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    晶閘管整流電路器件選擇:工頻整流是晶閘管元件常用的領(lǐng)域之一。元件選用主要考慮其額定電壓和額定電流。
    1、晶閘管器件的正反向峰值電壓:應(yīng)為元件實(shí)際承受大峰值電壓UM的2-3倍,即(2-3)。
    2、晶閘管器件的額定通態(tài)電流:晶閘管的IT值指的是工頻正弦半波平均值,為使元件在工作過(guò)程中不因過(guò)熱損壞,流經(jīng)元件的實(shí)際有效值應(yīng)在乘以安全系數(shù)1.5-2后才能等于1.57IT。假設(shè)整流電路負(fù)載平均電流為Id,流經(jīng)每個(gè)器件的電流有效值為KId。
    晶閘管(SCR)
    晶體閘流管簡(jiǎn)稱晶閘管,也稱為可控硅整流元件(SCR),是由三個(gè)PN結(jié)構(gòu)成的一種大功率半導(dǎo)體器件。在性能上,晶閘管不僅具有單向?qū)щ娦?而且還具有比硅整流元件更為可貴的可控性,它只有導(dǎo)通和關(guān)斷兩種狀態(tài)。
    晶閘管的優(yōu)點(diǎn)很多,例如:以小功率控制大功率,功率放大倍數(shù)高達(dá)幾十萬(wàn)倍;反應(yīng)極快,在微秒級(jí)內(nèi)開(kāi)通、關(guān)斷;無(wú)觸點(diǎn)運(yùn)行,無(wú)火花、無(wú)噪聲;效率高,成本低等。因此,特別是在大功率UPS供電系統(tǒng)中,晶閘管在整流電路、靜態(tài)旁路開(kāi)關(guān)、無(wú)觸點(diǎn)輸出開(kāi)關(guān)等電路中得到廣泛的應(yīng)用。
    晶閘管的弱點(diǎn):靜態(tài)及動(dòng)態(tài)的過(guò)載能力較差,容易受干擾而誤導(dǎo)通。
    晶閘管從外形類主要有:螺栓形、平板形和平底形。
    蘇州晶閘管
    晶閘管的種類?
    1, 可關(guān)斷型晶閘管 KG
    普通型晶閘管,在控制極G加上正向觸發(fā)信號(hào)普通型晶閘管導(dǎo)通后,控制極G就失去作用,要使普通型晶閘管關(guān)斷,必須陽(yáng)極A與陰極K的正向電壓為零或加上負(fù)電壓。而可關(guān)斷型晶閘管只要在控制極G加上足夠大且較寬的負(fù)向觸發(fā)電流,就可以使晶閘管有效關(guān)斷。
    用途:一般使用在斬波調(diào)速、變頻調(diào)速、逆變電源及直流控制電路中,如直流負(fù)載(繼電器線圈、電磁閥、電磁離合器、直流電機(jī))的電源通斷、汽車點(diǎn)火器等。
    2, 雙向晶閘管 KS
    普通型晶閘管,如果在陽(yáng)極A與陰極K的加上負(fù)向電壓,即使在控制極G加上正向觸發(fā)信號(hào),普通型晶閘管也不會(huì)導(dǎo)通。而雙向晶閘管卻能夠?qū)?。要使雙向晶閘管關(guān)斷,必須陽(yáng)極A與陰極K的之間的電壓為零。
    用途:一般使用在交/直流控制電路中,如調(diào)壓器;逆變器;交/直流負(fù)載開(kāi)關(guān)等。
    3, 逆導(dǎo)晶閘管KN(亦稱反向?qū)ňчl管)
    在某些應(yīng)用場(chǎng)合(如逆變器、斬波器等)要求晶閘管陽(yáng)極A與陰極K端并接反向二極管,而逆導(dǎo)晶閘管正是基于這個(gè)要求,在一個(gè)硅片材料上,將晶閘管與反向二極管集成在了一起。因而逆導(dǎo)晶閘管具有正向?qū)煽亍⒎聪蜃匀粚?dǎo)通且可通過(guò)大電流的不可控;具有耐高壓、耐高溫;關(guān)斷時(shí)間短、通態(tài)電壓低等優(yōu)良性能等特點(diǎn)。
    用途:一般用于開(kāi)關(guān)電源;UPS不間斷電源;高壓、大功率負(fù)載上。如軌道交通的電源。
    4, 快速晶閘管KK
