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汽車電工電子技術(shù)9587 吉 吉 林 林 大 大 學(xué) 學(xué) 汽 汽 車 車 電 電 工 工 電 電 子 子 技 技 術(shù) 術(shù) 第九章 功率電子電路第一節(jié)晶閘管第二節(jié)單相可控整流電路 第三節(jié)晶閘 管逆變電路第四節(jié)直流斬波器的工作原理第五節(jié)交流調(diào)壓電路吉 吉 林 林 大 大 學(xué) 學(xué) 汽 汽 車 車 電 電 工 工 電 電 子 子 技 技 術(shù) 術(shù) 91 晶閘管晶閘管又稱可控硅 SCRSiliconControlled Rectifier 是一種大 功率半導(dǎo)體器 件它的出現(xiàn)使半導(dǎo)體器件由弱電領(lǐng)域擴展到 強電領(lǐng)域晶閘管具有體積小重量輕無噪聲壽 命長 容量大正向平均電流達(dá)千安正向耐 壓達(dá)數(shù)千伏等特點 返回吉 吉 林 林 大 大 學(xué) 學(xué) 汽 汽 車 車 電 電 工 工 電 電 子 子 技 技 術(shù) 術(shù) 螺旋式結(jié)構(gòu) 平板式結(jié)構(gòu)吉 吉 林 林 大 大 學(xué) 學(xué) 汽 汽 車 車 電 電 工 工 電 電 子 子 技 技 術(shù) 術(shù) 911 基本構(gòu)造 A 陽極 三 符號 個 P 四 1 A 層 PN N 半 1 結(jié) 導(dǎo) P 體 2 G G 控制極 N 2 K K 陰極吉 吉 林 林 大 大 學(xué) 學(xué) 汽 汽 車 車 電 電 工 工 電 電 子 子 技 技 術(shù) 術(shù) 912 工作原理 1 晶閘管工作原理的實驗 陽極陰極間加正向電壓 控制極門極不加電壓吉 吉 林 林 大 大 學(xué) 學(xué) 汽 汽 車 車 電 電 工 工 電 電 子 子 技 技 術(shù) 術(shù) 陽極陰極間加正向電壓 門極加正向電壓吉 吉 林 林 大 大 學(xué) 學(xué) 汽 汽 車 車 電 電 工 工 電 電 子 子 技 技 術(shù) 術(shù) 陽極陰極間加反向電壓 控制極門極加電壓吉 吉 林 林 大 大 學(xué) 學(xué) 汽 汽 車 車 電 電 工 工 電 電 子 子 技 技 術(shù) 術(shù) 2 晶閘管工作原理的解釋 A 陽 陽極 極A A 和 和陰 陰極 極K K 加 加反 正向 向電 電壓 壓 A 控制極G 和陰極K 之間不加正無論控制極G 與陰極K P 1 向電壓 VT 1 之間是否加有電壓晶閘 N N 晶閘管不導(dǎo)通 1 1 管均不能導(dǎo)通 反偏 G 正偏 G VT P P 控制極G 和陰極K 之間加正 2 向 2 2 反偏 電壓 N 2 反 正偏 偏正向電壓足夠大時三個PN K 結(jié)都正偏晶閘管導(dǎo)通 K 吉 吉 林 林 大 大 學(xué) 學(xué) 汽 汽 車 車 電 電 工 工 電 電 子 子 技 技 術(shù) 術(shù) 此時即使去掉控 A I I C2 2 G 制極與陰極之間的 R L β IG β 正反饋 2 1 電壓由于本身的 I I C1 1 2 B2 VT 正反饋作用晶閘管 1 I β IG 1 2 G 2 仍能維持導(dǎo)通 G U A 兩個晶體管進(jìn) VT 2 入飽和導(dǎo)通狀態(tài) IG U G 晶閘管導(dǎo)通后 U ≈0612V AK K 控制極電壓U 的作用僅 G 僅是觸發(fā)晶閘管的導(dǎo)通 吉 吉 林 林 大 大 學(xué) 