同步,并且由芯片资料可得，芯片触发脉冲的电压幅值为15V ，满足触发电压不小于3.5V 的要求，而且，芯片的正向导通电流可以达到0.5A ，同时也满足触发电流不小100mA ，由于芯片内部存在自身的保护电路，触发信号不会超过规定的门极最大允许峰值电压与峰值电流。其中关于触发脉冲要有一定的宽度,由芯片资料，我们可知，触发脉冲的宽度由芯片6引脚、8引脚和芯片10引脚共同决定，其中6引脚接入电阻，8引脚接入电阻、10引脚接入电容，其参数与脉冲宽度的关系为： T=2·2C ×45
.0R R d （3-1） R=)5
1(2min V R d + （3-2） min
min 5I U R d = （3-3） C=min min
3U I （3-4）
由于题目要求，触发脉冲的移相范围应可调节，并且范围尽可能大，可以满足0-170度之间任意调节，由芯片资料可知，芯片的15引脚控制移相范围。且移相范围在0-180度以内。
阻容移相桥触发电路
同步变压器初级电压相位与晶闸管主电路电压相位相同，其次级有一个中心抽头O 将次级绕组分成OA 、OB 两组作为桥路的两臂，桥路的另两臂是电阻R 和电容C 。对角线OD 为输出端。如图3.2所示。
图3.2 阻容移向桥触发电路
根据KP50参数查到，要使晶闸管正常工作，其最起码的触发电压为3.5V ，最起码的触发电流为100mA 。
故同步变压器次级电压应取大于2×3.5,取 OD u =10V 。取移相桥对角线电流OD I =100mA ，则
C ≥O
D OD u I 3=10
100×3=30（μF ） （3-5） R ≥OD OD R
I u K =10010×3=0.3(K Ω) (3-6) 故取C=30μF 、R=300Ω就能满足移相要求。
工作原理由矢量图可知:
AB U ~ = AD U ~ +DB U ~=R U ~+C U ~ (3-7)
同时，D 一直在以AB 为直径的半圆上移动，从而保证了OD U ~在数量上永远
等于AB U ~的一半。如果以OD U ~作为触发信号，就可以利用改变电阻R 的大小，实
现对晶闸管的移相控制。即α角由AB U ~决定即R U ~和C U ~共同决定。其中R U ~由可变
电阻的分压情况决定，C U ~由电解电容两端电流积分值来决定。两部分电压代数和
决定了AB U ~
两端电压，即可调的触发角。
单相阻容移相触发电路的特点是简单，但触发电压是正弦波，因此触发不够准确，移相角受电网电压波动等影响较大，而且触发功率不大。 正弦波同步触发电路
触发电路如图3.3。
图3.3 触发电路图
触发脉冲的形成：，
脉冲的移相：αααα
图3.5 单结晶体管触发电路
单结晶体管触发电路原理图如图3.6所示。
图3.6 单结晶体管触发电路图
交流正弦电压经整流桥VC 整流、电阻w R 降压、限流、稳压管VW 削波。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。
电路各元件参数的选择：
1.电容C 。C 的容量太小，放电脉冲就窄，不易触开晶闸管；C 的容量太大，会与电阻R 的选择产生矛盾。一般C 的选用范围为0.1-0.47μF ，触发大容量的晶闸管是可选大些。
2.放电电阻1R 。1R 的阻值太小，会使放电过快，尖顶脉冲过窄，不易触发导通晶闸管；1R 的阻值太大，则漏电流（约几毫安）在1R 上的电压降就大，致使晶闸管误触发。一般1R 的选用范围为50-100Ω。
U=w w
R R R R ++21 （3-8）
3.充电电阻R 。为了获得稳定的振荡，R 的阻值应满足
m in m in I V U -＜R ＜m ax m ax I V U - (3-9) μF ，放电电阻1R 约为67Ω，充电电阻R 为32Ω，2R 为12Ω，稳压管VW 选择30V 。
集成KJ004触发电路
KJ004的电路原理图如3.7所示，点划框内为KJ004的集成电路部分。1V ～4V 等组成同步环节，同步电压s u 经限流电阻20R 加到1V 、2V 基极。在s u 的正半周，1V 导通，电流途径为(+15V －3R －1VD －1V －地)；在s u 负半周，2V 、3V 导通，电流
途径为(+15V －3R －2VD －3V －5R －21R ―(―15V))。因此，在正、负半周期间。
4V 基本上处于截止状态。只有在同步电压|s u |＜0.7V 时，1V ～3V 截止，4V 从电源十15V 经3R 、4R 取得基极电流才能导通。
电容1C 接在5V 的基极和集电极之间，组成电容负反馈的锯齿波发生器。在3
V 导通时，1C 经4V 、3VD 迅速放电。当4V 截止时，电流经(+15V －6R －1C －22R －1
RP －(－15V))对1C 充电，形成线性增长的锯齿波，锯齿波的斜率取决于流过22R 、1RP 的充电电流和电容1C 的大小。根据4V 导通的情况可知，在同步电压正、负半周均有相同的锯齿波产生，并且两者有固定的相位关系。
6V 及外接元件组成移相环节。锯齿波电压5C u 、偏移电压b U 、移相控制电压C U 分别经24R 、23R 、26R 在6V 基极上叠加。当6be u >+0.7V 时，6V 导通。设5C u 、b U 为定值，改变C U ，则改变了6V 导通的时刻，从而调节脉冲的相位。
图3.7 KJ004的电路原理图
7V 等组成了脉冲形成环节。7V 经电阻25R 获得基极电流而导通，电容2C 由电源+15V 经电阻7R 、5VD 、7V 基射结充电。当 6V 由截止转为导通时，2C 所充电压通过 6V 成为 7V 基极反向偏压，使7V 截止。此后2C 经 （+15V －25R －6V －地）
放电并反向充电，当其充电电压2c U ≥+1.4V 时，7V 又恢复导通。这样，在7V 集电极就得到固定宽度的移相脉冲，其宽度由充电时间常数25R 和2C 决定。
8V 、12V 为脉冲分选环节。在同步电压一个周期内，7V 集电极输出两个相位差为180°的脉冲。脉冲分选通过同步电压的正负半周进行。如在s U 正半周1V 导通，8V 截止，12V 导通，12V 把来自7V 的正脉冲箝位在零电位。同时，7V 正脉冲又通过二极管7VD ，经9V ～11V 放大后输出脉冲。在同步电压负半周，情况刚好相反，8V 导通，12V 截止，7V 正脉冲经 13V ～15V 放大后输出负相脉冲。
说明：
1．KJ004中稳压管6VS ～9VS 可提高8V 、9V 、12V 、13V 的门限电压，从而提高了电路的抗干扰能力。二极管1VD 、2VD 、6VD ～8VD 为隔离二极管。
2. 采用KJ004元件组装的六脉冲触发电路，二极管1VD ～12VD 组成六个或门形成六路脉冲，并由三极管7V ～6V 进行脉冲功率放大。
3. 由于 8V 、12V 的脉冲分选作用，使得同步电压在一周内有两个相位上相差180
