晶体管电路设计
一面一面造句-重复性计算公式
2023年2月18日发(作者：ab模板)《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
1
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
2
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
3
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：0-10V.
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。
晶闸管触发电路课程设计
4
3锯齿波同步触发电路：它不受电网电压波动与波形畸变的直接影响，抗干扰
能力强，移相范围宽，具有强触发，双脉冲和脉冲封锁等环节，可触发200A的
晶闸管。适用范围：在大众中容量晶闸管装置中得到广泛的应用。
4集成触发电路：移相范围小于180度，为保证触发脉冲的对称度，要求交流
电网波形畸变率小于5%。适用范围：应用于各种晶闸管。
根据晶闸管触发电路设计的任务和要求决定采用锯齿波同步触发电路的设计
方案进行设计。
四锯齿波同步移相触发电路
4.1触发电路的基本组成环节
1触发电路有三个基本环节组成：锯齿波形成和同步移相控制环节，脉冲形
成、整形放大和输出环节，强触发和双脉冲输出环节。
4.2触发电路的工作原理图
VD1
VD1VD2
VD4
VD6
VD7VD8
VD15
VD11VD14
VD10VD5
VS
~
R1
R4
R3
R2R5
R8
R7
R6
R9R11R12R13
R14
R18
R1
R16
R1
RP1
RP2
V1
V3
V4
V5
V2
V6
V7
V8
220V
+15v
-15v
-15v
Ts
36V
接封锁信号
x
y
C7C6
C5
C4
C3
C2
C1
+
+
+15v
图2-1
电力电子课程设计
5
4.3各元器件参数明细表
五基本环节的工作原理
5.1锯齿波形成和同步移相控制环节
VD1
VD1VD2
VD4
VS
R1
R4
R3
R2R5
R8
R7
R6
R9
RP1
RP2
V1
V3
V4
+15v
-15v
Ts
C2
C1
V2
图2-2
R110KR126.2KC30.1uVD62CP12VT23DG12B
R24.7KR13200C40.1uVD72CP12VT33DG12B
R34.7KR1420C50.047uVD82CP12VT43DG12B
R4200R15300C61uVD92CP12VT53DG12B
R510KR1630C72000uVD102CP12VT63DG2B
R63.3KR1730VS2cw12VD112CZI/AVT73DG12B
R712KR1820VD12CP12VD122CZI/AVT83DA1B
R86.2KRP11.5KVD22CP12VD132CZI/A
R96.2KRP21.5KVD32CP12VD142CZI/A
R1030KC11uVD42CP12VD152CZI/A
R1130KC21uVD52CP12VT13CC1D
晶闸管触发电路课程设计
6
锯齿波同步移相的原理是利用受正弦同步信号电压控制的锯齿波电压作为
同步电压，再与直流控制电压
c
V与直流偏移电压
b
V组成并联控制，进行电流叠
加，去控制晶体管
4
V的截止与饱和导通来实现的。
图2-2所示为恒流源电路方案，由
1
V、
2
V、
3
V和
2
C等无件组成，其中
1
V、
s
V、
2
RP和
3
R为一恒流源电路。
当
2
V截止时，恒流源电流
c
I
1
对电容
2
C充电，所以
2
C两端电压
c
U为
c
U=dtI
Cc1
1
=tI
Cc1
1
c
U按线性增长，即
3
V的基极电位
3b
U按线性增攻。调节电位器
2
RP，即改变
2
C的
恒定充电流
c
I
1
，可见
2
RP是用来调节锯齿波斜率的。
当
2
V导通时，由于
4
R阻值很小，所以
3
C迅速放电，使
3b
U电位迅速降到零
伏附近
2
V周期性的导通和关断时，
3b
U便形成了一个锯齿波，同样
3e
U也是锯齿
波电压，如图2-5所示。射极跟随器
3
V的作用是减小控制回路的电流对锯齿波电
压
3b
U的影响。
4
V管的基极电位由锯齿波电压、直流控制电压
co
U,直流偏移电压
p
U三个电
压作用的叠加值所确定，它们分别通过电阻
76
,RR和
8
R与基极相接。
设
h
U为锯齿波电压
3e
u单独作用在
4
V基极
4
b时的电压，其值为
h
U=
3e
U
)//(
//
876
87
RRR
RR
可见
h