學(xué) 汽 汽 車 車 電 電 工 工 電 電 子 子 技 技 術(shù) 術(shù) 3 晶閘管工作原理的小結(jié) 1 晶閘管的導(dǎo)通條件 ①陽極和陰極間加正向電壓 ②控制極和陰極間加正向觸發(fā)電壓 ③陽極電流不小于維持電流 2 晶閘管的阻斷截止條件 ①陽極和陰極之間加反向電壓或電壓為零 ②減小U 或加大主回路電阻使晶閘管陽極電流小 AK 于維持電流 3 屬于半控型的具有單向?qū)щ娦缘碾娮悠骷肟乜刂茦O的觸發(fā)信號只能控 制其導(dǎo)通不能 控制其關(guān)斷吉 吉 林 林 大 大 學(xué) 學(xué) 汽 汽 車 車 電 電 工 工 電 電 子 子 技 技 術(shù) 術(shù) 913 伏安特性 I A 導(dǎo)通 I N I 增加 G 反向擊 I 0 G I I 穿電壓 G2 G1 I H U RO U AK O △U U BO 導(dǎo)通電壓 正向折 1V 左右 轉(zhuǎn)電壓吉 吉 林 林 大 大 學(xué) 學(xué) 汽 汽 車 車 電 電 工 工 電 電 子 子 技 技 術(shù) 術(shù) 914 主要參數(shù)通態(tài)平均電流I 允許通過晶閘管陽極的 F 工頻頻率正弦波半波電流的平均值維持電流I 在控制極開路的情況下晶 H 閘管維持導(dǎo)通時的最小陽極電流正向電流 小于I 時管子自動阻斷 H 觸發(fā)電壓U 和觸發(fā)電流I 晶閘管從阻斷 G G 到完全導(dǎo)通所需要的最小的控制極直流電壓 和電流吉 吉 林 林 大 大 學(xué) 學(xué) 汽 汽 車 車 電 電 工 工 電 電 子 子 技 技 術(shù) 術(shù) 正向斷態(tài)重復(fù)峰值電壓U 控制極開路的 FRM 條件下允許重復(fù)作用在晶閘管上的最大正向 電壓一般情況下U U ×80 FRM BQ 反向重復(fù)峰值電壓U 控制極開路的條 RRM 件下允許重復(fù)作用在晶閘管上的最大反向電 壓一般情況下U U ×80 RRM BQ 額定電壓U 取U 和U 中較小的一 D FRM RRM 個數(shù)值標(biāo)為器件的額定電壓吉 吉 林 林 大 大 學(xué) 學(xué) 汽 汽 車 車 電 電 工 工 電 電 子 子 技 技 術(shù) 術(shù) 915 晶閘管觸發(fā)電路 晶閘管由阻斷變?yōu)閷?dǎo)通的條件在陽極和陰極間加上 正向電壓在控制極和陰極間加上正向觸發(fā)信號 觸發(fā)信號的要求觸發(fā)脈沖要有足 夠的功率觸發(fā)脈沖要有一定的寬度觸發(fā)脈沖必須與主電路同步觸發(fā)脈沖要有一 定的相移范圍吉 吉 林 林 大 大 學(xué) 學(xué) 汽 汽 車 車 電 電 工 工 電 電 子 子 技 技 術(shù) 術(shù) 1 單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)和特性 結(jié)構(gòu) 符 號 b 2 第二基極 b 2 N e P e 發(fā)射極 b 1 b 第一基極 1 PN 結(jié)吉 吉 林 林 大 大 學(xué) 學(xué) 汽 汽 車 車 電 電 工 工 電 電 子 子 技 技 術(shù) 術(shù) 單結(jié)晶體管的伏安特性 u b e 2 e u U e U P bb i b e 1 b 接正b 接負(fù) 2 1 e 與b 間呈高阻態(tài) 1 當(dāng)u η U 時 U V e bb e 與b 間呈低阻態(tài) 1 O I I i V P e 吉 吉 林 林 大 大 學(xué) 學(xué) 汽 汽 車 車 電 電 工 工 