度的脉冲产生，这样，要获得三相全控桥式整流电路脉冲，需要六个与主电路同相的同步电压。因此主变压器接成D ，yn11及同步变压器也接成D ，yn11
情况下，集成触发电路的同步电压sa u 、
sb u 、sc u 分别与同步变压器的sa u 、sb u 、
sc u 相接 1RP ～3RP 为锯齿波斜率电位器，4RP ～6RP 为同步相位。
KJ004其正电源为15V ，负电源为-15V ，电源电流小于等于15mA ，负电源小于等于10mA ，可以实现电压同步，移向范围大于等于170度且输出脉冲宽度40 ~2000us ，最大输出电流大于100mA ，且输出驱动电压大于13V 。
根据芯片资料，8引脚连接电阻大小15KΩ，并且通入同步信号，即前边零点检测、信号转换生成的同步信号，4引脚形成了与参考信号相同步的锯齿波，锯齿波电压、移相电压和偏移电压在综合脚使能。在锯齿波固定时，如果移相电压为零，那么改变偏移电压就是改变触发脉冲的起始位置，也就是主电路中电压为0V 时刻开始的α角，相电压和偏移电压在综合引脚使能。
触发脉冲宽度是可以通过芯片外围电路带实现调节的通过11引脚和12引脚之间的电容和12引脚与16引脚之间的电阻的改变来是实现的。
经过锯齿波电压、移相电压、便宜电压在9引脚的中和比较滞后，13引脚输出脉冲，而这个脉冲式正反两股驱动信号的合成脉冲，即1、15引脚的输出进入晶闸管门极以实现控制开启关断作用。可以调节1R 、2R 的电阻来实现对移相电压的调节。继而实现调节α角。
课程设计总结
经过两周的课设，我对晶闸管触发电路有了更深了理解。设计晶闸管触发电路，可以采用集成芯片如UAA4002、KJ004等，也可采用阻容移相触发电路、单结晶体管触发电路、正弦波同步触发电路等一系列电路。集成芯片本身一般都带有保护电路，可实现对晶闸管电路的就地保护。而UAA4002可快速对晶闸管施加反压，使其迅速关断。方便、简单、可靠。性能优于一般的触发电路。KJ004电路具有输出负载能力大、移相性能好、正负半周脉冲相位均衡性好、移相范围宽的特点。阻容移相电路结构简单，脉冲够宽，但触发电压为正弦波，因此触发不够准确，且移相角受电网电压波动影响较大、触发功率不大，所以具有一定的局限性。单结晶体管触发电路由于导通后很快就关断了，因此发出的脉冲宽度具有一定的限制。通过比对各触发电路自身的性能特点，以及对于参数的计算，综合考虑，UAA4002更适合做本课设要求的触发电路。
起初接触晶闸管触发电路这个课设题目的时候，我对触发电路并没有一个明确的概念，通过网络电子期刊、图书馆的书籍、以及老师的讲解，我才逐渐的把这一概念具体化。最后独立设计出几个不同方案的晶闸管触发电路。其实遇到问题自己思考，独立解决，有时候比他人传授的效果更好，理解更深刻，记忆更能持久。
通过做晶闸管触发电路的课程设计，一方面可以结合课程的教学内容循序渐进地进行设计方面的实践训练，另一方面，在参与一系列子项目的实践过程中，还能提高如何综合运用所学知识解决实际问题的能力，以及学习某一方向的知识等等众多方面的具体经验，增强对对电力电子课程具体内容的理解和掌握能力，培养了对整体课程知识综合运用和融会贯通能力。
我加深了对课本专业知识的理解，平常都是理论知识的学习，在此次课程设计中，真正做到了自己查阅资料、自己解决问题。对触发电路、保护电路等都有了更深刻的理解。在设计的过程中，当然也遇到了很多的困难，能够讨论和查阅资料，逐一解决了这些问题。通过解决课程设计的这些难点，与其说是增加了的知识，不如说培养了我们一个积极的心态。当遇到困难时，端正态度，认真地查资料，跟老师和同学讨论，以一个最积极的充满信心的态度，最终总会解决问题。
通过这次课程设计，使我懂得了只有课堂知识是远远不够的，只有把所学的知识综合起来，从理论中得出结论，提高自己独立思考的能力，才会对自己的将来有帮助。在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得
晶闸管的触发电路
晶闸管TSC的触发电路 1. 介绍晶闸管投切电容器的原理和快速过零触发要求 晶闸管投切电容器组的关键技术是必须做到电流无冲击。晶闸管投切电容器组的机理如图一所示，信息请登陆:输配电设备网 当电路的谐振次数n为2、3时，其值很大。 式(2)的第三项给出当触发角偏离最佳点时的振荡电流的幅值;式(2)中的第二项给出当偏离最佳予充电值时振荡电流的幅值。若使电容器电流ic=C*du/dt=0，则du/dt=0，即晶闸管必须在电源电压的正或负峰值触发导通投切电容器组，电容器预充电到峰值电压。 触发电路的功能是：电流无冲击触发;快速投切，20ms的动作。这个20ms不是得到投切命令到产生动作的时间，而是从停止到再投入动作的时间为20ms。快速反应时，在平衡补偿电路，不能出现不平衡动作，即有的相有电流，有的没有。
1. 两类晶闸管的触发电路的特点和存在的问题 从同步信号的采集上，有两类晶闸管触发电路。一类为从电网电压取得同步信号，一类为从晶闸管两端取得同步信号。 从电网电压取得同步信号的电路框图如图二：信息来源:https://www.wendangku.net/doc/058188099.html, 电路中包括同步变压器、同步信号处理电路和功率驱动电路、脉冲变压器隔离电路等。当得到触发命令后，在投切点产生触发脉冲列，经过脉冲变压器的隔离,推动晶闸管。同步信号处理电路有滤波处理功能，可以是CMOS等的电子电路组成，也可以是单片机、GAL电路等。电路中包括相序错判断功能。信息来自:输配电设备网 从电网电压取得同步信号的优点为在主回路没有送电时，给触发命令，可以测量晶闸管的触发脉冲幅度和相位，在主回路得电后，给触发命令，可以放心, TSC为正确的投入工作。对于TSC电路中的两只晶闸管+一只二极管的“2+1”电路、两只晶闸管+两只二极管的“2+2”电路、三只晶闸管+三只二极管的“3+3”电路,电容器有二极管预充电, 电容器上一直存在直流电压,晶闸管的交直流电压不变,电网电压取得同步信号触发适合。缺点为电路复杂，对于400V小容量的TSC电路造价高。如果TSC全部采用晶闸管不用二极管，由于晶闸管两端的电压随着电容器放电电压的减少逐渐小，意味着触发点在变动，上述电路不能跟随变化触发点，所以不适应了。信 图二: 电网电压取得同步信号的触发电路 从晶闸管两端取得过零信号比较困难,过零触发要求电压高时截止，电压最低低时导通触发。几乎找不出什么元件是这种特性.如稳压管,电压低截止，电压高维持电压不变.不满足要求。 目前，从晶闸管两端取得过零信号的典型触发电路是MOC3083,它的框图如图三：信 图三：MOC3083电路图 MOC3083芯片内部有过零触发判断电路，它是为220V电网电压设计的，芯片的双向可控硅耐压800V，在4、6两端电压低于12V时如果有输入触发电流，内部的双向可控硅就导通。 用在380V电网的TSC电路上要串联几只3083。在2控3的TSC电路应用如图四：
