晶闸管可控整流实验电路探究

一、实验目的

① 学习单结晶体管和晶闸管的简易测试方法。

② 熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及调试方法。

③ 熟悉用单结晶体管触发电路控制晶闸管调压电路的方法。

二、实验原理

可控整流电路的作用是将交流电压变换为可调节的直流电压。图1.18.1所示为单相可控桥式整流实验电路，其主电路由负载RL（LED灯）和晶闸管T1组成，触发电路是由单结晶体管T2、稳压管ZCW54及一些阻容元件组成的阻容移相触发电路。改变晶闸管T1的导通角，便可调节主电路的可控输出整流电压或电流。这点可由负载LED灯的亮度变化看出来。触发脉冲的频率决定了晶闸管导通角度的大小。

图1.18.1 单相可控桥式整流实验电路

在触发电路中，当电容C的容量值固定后，触发频率的高低由电位器RW决定，因此通过调节电位器RW，便可改变触发脉冲的频率。在每半个周期中，电容C有多次充放电过程，相应的每半个周期中触发电路也有多个脉冲输出，但晶闸管只由每半个周期中的第一个脉冲触发导通，后面的脉冲不起作用。改变电位器RW的大小，即可实现移相控制，主电路的输出电压也随之改变，从而达到可控调压的目的。

用万用表的电阻挡可对单结晶体管和晶闸管进行简易测试。图1.18.2所示为单结晶体管BT33的管脚排列、结构图及电路符号。较好的单结晶体管的 PN结正向电阻较小，REB1为8～10 kΩ，REB2为6～9 kΩ，且REB1稍大于REB2。PN结的反向电阻RB1E、RB2E较大，RB1B2与RB2B1的电阻为2～5 kΩ。根据所测阻值，即可判断各管脚及管子的质量优劣。

图1.18.2 单结晶体管BT33的管脚排列、结构图及电路符号

图1.18.3所示为单向晶闸管2P4M的管脚排列、结构图及电路符号。

晶闸管A、K之间及A、G之间的正反向电阻RAK、RKA、RAG、RGA都很大，而G、K之间为一个PN结，其正向电阻为5～6 kΩ，反向电阻很大。

图1.18.3 单向晶闸管2P4M的管脚排列、结构图及电路符号

三、实验设备与器件

±5 V、±12 V直流稳压源；可调交流电源；万用表；双踪示波器；交流毫伏表；直流电压表；单结晶体管BT33，稳压管ZCW54，晶闸管2P4M，桥式整流二极管KBP307（集成电路）， LED灯，电阻、电容若干。

四、实验内容

1. 单结晶体管的简易测试

用万用表R×1 kΩ挡分别测量E与B1、B2间的正、反向电阻，记入表1.18.1中。

表1.18.1 单结晶体管测试值

2. 晶闸管的简易测试

用万用表R×1 kΩ挡分别测量A与K、G之间的正、反向电阻，并测量G、K之间的正、反向电阻，记入表1.18.2中。

表1.18.2 晶闸管测试值(www.xing528.com)

3. 晶闸管可控整流电路测试

① 开启实验台总电源，用交流毫伏表测量交流0～25 V(Ua)输出，调到10 V。

② 关掉交流10 V电源，按图1.18.1连接实验电路，确认实验电路无误后，接通交流10 V电源，观察LED灯是否点亮。若不亮，则调整RW值，使LED灯亮度适中。用交流毫伏表测量u2= V，用直流电压表测量UI= V，UW= V。

用示波器测量u2、UI、UW、UE、UB1的波形，并将波形记入表1.18.3中。

表1.18.3 晶闸管可控整流电路测试值

③ 调节电位器RW，用双踪示波器同时观察UE及UB1波形的变化，使LED灯由最暗到最亮，用示波器观察晶闸管两端电压UT1,负载两端电压UL,并测量负载两端直流电压UL,记入表1.18.4中。

表1.18.4 晶闸管可控整流电路输出参数测量值

4. 晶闸管导通、关断条件测试

断开±12 V和±5 V直流电压，按图1.18.4连接实验电路，确认实验电路无误后，接通±12 V和±5 V直流电源。

图1.18.4 晶闸管导通，关断实验电路图

合上K1，观察灯RL亮否；再合上K2，观察灯RL亮否；然后断开K2，观察灯有什么变化；再断开K1，观察灯又有什么变化。

五、预习要求

① 复习单结晶体管和晶闸管的结构。

② 复习晶闸管可控整流的相关内容。

六、思考题

① 为什么可控整流电路必须保证触发电路与主电路同步？本电路是如何实现同步的？

② 能否用双踪示波器同时观察U2和UL或UT1的波形？为什么？

七、实验报告要求

① 画出实验中记录的波形，整理实验数据。

② 总结晶闸管导通、关断的基本条件。

③ 分析实验中出现的异常现象。