双向可控硅调光台灯电路实验报告
课程设计
课程名称_____功率电子学课程设计____ 题目名称___双向可控硅调光台灯电路__ 学生学院_______________
专业班级______
学号_________________
学生姓名____________________
指导教师____________________
2012年6月8日
目录
第一部分：摘要 (3)
第二部分：方案的选择及改进 (4)
第三部分：电路工作原理及其原理图 (5)
电路工作原理 (5)
电路原理图 (5)
第四部分：主要元件介绍 (6)
第五部分：所用仪器及元件清单 (7)
第六部分：电路波形及数据分析 (8)
电源电压 (8)
负载两端 (9)
可控硅两端 (11)
电容两端 (14)
可控硅门极 (17)
波形处理及分析 (19)
第七部分：总结 (19)
第八部分：参考文献 (20)
一、摘要
交流调压电路是采用相位控制方式的交流电力控制电路，通常是
将两个晶闸管反并联后串联在每相交流电源与负载之间。在电源的每半个周期内触发一次晶闸管，使之导通。与相控整流电路一样，通过控制晶闸管开通时所对应的相位，可以方便的调节交流输出电压的有值，从而达到交流调压的目的。其晶闸管可以利用电源自然换相，无需强迫关掉电路，并可实现电压的平滑调节，系统响应速度较快，但它也存在深控时功率因数较低，易产生高次谐波等缺点。单相交流调压电路是对单相交流电的电压进行调节的电路。交流调压电路主要应用在电热控制、交流电动机速度控制、交流稳压器等场合，主要有灯光调节（如调光台灯、舞台灯光控制等），温度调节（如工频加热、感应加热、需控制的家用电器等），泵及风机等异步电动机的软起动，交流电机的调压调速（如纺织、造纸、冶金等领域的调压调速），随电机负载大小自动调压（对于起动机等有较长时间空载或轻载的负荷，自动调压可以节省电能），变压器初级调压（在高压小电流或低压大电流直流电源中，如采用晶闸管相孔整流电路，需要很多晶闸管串联或并联，若采用交流调压电路在变压器初级调压。其电压电流值都比较合理，在变压器次级只要用二极管整流即可，从而达到减少体积、减低成本的目的）。与自耦变压器调压方法相比，交流调压电路控制方便，调节速度快，装置的重量轻、体积小，有色金属消耗也少。
二、方案的选择及改进
初始电路原理图：
通过整流电路，将交流电转换成直流电，再通过RC充电为单向晶闸管门极提供触发信号，从而控制晶闸管的导通与关断，进而达到调节电压的作用，这可以使灯泡的亮暗程度得到调节。
调节RP的阻值，可以改变充放电时间，时间一改变，则晶闸管的触发角也相应受到影响，如果R增大，则充电时间变长，触发角越大，导通角越小，输出电压越小，灯泡越暗。反之，R越小，电容充电时间越快，触发角变小，导通角越大，输出电压越大，灯泡越亮
改进方案：为了保护电路，我们在电路中接入一个电阻对电路进行保护，同时在电阻旁边接入一个双向触发管，并且修改了部分器件的参数。
三、电路工作原理图及其原理图
电路名称：双向可控硅调光台灯电路
电路工作原理：
当接通电源，220V 交流电压通过灯泡、R1、R2 对电容C 充电，由于电容两端电压时不能够突变的，对电容充电需要一定的时间，充电时间由R1 和R2 决
定，
越小充电越快，反之则充电越慢。当C 上电压充电到一定电压时双向触发二极管
DB3 导通，双向可控硅也导通，其导通之后，灯泡中有电流通过同时发光。随着
DB3 的导通，C 上的电压被完全放掉，DB3 又截止，可控硅也随之截止，灯泡熄
灭，C 又开始进行充电，照此循环。因为此过程时间短且人眼有短暂停留的现象，
所以灯泡看起来是一直亮着的。
充电时间越短，灯泡就越亮，反之则越暗。如果用在电感性负载上时，需要加载R、C 串联回路，起到保护可控硅的作用。
四、主要元件介绍
双向触发二极管
双向可控硅可控硅一旦被触发导通后，将持续导通到交流电压过零时才会截止。
可控硅承担着流过白炽灯的工作电流，由于白炽灯在冷态时的电阻值非常低，再考虑到交流电压的峰值，为避免开机时的大电流冲击，选用可控硅时要留有较大的电流余量。
