第三章  晶闸管触发电路实验

本实验章节介绍晶闸管触发电路的基础实验内容，其中包括单结晶体管触发电路实验、正弦波同步移相触发电路实验、锯齿波同步移相触发电路实验、西门子TCA785集成触发电路实验等。

实验一  单结晶体管触发电路实验

一、实验目的

(1)熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及电路中各元件的作用。

(2)掌握单结晶体管触发电路的基本调试步骤。

二、实验所需挂件及附件

三、实验线路及原理

单结晶体管触发电路利用单结晶体管(又称双基极二极管)的负阻特性和RC充放电特性，可组成频率可调的自激振荡电路，如图3-1所示。

    图中V6为单结晶体管，其常用型号有BT33和BT35两种，由等效电阻V5和C1组成RC充电回路，由C1-V6-脉冲变压器原边组成电容放电回路，调节RP1电位器即可改变C1充电回路中的等效电阻，即改变电路的充电时间。

 

图3-1 单结晶体管触发电路原理图

工作原理简述如下：

由同步变压器副边输出60V的交流同步电压，经VD1半波整流，再由稳压管V1、V2进行削波，从而得到梯形波电压，其过零点与电源电压的过零点同步，梯形波通过R7及等效可变电阻V5向电容C1充电，当充电电压达到单结晶体管的峰值电压U_P时，V6导通，电容通过脉冲变压器原边迅速放电，同时脉冲变压器副边输出触发脉冲；同时由于放电时间常数很小，C1两端的电压很快下降到单结晶体管的谷点电压U_v，使得V6重新关断，C1再次被充电，周而复始，就会在电容C1两端呈现锯齿波形，在每次V6导通的时刻，均在脉冲变压器副边输出触发脉冲；在一个梯形波周期内，V6可能导通、关断多次，但对晶闸管而言只有第一个输出脉冲起作用。电容C1的充电时间常数由等效电阻等决定，调节RP1电位器改变C1的充电时间，控制第一个有效触发脉冲的出现时刻，从而实现移相控制；单结晶体管触发电路的各点典型波形如图3-2所示。

电位器RP1已装在面板上，同步信号已在内部接好无需外接，所有的测试信号均在面板上引出。

图3-2  单结晶体管触发电路各点典型波形(α=90⁰)

四、实验内容

   (1)单结晶体管触发电路的调试。

   (2)单结晶体管触发电路各点电压波形的观察。

五、预习要求

    阅读电力电子技术教材中有关单结晶体管的内容，弄清单结晶体管触发电路的工作原理。

六、思考题

(1)单结晶体管触发电路的振荡频率与电路中C1的数值有什么关系?

(2)单结晶体管触发电路的移相范围能否达到180°?

七、实验方法

(1)单结晶体管触发电路的波形观测

用两根导线将PE-01电源控制屏的“三相主电路”A、B、C输出任意两相与PE-12的“外接220V”端连接；按下控制屏上的“启动”按钮，听到控制屏内有交流接触器瞬间吸合，此时“三相主电路输出”应输出线电压为220V的交流电源；打开PE-12电源开关，船形开关发光，这时挂件中所有的触发电路都开始工作；用双踪示波器一路探头观测60V的同步电压信号，另一路探头观察单结晶体管触发电路，经半波整流后“1”点的波形，经稳压管削波得到“2”、“3”点的波形，调节移相电位器RP1，观察“4”点锯齿波的变化及“5”点的触发脉冲波形；观测输出的“G、K”触发电压波形，其能否在30°～170°范围内移相?

(2)单结晶体管触发电路各点波形的记录

调节RP1电位器，当α＝30^o、60^o、90^o及120^o时，将单结晶体管触发电路的各观测点波形描绘下来，并与图3-2的波形进行比较。

八、实验报告

画出α=60°时，单结晶体管触发电路各点输出的波形及其幅值。

九、注意事项

(1)双踪示波器有两个探头，可同时观测两路信号，但这两探头的地线都与示波器的外壳相连，所以两个探头的地线不能同时接在同一电路的不同电位的两个点上，否则这两点会通过示波器外壳发生电气短路。为此，为了保证测量的顺利进行，可将其中一根探头的地线取下或外包绝缘，只使用其中一路的地线，这样从根本上解决了这个问题。当需要同时观察两个信号时，必须在被测电路上找到这两个信号的公共点，将探头的地线接于此处，探头各接至被测信号，只有这样才能在示波器上同时观察到两个信号，而不发生意外。