電 電 子 子 技 技 術(shù) 術(shù) U I -- 谷點電壓電流 V V 維持單結(jié)管導(dǎo)通的最小電壓電流 u U 時單結(jié)管截止 E VU I -- 峰點電壓電流 P P 單結(jié)管由截止變導(dǎo)通所需發(fā)射極電壓 u U 時單結(jié)管導(dǎo)通 E P 吉 吉 林 林 大 大 學(xué) 學(xué) 汽 汽 車 車 電 電 工 工 電 電 子 子 技 技 術(shù) 術(shù) 2 單結(jié)晶體管的弛張振蕩電路 u C U P R b 2 U V t e O E b 1 u C R1 u R1 u R C 1 t O 1 觸發(fā)脈沖的產(chǎn)生 2 觸發(fā)脈沖的移相吉 吉 林 林 大 大 學(xué) 學(xué) 汽 汽 車 車 電 電 工 工 電 電 子 子 技 技 術(shù) 術(shù) 變壓器的同步作用 3 同步振蕩電路 保證主電路和觸發(fā)電路的電源電壓同時過零即兩者同步 使電容在每半個周期均從零開始充電從而保證每半個周期的第一 個觸發(fā)脈沖出現(xiàn)的時刻相同即角一樣以使輸出平均電壓不 變 R W R fx R u 1 R 2 u 2 u Z u W u C C R 1 觸發(fā) 整流 削波 弛張振 脈沖 蕩電路吉 吉 林 林 大 大 學(xué) 學(xué) 汽 汽 車 車 電 電 工 工 電 電 子 子 技 技 術(shù) 術(shù) u 2 穩(wěn)壓管的作用將整流后的電壓變成梯形波 即削波使單結(jié)管兩端電 t O 壓穩(wěn)定在穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值上 從而保證單結(jié)管產(chǎn)生的脈沖幅 u u u Z 度和每半個周期產(chǎn)生第一脈沖 W C 的時間不受交流電源電壓變 U Z 化的影響 t O 改變電容C 的 u R1 充放電速度可以 改變觸發(fā)脈沖周 期T t O T 吉 吉 林 林 大 大 學(xué) 學(xué) 汽 汽 車 車 電 電 工 工 電 電 子 子 技 技 術(shù) 術(shù) 916 晶閘管的使用注意事項 1 過流保護(hù)措施 快速熔斷器電路中加快速熔斷器接在 輸出端接在 輸入端 和晶閘 管串聯(lián) 過流繼電器在輸出端裝直流過電流繼電器 過流截止電路利用電流反饋減小晶閘管的 導(dǎo)通角或停止觸發(fā)從而切斷過流電路吉 吉 林 林 大 大 學(xué) 學(xué) 汽 汽 車 車 電 電 工 工 電 電 子 子 技 技 術(shù) 術(shù) 2 過壓保護(hù) 阻容吸收利用電容吸收過壓即將過電壓的能量 變成電場能量儲存到電容中然后由電 阻消耗掉硒堆為非線性元件過壓后迅速擊穿 硒整流堆 其電阻減小抑制過壓沖擊 C C R R 硒 C R 堆吉 吉 林 林 大 大 學(xué) 學(xué) 汽 汽 車 車 電 電 工 工 電 電 子 子 技 技 術(shù) 術(shù) 3 嚴(yán)格遵守晶閘管規(guī)定的工作條件 如空氣溫度濕度周圍環(huán)境等 4 符合規(guī)定的冷卻條件 通用系列為 加散熱片自然冷卻 加散熱片強迫風(fēng)冷 1510 203050100200300400 5006008001000A 等14 種規(guī)格 加散熱片強迫油冷吉 吉 林 林 大 大 學(xué) 學(xué) 汽 汽 車 車 電 電 工 工 電 電 子 子 技 技 術(shù) 術(shù) 92 單相可控整流電路 921 單相半波可控整流電路 1 電路及工作原理 u - G G A i O K - u T