触发电路触发脉冲应该有足够的幅度和宽度才能使可控硅完全导通，为了保证可控硅在各种条件下均能可靠触发，触发电路所送出的触发电压和电流必须大于可控硅的触发电压UGT 与触发电流IGT 的最小值，并且触发脉冲的最小宽度要持
续到阳极电流上升到维持电流（即擎住电流IL）以上，否则可控硅会因为没有完全导通而重新关断。
保护电阻R3 是保护电阻，用来防止R2 调整到零电阻时，过大的电流造成半导体器件的损坏。R1 太大又会造成可调光范围变小，所以应适当选择。
功率调整电阻R1 决定白炽灯可调节到的最小功率，若不接入R1，则在R2 调整到最大值时，白炽灯将完全熄灭，这在家庭应用中会造成一定不便。接入R1 后，当R2 调整到最大值时，由于R1 的并联分流作用，仍有一定电流给C 充电，实现
白炽灯的最小功率可以调节，若将R1 换为可变电阻器，则可实现更精确的调节，以确保量产的一致性。同时R1 还有改善电位器线性的作用，使灯光变化更适合人
眼的感光特性。
电位器小功率调光器一般都选择带开关的电位器，在调光至最小时可以联动切断电源，这种电位器通常分为推动式（PUSH）和旋转式（ROTARY ）两种。对于功
率较大的调光器，由于开关触点通过的电流太大，一般将电位器和开关分开安装，以节省材料成本。考虑到调光特性曲线的要求，一般都选择线性电位器，这种电位器的电阻带是均匀分布的，单位长度的阻值相等，其阻值变化与滑动距离或转角成直线关系。
温度保险丝对于大功率的调光器或用于组群安装的调光器，内部温升比平时要高，在电路中安装一只温度保险，可以在异常温升时切断电路，防止灾害事故的
五、所用仪器及元件清单
所用仪器：
示波器（带衰减的测试线缆）、万用表
元件清单：
白炽灯DS：额定电压220V 额定功率40W
电阻：R1=1KΩR2=500KΩR3=100Ω
电容C：100nF
双向触发二极管Q1：DB3
双向可控硅Q2：BT136
六、电路波形及数据分析
电路波形
(1)电源电压U2波形
6
5
4
3
2
1
1
23
4
5
8
6
4
2
2
468
20
100
-2202
2202
t / ms
U 2 / V
负载（灯泡）两端电压波形：
α=0°
4
3
2
1
12
3
4
642
2
4
6
t/ms
20
10
10.4
0.4
-2202
2202
U L
/V
α=30°
4
3
2
1
12
3
4
4
2
2
4
6
-2202
2202
U L
/V t/ms
20
11.6
10
1.6
α=90°
4
3
2
1
12
3
4
6
4
2
2
4
6
x
-2202
2202
U L
/V
t/ms
2015
10
50
α=120°
4
3
2
1
12
3
4
4
2
246
-2202
2202
U L
/V
t/ms
20
16.610
6.6
α=180°
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
2 1.510.5
0.51 1.5
2 2.5
t/ms
2010
-2202
2202
U L
/V
可控硅两端电压波形： α=7°
1.4
1.2
1
0.80.6
0.4
0.2
0.20.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
2 1.510.5
0.5
1
1.5
2
U T /V -2202
2202
t/ms
20.42010.4
100.4
α=30°
1.4
1.2
10.8
0.6
0.4
0.2
0.20.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
2 1.510.5
0.5
1
1.5
2
双向可控硅两端UT 波形α=30°
U T /V 2202-2202
t/ms
21.62011.6
101.6
4
3
2
1
12
3
4
642
2
4
6
t/ms
2015
10
5
-2202
2202
U T
