晶闸管测试电路的设计与应用

1.2.2.1 基本考虑

1.测试电源

工厂里交流电源十分方便，故采用220V交流电源。

2.试验负载

用白炽灯最为方便，测试器上不必带，到工厂里现借就可以了。

图1-9 晶闸管测试电路

3.负载电压的调节

调节范围不必很大，只需显示能够调节即可。也就是说，触发脉冲的移相范围不必很大。

1.2.2.2 电路与原理

1.电路的构成

测试电路如图1-9所示，图中：

HL₁是电源指示灯，表明测试器是否已经接通电源，R是其降压电阻。VT是被测晶闸管。

HL₂是白炽灯，用于作为晶闸管的负载。

RP用于调节移相角，从而调节负载电压的电位器。

C用于产生触发信号，当电压u_C大于晶闸管的门极触发电压U_GT时，晶闸管将导通。

VD是二极管，用于阻止反向电压施加到触发电路。

图1-10 电容器上的移相电压

a）相量图 b）曲线图

2.触发信号的移相

电位器RP和电容C构成了R、C电路，白炽灯HL₂在冷态时的电阻值很小，可以忽略不计。各参数的相位关系如图1-10所示：

电流i比电压u_A超前θ角，θ角的大小由阻抗三角形决定；

电压u_C比电流i滞后π/2，比u_A滞后φ=π/2-θ，如图1-10b中之曲线②所示。

当电位器的电阻值R_P=0时，电路为纯电容性质，θ=π/2，φ=0，u_C和u_A同相位，且u_C≈u_A。

电位器的电阻值R_P越大，α越小，而φ越大。如图1-11b中之曲线③所示，由于二极管VD的作用，曲线③的负向部分已被阻断。

3.晶闸管的触发

在图1-11中，曲线①是电源电压的波形，曲线②是晶闸管的门极触发电压U_GT。

图1-11 晶闸管的移相

a）R_P较小时 b）R_P较大时

当施加于门极的电压U_G，与U_GT相交时，晶闸管导通，如图1-11a中之A点和图1-11b中之B点。

当R_P=0，φ=0时，u_C基本上和u_A相等（忽略了白炽灯HL₂的冷态电阻压降），而u_G则和u_A的正半周重合。

负载上得到的电压如曲线④所示，导通角略小于π，这已经是负载所能得到的最大电压了。如果导通角β=φ=π的话，负载所得到的电压平均值应为

U_L=0.45U_A≈0.45×220V=99V

今β<π，据实测，负载所得到的平均电压约为U_L=90V。

随着R_P的增大，φ也逐渐增大，负载上得到的电压逐渐减小，如曲线⑤所示。(www.xing528.com)

所以，调节电位器RP，就可以调节白炽灯HL₂的亮度。

1.2.2.3 参数的选择与用法

1.电容器C

电容器的容量大小，将影响门极触发电流。因为被测晶闸管的大小不等，常常有额定电流较大的晶闸管。所以，C的容量不宜太小，今选：

C=2μF

电容器的容抗为

图1-12 测试器的阻抗三角形

2.电位器RP

因为有电容器的存在，R_P不论多大，必有θ>0，φ<π/2，今取

θ=π/6 φ=π/2-π/6=π/3

RP、C支路的阻抗三角形如图1-12所示。

因为

所以

取标称值 R_P=3kΩ

电位器的瓦数：因为电位器的滑动端要经常旋动，容易磨损，故其瓦数宜适当选大一些。今选

P=2W

3.二极管VD

其反向击穿电压应大于电源电压的振幅值。

因为

所以 选击穿电压等于400V的“4001”二极管。

4.电源指示

HL₁选红色氖灯，主要数据是，直径：5mm；交流启辉电压：85V；工作电流：0.35mA。

根据说明书要求，降压电阻选R=150kΩ。

1.2.2.4 外形与用法

晶闸管测试器的外形如图1-13所示。

将电位器RP旋至最大位，接通电源，指示灯HL₁或处于熄灭状态，或微微发光。

图1-13 晶闸管测试器外形

缓慢旋转RP，白炽灯HL₂将逐渐由暗变亮。说明晶闸管正常。

如果一通电，白炽灯HL₂立即大放光明，说明晶闸管已经击穿；

如果旋转RP后，白炽灯HL₂始终不亮，说明该晶闸管已经损坏。

小小体会

在开始思考此产品时，脑海里浮现的是已经很熟悉的晶闸管调节电路，但总觉得太复杂。于是想，在实际工作中，判断一个晶闸管是否损坏，只需观察：一是能否导通？二是能否调节？至于调节的范围，是没有必要测试的。就是说，设计一个产品，必须分析它的具体要求，力求产品的最简化。