晶闸管触发驱动电路设计-张晋远要点
宁波广播电视大学 机械设计制造及其自动化专业 《机电接口技术》 课程设计 题目晶闸管触发驱动电路设计 姓名张晋远学号1533101200119 指导教师李亚峰 学校宁波广播电视大学 日期2017 年 4 月20 摘要 晶闸管是一种开关元件，能在高电压、大电流条件下工作，为了控制晶闸管的导通，必须在控制级至阴极之间加上适当的触发信号（电压及电流），完成此任务的就是触发电路。本课题针对晶闸管的触发电路进行设计，其电路的主要组成部分由触发电路，交流电路，同步电路等电路环节组成。有阻容移相桥触发电路、正弦波同步触发电路、单结晶体触发电路、集成
UAA4002、KJ006触发电路。包括电路的工作原理和电路工作过程以及针对相关参数的计算。 关键词：晶闸管；触发电路；脉冲；KJ006； abstract Thyristor 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 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 single 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; 目录 第一章绪论 1.1设计背景与意义…………………………………… 1.2 晶闸管的现实应用……………………………………
晶闸管触发电路设计
摘要 为了控制晶闸管的导通，必须在控制级至阴极之间加上适当的触发信号（电压及电
流），完成此任务的就是触发电路。 本课题针对晶闸管的触发电路进行设计，其电路的主要组成部分由触发电路，交流电路，同步电路等电路环节组成。有阻容移相桥触发电路、正弦波同步触发电路、单结晶体触发电路、集成UAA4002、KJ004触发电路。包括电路的工作原理和电路工作过程以及针对相关参数的计算。 关键词：晶闸管；触发电路；脉冲；KJ004
目录 第1章绪论 (1) 第2章课程设计的方案 (1) 2.1 概述 (1) 2.2 系统组成整体结构 (2) 2.3 设计方案 (2) 第3章电路设计 (4) 3.1 UAA4002集成芯片构成的触发器 (4) 3.2 阻容移相桥触发电路 (5) 3.3正弦波同步触发电路 (6) 3.4单结晶体管触发电路 (8) 3.5集成KJ004触发电路 (9) 第4章课程设计总结 (12) 参考文献 (14)
绪论晶闸管是晶体闸流管的简称，又称为可控硅整流器，以前被简称为可控硅。在电力二极管开始得到应用后不久，1956年美国贝尔实验室发明了晶闸管，到1957年美国通用电气公司开发出世界上第一只晶闸管产品，并在1958年达到商业化。由于其开通时刻可以控制，而且各方面性能均明显胜过以前的汞弧整流器，因而立即受到普遍欢迎，从此开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代，其标志就是以晶闸管为代表的电力半导体器件的广泛应用，有人称之为继晶体管发明和应用之后的又一次电子技术革命。自20世纪80年代以来，晶闸管的地位开始被各种性能更好的全控型器件取代，但是由于其所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。 20世纪80年代以来，信息电子技术与电力电子技术在各自发展的基础上相结合而产生了一代高频化、全控型、采用集成电路制造工艺的电力电子器件，从而将电力电子技术又带入一个崭新时代。门极可关断晶闸管、电力晶体管、电力场效应晶体管和绝缘栅双极晶体管就是全控型电力电子器件的典型代表。晶闸管的种类较多，有单向晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管、直流开关晶闸管（即门级可关断晶闸管）、寄生晶闸管（即功率场效应管IGBT）、无控制极晶闸管等。 晶闸管在电力电子技术上有很广泛的应用，整流电路（交流变直流）、逆变电路（直流变交流）、交频电路（交流变交流）、斩波电路（直流变直流），此外，还可用作无触点开关。 又晶闸管是半控型器件，因此在控制极和阴极间的触发信号是必不可少的。而触发电路的作用是产生符合要求的门级触发脉冲，保证在需要是晶闸管立即由阻断状态变为导通状态。广义上讲，触发电路包括对其触发时刻进行控制的相位控制环节、放大和输出环节。而触发电路的形成又有许多种形式。 本课程设计研究的是基于螺旋式晶闸管KP50的触发电路。 课程设计的方案 概述要使晶闸管开始导通，必须施加触发脉冲，在晶闸管触发电路中必须有触 发电路，触发电路性能的好坏直接影响晶闸管电路工作的可靠性，也影响系统的控制精度，正确设计触发电路是晶闸管电路应用的重要环节。
单向双向可控硅触发电路设计原理
单向/双向可控硅触发电路设计原理 1，可以用直流触发可控硅装置。 2，电压有效值等于U等于开方{（电流有效值除以2派的值乘以SIN二倍电阻）加上(派减去电阻的差除以派）}。 3,电流等于电压除以（电压波形的非正弦波幅值半波整流的两倍值）。 4，回答完毕。 触摸式台灯的控制原理 这种台灯的主要优点是没有开关，使用时通过人体触摸，完成开启、调光、关闭动作，给使用带来方便。 一、电路设计原理 人体感应的信号加在电源电路可控硅的触发极，使电路导通，并给负载——灯泡或灯管供电，使灯按弱光、中光、强光、关闭4个状态动作，达到调光的目的。电路见图1，该电路的关键器件是采用CMOS工艺制造的集成电路BA210l。 二、降压稳压电路 由R3、VDl、VD4、C4组成。输出9V直流电，供给BA2101，由③⑦脚引入。 三、触发电路 由触发电极M将人体的感应信号，经c3、R8、R7送至④脚的sP端，经处理后，由⑥脚输出触发信号，经cl、R1加至可控硅VS的G极，VS导通，电灯H点亮。第二次触摸，可改变触发脉冲前沿的到达时间，而使电灯亮度改变。反复触摸，可按弱光、中光、强光和关闭四个动作状态循环，达到调节亮度的目的。可控硅VS在动作中其导通角分别为120度、86度、17度。 四、辅助电路 VD2和vD3为保护集成电路而设。防止触摸信号过大而遭破坏。C3为隔离安全电容。R4为取得同步交流信号而设。R5为外接振荡电阻。 五、使用中经常出现的故障 (1)由震动引发的故障。触摸只需轻轻触及即可。但在家庭使用中触击的强度因人而异，小孩去触摸可能是重重的一拳。性格刚烈的人去触摸，可能引起剧烈震动。因此经常出现灯泡断丝。 (2)集成块焊脚由震动而产生脱焊。如③脚脱焊，使电源切断而停止工作；④、⑥脚脱焊，使触摸信号中断，都会引起灯泡不亮。因此要检查集成块各脚是否脱焊。 (3)可控硅VS一般采用MAC94A4型双向可控硅，由于反复触发，或意外大信号触发，会引起可控硅击穿而停止工作。 触摸式台灯的控制原理 这种台灯的主要优点是没有开关，使用时通过人体触摸，完成开启、调光、关闭动作，给使用带来方便。 一、电路设计原理 人体感应的信号加在电源电路可控硅的触发极，使电路导通，并给负载——灯泡或灯管供电，使灯按弱光、中光、强光、关闭4个状态动作，达到调光的目的。电路见图1，该电路的关键器件是采用CMOS工艺制造的集成电路BA210l。 二、降压稳压电路 由R3、VDl、VD4、C4组成。输出9V直流电，供给BA2101，由③⑦脚引入。 三、触发电路 由触发电极M将人体的感应信号，经c3、R8、R7送至④脚的sP端，经处理后，由⑥脚输出触发信号，
