項目七制作調光燈電路 任務1檢測晶閘管任務2學習晶閘管可控整流電路任務3認識單結晶體管操作指導 看一看 調光燈電路 內部電路實物示意圖 電路組成框圖 各組成部分作用如下 整流電路 將交流電變成單方向的脈動直流電 觸發電路 給晶閘管提供可控的觸發脈沖信號 晶閘管 根據觸發信號出現的時刻 即觸發延遲角 的大小 實現可控導通 改變觸發信號到來的時刻 就可改變燈泡兩端交流電壓的大小 從而控制燈泡的亮度 元器件選擇 表7 1調光臺燈電路元件明細表 任務1檢測晶閘管一 認識晶閘管 1 單向晶閘管基本結構與圖形符號 文字符號 VT 常用的晶閘管有單向和雙向兩大類 屬于四層三端半導體器件 陽極A 陰極K 門極G 2 連電路 觀察單向晶閘管的工作特性 3 單向晶閘管的導通和關斷的規律 單向晶閘管的工作特點 1 單向晶閘管的導通條件是陽極與陰極間加正向電壓 同時在門極與陰極間也加上正向電壓 2 晶閘管一旦導通后 門極即失去控制作用 要使導通后的晶閘管關斷 可將陽極電壓降低到一定程度或改變陽極電壓的極性 3 晶閘管具有以弱電控制強電的作用 即利用弱電信號 即觸發信號 對門極的控制作用 就可使晶閘管導通去控制強電系統 4 單向晶閘管的主要參數 1 斷態重復峰值電壓UDRM 結溫為額定值時 門極斷開 允許重復加在晶閘管A K間的正向峰值電壓 2 反向重復峰值電壓URRM結溫為額定值時 門極斷開 允許重復加在晶閘管A K間的反向峰值電壓 3 通態平均電流IT AV 在規定的環境溫度和散熱條件下 結溫為額定值 允許通過的工頻正弦半波電流的平均值 4 通態平均電壓UT AV 結溫穩定 通過正弦半波額定的平均電流 晶閘管導通時 陽極A和陰極K間的電壓平均值 習慣上稱為導通時的管壓降 一般為1V左右 5 維持電流IH 在規定環境溫度下 門極斷開時 維持晶閘管繼續導通所必需的最小電流 5 晶閘管的型號及簡易檢測 1 型號3CT系列和KP系列型號組成部分的含義 舉例 3CT 5 500表示額定電流為5A 額定電壓為500V的普通型單向晶閘管 2 單向晶閘管簡易檢測1 極性的判斷將萬用表置于 R 1k 或 R 100 擋 如果測得其中兩個電極的正向電阻較小 而交換表筆后測得反向電阻很大 那么以阻值較小的一次為準 黑表筆所接的就是門極G 而紅表筆所接的就是陰極K 剩下的電極便是陽極 2 質量的判斷將萬用表置于 R 10 擋 黑表筆接陽極 紅表筆接陰極 指針應接近 如圖7 7所示 當合上S時 表針應指很小的阻值 約為60 200 表明單向晶閘管能觸發導通 斷開S 表針回不到 表明晶閘管是正常的 有些晶閘管因為維持電流較大 萬用表的電流不足以維持它導通 當S斷開后 表針會回到 也是正常的 如果在S未合上時 阻值很小 或者在S合上時表針也不動 表明晶閘管質量太差或已擊穿 斷極 圖7 7 二 雙向晶閘管 1 結構和符號它是N P N P N五層三端半導體器件 也有三個電極 但它沒有陰 陽極之分 而統稱為主電極T1和T2 另一個電極G也稱為門極 2 工作特點它的主電極T1和T2無論加正向電壓還是反向電壓 其門極G的觸發信號無論是正向還是反向 它都能被 觸發 導通 3 雙向晶閘管的電極識別及質量判別 1 首先確定T2 門極G與T1之間的距離較近 其正 反向電阻都很小 用萬用表 R 1 擋測量G T1間的電阻僅幾十歐 而G 2 1 2之間的反向電阻均為無窮大 那么 當測出某腳和其他兩腳都不通 