U仍为一锯齿波，但斜率比
3e
U低。同理偏移电压
p
U单独作用时
4
b的
电压'
p
U为：
)//(
'
768
76
RRR
RR
uu
pp
可见
'p
U仍为一条与
p
U平行的直线，但绝对值比
p
U小。
直流控制电压
co
U单独作用时
4
b的电压'
co
U为：
'
co
U=
co
U
)//(
//
867
86
RRR
RR
可见'
co
U仍为与
co
U平行的一直线，但绝对值比
co
U小。
如果
co
U=0,
p
U为负值时,
4
b点的波形由'
ph
UU确定，如图2-5所示。当为
co
U正值时，
4
b点的波形由''
coph
UUU确定。由于
4
V的存在，上述电压波形与
实际波形有出入，当
4
b点电压等于0.7V后，
4
V导通。之后
4b
U一直被钳位在0.7V。
所以实际波形如图2-5所示。图中M点是
4
V由截止到导通的转折点。由前面分
电力电子课程设计
7
析可知
4
V经过M点时使电路输出脉冲。因此当
p
U为固定值时,改变
co
U便可改变
M点的时间坐标，即改变了脉冲产生的时刻，脉冲被移相。可见，加
p
U的目的
是为了确定控制电压
co
U=0时脉冲的初始相位。当接阻感负载电流连续时三项全
控桥的脉冲初始相位应定在=90度;如果是可逆系统，需要在整流和逆变状态
下工作，这时要求脉冲的移相范围理论上为180度，由于锯齿波波形两端的非线
性，因而要求锯齿波的宽度大于180度，例如240度，此时，令
co
U=0，调节
p
U
的大小使产生脉冲的M点移至锯齿波240度地的中央(120度)，对应于=90度
的位置。这时，如
co
U为正值，M点就向前移，控制角<90度，晶闸管电路处于
整流工作状态；如
co
U为负值，M点就向后移，控制角>90度，晶闸管电路处于
逆变状态。
在锯齿波同步的触发电路中，触发电路与主电路的同步是指要求锯齿波的频
率与主电路电源的频率相同且相位关系确定。从图2-2可知，锯齿波是由开关
2
V
管来控制的。
2
V由导通变截止期间产生锯齿波，
2
V截止状态持续的时间就是锯
齿波的宽度，
2
V开关的频率就是锯齿波的频率。要使触发脉冲与主电路电源同
步，使开关的频率与主电路电源频率同步就可达到。如图2-2中的同步环节，是
有同步变压器TS和作同步开关用的晶体管
2
V组成的。同步变压器和整流变压器
接在同一电源上，用同步变压器的二次电压来控制
2
V的通断作用，这就保证了
触发脉冲与主电路电源同步。
同步变压器TS二次电压
TS
U经二极管
1
VD间接加在
2
V的基极上。当二次电压
波形在负半周的下降段时，
1
VD导通，电容
1
C被迅速充电。因O点接地为零电位，
R点为负电位，Q点电位与R点相近，故在这一阶段
2
V基极为反向偏置，
2
V截止。
在负半周的上升段，+
1
E电源通过
1
R给电容
1
C反向充电,
Q
U为电容反向充电波
形，其上升速度比
TS
U波形慢，故
!
VD截止，如图2-5所示。当Q点电位达1.4V
时，
2
V导通，Q点电位被钳位在1.4V.直到TS二次电压的下一个负半周到来时，
1
VD重新导通，
!
C迅速放电后又被充电，
2
V截止。如此周而复始。在一个正弦波
周期内，
2
V包括截止和导通两个状态，对应锯齿波波形恰好是一个周期,与主电
路电源频率和相位完全同步，达到同步的目的。可以看出，Q点电位从同步电压
负半周上升段开始时刻到达1.4V的时间越长，
2
V截止时间就越长，锯齿波就越
宽。可知锯齿波的宽度是由充电时间常数
11
CR决定的。
5.2脉冲形成，整形放大和输出环节
脉冲形成环节由晶闸管
4
V、
5
V组成，
7
V、
8
V起脉冲放大作用。控制电压
co
U
加在
4
V基极上，电路的触发脉冲有脉冲变压器TP二次侧输出，起一次绕组接在
8
V集电极电路中。
当控制电压
co
U=0时，
4
V截止。+
1
E（+15V）电源通过
11
R供给
5
V一个足够
晶闸管触发电路课程设计
8
大的基极电流，使
5
V饱和导通，所以
5
V的集电极电压
5c
U接近于-
1
E(-15V)。
7
V、
8
V处于截止状态，无脉冲输出。另外，电源的+
1
E(15V)经
9
R、
5
V发射结到
-
1
E(-15V)，对电容
3
C充电，充满后电容两端电压接近2
1
E(30V),极性如图2-3
所示:
VD4
VD6
VD7VD8
VD10VD5
R8
R7
R6
R9R11R12R13
R14
R18
R16
R1
V4
V5
V6
V7
V8
-15v接封锁信号
x
y
C5
C4
C3
+
当控制电压
co
U近似等于0.7V时，
4
V导通，A点电位由+
1
E(+15V)迅速降低
至1.0V左右，由于电容
3