晶闸管过零触发电路
精心整理 TSC 的触发电路 1.介绍晶闸管投切电容器的原理和快速过零触发要求 晶闸管投切电容器组的关键技术是必须做到电流无冲击。晶闸管投切电容器组的机理如图一所示，信息请登陆:输配电设备网 当电路的谐振次数n 为2、3时，其值很大。 式(2)的第三项给出当触发角偏离最佳点时的振荡电流的幅值;式(2)中的第二项给出当偏离最佳予充电值时振荡电流的幅值。若使电容器电流ic=C*du/dt=0，则du/dt=0，即晶闸管必须在电源电压的正或负峰值触发导通投切电容器组，电容器预充电到峰值电压。 1. 当得到TSC 电管+高。如果 MOC3083芯片内部有过零触发判断电路，它是为220V 电网电压设计的，芯片的双向可控硅耐压800V ，在4、6两端电压低于12V 时如果有输入触发电流，内部的双向可控硅就导通。 用在380V 电网的TSC 电路上要串联几只3083。在2控3的TSC 电路应用如图四： 图四2控3的TSC 电路 用2对晶闸管开关控制3相电路，电路简单了，控制机理复杂了。这种触发电路随机给触发命令要出现下面的许多麻烦问题。 快速动作时,有触发命令，一对晶闸管导通另一对晶闸管不通电压反而升高了，限于篇幅和重点,本文不分析为什么电压反而高了,只是从测量的2控3电路中看到了确实存在电压升高的现象和危险,这种现象如同倍压整流电路直流电压升高了一样。图五测量不正常工作的两对晶闸管的电压波形。此试验晶闸管存在高压击穿的可能，所以用调压器将电网电压调低。晶闸管导通时两端电压
为零，不导通，晶闸管有电容器的直流电压和电网的交流电压。测量C相停止时峰峰值电压为540V,其有效值=,图中C相升高的电压峰值为810V,升高电压约为电网电压有效值的倍数:。推算，400V 电压下工作，晶闸管有可能承受的电压，400V电网的TSC电路多数是采用模块式的晶闸管，模块的耐压不高，常规为1800V，升高的管压降很容易击穿晶闸管元件。信息请登陆:输配电设备网图五不正常的两对晶闸管的电压波形信息来自:输配电设备网*在晶闸管电压波形过零点，串联的MOC3083由于分压不均匀，使得3083有的导通有的停止。电网电压升高时，原先导通的依然导通，不同的要承受更高的电压，3083有可能击穿。信息请登陆:输配电设备网 *在初次投切时有一定的冲击。下面是国外着名产品的首次投切的电流波形。 图六:国外公司产品的第一次触发冲击波形 记录C相晶闸管两端电压，A相电流。电流投切冲击很大，使得电网电压都产生了变形。信息来自: * * * * 3. 努力， 源: 切停止后，电容器上有电网峰值电压，晶闸管在电网电压和电容器直流电压的合成下，存在着过零电压，在过零点触发晶闸管是理想状态，应该没有冲击电流。 新触发电路达到了快速20ms动作，两路晶闸管都动作，无电流冲击，晶闸管在停止时的承受电压低，最大为3倍的有效值电压。 用双踪示波器测试波形.一只表笔测量晶闸管两端的电压和另一只测量晶闸管的电流波形，这样，可以看出晶闸管是否在过零点投入，又可以看出投入时的电流冲击。由于使用两个开关控制三相电路，用双踪示波器分别测量两路的电压电流，就可以完整的观察到触发器运行的效果。A探头为电压，B探头为电流。 图十二为：连续投切的A相晶闸管电压和C相电流的动作波形。 横轴为时间200ms/格，纵轴电压500V/格，电流20A/格。可控硅工作时两端的电压零，线路中有电流，停止时可控硅两端有电压，电流为零。在连续动作中，电流没有冲击。
双向可控硅及其触发电路
双向可控硅及其触发电路 双向可控硅是一种功率半导体器件，也称双向晶闸管，在单片机控制系统中，可作为功率驱动器件，由于双向可控硅没有反向耐压问题，控制电路简单，因此特别适合做交流无触点开关使用。双向可控硅接通的一般都是一些功率较大的用电器，且连接在强电网络中，其触发电路的抗干扰问题很重要，通常都是通过光电耦合器将单片机控制系统中的触发信号加载到可控硅的控制极。为减小驱动功率和可控硅触发时产生的干扰，交流电路双向可控硅的触发常采用过零触发电路。（过零触发是指在电压为零或零附近的瞬间接通，由于采用过零触发，因此需要正弦交流电过零检测电路） 双向可控硅分为三象限、四象限可控硅，四象限可控硅其导通条件如下图： 总的来说导通的条件就是：G极与T1之间存在一个足够的电压时并能够提供足够的导通电流就可以使可控硅导通，这个电压可以是正、负，和T1、T2之间的电流方向也没有关系。因为双向可控硅可以双向导通，所以没有正极负极，但是有T1、T2之分 再看看BT134-600E的简介：（飞利浦公司的，双向四象限可控硅，最大电流4A）
推荐电路： 为了提高效率，使触发脉冲与交流电压同步，要求每隔半个交流电的周期输出一个触发脉冲，且触发脉冲电压应大于4V ，脉冲宽度应大于20us.图中BT 为变压器，TPL521 - 2 为光电耦合器，起隔离作用。当正弦交流电压接近零时，光电耦合器的两个发光二极管截止，三极管T1基极的偏置电阻电位使之导通，产生负脉冲信号，T1的输出端接到单片机80C51 的外部中断0 的输入引脚，以引起中断。在中断服务子程序中使用定时器累计移相时间，然后发出双向可控硅的同步触发信号。过零检测电路A、B 两点电压输出波形如图2 所示。
基于DSP的晶闸管触发电路的设计