(2)由于脉冲“G”、“K”输出端有电容影响，故观察输出脉冲电压波形时，需将输出端“G”和“K”分别接到晶闸管的门极和阴极，否则无法观察到正确的脉冲波形。

(3)在示波器读取波形的幅度及周期时，首先应将模拟示波器的“V/DIV”和“t/DIV”微调旋钮旋到校准位置，防止读数错误。

 

第二篇：实验一 单结晶体管触发电路实验 (1)

实验一  单结晶体管触发电路实验

一、实验目的

(1)熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及电路中各元件的作用。

(2)掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。

二、实验所需挂件及附件

1. DJK01 电源控制屏

2. DJK03-1 晶闸管触发电路

3. 双踪示波器

三、实验原理

            图1-1 单结晶体管触发电路

利用单结晶体管(又称双基极二极管)的负阻特性和RC的充放电特性，可组成频率可调的自激振荡电路，如图1-1所示。

图中V6为单结晶体管，由等效电阻V5和C1组成组成RC充电回路，由C1，V6和脉冲变压器组成电容放电回路，调节RP1即可改变C1充电回路中的等效电阻。

工作原理简述如下：

由同步变压器副边输出60V的交流同步电压，经VD1半波整流，再由稳压管V1、V2进行削波，从而得到梯形波电压，其过零点与电源电压的过零点同步，梯形波通过R7及等效可变电阻V5向电容C1充电，当充电电压达到单结晶体管的峰值电压U_P时，单结晶体管V6导通，电容通过脉冲变压器原边放电，脉冲变压器副边输出脉冲。同时由于放电时间常数很小，C1两端的电压很快下降到单结晶体管的谷点电压U_v，使V6关断，C1再次充电，周而复始，在电容C1两端呈现锯齿波形，在脉冲变压器副边输出尖脉冲。在一个梯形波周期内，V6可能导通、关断多次，但只有输出的第一个触发脉冲对晶闸管的触发时刻起作用。充电时间常数由电容C1和等效电阻等决定，调节RP1改变C1的充电的时间，控制第一个尖脉冲的出现时刻，实现脉冲的移相控制。单结晶体管触发电路的各点波形如图1-2所示。

      

        图1-2  单结晶体管触发电路各点的电压波形(α=90⁰)

四、实验内容

(1)单结晶体管触发电路的观测

将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧,使输出线电压为200V（不能打到“交流调速”侧工作，因为DJK03-1的正常工作电源电压为220V±10%，而“交流调速”侧输出的线电压为240V。如果输入电压超出其标准工作范围，挂件的使用寿命将减少，甚至会导致挂件的损坏。在“DZSZ-1型电机及自动控制实验装置”上使用时，通过操作控制屏左侧的自藕调压器，将输出的线电压调到220V左右，然后才能将电源接入挂件），用两根导线将200V交流电压接到DJK03-1的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03-1电源开关，这时挂件中所有的触发电路都开始工作，用双踪示波器观察单结晶体管触发电路，经半波整流后“1”点的波形，经稳压管削波得到“2”点的波形，调节移相电位器RP1，观察“4”点锯齿波的周期变化及“5”点的触发脉冲波形；最后观测输出的“G、K”触发电压波形，其能否在范围内移相?

(2)单结晶体管触发电路各点波形的记录

当，将单结晶体管触发电路的各观测点波形描绘下来，并与图1-9的各波形进行比较。

五、思考题

(1)单结晶体管触发电路的振荡频率与电路中C1的数值有什么关系?

(2)单结晶体管触发电路的移相范围能否达到180°?

六、注意事项

(1)双踪示波器有两个探头，可同时观测两路信号，但这两探头的地线都与示波器的外壳相连，所以两个探头的地线不能同时接在同一电路的不同电位的两个点上，否则这两点会通过示波器外壳发生电气短路。为此，为了保证测量的顺利进行，可将其中一根探头的地线取下或外包绝缘，只使用其中一路的地线，这样从根本上解决了这个问题。当需要同时观察两个信号时，必须在被测电路上找到这两个信号的公共点，将探头的地线接于此处，探头各接至被测信号，只有这样才能在示波器上同时观察到两个信号，而不发生意外。