C两端电压不能突变，所以
5
V基极电位迅速将至约
-2E1(-30V),由于
5
V发射结反偏置，
5
V立即截止。它的集电极电压由-
1
E(-15V)
迅速上升到钳位电压+2.1V（
6
VD、
7
V、
8
V三个PN结正向压降之和），于是
7
V、
8
V导通，输出触发脉冲。同时，电容
3
C经电源+
1
E、
11
R、
4
VD、
4
V放电和反向
充电，使
5
V基极电位又逐渐上升，直到
5b
U>-
1
E(-15V),
5
V又重新导通。这时
5c
U
又立即将到-
1
E,使
7
V、
8
V截止，输出脉冲终止。可见，脉冲前沿由
5
V导通时刻
确定，
5
V(或
6
V)截止持续时间即为脉冲宽度。所以脉冲宽度与反向充电回路时
间常数
311
CR有关。
5.3强触发和双脉冲形成环节
电力电子课程设计
9
VD15
VD11VD14~
R1
220V
36V
C7C6
+
图2-4
强触发环节有单相桥式整流获得近似50V直流电压作电源，在
8
V导通前，50V
电源经
15
R对
6
C充电，N点电位为50V。当
15
VD导通时，
6
C经脉冲变压器一次侧，
16
R与
8
V迅速放电，由于放电回路电阻很小，N点电位迅速下降，当N点电位下
降到14.3V时，
15
VD导通，脉冲变压器TP改由+15V稳压电源供电。这时虽然50V
电源也在向
6
C再充电使它电压回升，但由于充电回路时间常数较大，N点电位只
能被15V电源钳位在14.3V。电容
5
C的作用是为了提高强触发脉冲前沿。加强触
发后，脉冲变压器TP一次电压近似如图2-5所示。
如图2-2中
5
V、
6
V两个晶体管构成一个“或”门。当
5
V、
6
V都导通时,
5c
U
约为-15V，使
7
V、
8
V都截止，没有脉冲输出。但只要
5
V、
6
V中有一个截止，都
会使
5c
U变为正电压，使
7
V、
8
V导通，就有脉冲输出。所以只要用适当的信号来
控制
5
V或
6
V的截止（前后间隔60度），就可以产生符合要求的双脉冲。其中，
第一个脉冲有本相触发单元的
c
U对应的控制角所产生，使
4
V由截止变为导通
造成
5
V瞬间截止，于是
8
V输出脉冲。相隔60度的第二个脉冲是由滞后60度相
位的后一相触发单元产生，在其生成第一个脉冲时刻将其信号引至本相触发单元
6
V的基极，使
6
V瞬时截止，与是本相触发单元的
8
V管又导通，第二次输出一个
脉冲，因而得到间隔60度的双脉冲。其中
4
VD和
17
R的作用，主要是防止双脉冲
信号相互干扰。
5.4触发电路的工作波形
晶闸管触发电路课程设计
10
uQ
uTS
uh+up
ue3
ub4
uA
ub5
uc5
uB
uc8
uTP
50V
-15V
-30V
15V
50V
15V
0.7V
120°240°
t=R11C3
wt
wt
wt
wt
wt
wt
wt
wt
wt
wt
wt
图2-5
锯齿波宽度有充电时间常数
11
CR决定，10CRT
111
脉冲宽度由时间常数
311
CR决
定，
3112
CRT3
六心得体会
经过两周的课程设计，使我对晶闸管触发电路有了更深一步的了解。在此
次课题的设计中，让我看到了团队合作，共同进步的重要性，并且通过对资料的
查找搜集，归纳总结和独立思考，使自己又有了一次较好的锻炼机会。我逐渐意
识到要想做好一件事情必须要动脑思考，有计划，有目的的进行实践，才会是办
事的效率更高，效果更好。做事首先要通过自己的努力后，如果发现存在不明白
的地方在想别人请教，采纳别人的意见，共同达到目标。我还发现了许多自身的
毛病，自己有很多东西都不会，有很多只是需要去学习，就晶闸管触发电路的设
计这一课题而言，发现许多以前学过的知识都记不太清了，学的不牢固，比如说
制作电子版的课程设计需要用Word文档，里面还有一些知识没有掌握好，温故
而知新，才会不断提高。以前没有学过的AutoCAD,protel等画图软件也通过
本次课程设计学到了许多。本次课题设计可能不是最优方案，还存在漏洞和不足
之处，在以后的学习过程中，还要不断的积累这方面的知识，也要加强学习电脑
方面的知识，最重要的一点是我知道了只有不断的尝试才会有更多的收获。
电力电子课程设计
11
七参考文献
1.阮忠林金表陈强《综合电子电路应用指南》机械工业出版社
2.周明宝瞿文龙《电力电子技术》机械工业出版社
3.王兆安黄俊《电力电子技术》机械工业出版社
4.李序葆赵永建《电力电子器件及应用》机械工业出版社
5.林忠岳《现在电力电子应用技术》科学出版社
/auction/item_?item_num_id=584683510
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