ISSN1672-4305 CN12-1352/N 实 验 室 科 学 LABORATORY SC I ENCE 第13卷 第2期 2010年4月 Vol 13 N o 2 A pr 2010基于DS P的晶闸管触发电路的设计 李常顺 (内蒙古科技大学信息工程学院,内蒙古包头 014010) 摘 要:DSP晶闸管触发电路能够根据键盘输入的触发角及同步信号通过软件延时产生相位合适的双脉冲触发信号,经功率放大驱动三相桥式整流电路的晶闸管,同时显示触发角。为此设计了硬件电路及控制软件,分析了系统控制精度,具有实用价值,并能够进行进一步开发。 关键词:DSP;晶闸管;触发电路 中图分类号:T M461 文献标识码:A do:i10.3969/.j issn.1672-4305.2010.02.023 Desi gn of thyristor tri ggeri ng circuit based on DSP LI Chang-s hun (School of Infor m ati o n Eng ineeri n g,Inner M ongolia Un i v ersity of Science and Techno l o gy,Bao tou 014010,China) Abstract:The triggeri n g c ircu it based on DSP can generate appropriate doub le-pu lse triggeri n g si g-na ls accordi n g to tri g geri n g ange lw hich is supplied by keyboard and synchron izi n g signals.It is dis-played by the crystalcartri d ge tube w it h three-phase bri d ge rectifi e r circuitwh ich is dri v ed by a m pli-f y i n g po w er.The hard w are c ircu it and contro lling soft w are are desi g ned and the contr o l accuracy is ana-lysed i n the paper.The syste m is valuab le and can be used to deve l o p ne w dev ices. Key w ords:DSP;thyristor;triggeri n g circu it 1 现有触发电路的不足及触发电路的现状 以前我院电力电子与调速实验室使用的实验设备采用分离元件锯齿波模拟触发电路,调试时六路触发环节互相影响,要想调试到比较理想的效果比较困难,且存在控制精度较低、对称度较差、受温度影响较大等缺点。为克服这些缺点,先后出现了专用芯片触发电路[1]、单片机触发电路[2-3]、CPLD/ FPGA触发电路[4-5]等多种形式。由于F2812DSP (D i g ital S i g nal Pr ocessor)运行速度快,为便于以后实现矢量控制等快速调速控制系统的数字化,设计以F2812DSP为核心控制器件设计三相晶闸管触发电路。 2 DSP介绍 T M S320F2812数字信号处理器是在F24X的基础上开发的高性能定点芯片,器件上先进的外设结构使得该处理器特别适合电机及其它运动控制应用。其代码和指令与F24Xdsp完全兼容,能够运行F24x开发的代码程序;但F2812采用32bit操作,能大大提高了运算精度和处理能力。其主要特点为: (1)采用高性能的静态C MOS技术,主频最大可以调节到150M I PS(时钟周期6.67ns);(2)丰富的片上存储器;(3)外部存储器扩展接口;(4)时钟和系统控制外设可改变锁相环倍频系数并设有看门狗定时模块;(5)三个32b it CPU定时器;(6)两个事件管理器模块(EVA,EVB)可方便进行信号输出控制; (7)串口通信外设可方便地实现设备联网;(8)56个可独立配置的I/O引脚[6]。 3 触发电路设计 触发电路的作用是利用同步变压器提供的同步信号产生合适的触发信号,根据控制信号控制晶闸管的导通时刻,使三相晶闸管桥输出满足负载要求的电压。该触发电路产生足够精度的触发信号外,还具有触发角显示、过流保护等功能,系统框图(含主回路)如图1所示[7]。 3.1 获取同步信号 对三相桥式整流电路(图2)来说,共阴极组的自然换流点是相电压波形正半周的交点,共阳极组的自然换流点是相电压波形负半周的交点,各交点依次互差60 ,而KP1的自然换流点比A相变正的
可控硅触发电路.doc
可控硅触发电路必须满足的三个主要条件 一、可控硅触发电路的触发脉冲信号应有足够的功率和宽度 为了使所有的元件在各种可能的工作条件下均能可靠的触发，可控硅触发电路所送出的触发电压和电流，必须大于元件门极规定的触发电压UGT与触发电流IGT的最大值，并且留有足够的余量。另外，由于可控硅的触发是有一个过程的，也就是可控硅触发电路的导通需要一定的时间，不是一触即通，只有当可控硅的阳极电流即主回路电流上升到可控硅的擎住电流IL以上时，管子才能导通，所以触发脉冲信号应有一定的宽度才能保证被触发的可控硅可靠导通。例如：一般可控硅的导通时间在6μs左右，故触发脉冲的宽度至少在6μs以上，一般取20～50μs，对于大电感负载，由于电流上升较慢，触发脉冲宽度还应加大，否则脉冲终止时主回路电流还未上升到可控硅的擎任电流以上，则可控硅又重新关断，所以脉冲宽度下应小于300μs，通常取1ms，相当广50Hz正弦波的18°电角度。 二、触发脉冲的型式要有助于可控硅触发电路导通时间的一致性 对于可控硅串并联电路，要求并联或者串联的元件要同一时刻导通，使两个管子中流过的电流及或承受的电压及相同。否则，由于元件特性的分散性，在并联电路中使导通较早的元件超出允许范围，在串联电路中使导通较晚的元件超出允许范围而被损坏，所以，针对上述问题，通常采取强触发措施，使并联或者串联的可控硅尽量在同一时间内导通。 三、触发电路的触发脉冲要有足够的移相范围并且要与主回路电源同步 为了保证可控硅变流装置能在给定的控制范围内工作，必须使触发脉冲能在相应的范围内进行移相。同时，无论是在可控整流、有源逆变还是在交流调压的触发电路中，为了使每—周波重复在相同位置上触发可控硅，触发信号必须与电源同步，即触发信号要与主回路电源保持固定的相位关系。否则，触发电路就不能对主回路的输出电压Ud进行准确的控制。逆变运行时甚至会造成短路事故，而同步是由相主回路接在同一个电源上的同步变压器输出的同步信号来实现的。 可控硅（晶闸管）的交流调压原理 一、双向可控硅交流调压原理 一只双向可控硅的工作原理，可等效两只同型号的单向可控硅互相反向并联，然后串联在调压电路中实现其可控硅交流调压的。为５０Ｈｚ交流电的电压波形。在０～ａ′时间内，ＳＣＲ１因控制极Ｇ无正脉冲信号而正向阻断，而ＳＣＲ２则反向不导通。在ａ′～?π时间内，ＳＣＲ１控制极Ｇ受触发脉冲触发而导通. 将可控硅在正向阳极电压作用下不导通的范围称为控制角，用字母ａ表示，而导通范围称为导通角，用字母θ表示。显然控制角ａ的大小，可改变正负半周波形切割面积的大小。当ａ越小被切割的波形面积越小，输出交流电压的平均值越大。相反，当ａ角越大，被切割的波形面积越大，输出交流电压的平均值越小。 二、单向可控硅交流调压原理 ５０Ｈｚ交流电压通过四个二极管组成的单向器，将５０Ｈｚ正负半波变换为相对应时刻的单向电压，再用一只单向可控硅来实现交流调压。 可控硅的工作电流就等于Ｉ，在实际应用中ＳＣＲ的工作电流一般取１～１．５Ｉ。由于采用了单向器，所以ＳＣＲ不承受反向电压，为了防止单向器二极管击穿短路而损坏可控硅，实际应用时ＳＣＲ反向工作电压仍应取≥４００Ｖ。 双向可控硅交流稳压器电路
