四、问题探究
单相半波可控整流电路 1．电阻性负载（调光灯主电路）
晶闸管承受正向电压，此时加入触发脉冲晶闸管导通，负载上得到输出电压 的波形是与电源电压相同形状的波形；
电源电压过零时，晶闸管也同时关断，负载上得到的输出电压为零；在电源 电压过零点到之间的区间上，虽然晶闸管已经承受正向电压，但由于没有触发脉 冲，晶闸管依然处于截止状态。
IDRM 和IRRM分别是对应于晶闸管承受断态重复峰值电压 UDRM和反向重复峰值电压URRM时的峰值电流。 5）浪涌电流ITSM
ITSM 是一种由于电路异常情况（如故障）引起的并使结温 超过额定结温的不重复性最大正向过载电流。
2．晶闸管的主要参数
（3）门极参数
1）门极触发电流 室温下，在晶闸管的阳极—阴极加上6V的正向阳极电压，管子
1
RT、1kΩ、1w或1.2 kΩ、 lw
1
RT、4.7kΩ、1/8 W
l
RT、360Ω、1/8 W
1
RT、51Ω、1/8 W
1
Wபைடு நூலகம்、100kΩ、0.25 W
l
CGZX. 0.15 uF/160 V
1
220 V
1
三、实践操作
1．设备、工具、材料
准备操作中将用到的电工常用工具、电烙铁、万用表、仪器、印制电路板。
Rd 2π
4π
P UI π −α sin 2α
3．
cosϕ = = = S U2I
+
= 0.5
2π 4π
4．根据额定电流有效值IT大于等于实际电流有效值I相等的原则 IT≥I，则 IT(AV)≥(1.5~2) I T
1.57
取2倍安全裕量，晶闸管的额定电流为 IT(AV)≥42.4~56.6A。
按电流等级可取额定电流50A。
2.晶闸管结构
又称为可控硅，是一种由硅单晶材料制成的大功率半导体元器件，各管脚名称分别为阳极 A、阴极K、具有控制作用的控制极（门极）。
（a）结构
A
P1
N1
N1
G
P2
P2
N2
K a)
A
IA PNP
V1 G IG Ic1
Ic2 R
NPN V2
S
EG
IK
EA
K
b)
（b）等效电路
c）图形符号
小电流 塑封式
（2）单相半波可控整流带电阻性负载电路参数的计算
1）输出电压平均值与平均电流的计算：
∫1 π
U d = 2π α 2U 2 sin ωtd(ωt) =
2U 2 2π
[− cosωt]απ
=
2U 2 2π
(1 +
cosα )
=
0.45U 2
1+
cosα 2
Id
= Ud Rd
= 0.45U 2 Rd
1 + cosα 2
晶闸管的电流的有效值与额定值的的关系为：
ITn = 1.57IT(AV)
例如额定电流为100A的晶闸管，其允许通过的电流有效值为 157A。
选择晶闸管额定电流的原则：管子在额定电流时的电流有
效值大于其所在电路中可能流过的最大电流的有效值，同时取倍的余 量，即：
1.57I T(AV) = I T ≥ (1.5 ~ 2)I Tm
晶闸管的额定电压为UTn=(2~3)UTM=(2~3) 2 × 220
=622~933V.
按电压等级可取额定电压700V即7级。
选择晶闸管型号为：KP50－7。
1．晶闸管的阳极伏安特性
晶闸管的阳极与阴极间电压和阳极电流之间的关系，称为阳极 伏安特性。
（1）晶闸管的电压定额 1）断态重复峰值电压UDRM
U Tn ≥ （2 ～ 3 ）U TM
4）通态平均电压UT（AV）
在规定环境温度、标准散热条件下，元件通以额定电流时， 阳极和阴极间电压降的平均值，称通态平均电压（一般称管压 降），约为1.5V。
（2）、晶闸管的电流定额
1）额定电流:通态平均电流是指在环境温度为40℃和规定的冷却条件 下，晶闸管在导通角不小于170°电阻性负载电路中，当不超过额定结温且 稳定时，所允许通过的工频正弦半波电流的平均值，称为晶闸管的额定电 流。
（3）当晶闸管承受正向阳极电压时，门极加上正向触发电压，晶闸管导通，这种状 态称为正向导通状态。这就是晶闸管闸流特性，即可控特性。
（4）晶闸管一旦导通后维持阳极电压不变，将触发电压撤除管子依然处于导通状态。 即门极对管子不再具有控制作用。
结论
1.晶闸管导通条件：阳极加正向电压、门极加适当正向电 压。 2.关断条件：流过晶闸管的电流小于维持电流。
正向
亮
正向
零
亮
正向
反向
正向（逐 亮 渐减小到 任意
接近于零）
实验后 灯
的情况
结论
暗