/V
α=120°
4
3
2
1
12
3
4
6
4
2
2
4
6
-2202
2202
U T
/V
t/ms
20
16.610
6.6
4
3
2
1
12
3
4
6
4
2
2
46
t/ms
20
10
-2202
2202
U T
/V
电容两端电压波形： α=7°
1.61.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
2 1.510.5
0.5
1
1.5
2
2.5
α=7.2°
t/ms
20.4
20
10.4
10
0.4
0-3535U C1 / V α=30°
2 1.510.5
0.5
1
1.5
2
1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
t/ms
20
10
0-32
32U C1/V
α=90°
4
3
2
1
12
3
4
2
2
46
8
-32
32
U C1
/V t/ms
20
10
α=120°
5
4
3
2
1
12
3
2
2468
10
2010
-32
32
U C1
/V t/ms
α=180°
4
3
2
1
12
3
4
4
2
2
46
-30
30
U C1
/V t/ms
20
10
可控硅门极+电容两端波形： α=7°
1.6
1.4
1.2
10.8
0.6
0.4
0.2
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
2 1.510.5
0.5
1
1.5
2
t/ms
20
10.4
10
0.4
-0.7
00.7U G /V
α=30°
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
2 1.510.5
0.5
1
1.5
2
U G /V t/ms
-0.7
0.7
20
11.6
10
1.6
α=90°
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
2 1.510.5
0.5
1 1.5
2
-0.700.7U G/V t/ms
20
15
10
5
α=120°
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0.20.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
2 1.510.5
0.5
1
1.5
2
-0.7
0.7
U G /V t/ms
20
16.6
10
6.6
α=180°
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0.20.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
2 1.510.5
0.5
1 1.5
2
t/ms
2010
U G /V
波形分析:
当灯泡（40W ）最亮时，触发角最小，导通角最大，由分析可知，由于可控硅在触发角α=7°时被触发，所以，在0-7°之间可控硅不导通，可控硅承受压降，
灯泡不承受压降。在α>7°时，可控硅导通，承受压降为0，灯泡开始承受电源电压从7°以后的正弦波电压,此时根据上面叙述公式计算出理论输出电压有效值为228.9V，实测得交流输入电压有效值为231V，测得灯泡两端电压有效值为230V，通过灯泡的电流为0.2A。计算得输出功率为230Vx0.2A=46W,，可知电路能正常工作，符合设计要求。
当灯泡熄灭时，触发角最最大，达到180°，此时导通角为0。由于可控硅不导通，则其两端承受电压为电源所加的整个正弦波电压，此时灯泡不承受电压，灯泡两端电压压降为0，输出电压波形为一条幅值为0的直线
灯泡处于中间状态时，波形为最亮和最暗的过渡波形。
七：收获、体会:
通过这次课程设计，学会灵活运用multisim10仿真软件，学会从读方面思考问题。仿真过程与实验过程中出现误差，能在合理范围的则证明实验成功。