晶闸管触发电路课程设计
晶闸管集成触发电路设计
1.晶闸管对触发脉冲的要求………………………… 2 . 锯齿波移相触发电路原理……………………… 3. KJ006集成触发电路…………………………… 3.1 内部结构…………………………………… 3.2 KJ006集成触发电路的工作原理………… 3.3 分析各管脚波…………………………… 3.4 KJ006典型接线图………………………… 4. 总结:…………………………………………… 4.1 接线………………………………………… 4.2 KJ006各管脚波形………………………… 4.3 触发双向晶闸管电路……………………… 5.设计体会………………………………………… 6. 参考文献…………………………………………
前言 电力电子技术是20世纪后半叶诞生和发展的一门崭新的技术。可以预见，在21世纪电力电子技术仍将以迅猛的速度发展。电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性的作用。 用晶闸管组成的交流电压控制电路，可以方便的调节输出电压有效值。可用于电炉温控、灯光调节、异步电动机的启动和调速等，也可用作调节整流变压器一次侧电压，其二次侧为低压大电流或高压小电流负载常用这种方法。采用这种方法，可使变压器二次侧的整流装置避免采用晶闸管，只需要二极管，而且可控级仅在一侧，从而简化结构，降低成本。交流调压器与常规的交流调压变压器相比，它的体积和重量都要小得多。交流调压器的输出仍是交流电压，它不是正弦波，其谐波分量较大，功率因数也较低 这些毕业生走进企业、公司、政府机构或研究单位之后，往往深刻地感觉到缺乏实际开发设计项目的经验，不善于综合运用所学理论，对知识的把握缺乏融会贯通的能力。 通过这种设计课程，我们一方面可以结合课程的教学内容循序渐进地进行设计方面的实践训练，另一方面，在参与一系列子项目的实践过程中，还能提高如何综合运用所学知识解决实际问题的能力，以及获得有关项目管理和团队合作等等众多方面的具体经验，增强对相关课程具体内容的理解和掌握能力，培养对整体课程知识综合运用和融会贯通能力。 最后，向此次课程设计的指导老师以及在课程设计中帮助、支持我的同学表示衷心的感谢。
双向晶闸管过零检测电路设计
双向晶闸管过零检测电路设计 2012年05月18日 10:27 来源：本站整理作者：秩名我要评论(0) 引言 双向可控硅是一种功率半导体器件，也称双向晶闸管，在单片机控制系统中，可作为 功率驱动器件，由于双向可控硅没有反向耐压问题，控制电路简单，因此特别适合做交流 无触点开关使用。双向可控硅接通的一般都是一些功率较大的用电器，且连接在强电网络中，其触发电路的抗干扰问题很重要，通常都是通过光电耦合器将单片机控制系统中的触 发信号加载到可控硅的控制极。为减小驱动功率和可控硅触发时产生的干扰，交流电路双 向可控硅的触发常采用过零触发电路。过零触发是指在电压为零或零附近的瞬间接通。由 于采用过零触发，因此上述电路还需要正弦交流电过零检测电路。 1 过零检测电路 电路设计如图1 所示，为了提高效率，使触发脉冲与交流电压同步，要求每隔半个交 流电的周期输出一个触发脉冲，且触发脉冲电压应大于4V ，脉冲宽度应大于20us.图中 BT 为变压器，TPL521 - 2 为光电耦合器，起隔离作用。当正弦交流电压接近零时，光电 耦合器的两个发光二极管截止，三极管T1基极的偏置电阻电位使之导通，产生负脉冲信号，T1的输出端接到单片机80C51 的外部中断0 的输入引脚，以引起中断。在中断服务子程 序中使用定时器累计移相时间，然后发出双向可控硅的同步触发信号。过零检测电路A、B 两点电压输出波形如图2 所示。
2 过零触发电路 电路如图3 所示，图中MOC3061 为光电耦合双向可控硅驱动器，也属于光电耦合器的一种，用来驱动双向可控硅BCR 并且起到隔离的作用，R6 为触发限流电阻，R7 为BCR 门极电阻，防止误触发，提高抗干扰能力。当单片机80C51 的P1. 0 引脚输出负脉冲信号时T2 导通，MOC3061 导通，触发BCR 导通，接通交流负载。另外，若双向可控硅接感性交流负载时，由于电源电压超前负载电流一个相位角，因此，当负载电流为零时，电源电压为反向电压，加上感性负载自感电动势el 作用，使得双向可控硅承受的电压值远远超过电源电压。虽然双向可控硅反向导通，但容易击穿，故必须使双向可控硅能承受这种反向电压。一般在双向可控硅两极间并联一个RC阻容吸收电路，实现双向可控硅过电压保护，图3 中的C2 、R8 为RC 阻容吸收电路。
晶闸管对触发电路的要求
晶闸管对触发电路的要求 触发脉冲的作用 各种电力电子器件的门极或控制极的控制电路都应提供符合一定要求的触发脉冲。对于晶闸管的触发脉冲来说，其主要作用是决定晶闸管的导通时刻，同时还应提供相应的门极触发电压和门极触发电流。 触发脉冲除了包括脉冲的电压和电流参数外，还应有脉冲的陡度和后沿波形，脉冲的相序和相角以及与主电路的同步关系，同时还须考虑门控电路与主电路的绝缘隔离问题和抗干扰、防止误触发问题。由于晶闸管是半控型器件，管子导通后即失去控制作用，为了减少门极损耗，故门极输出不用直流而用单脉冲或双脉冲，有时还采用由许多单脉冲组成的脉冲列，以代替宽脉冲。 触发脉冲参数要求 触发脉冲的主要参数有触发电流、脉冲宽度等，具体要求如下： (1)触发电流--晶闸管是电流控制型器件，只有在门极里注入一定幅值的触发电流时才能触发导通。由于晶闸管伏安特性的分散性，以及触发电压和触发电流随温度变化的特性，所以触发电路所提供的触发电压和触发电流应大于产品目录所提供的可触发电压和可触发电流，从而保证晶闸管的可靠触发，但不得超过规定的门极最大允许触发电压和最大允许触发电流。实际触发电流可整定为
3～5倍的额定触发电流。 (2)触发脉冲宽度--触发脉冲的宽度应能保证使晶闸管的阳极电流上升到大于擎住电流。由于晶闸管的开通过程只有几微秒，但并不意味着几微秒后它已能维持导通。若在触发脉冲消失时，阳极电流仍小于擎住电流，晶闸管将不能维持导通而关断。因此对脉冲宽度有一定要求，它和变流装置的负载性质及主电路的形式有关。 (3)强触发脉冲--触发脉冲前沿越陡，越有利于并联或串联晶闸管的同时触发导通。因此在有并联或串联晶闸管时，要求触发脉冲前沿陡度大于或等于10V/uS，通常采取强触发脉冲的形式。另外，强触发脉冲还可以提高晶闸管承受di/dt的能力。 (4)触发功率--触发脉冲要有足够的输出功率，并能方便地获得多个输出脉冲，每相中多个脉冲的前沿陡度不要相差太大。为了获得足够的触发功率，在门极控制电路中通常需要功率放大电路。 触发脉冲形式要求 在晶闸管的触发电路中，除了对触发脉冲的具体参数有所要求外，还对触发脉冲的形式有下列要求： (1)正向脉冲--晶闸管的触发电路必须保证加在晶闸管的门极上是一个对阴极为正电压的触发脉冲。 (2)脉冲形式--触发脉冲在形式上有宽脉冲、窄脉冲、脉冲列等多种，一般为了减小损耗采取窄脉冲或双窄脉冲的形式。有时也