u u 1 O u 2 R L - - -吉 吉 林 林 大 大 學(xué) 學(xué) 汽 汽 車 車 電 電 工 工 電 電 子 子 技 技 術(shù) 術(shù) - u G 2 工作波形設(shè)u 為正弦波 1 G A K - u u 2 R T u u L 1 O u 2 - - -t u 0 時加上觸 2 u G 發(fā)電壓 u 晶閘 G 管導(dǎo)通 且 u Lt 的大小隨 u 加入 G u 的早晚而變化 O i O u 0 時晶閘 2t 管不通 u T u 0 故稱可 Lt 控整流控制角 導(dǎo)通角吉 吉 林 林 大 大 學(xué) 學(xué) 汽 汽 車 車 電 電 工 工 電 電 子 子 技 技 術(shù) 術(shù) 3 輸出電壓及電流的平均值u O 1 dt U u t O O 2 2 1 2 U s i n t d t 2 21c o s 04 5 U 2 2 U OI O R L 吉 吉 林 林 大 大 學(xué) 學(xué) 汽 汽 車 車 電 電 工 工 電 電 子 子 技 技 術(shù) 術(shù) 工作原理 2 電感性負(fù)載u 正半周時晶閘管導(dǎo)通u 過零后 2 2 G 電感產(chǎn)生反電動勢 K 由于電感反電動勢的存在晶 A 閘管在一定時間內(nèi)仍維持導(dǎo)通使負(fù) R 載兩端電壓波形出現(xiàn)負(fù)值 u u 2 1 u O D L 解決辦法加續(xù)流二極管D 后 - 消除了反電動勢的影響使晶閘管在 - - u 過零時關(guān)斷 2 u O i 電阻性 O 負(fù)載時 t3 對照用 電感性 u O i O 負(fù)載時 t 加續(xù)流二 電流流經(jīng) 電流流經(jīng) 極管后 晶閘管 續(xù)流二極管吉 吉 林 林 大 大 學(xué) 學(xué) 汽 汽 車 車 電 電 工 工 電 電 子 子 技 技 術(shù) 術(shù) 922 電阻性負(fù)載橋式可控整流電路 1 電路分析 u 正半周0π 負(fù)半周π 2π u a b- VT VTa- b 3 o 1 a - - u R L b 觸發(fā)脈沖u 引入控制極 G VT VT 2 4 V VT T 導(dǎo) 導(dǎo)通 通 V VT T 導(dǎo) 導(dǎo)通 通 1 3 4 2 ab ba 電流方向 VT R VT L VT1 R VT4 3 L 2 uu- uu o o 吉 吉 林 林 大 大 學(xué) 學(xué) 汽 汽 車 車 電 電 工 工 電 電 子 子 技 技 術(shù) 術(shù) 2 工作波形 u 2π π 3π ωt O u G ωt O u o ωt O u VT1 ωt O 吉 吉 林 林 大 大 學(xué) 學(xué) 汽 汽 車 車 電 電 工 工 電 電 子 子 技 技 術(shù) 術(shù) 3 參數(shù)計算整流輸出電壓平均值 π 1 1cosU 2U sin td t09U oα π 2 輸出電流平均值 U 1cosU o I 09 o 2 R R L L 二極管和晶閘管承受的最高反相電壓為 2U 吉 吉 林 林 大 大 學(xué) 學(xué) 汽 汽 車 車 電 電 工 工 電 電 子 子 技 技 術(shù) 術(shù) a c R R 觸 2 發(fā) R P u 2 d 電 e - D Z u C 路 c R 1 b - u 1 主 - 電 T T 2 1 路 u R u L L 3 - - D D 1 2 R 電容充電速度變慢 P 電壓的 調(diào)節(jié) u L 吉 吉 林 林 大 大 學(xué) 學(xué) 汽 汽 