(2)电角度给定的一种方法，调扫描档的粗细旋钮以及有关控件，使一个周期被测波形稳定地占示波器X轴的6格，则每格为，每半格为。

七、实验报告要求

(1)用示波器保存记录单结晶体管触发电路在不同触发角的各点波形，并整理打印后附在实验报告后。

(2)其余按照实验报告规范来书写。

实验三  锯齿波同步移相触发电路实验

一、实验目的

    (1)加深理解锯齿波同步移相触发电路的工作原理及各元件的作用。

(2)掌握锯齿波同步移相触发电路的调试方法。

二、实验所需挂件及附件

1. DJK01 电源控制屏

2. DJK03-1 晶闸管触发电路

3. 双踪示波器

三、实验原理

锯齿波同步移相触发电路I、II由同步检测、锯齿波形成、移相控制、脉冲形成、脉冲放大等环节组成，其原理图如图1-3所示。

图1-3锯齿波同步移相触发电路I原理图

由V3、VD1、VD2、C1等元件组成同步检测环节，其作用是利用同步电压U_T来控制锯齿波产生的时刻及锯齿波的宽度。由V1、V2等元件组成的恒流源电路，当V3截止时，恒流源对C2充电形成锯齿波；当V3导通时，电容C2通过R4、V3放电。调节电位器RP1可以调节恒流源的电流大小，从而改变了锯齿波的斜率。控制电压U_ct、偏移电压U_b和锯齿波电压在V5基极综合叠加，从而构成移相控制环节，RP2、RP3分别调节控制电压U_ct和偏移电压U_b的大小。V6、V7构成脉冲形成放大环节，C5为强触发电容改善脉冲的前沿，由脉冲变压器输出触发脉冲，电路的各点电压波形如图1-4所示。

本装置有两路锯齿波同步移相触发电路，I和II，在电路上完全一样，只是锯齿波触发电路II输出的触发脉冲相位与I恰好互差180^O，供单相整流及逆变实验用。

电位器RP1、RP2、RP3均已安装在挂箱的面板上，同步变压器副边已在挂箱内部接好，所有的测试信号都在面板上引出。

           

图1-4 锯齿波同步移相触发电路I各点电压波形(α=90⁰)

四、实验内容

(1)将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧,使输出线电压为200V（不能打到“交流调速”侧工作，因为DJK03-1的正常工作电源电压为220V±10%，而“交流调速”侧输出的线电压为240V。如果输入电压超出其标准工作范围，挂件的使用寿命将减少，甚至会导致挂件的损坏。在“DZSZ-1型电机及自动控制实验装置”上使用时，通过操作控制屏左侧的自藕调压器，将输出的线电压调到220V左右，然后才能将电源接入挂件），用两根导线将200V交流电压接到DJK03-1的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03-1电源开关，这时挂件中所有的触发电路都开始工作，用双踪示波器观察锯齿波同步触发电路各观察孔的电压波形。

①同时观察同步电压和“1”点的电压波形，了解“1”点波形形成的原因。

②观察“1”、“2”点的电压波形，了解锯齿波宽度和“1”点电压波形的关系。

③调节电位器RP1，观测“2”点锯齿波斜率的变化。

④观察“3”～“6”点电压波形和输出电压的波形，记下各波形的幅值与宽度，并比较“3”点电压U₃和“6”点电压U₆的对应关系。

(2)调节触发脉冲的移相范围

将控制电压U_ct调至零(将电位器RP2顺时针旋到底)，用示波器观察同步电压信号和“6”点U₆的波形，调节偏移电压U_b(即调RP3电位器)，使α=170°，其波形如图1-5所示。

    

              图1-5 锯齿波同步移相触发电路

(3)调节U_ct（即电位器RP2）使α=60°，观察并记录U₁～U₆及输出 “G、K”脉冲电压的波形，标出其幅值与宽度，并记录在下表中(可在示波器上直接读出，读数时应将示波器的“V/DIV”和“t/DIV”微调旋钮旋到校准位置)。

五、思考题

(1)锯齿波同步移相触发电路有哪些特点?

(2)锯齿波同步移相触发电路的移相范围与哪些参数有关?

(3)为什么锯齿波同步移相触发电路的脉冲移相范围比正弦波同步移相触发电路的移相范围要大?

六、实验报告要求

(1)整理、描绘实验中记录的各点波形，并标出其幅值和宽度。

(2)总结锯齿波同步移相触发电路移相范围的调试方法，如果要求在U_ct=0的条件下，使α=90°，如何调整?

(3)讨论、分析实验中出现的各种现象。