这一次课程设计，不仅培养了我的动手能力，同时也培养了我的动脑能力；遇到纹理，多翻查资料，多问问别人，问题便会迎刃而解。
八：参考文献
《电力电子技术》第4版王兆安刘进军主编机械工业出版社2011年7月
可控硅调速电路
可控硅调压调速原理 小功率分体机室内风机目前用的是PG调速塑封电机，为单向异步电容运转电动机。为了满足空调正常的运转，达到制冷、制热能力的平衡，所以必须保证室内风机的转速满足系统的要求，并保持转速的稳定。因此采用可控硅调压调速的方法来调节风机的转速。 1.电路原理图 2.工作原理简介 可控硅调速是用改变可控硅导通角的方法来改变电动机端电压的波形，从而改变电动机端电压的有效值，达到调速的目的。 当可控硅导通角α1=180°时，电动机端电压波形为正弦波，即全导通状态；（图示两种状态）当可 控硅导通角α1 <180°时，电动机端电压波形如图实 线所示，即非全导通状态，有效值减小；α1越小， 导通状态越少，则电压有效值越小，所产生的磁场越 小，则电机的转速越低。但这时电动机电压和电流波 形不连续，波形差，故电动机的噪音大，甚至有明显 的抖动，并带来干扰。这些现象一般是在微风或低风 速时出现，属正常。由以上的分析可知，采用可控硅 调速其电机转速可连续调节。 3.各元器件作用及注意事项 3.1D15、R28、R29、E9、Z1、R30、C1组成降压、整流、虑波稳压电路，获得相对直流电压 12V，通过光电偶合器PC817给双向可控硅BT131提供门极电压； 3.2R25、C15组成RC阻容吸收网络，解决可控硅导通与截止对电网的干扰，使其符合EMI测试标准；同时防止可控硅两端电压突变，造成无门极信号误导通。 3.3TR1选用1A/400V双向可控硅，TR1有方向性，T1、T2不可接反，否则电路不能正常工作。 3.4L2为扼流线圈，防止可控硅回路中电流突变，保护TR1，由于它是储能元件，在TR1关断和导通过程中，尖峰电压接近50V，R24容易受冲击损坏，因此禁止将L2放置在TR1前端。
晶闸管调光台灯电路设计
晶闸管调光台灯电路设计
系别：电气工程系 班级：南车时代电气IGBT订单班工艺2班姓名：徐江 学号：201001340310 指导老师：严俊 2012年4月25日 目录
第一章 绪论 1.1晶闸管的发展 1.2电子调光电路的作用 1.3电子调光电路对大学生的意义 1.4设计思路 第二章 晶闸管调光台灯电路设计 2.1调光台灯电路原理图及分析 2.2认识晶闸管和单结晶体管 第三章 晶闸管调光台灯元器件选择 3.1触发电路各元件的选择 3.2元件型号一览表 第四章 总结 第一章 绪论 1．1晶闸管的发展 晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术史前期，1904年出现了电子管，它能在真空中电子流进行控制，并应用于通信和无线电，从而开启了电子技术用于电力领域的先河。1947年美国著名的贝尔实验发明了晶体管，引发了电子技术的一场革命。 晶闸管是一种半控型器件，是晶体闸流管的简称，又称作可控硅整流器（SCR）。1957年美国通用电器公司开发出世界上第一款晶闸管产品，并于1958年将其商业化；晶闸管由于其优越的电气性能和控制性能，使其应用范围迅速扩大。电力电子技术的概念和基础就是由于晶闸管及晶闸管变流技术的发展而确立的，从而开辟了电力电子技术发展和广泛应用的崭新时代，其标志就是以晶闸管为代表的电力半导体器件