    由于在某些應(yīng)用領(lǐng)域,要求晶閘管能夠快速響應(yīng)及通斷功能,而快速晶閘管是在普通晶閘管制作基礎(chǔ)上,改變了制作工藝,使得晶閘管在開(kāi)通與關(guān)斷時(shí)間上大幅縮短,開(kāi)通時(shí)間為8μs左右;關(guān)斷時(shí)間為50μs左右。主電路換向時(shí)間小于60ms,同時(shí)工作頻率也提升至幾千HZ。
    用途:常用于UPS不間斷電源;三相變頻電源;中頻電源;超聲波電源;逆變器、斬波器;快速開(kāi)關(guān),脈寬調(diào)制器,多諧振蕩器等
    5,光控晶閘管
    光控晶閘管是既可利用光源激發(fā)導(dǎo)通;也可象普通晶閘管由控制極G觸發(fā)信號(hào)來(lái)導(dǎo)通的晶閘管,在結(jié)構(gòu)上有兩端(無(wú)控制極G)和三端之分。光控制是,其主電路與控制電路在電氣上完全絕緣。
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    晶閘管的工作過(guò)程
    晶閘管是四層三端器件,它有J1、J2、J3三個(gè)PN結(jié),可以把它中間的NP分成兩部分,構(gòu)成一個(gè)PNP型三極管和一個(gè)NPN型三極管的復(fù)合管。
    當(dāng)晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓時(shí),為使晶閘管導(dǎo)通,必須使承受反向電壓的PN結(jié)J2失去阻擋作用。每個(gè)晶體管的集電極電流同時(shí)就是另一個(gè)晶體管的基極電流。因此是兩個(gè)互相復(fù)合的晶體管電路,當(dāng)有足夠的門極電流Ig流入時(shí),就會(huì)形成強(qiáng)烈的正反饋,造成兩晶體管飽和導(dǎo)通。
    設(shè)PNP管和NPN管的集電極電流分別為IC1和IC2,發(fā)射極電流相應(yīng)為Ia和Ik,電流放大系數(shù)相應(yīng)為α1=IC1/Ia和α2=IC2/Ik,設(shè)流過(guò)J2結(jié)的反相漏電流為ICO,晶閘管的陽(yáng)極電流等于兩管的集電極電流和漏電流的總和:
    Ia=IC1+IC2+ICO
    =α1Ia+α2Ik+ICO (1)
    若門極電流為Ig,則晶閘管陰極電流為:Ik=Ia+Ig。
    硅PNP管和硅NPN管相應(yīng)的電流放大系數(shù)α1和α2隨其發(fā)射極電流的改變而急劇變化。當(dāng)晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓,而門極未接受電壓的情況下,式(1)中Ig=0,(α1+α2)很小,故晶閘管的陽(yáng)極電流Ia≈ICO,晶閘管處于正向阻斷狀態(tài);當(dāng)晶閘管在正向門極電壓下,從門極G流入電流Ig,由于足夠大的Ig流經(jīng)NPN管的發(fā)射結(jié),從而提高放大系數(shù)α2,產(chǎn)生足夠大的集電極電流IC2流過(guò)PNP管的發(fā)射結(jié),并提高了PNP管的電流放大系數(shù)α1,產(chǎn)生更大的集電極電流IC1流經(jīng)NPN管的發(fā)射結(jié),這樣強(qiáng)烈的正反饋過(guò)程迅速進(jìn)行。
    當(dāng)α1和α2隨發(fā)射極電流增加而使得(α1+α2)≈1時(shí),式(1)中的分母1-(α1+α2)≈0,因此提高了晶閘管的陽(yáng)極電流Ia。這時(shí),流過(guò)晶閘管的電流完全由主回路的電壓和回路電阻決定,晶閘管已處于正向?qū)顟B(tài)。晶閘管導(dǎo)通后,式(1)中1-(α1+α2)≈0,即使此時(shí)門極電流Ig=0,晶閘管仍能保持原來(lái)的陽(yáng)極電流Ia而繼續(xù)導(dǎo)通,門極已失去作用。在晶閘管導(dǎo)通后,如果不斷地減小電源電壓或回路電阻,使陽(yáng)極電流Ia減小到維持電流IH以下時(shí),由于α1和α2迅速下降,晶閘管恢復(fù)到阻斷狀態(tài)。
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