单结晶体管触发电路设计

2023-06-20 理论教育版权反馈

【摘要】：单结晶体管触发电路简单易调，脉冲前沿陡，抗干扰能力强。当单结晶体管弛张振荡器经一级三极管功率放大后，便可触发500A的晶闸管。单结晶体管触发电路如图1-46所示；单结晶体管发射极特性曲线如图1-47所示。VS的稳压值Vz会影响输出脉冲的幅值和单结晶体管正常工作。表1-17BT33单结晶体管参数2.单结晶体管触发电路之一电路如图1-48所示。

1.单结晶体管弛张振荡器

由单结晶体管（如BT33E）等组成的触发电路，又称单结晶体管弛张振荡器。单结晶体管触发电路简单易调，脉冲前沿陡，抗干扰能力强。但由于脉冲较窄，触发功率小，移相范围也较小，所以多用于50A及以下晶闸管的中、小功率系统中。在发电机励磁装置中，它多用于无刷励磁发电机。800kW无刷励磁发电机的额定励磁电流一般小于10A。

当单结晶体管弛张振荡器经一级三极管功率放大后，便可触发500A的晶闸管。这种电路常用于发电机晶闸管励磁装置。

单结晶体管触发电路如图1-46所示；单结晶体管发射极特性曲线如图1-47所示。

工作原理：接通电源后，电源电压Ec经电阻R向电容C充电，电容C两端电压uc逐渐上升，当uc上升至单结晶体管V的峰点电压Vp时，管子e-b1导通，电容C通过e-b1和电阻R1迅速放电，在R1上产生一脉冲输出电压。随着C的放电，uc迅速下降至管子谷点电压Vv时，e-b1重新截止，电容C重新充电，并重复上述过程。于是在电阻R1上产生如图1-6（b）所示的一串周期性的脉冲。

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图1-46　单结晶体管触发电路

（a）基本电路；（b）波形图

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图1-47　单结晶体管发射极特性曲线

采用稳压管VS是为了保证输出脉冲幅值的稳定，并可获得一定的移相范围。VS的稳压值Vz会影响输出脉冲的幅值和单结晶体管正常工作。

电路各元件参数的选择：

（1）电容C。C的容量太小，放电脉冲就窄，不易触开晶闸管；C的容量太大，会与电阻R的选择产生矛盾。一般C的选用范围为0.1～0.47μF，触发大容量的晶闸管时可选大些。

（2）放电电阻R1。R1的阻值太小，会使放电太快，尖顶脉冲过窄，不易触发导通晶闸管；R1的阻值太大，则漏电流（约几mA）在R1上的电压降就大，致使晶闸管误触发。一般R1的选用范围为50～100Ω。

（3）温度补偿电阻R2。因为单结晶体管的峰点电压为Vp＝ηUbb＋UD，其中，分压比η几乎与温度无关，Vp的变化是由等效二极管的正向压降UD引起，UD具有－2mV/℃的温度系数。Vp变化会引起晶闸管的导通角改变，这是不允许的。为了稳定Vp，接入电阻R2，此时基极间的电压将为

式中 Rbb——基极间电阻（Ω）。

　　 Rbb具有正的温度系数，只要适当选择R2的数值，便可使ηUbb随温度的变化恰好补偿Ub的变化量。R2一般选用300～400Ω。

（4）充电电阻R。为了获得稳定的振荡，R的阻值应满足

式中 Vv、Vp——谷点和峰点电压（V）；

　　 Iv、Ip——谷点和峰点电流（A）。

为了便于调整，R一般由一个固定电阻和一个电位器串联而成。

振荡器的振荡频率按下式计算

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式中 R——电阻（Ω）；

　　 C——电容（F）。

（5）分压比η。一般选用单结晶体管的分压比η为0.5～0.85。η太大，触发时间容易不稳定；太小，脉冲幅值又不够高。

（6）稳压管VS。稳压管的稳压值Vz若选得太低，会使输出脉冲幅度减小造成不触发；选得太高（超过单结晶体管的耐压，即30～60V，或使触发脉冲幅值超过晶闸管控制极的允许值，即10V），会损坏单结晶体管或晶闸管。一般选用20V左右。

常用单结晶体管的参数见表1-17。

表1-17　BT33单结晶体管参数

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2.单结晶体管触发电路之一

电路如图1-48所示。该电路的移相范围小于180°，一般150°～160°。

工作原理：交流正弦电压u1经整流桥VC整流、电阻R1降压、限流、稳压管VS削波，得到梯形同步电压。该梯形波同步电压作为单结晶体管触发电路的电源，并从电阻R4输出一组组的触发脉冲（每电源半周为一组），每组的第一个脉冲使晶闸管触发导通，后面几个脉冲对晶闸管的工作没有影响。调节电位器RP，可以改变电容C的充电速度，因此也改变第一个脉冲出现的时间，从而改变晶闸管导通角，达到调压的目的。

脉冲与电源同步是这样实现的：当梯形波电压过零点，电容C的电压也为零，因此电容每一次连续充放电的起点就是电源电压过零点，这样就可保证输出脉冲的频率和电源频率保持一定的关系。

电源电压u1影响移相范围，可取40～80V左右。取得高些，移相范围可大些，但要加大R1的阻值和功率。

3.单结晶体管触发电路之二

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图1-48　单结晶体管触发电路之一

（a）电路图；（b）波形图

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图1-49　单结晶体管触发电路之二

（a）电路图；（b）波形图

电路如图1-49所示。由于增加了一级三极管放大电路，所以控制性能比图1-48电路更加灵敏，并可在输入端叠加其它控制信号（如电压、电流、速度等反馈信号），以满足系统的要求。

工作原理：当控制信号Uk越大，三极管VT1的集电极电流I1越大，因而三极管VT2的基极偏压越负，其集电极电流I2越大。这相当于VT2的ec极间电阻变小，所以电容C1的充电速度加快，使输出脉冲前移。

图中，VD1～VD3为保护二极管，它们将VT1的输入信号限制在二极管正向压降（0.7～2V）之内，以免VT1承受过大基极偏压而损坏。

元件参数选择需注意：

（1）VT2发射极电阻R3若偏小，会使前级放大器的放大能力降低，还可能在控制信号Uk增大到一定值后，脉冲突然消失；若R3偏大，电流负反馈作用增大，有可能使单结晶体管不能达到峰点电压，甚至没有脉冲产生。R3一般取2～10kΩ。

（2）VT1发射极电阻R5一般取几百Ω～1kΩ。集电极电阻R4可取2～20kΩ。若取得高些，可增加其放大倍数。但太大了，则会使管子工作在非线性段，放大倍数反而减小。

限流电阻R1可按下式估算

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式中 R1——限流电阻（Ω）；

　　 PR1——限流电阻功率（W）；

　　 U——交流电源电压有效值（V）；

　　 Vz——稳压管VS的稳压值（V）；

　　 Izm——稳压管最大工作电流（A）。

　　 R1取得过大，稳压管两端电压不稳定，导致触发不稳定。如果调整R1不能满足要求时可选用较大的稳压管。调整方法是：先将稳压削波调好，在稳压管回路串一刻度合适的电流表，改变R1，在控制电压Uk＝0时，使稳压管电流在其工作电流和最大工作电流之间即可。

其它元件参数选择同前。

单结晶体管触发电路设计

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