就能確定該腳為T2極 有散熱板的雙向晶閘管T2極往往與散熱板相通 2 區分G與T1極 確定 2后 剩下兩腳中一腳為T1極 另一腳為G極 用黑表筆接T1極 紅表筆接T2極 把T2與G極瞬時短接一下 給G加上負觸發信號 電阻值如為10 左右 證明管子已導通 導通方向為T1 T2 上述假設正確 如萬用表沒有指示 電阻值仍為無窮大 說明管子沒有導通 假設錯誤 可改變兩極連接表筆再測 如果把紅表筆接 1極 黑表筆接T2極 然后將T2與G極瞬時短接一下 給G加上正觸發信號 電阻值如為10 左右 管子為導通 導通方向為T2 T1 學習要點 1 晶閘管是一種電力半導體器件 是一種可控的電子開關 主要應用在可控整流 交流調壓 大功率變頻控制 逆變控制和無觸點開關等方面 2 單向晶閘管只有在陽極和陰極間加正向電壓 同時在門極和陰極間加正向觸發電壓時 它才會導通 晶閘管一旦導通后 門極便失去控制作用 要使導通的晶閘管關斷 必須將陽極電壓降低 使通過陽極的電流減小到低于維持電流IH 或者改變陽極電壓的極性 3 晶閘管的電極識別和質量好壞可以通過萬用表的電阻擋進行簡易的檢測 任務2學習晶閘管可控整流電路一 單相半波可控整流電路 a 變壓器二次側電壓 b 觸發脈沖 c 輸出波形 晶閘管從開始承受正向陽極電壓到觸發導通期間的電角度稱為觸發延遲角 用表示 晶閘管在一個周期內導通的電角度稱為導通角 用 表示 1 u2為正半周時 晶閘管VT承受正向電壓 如果此時沒有加觸發電壓 則晶閘管處于正向阻斷狀態 負載電壓uL 0 2 當 t 時 門極加有觸發電壓ug 晶閘管具備了導通條件 由于晶閘管正向壓降很小 電源電壓幾乎全部加到負載上 uL u2 3 在 t 期間 盡管ug在晶閘管導通后即已消失 但是晶閘管仍然保持導通 因此 在這期間 負載電壓uL依然和次級電壓u2保持基本相等 4 當 t 時 u2 0 晶閘管自行關斷 uL 0 5 當 t 2 時 u2進入負半周后 晶閘管承受反壓 呈反向阻斷狀態 負載電壓uL 0 在u2的第二個周期里 電路將重復第一周期的變化 如此不斷重復 負載RL上就得到單向脈動電壓 如圖7 10C所示 分析單相半波可控整流電路工作原理 改變觸發延遲角的大小 即改變觸發脈沖在每周期內觸發的時刻 負載電壓的波形不同 單相半波可控整流電路參數計算公式見表7 3 圖7 11 0 時的輸出電壓波形 圖7 12 30 時的輸出電壓波形 二 單相橋式可控整流電路 1 認識單相橋式可控整流電路圖7 13單相橋式可控整流電路圖7 14工作波形圖 a 變壓器二次側電壓 b 觸發脈沖 c 輸出波形 2 工作原理 1 u2為正半周時 二極管VD1 VD4承受正向電壓 VD2 VD3承受正向電壓 如果未加觸發電壓 則晶閘管處于正向阻斷狀態 uL 0 2 當 t 時 加有觸發電壓ug 晶閘管VT導通 電路中的電流方向如圖實線所示 uL和u2基本相等 3 在 t 期間 盡管ug在晶閘管導通后已消失 但是晶閘管仍然保持導通 因此 在這期間 uL依然和u2保持基本相等 極性為上正下負 iVD1 iVD iL 4 當 t 2 時 u2進入負半周后 二極管VD2 VD3承受正向電壓 VD1 VD4承受反向電壓 只要觸發脈沖ug到來 晶閘管VT就導通 電流方向如圖中虛線所示 uL u2 方向仍為上正下負 iVD2 iVD iL 在u2的第二個周期里 電路將重復第一周期的變化 如此不斷重復 負載RL上就得到單向脈動電壓 