闭环控制晶闸管数字触发电路设计
设计研究 闭环控制晶闸管数字触发电路设计X 黄河,刘霞,车育生 (空军工程大学电讯工程学院基础部,陕西西安710077) 摘要:用单片机组成晶闸管数字触发器,并结合PID调节技术,对晶闸管变流、调压装置进行闭环控制,实现输出电流、电压无差调节。叙述了其控制过程,给出了实际触发器电路;此触发器实时控制精度高,具有较理想的动态性能,是一种理想的控制电路。 关键词:晶闸管;数字触发器;PID闭环控制 中图分类号:TN344文献标识码:A文章编号:1003-4250(2001)-01-0001-03 在晶闸管变流、调压装置中,使用一般的分立或集成触发器,硬件电路复杂、元件易老化、调试困难、存在温度漂移和抗干扰能力差等缺点。用M CS-51系列单片机组成数字触发器,硬件电路简单、实时控制精度高、输出触发脉冲安全可靠、对称性好,克服了模拟式触发器的缺点。将数字触发装置与PID 调节技术相结合,对晶闸管变流、稳压装置进行闭环控制,能充分发挥M CS-51单片机的高速数据处理和计算能力,对电源输出电压或电流进行闭环控制,实现无差调节,得到高性能的变流、调压装置。 1硬件电路设计 硬件电路由单片机8031,模数转换器ADC0809,电流、电压设定电路,电流、电压反馈电路,触发脉冲形成及驱动电路组成,电路如图1所示。8031与2764连接,构成8KLEPROM外部程序存储器,2764低8位地址由8031的P0输出,送地址锁存器74LS373锁存,高五位地址由P2口中P2.4-P2.0输出,合并提供13位地址,实现8K范围寻址;片选信号CE接地,OE接8031的PSEN。开关K接于P216与地之间,用于系统控制模式选择,K 闭合P216为/00,系统处于闭环电流控制模式;K断开P216为/10,系统处于闭环电压控制模式。电流、电压给定值由W1、W2设定在0~5V之间,设定值经ADC0809的IN0、IN1通道输入;反馈电流、电压分别由互感器和输出取样电阻取出,经整流滤波得到0~5V变化的电压值,经ADC0809的IN2、IN3通道输入。通道IN0~IN3的选择由ADC0809的A、B、C端子来决定;ADC0809时钟由8031的ALE 信号经二分频得到;OE、STAR、ALE端控制信号分别由8031的RD WR和线选信号P2.7得到,转换结束EOC接到8031的P312,作为中断请求信号INT0。脉冲形成电路由外部锁相环和微处理器内部定时器组成。系统闭环控制过程为:8031从外部程序存储器读取指令,根据所选定模式,控制ADC 0809读取电流(或电压)设定值和反馈值,进行比较和计算处理后,确定偏差和延时时间常数。再由100H z同步信号启动定时/计数器CT1,CT1计满溢出时,输出移相脉冲,把输出电流(或电压)调整到设 定值上。从而实现闭环控制。 图1电路框图 1 2001年第1期移动电源与车辆 X收稿日期:2000-11-03 作者简介:黄河(1965-),男,湖南人,讲师,从事军用电子电源工作。
基于MATLAB仿真的触发电路
触发电路可控的simulink仿真实验 ——单项全控触发电路 学院：水利电力学院 专业：电气工程及其自动化（1）班 组员：林超、林丽蓉、江思颖、马智明 李立、马丹、曲樱倩、祁凯凯 学号：1100302001、1100302003、1100302004、1100302006、1100302008、1100302021、1100302022、1100302038
基于MATLAB仿真的触发电路 一、触发电路 晶闸管相控电路，习惯称为触发电路，即通过控制触发角a的大小（控制触发脉冲起始相位）来控制输出电压的大小。在晶闸管装置中，触发电路的基本作用是在确定的时刻向对应的晶闸管提供控制极电流使其导通。 触发信号可以是交流，直流或脉冲，但触发信号只能在它使控制极为正，阴极为负时起作用。由于晶闸管在触发导通后控制极就失去控制作用，为减少控制极损耗，一般采用脉冲形式 二、相控整流电路的触发装置 在各种相控变流电路中，晶闸管触发脉冲的前沿对应的控制角是以晶闸管的自然换相点为计量起点的角度。自然换相点则决定于加在晶闸管两端的交流电源电压。因此，为保证正确的相位关系，实现同步触发控制，在触发电路中必须引入与电网电压严格同步的基准信号，成为同步信号。主电路电源电压经同步变压器降压，再经阻容移相，便可获得符合要求的同步信号。 为了保证整流电路按正常规律工作，相控触发电路必须满足以下要求： 1、触发信号要有足够的功率 为使晶闸管可靠触发，触发电路提供的触发电压和触发电流必须大于晶闸管产品参数提供的门极触发电压与触发电流值，即必须保证具有足够的触发功率，同时要求脉冲功率不超过允许瞬时最大功率限
晶闸管触发电路的设计004
《电力电子课程设计》 课题名称：晶闸管触发电路的设计学院: 班级： 姓名： 学号： 指导教师：
电力电子课程设计 目录 内容摘要 (2) 晶闸管触发电路设计的目的及任务要求 (3) 2.1 触发电路设计目的 (3) 2.2 设计的任务指标及要求 (3) 三触发电路设计方案的选择 (3) 3.1可供选择的方案种类 (3) 3.2 方案选择的论证 (3) 四锯齿波同步移相触发电路 (4) 4.1 触发电路的基本组成环节 (4) 4.2 触发电路的工作原理图 (4) 4.3 各元器件参数明细表 (5) 五基本环节的工作原理 (5) 5.1 锯齿波形成和同步移相控制环节 (5) 5.2 脉冲形成，整形放大和输出环节 (7) 5.3 强触发和双脉冲形成环节 (8) 5.4 触发电路的工作波形 (9) 六心得体会 (10) 七参考文献 (11)
晶闸管触发电路课程设计 内容摘要 晶闸管电路是电力电子电路常用电路之一，在生产，生活中应用非常广泛，是一弱强电电路的过渡的桥梁。要使晶闸管开始导通，必须有足够能量的触发脉冲，在晶闸管电路中必须有触发电路。用于晶闸管可控整流电路等相控电路的驱动控制，即晶闸管的触发电路。本课题针对晶闸管的触发电路进行设计，其电路的主要组成部分有移相控制电路，触发脉冲形成电路，同步电压环节，脉冲形成，整形放大和输出环节等电路环节组成，涉及触发电路的方案选择以及选择方案后电路的设计，包括电路的工作原理和电路工作过程中的输出波形。由于知识有限，此次课题设计并不全面，有待于进一步完善。
