单相桥式可控整流电路

可控整流电路的作用是把交流电转变为电压可调节的直流电。负载不同时，其工作特点不同。

１、  电阻性负载

电路如图９．９（a）所示。

图９．９　电阻性负载的单相桥式半控整流电路

由两个晶闸管组成单相半控桥式整流电路，工作情况如下：在电源变压器次级电压u₂为正半周时，R₂处于正向电压作用下，当ωt=α时，加触发脉冲u_g，T₂导通，D₂导通。T₂、D₁承受反压而关断。在u₂过零碎时，T₁关断，电流为零。

在u₂为负半周时，T₂处于正偏，当ωt=π+α时，加触发电压u_g，T₂导通，D₁导通。T₁、D₂承受反压而关断。在u₂过零时，T₂关断，电流为零。

在正、负半周内，流过负载R_L上的电流是相同的，实现全波整流，其波形如图9．９所示。

从u₂过零开始到加入控制电压u_g的角度称为控制角，晶闸管导通时间对应的角度α称为导通角，用 表示，即 。

改变触发脉冲的时刻，可改变控制角α，称为＂触发脉冲的移相＂。控制角α的变化范围为０～π。当α＝０时，导通角θmax=π，称为全导通。

由上述分析可知，改变晶闸管的控制角α，负载上的电压平均值随之改变，从而达到可控整的目的。

设变压器次级电压为

输出电压平均值为

　　（９．５）

上式表明，越α大，则输出电压U_L就越小。

输出电流平均值为

　　　　　　　　　　　　　　　　（９．６）

通过每个二极管和晶闸管的平均电流为

　　　      　　　　（９．７）

晶闸管承受的最大反压为 　。

２．电感性负载

电路如图９．１０所示。

在电阻性负载R_L中串联了大电感Ｌ，还并联了二极管Ｄ。

当u₂为正半周时，在ωt=α时刻加入触发脉冲，则T₁、D₂导通，在负载上有电流i_L流过。由于电感Ｌ较大，若不计T₁和D₂上的管压降，则u_L波形与u₂波形相同，而通过T₁和D₂的电流近于直线不变。当时ωt=π时刻，T₁和D₂截止。

当u₂为负半周时，在ωt=π～（π+α）期间，由于没有触发信号，T₁、D₁、T₂、D₂均截止，这时电感产生的自感电动势为上负下正。电感通过二极管Ｄ向负载释放储能，使负载继续有电流i_L流过．流过二极管Ｄ的电流i_D=i_L，如图９。１０（b）所示。当ωt=π+α时，在触发信号作用下，使T₂、D₁导通，在负载上形成i_L的方向不变。当ωt=2π时，T₂、D₁截止，电感再次通过Ｄ使电流继续流通。所以，称Ｄ为续流二极管。

图９．１０　感性负载桥式半控整流电路

在大电感负载（ωL）〉RL）时，电路的负载电流是连续的，波形近似于直线。

在一个周期内每个晶闸管的导通角为θ，续流二极管的导通角为2（π-θ）。则流过晶闸管和二极管的电流平均值为

　　　　　　　（９．８）

流过续流二极管的电流平均值为

（９．９）

晶闸管、二极管和续流二极管承受的最大反向电压均为      。

３．单结管触发电路

图９．８所示的单结管脉冲发生电路虽然能够产生周期可调的脉冲，但还不能直接作为可控整流器的触发电路。它的主要问题在于触发脉冲与主电路的电源电压不同步。在可控整流电路中，触发电路必须与主电路同步。

为了实现同步，可以采取措施使主电路电源每次过零时，触发电路中的电容将原有的电荷全部放掉，然后，从零开始充电，这样就能保证每个半周中第一个脉冲出现的时间保持 一致．

在图９．１１所示的触发电路中，采用了一个同步变压器T，变压器的原边与主电路接至同一个交流电源，副边电压经桥式整流后再由电阻R₃和稳压管D₂削波，在稳压管两端得到一个高度为u_Z的梯形波，然后用这个梯形波作为单管触发电路的电源电压。电路中各处波形如图9．11(b)所示。                                                                                  

图9.11单结管触发电路

由图９．１2可见，当主电路电

源过零时，梯形波u_Z也过零点，也就是说单结管触发电路的电源电压V_BB=0，此时峰点电压U_P也接近于零，因此单结管的E、Ｂ_１结导通，电容Ｃ迅速将电荷放掉，然后在下一个半周开始重新从零碎开始充电，从而保证了触发电路和主电路的同步。在主电路交流电源的半个周期内，触发电路可能产生若干个脉冲，但是其中只有第一个脉冲将晶闸管触发，使之由关断变为导通，随后的一系列脉冲对晶闸管不起作用。为了改变控制α，可以调节充电回路中的电阻Ｒ，以达到调节输出直流电压的目的．

图9.12单结触发电路波形图

9．３．２实际应用电路

１．触摸式延时开关

如图９．13所示，当无触摸时，T₁基极低电平T₁、T₂截止，电容Ｃ充满电，电阻R₂上的电压为零，晶闸管关断，灯D灭．当人体碰触触摸片，感受应信号使复合管T₁、T₂导通，电容C快速放电，同时触发晶闸管，灯D亮．此时由于T₁、T₂截止，电源对Ｃ充电，R₂上电压下降，直至为零，晶闸管关断，灯灭，调节R₂阻值可控制灯亮时间．该电路可用作楼道照明灯开关，触摸一次，灯亮2~3分钟，然后自动关闭，达到节电的目的．

图9.13 晶闸管触摸延时电路

２．家用调光始灯                             

图    9.14是一种家用调光台灯的电路原理图，T₁是单向可控硅，T₂是单结晶体管．电阻R₂、R_W和电容C构成RC充电回路．当电容两端电压ｕ_c达到单结晶体管峰点电压U_P时，T₂导通，电容通过R₄放电，并在R₄上产生脉冲电压，触发可控硅T₁导通，ｕ_c下                             图9.14  家用调光台灯降到谷点电压U_V时，T₂截止，C

再次充电，循环往复。调节R_W可改变充电时间，从而改变可控硅T₁的触发角，以达到调光的目的．

３．降雨报警器

图9.15  降雨报警器电路

图9.14所示的电路是一个简单的降雨报警器．传感器由印刷电路板制成．当雨点落在传感器上，使传感器导体短路，T₁、T₂导通，电流I_E2流过R₃产生降压，使可控硅T₃触发导通，驱动电铃发声．