車 車 電 電 工 工 電 電 子 子 技 技 術(shù) 術(shù) 典型題型介紹 一填空題 1 只有當(dāng) 確定之后電路中某點才有確定的電位 R V 1 2 電路中電流的實際方向由結(jié)合 方向的代數(shù)量I 的正負(fù)來表示 V 3 三相對稱負(fù)載是指三個負(fù)載的相同 V 2 C 4 在RC 電路的零輸入響應(yīng)中電容的放電電壓按 下降 5 在RLC 串聯(lián)電路中當(dāng)整個電路的總電壓和總電流同相時這種狀態(tài)稱為 6 題圖 6 圖示正弦交流電路中V 表讀數(shù)為3VV 表讀數(shù)為4V 則V 表讀數(shù)為 伏 1 2 7 晶體三極管是 控制元件處理模擬信號時三極管工作在 狀態(tài)處理數(shù)字信 號 時三極管工作在 狀態(tài) 8 在放大電路中測得某三極管的三個管腳對地的電位分別是-9V-6V-62V 則 該管的類型 是 9 將邏輯函數(shù)FABCABBC 寫為最小項之和的標(biāo)準(zhǔn)與或式為 10 在時鐘脈沖 CP 作用下雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠連續(xù)翻轉(zhuǎn)計數(shù)對于 D 觸發(fā)器應(yīng) J-K 觸發(fā)器應(yīng) 二判斷題 1 電路中的負(fù)載增加是指流過負(fù)載中的電流增加 2 在三相負(fù)載的三角形聯(lián)接中線電流是相電流的倍 3 3 為保證用電安全在三相四線制供電系統(tǒng)中應(yīng)在中線上安裝保險絲 4 若干元件串聯(lián)的正弦交流電路的各端電壓為 U U ¨¨U 則總電壓 UU U ¨¨U 1 2 N 1 2 N5 若電路中的電流iI sinωt30°A 電壓uU sinωt60°V 則該 電路呈感性 m m 6 三極管具有電流放大作用因此在基極輸入一個小電流集電極就會產(chǎn)生一 個大電流 7 譯碼器編碼器均具有記憶功能 吉 吉 林 林 大 大 學(xué) 學(xué) 汽 汽 車 車 電 電 工 工 電 電 子 子 技 技 術(shù) 術(shù) 8 圖示電路為一個12 進(jìn)制計數(shù)器 9 共集電極放大電路沒有放大作用 Q Q Q Q 4 3 21 CP CP74LS90 1 10 所有的門電路都只有01 兩個狀態(tài) S S CP R R 9A 9B 0A 0B 0 三名詞解釋 1 關(guān)聯(lián)方向 8 題圖 2 相序 3 對稱電源 4 靜態(tài)工作點 5 零點漂移 四單項選擇題 1 通常所說的電路負(fù)載小是指 A 負(fù)載電阻小 B 負(fù)載電阻大 C 負(fù)載電流大 D 負(fù)載功率大 R V 1 2 基爾霍夫定律是 V A 關(guān)于電路結(jié)構(gòu)約束的定律 B 關(guān)于元件伏安關(guān)系的定律 V 2 C C 關(guān)于電路電磁關(guān)系的定律 D 關(guān)于元件能量轉(zhuǎn)換的定律 3 圖示正弦交流電路中V 表讀數(shù)為3VV 表讀數(shù)為4V 則V 表讀數(shù)為 1 2 3 題圖 A1V B5V C7V D12V 0 4 對稱三相電源線電壓 U 為 380 伏接在三角形聯(lián)結(jié)的對稱負(fù)載上每相阻抗 Z8j 6 A BI 則線電流為 A 38 3 36 9AA B A 3 8 30 C 383669A D A 38 3 69 吉 吉 林 林 大 大 學(xué) 學(xué) 汽 汽 車 車 電 電 工 工 電 電 子 子 技 技 術(shù) 