电力电子课程设计 晶闸管触发电路设计的目的及任务要求 2.1 触发电路设计目的 要使晶闸管开始导通，必须施加触发脉冲，在晶闸管触发电路中必须有触发电路，触发电路性能的好坏直接影响晶闸管电路工作的可靠性，也影响系统的控制精度，正确设计触发电路是晶闸管电路应用的重要环节。 2.2 设计的任务指标及要求 1 输入电压：直流+15V,-15V. 2 交流同步电压：20V. 3 移相电压：0 - 10 V. 4移相范围：大于等于170度. 5对电路进行设计，计算元器件参数. 三触发电路设计方案的选 3.1 可供选择的方案种类 1 单结晶体管触发电路 2 正弦波同步触发电路 3 锯齿波同步触发电路 4 集成触发电路 3.2 方案选择的论证 1单结晶体管触发电路：脉冲宽度窄，输出功率小，控制线性度差；移相范围一般小于180度，电路参数差异大，在多相电路中使用不易一致，不付加放大环节。适用范围：可触发50A以下的晶闸管，常用于要求不高的小功率单相或三相半波电路中，但在大电感负载中不易采用。 2 正弦波同步触发电路：由于同步信号为正弦波，故受电网电压的波动及干扰影响大，实际移相范围只有150度左右。适用范围：不适用于电网电压波动较大的晶闸管装置中。
基于MATLAB的晶闸管触发电路
基于MATLAB的晶闸管触发电路
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基于MATLAB的晶闸管触发电路 一、触发电路 晶闸管相控电路，习惯称为触发电路，即通过控制触发角a的大小（控制触发脉冲起始相位）来控制输出电压的大小。在晶闸管装置中，触发电路的基本作用是在确定的时刻向对应的晶闸管提供控制极电流使其导通。 触发信号可以是交流，直流或脉冲，但触发信号只能在它使控制极为正，阴极为负时起作用。由于晶闸管在触发导通后控制极就失去控制作用，为减少控制极损耗，一般采用脉冲形式 二、相控整流电路的触发装置 在各种相控变流电路中，晶闸管触发脉冲的前沿对应的控制角是以晶闸管的自然换相点为计量起点的角度。自然换相点则决定于加在晶闸管两端的交流电源电压。因此，为保证正确的相位关系，实现同步触发控制，在触发电路中必须引入与电网电压严格同步的基准信号，成为同步信号。主电路电源电压经同步变压器降压，再经阻容移相，便可获得符合要求的同步信号。 为了保证整流电路按正常规律工作，相控触发电路必须满足以下要求： 1、触发信号要有足够的功率 为使晶闸管可靠触发，触发电路提供的触发电压和触发电流必须大于晶闸管产品参数提供的门极触发电压与触发电流值，即必须保证具有足够的触发功率，同时要求脉冲功率不超过允许瞬时最大功率限
制线和平均功率限制线，以防止因门极过热而造成元件损坏。 2、触发脉冲必须与主回路电源电压保持同步 为了保证电路的品质及可靠性，要求晶闸管在每个周期都在相同的相位上触发。因此，晶闸管的触发电压必须与其主回路的电源电压保持某种固定的相位关系，即实现同步。实现同步的方法通常是选择触发电路的同步电压，使其与晶闸管主电路电压之间满足一定的相位关系。 3、触发脉冲要有一定的宽度，前沿要陡 为使被触发的晶闸管能保持住导通状态，晶闸管的阳极电流在触发脉冲消失前必须达到擎住电流，因此，要求触发脉冲应具有一定的宽度，不能过窄。特别是当负载为电感性负载时，因其中电流不能突变，更需要较宽的触发脉冲，才可使元件可靠导通。 桥式全控整流电路采用单脉冲触发时，脉宽应为60°—120°，而采用双脉冲时，脉宽取10°即可，最后可通过实验决定。对较宽的脉冲信号，也可采用脉冲序列的形式代替。 4、触发电路的触发信号必须在晶闸管的门极伏安特性的可靠触发区，以保证变流装置的主电路元件的互换性，且触发脉冲应保证变流电路的对称性。相控触发电路应采取电磁兼容的技术措施，防止因各方面的电磁干扰而出现失控。 5、触发脉冲的移相范围应能满足主电路的要求 触发脉冲的移相范围与主电路的型式、负载性质及变流装置的用途有关。
晶闸管强触发电路设计_郭帆
第32卷第6期 核电子学与探测技术 Vol．32No．62012年6月 Nuclear Electronics ＆Detection Technology June． 2012 晶闸管强触发电路设计 郭帆1，2，王海洋2，何小平2，周竞之 2 （1．西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室，西安710049；2．西北核技术研究所，西安710024） 摘要：为了研究晶闸管在强触发下的导通特性，利用功率MOSFET 的快开通特性和通流能力，设计了光纤控制晶闸管强触发电路。该电路中晶闸管门极触发电流峰值范围为0．35 39．6A ，前沿范围为35 540ns ，电流上升率范围为3．4 83．3A /μs 。实验结果表明，该电路参数调节范围宽，触发电流抖动小（小于4ns ），具有较高的稳定性和可靠性。 关键词：晶闸管；门极触发电流；强触发方式；功率MOSFET 中图分类号： TN 344 文献标志码： A 文章编号：0258- 0934（2012）06-0698-03收稿日期：2011－11－07 作者简介：郭帆（1985－），男，湖北天门人，硕士研究生，主要从事脉冲功率技术方面的研究。 功率半导体开关有着寿命长、重复频率高、 误触发概率小和模块化等特点和优势［1－2］ ，在脉冲功率系统的紧凑化和重频化方向中具有很 好的前景。脉冲功率应用的特点与电力系统、工业生产等场合的不同，开关器件的瞬时功率通常很高，要求开关耐压高，通流大，延迟时间短，开通速度快，导通电阻小，损耗低，具有良好的导通特性。同时满足所有要求是很困难的，在实际应用中首先满足耐压和通流条件然后再择优选择开关器件。 典型半导体开关晶闸管阻断电压高、通流 能力强、易于串并联，在大功率脉冲装置中应用广泛 ［3－5］ 。晶闸管的开通是由门极施加脉冲电 流触发实现的， 通常在电力和工业应用中，门极触发电流在几十到几百毫安之间，可以满足常规导通的要求。但是脉冲功率系统中，在电路电流上升率d i /d t 很高时，百毫安量级的触发电流已经不能获得开关良好的导通特性了，甚至会由于开通区的局部过热导致晶闸管的烧 毁；在开关串并联应用的情况下， 其门极同步触发的稳定性和可靠性不高，也会影响到组件整体的性能。因此，设计晶闸管强触发电路，研究强触发方式下的导通特性， 对于提高晶闸管在脉冲功率技术应用中的性能具有重要意义。 相关文献表明，增大初始开通面积能够有效解决晶闸管的导通不充分问题， 即门极触发电流幅值和触发电流上升率是调节触发电流的两个因素 ［6－9］ 。本文利用光纤隔离电路和功率 MOSFET ，设计了晶闸管强触发电路，印刷电路板结构紧凑，触发条件易于调节，触发信号的稳定性和可靠性高。 1强触发电路设计 强触发电路由控制信号产生电路、光纤隔 离电路和强触发形成电路3个部分组成，总体框图如图1所示。控制信号产生电路能够满足外部同步触发和单次手动触发的要求，由钥匙开关控制触发方式。光纤隔离电路通过电光转换后利用光纤来传输信号，解决晶闸管电路与控制信号电路之间共地干扰影响，达到隔离高压和提高触发系统的抗干扰能力的目的。强触发形成电路中采用专用驱动电路，实现对MOS-FET 的高效快速触发，获得所要求的触发电流。 8 96