如圖7 14所示 單相橋式可控整流電路參數計算公式 圖7 15 0 時的輸出電壓波形 圖7 16 30 時的輸出電壓波形 學習要點 1 在單相半波可控整流電路中 負載RL上得到的脈動直流電壓的平均值為UL 0 45U2 流過負載和晶閘管的直流電流相等 即IL IT 晶閘管承受的最大反壓URM U2 2 在單相橋式可控整流電路中 輸出電壓比半波可控整流電路增加一倍 即UL 0 9U2 其它 IL IT 晶閘管承受的最大反壓URM U2不變 3 與二極管整流電路的區別是 晶閘管整流電路輸出的直流電壓是可控的 觸發延遲角越大 輸出電壓越小 的變化范圍稱為移相范圍 單相半波可控整流電路和單相橋式可控整流電路的移相范圍都是0 180 任務3認識單結晶體管一 認識單結晶體管 單結晶體管的實物圖 單結晶體管的結構 單結晶體管的外形 圖形符號 二 單結晶體管觸發電路 1 單結晶體管的基本特性A B1間的電壓為 式中 稱為分壓比 其值一般在0 3 0 9之間 單結晶體管的導通條件是 UE UBB UD UD為PN結的正向壓降 結論 只要改變UE的大小 就可以控制單結晶體管的導通與截至 從而獲得從RB1輸出的脈沖電壓 單結晶體管等效電路 2 單結晶體管觸發電路工作原理 電源接通后 通過可調電阻RP和電阻R3給電容C充電 當電容充電電壓UE上升到大于 UBB UD時 單結晶體管導通 C迅速放電 在R2上形成一個很窄的正脈沖 此圖7 21單結晶體管觸發電路時電容C兩端的電壓幾乎為零 第一個周期過后 由于UCC繼續通過RP和R3給電容C充電 這樣連續不斷重復上述過程 從而獲得晶閘管所需要的觸發脈沖電壓 三 單結晶體管的簡易測試 1 判斷發射極E的方法 把萬用表置于R 100 擋或 R 1K 擋 黑表筆接假設的發射極 紅表筆接另外兩極 當出現兩次低電阻時 調換表筆時 兩次阻值均很大 黑表筆接的就是單結晶體管的發射極 2 B1與B2的判斷方法是 把萬用表置于R 100擋或R 1K擋 用黑表筆接發射極 紅表筆分別接另外兩極 兩次測量中 電阻大的一次 紅表筆接的就是B1極 學習要點 1 單結晶體管有三個電極 分別是發射極E 第一基極B1和第二基極B2 所以又叫雙基極二極管 2 單結晶體管導通條件是UE UBB UD UD為PN結的正向壓降 3 利用單結晶體管和RC電路組成的振蕩電路可以為晶閘管提供觸發信號 4 單結晶體管的常用型號有BT31 BT33 BT35等 引腳排列如圖7 19所示 操作指導 1 認識調光燈電路結構及工作過程 工作過程 接通電源后 交流電經橋式整流后給單向晶閘管陽極提供正向電壓 并經過R2 R3加在單結晶體管的基極上 同時經過電阻R1 RP和R4給電容器C充電 當C兩端的電壓大于單結晶體管的導通電壓時 單結晶體管導通 給晶閘管提供一個觸發脈沖信號 調節電位器RP 就可以改變單向晶閘管的觸發延遲角 的大小 改變單結晶體管觸發電路輸出的觸發脈沖的周期 從而即改變輸出電壓的大小 這樣就可以改變燈泡的亮暗 2 安裝電路按照圖7 22調光燈電路原理圖 在實驗板 或萬能板 上連接電路 1 元件選擇見表7 1 2 元件識別 檢測 整形1 認識晶閘管 單結晶體管等器件及其型號 2 用萬用表檢測單向晶閘管 單結晶體管等器件 畫出單向晶閘管及單結晶體管的外型圖 并標出電極名稱 填入表7 5中 表7 5元件檢測結果 3 元件整形 3 焊接與連線1 合理設計電路 插裝元件及焊接