術(shù) 5 已知交流信號源電壓為16V 內(nèi)阻為800Ω 通過一個變壓器帶一阻抗為8Ω 的負(fù)載當(dāng)負(fù)載獲得最 大功率時變壓器變比為 A8B10C25D100 6 用歐姆表測量二極管的電阻時應(yīng)當(dāng)是 A 正向電阻大反向電阻大 B 正向電 阻小反向電阻小 C 正向電阻大反向電阻小 D 正向電阻小反向電阻大 7 在由 NPN 管組成的共射放大電路中當(dāng)輸入信號為正常正弦波時用示波器 觀察其輸出波形u 時 O 卻出現(xiàn)了負(fù)向平頂失真其原因為 A 三極管不放大 B 輸入信號過大 C 靜點設(shè) 置偏低D 靜點設(shè)置偏高 8 某多級放大電路要求輸入電阻低輸出電流穩(wěn)定時應(yīng)選用的反饋類型為 A 電流并聯(lián)負(fù)反饋B 電流串聯(lián)負(fù)反饋 12V C 電壓串聯(lián)負(fù)反饋D 電壓并聯(lián)負(fù)反饋 2KΩ 9 圖示電路中三極管工作在 狀態(tài) 30KΩ 3V A 放大 B 飽和 Β 50 C 截止 D 不能確定 9 題圖 10 圖示電路中集成運算放大器的U ±12V OM 20KΩ 穩(wěn)壓管的U 3VU 07V 運算放大器的電壓 2V Z D 10KΩ u O u R i ∞ 傳輸特性為 VS 91KΩ 10 題圖 -吉 吉 林 林 大 大 學(xué) 學(xué) 汽 汽 車 車 電 電 工 工 電 電 子 子 技 技 術(shù) 術(shù) 五電路的分析與計算 1 用支路電流法求解I 3 R 3Ω R 3Ω 1 2 U U S1 S2 I R 6Ω 3 3 24V 12V - - 2 用疊加原理求I 2 I R R 1 3 1 2Ω 10Ω I S U 4V R S 2 2Ω - 1A I 2 3 用戴維寧定理求圖示中的電流I I 2Ω 3Ω 6A 12Ω 6Ω 12V -吉 吉 林 林 大 大 學(xué) 學(xué) 汽 汽 車 車 電 電 工 工 電 電 子 子 技 技 術(shù) 術(shù) 4 圖示正弦交流電路中已知I I 5A U50V 且端口UI 同相通過畫相量圖求IRX X 1 2 C LL I I 2 I 1U R C I 5 已知R R 30Ω X X 30Ω 求I 及 U U120 0 V I 1 2 L C 3 1 2 abI I 2 I 1 X R C1 b U a R 2 X L ○ U 12V CC 200K R 3K C 4 0 6 圖示單管放大電路中已知 R B 1 求靜態(tài)工作點 R L u O 2 計算電壓放大倍數(shù) u i 15K 3 求輸入輸出電阻 R F 7 電路如圖已知R 50KR 10KR 20KR 40K F 1 2 3 R 1 指出電路中的反饋類型 1 u o R u 5m V 2 當(dāng) u10 m V 時求 u 為多少 2 i 2 i 1 o u i1 R 3 u i2 ∞ -

汽車電工電子技術(shù)培訓(xùn)課件(可編輯) 汽車電工電子技術(shù)培訓(xùn)課件 15 電源有載工作開路與短路 21 電阻串并聯(lián)聯(lián)接的等效變換 com 電阻的并聯(lián) 23 電源的兩種模型及其等效變換 ...

8. 以上種種情況說明,傳統(tǒng)的汽車電工越來越不好干,必須 改變現(xiàn)狀,向前更進(jìn)一步,才可以在汽車維修行業(yè)站住腳, 不被現(xiàn)在社會淘汰.而汽車電子技術(shù)無疑是汽車電工進(jìn)修 的...

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