晶闸管在反
向阳极电压
暗
作用下，不
论门极为何
电压，它都
暗
处于关断状
态
暗
晶闸管同时
在正向阳极
暗
电压与正向
门极电压作
用下，才能
亮
导通
亮
已导通的晶
闸管在正向
亮
阳极作用
下，门极失
亮
去控制作用
晶闸管在导
通状态时，
暗
当阳极电压 减小到接近
晶闸管两端电压分析：在晶闸管导通
期间，忽略晶闸管的管压降， uT = 0
在晶闸管截止期间，管子将承受全部反 向电压。
2）α = 30o 时的波形分析
分析： 在 α = 30o 时，晶闸管承受正 向电压，此时加入触发脉冲晶闸 管导通，负载上得到输出电压的 波形是与电源电压相同形状的波 形；同样当电源电压过零时，晶 闸管也同时关断，负载上得到的 输出电压为零；在电源电压过零 点到之间的区间上，虽然晶闸管 已经承受正向电压，但由于没有 触发脉冲，晶闸管依然处于截止 状态。
I T(AV)
≥
(1.5
~
2) ITm 1.57
例题
例1： 一晶闸管接在220V交流电路中，通过晶闸管电 流的有效值为50A，问如何选择晶闸管的额定电压和额 定电流？
解：晶闸管额定电压
U Tn ≥（2～3）UTM =（2 ～ 3） 2×220V=622 ～ 933V
按晶闸管参数系列取800V，即8级。
二、工作任务
触发电路
主电路
序 号
符号
1
VD1—VD4
2
VD5
3
V
4
VT1
5
Rl
6
R2
7
R3
8
R4
9
RP
L0
C
11
HL
元器件明细表
名称 二极管 稳压管 单结晶体管 晶闸管 电阻器 电阻器 电阻器 电阻器 电位器 电容器 灯泡
型号与规格
件数
1N4001
4
2CW21A(18~21 V)
1
BT33A
1
KPl-7
3）晶闸管电流有效值与管子两端可能承受的最大电压为： 流过晶闸管电流的有效值：
I = U 2 π − α + sin 2α
晶闸管可能承受的正反向峰值电压为： Rd 2π
4π
4）功率因数
U TM = 2U 2
P UI π − α sin 2α
cosϕ = = =
+
S U2I
2π
4π
例题
例1－3 单相半波可控整流电路，阻性负载，电源电压U2为 220V，要求的直流输出电压为50V，直流输出平均电流为 20A，试计算：
α = 30o 时输出电压和晶闸管两端电压的实测波形
触发
（a）输出电压波形
导通 时刻
（b）晶闸管两端电压波形
过零 关断
时刻
α = 60o 时的波形分析
（a）输出电压波形
（b）晶闸管两端电压波形
α = 60o 时输出电压和晶闸管两端电压的实测波形
（a）输出电压波形 （b）晶闸管两端电压波形
α = 90o 时的波形分析
规定，当门极断开晶闸管处在额定结温时，允许重复加在管子上 的正向峰值电压为晶闸管的断态重复峰值电压，用 UDRM表示。
2）反向重复峰值电压URRM
规定当门极断开，晶闸管处在额定结温时，允许重复加在管子上
的反向峰值电压为反向重复峰值电压，用 URRM表示。
3）额定电压
将UDRM和URRM中的较小值按百位取整后作为该晶闸管的额定值。 通常标准电压等级规定为：电压（ 在1000V以下，每100V为一级， 1000V到3000V，每200V为一级，用百位数或千位和百位数表示级数。 选择晶闸管的额定电压是实际工作时可能承受的最大电压的 2-3 倍，即：
1） α = 0o 时的波形分析
（a）输出电压波形 （b）晶闸管两端电压波形
分析:
在电源电压正半周区间内，触发脉冲 触发晶闸管VT导通，负载上得到输出电 压的波形是与电源电压相同形状的波 形；当电源电压过零时，晶闸管也同时 关断，负载上得到的输出电压为零；在 电源电压负半周内，晶闸管承受反向电 压不能导通，直到第二周期触发电路再 次施加触发脉冲时，晶闸管再次导通。
于零时，晶
闸管关断
晶闸管关断实验说明：
（1）当晶闸管承受反向阳极电压时，无论门极是否有正向触发电压或者承受反向电 压，晶闸管不导通，只有很小的的反向漏电流流过管子，这种状态称为反向阻断 状态。说明晶闸管像整流二极管一样，具有单向导电性。
（2）当晶闸管承受正向阳极电压时，门极加上反向电压或者不加电压，晶闸管不导 通，这种状态称为正向阻断状态。这是二极管所不具备的。
�晶闸管的控制角。 �输出电流有效值。 �电路功率因数。 �晶闸管的额定电压和额定电流，并选择晶闸管的型号。