的广泛应用，有人称之为继晶体管发明和应用之后的又一次电子技术改革。 1.2电子调光电路的作用 随着社会的发展，人类对生活水平的要求越来越高。如今患近视病的人越来越多，这不仅仅是因为用眼过度所引起的，还与我们工作环境的光线程度有密切的关系。为了让我们能在一个舒适的光线下工作，故设计该产品，以便我们能人工改变工作环境的光线强度。这不仅仅大大降低我们换眼疾的概率，还可以节能！ 电子调光电路应用非常广泛，尤其是一般市售台灯调光电路上。基本都采用电子式的调光电路，有的高档台灯能实现无级调光，普通台灯则是有极调光，可见电子调光在一些灯具上面用途是非常广泛的。给我们的生活带来了方便。由此可见电子调光的电路的商业潜在价值也是很大的。 1.3电子调光电路对大学生的意义 作为大学生的我们。在很多制作过程之中很多东西都需要用一些特定的调压电路作为驱动装置。因此，电子调光电路对我们而言都是一个非常常见而且必须的电路，故自己便选择制作电子调光电路。而且，在我们刚接触的课程设计之中，电子调光电路的制作相对简单些，也为我们以后制作实物做个铺垫。同时，也为我们今后制作培养感情，不至于很讨厌甚至于害怕！ 1.4设计思路 市场一般是220V交流电，但是电子调光电路中选用的是低电压直流灯泡。故此电路中需要变压器和整理电路，另外需要控制灯泡的亮度，所以需要一个控制电路，从而对输出电压占空比进行调节，这里还需一个斩波电路，从而来控制灯泡亮度。 电子调光电路课程设计综合了电力电子技术中的许多理论知识，他使理论知识得到了更好的巩固，并使理论知识与实际问题相联系。其中主要用到的基础知识有升降压斩波电路和整流电路的工作原理和应用以及晶闸管的应用等。
双向晶闸管交流调压电路分析
双向晶闸管交流调压电路分析 双向晶闸管交流调压电路分析 同学：老师，双向晶闸管看起来与单向晶闸管的外形差不多，也有三个电极（图2 ），它的主要工作特性是什么呢？ 教师：双向晶闸管相当于两个单向晶闸管的反向并联（图3 ），但只有一个控制极。这样，双向晶闸管在正、反两个方向上都能够控制导电，而单向晶闸管却是一种可控的单方向导电器件。给双向晶闸管的控制极加正的或负的触发脉冲，都能使管子触发导通。这样，触发电路的设计就具有很大的灵活性，可以采用多种不同的触发方式。此外，双向晶闸管的两个主电极不再分为阳极和阴极，而是称为第一电极T1 和第二电极T2 。双向晶闸管在电路中不能用作可控整流元件，主要用来进行交流调压、交流开关、可逆直流调速等等。 同学：双向晶闸管触发电路（图 1 ）中，使用了双向触发二极管，我们过去没有听说过这种管子，这是一种什么样的器件呢？ 老师：双向触发二极管（图 4 ）从结构上来说，是一
种没有控制极的晶闸管，我们可以把它看成是两个二极管的反向并联。这样，无论在双向触发二极管的两极之间外加什么极性的电压，只要电压的数值达到管子的转折电压值，就能使它导通。值得注意的是，双向触发二极管的转折电压较高，一般在20 ～40V 范围。 同学：老师，您给我们讲讲双向触发二极管组成的双向晶闸管触发电路的工作原理吧。 老师：调压器电路主要由阻容移相电路和双向晶闸管两部分组成。我们单独画出这两部分电路（图 5 ），R5 、RP 和C5 构成阻容移相电路。合上电源开关S ，交流电源电压通过R5 、RP 向电容器C5 充电，当电容器C5 两端的电压上升到略高于双向触发二极管ST 的转折电压时，ST 和双向晶闸管VS 相继导通，负载RL 得电工作。当交流电源电压过零瞬间，双向晶闸管自行关断，接着C5 又被电源反向充电，重复上述过程。分析电路时，大家应该意识到，触发电路是工作在交流电路中的，交流电压的正、负半周分别会发出正、负触发脉冲送到双向晶闸管的控制极，使管子在正、负半周内对称地导通一次。改变R P 的阻值，就改变了C5 的充电速度，也就改变了双向晶闸管的导通角，相应地改变了负载RL 上的交流电压，实现了交流调压。
调光台灯电路的原理与安装教案
信息化教学设计 教案 参赛专业：《电子技术应用》 课程名称：《电子技能与实训》教案名称：《调光台灯电路的原理与安装》 时间：2010.11
调光台灯电路的原理与安装 一、【教材及学生分析】 1．教材及内容：中等职业教育国家规划实训教材《电子技能与实训》第2版（石小法编写）第四章中的一个实训项目，是晶闸管的综合应用，晶闸管又名可控硅，广泛应用于工业、家用电器中，是弱电控制强电的重要器件，调光台灯电路是它的一个典型应用电路，通过学习，同学们能掌握这类电路的基本检修方法。 2、学生分析 学生在学习这部分知识之前，已经学习了半导体基础知识，可控硅结构和工作特点，以及单结晶体管的特性，通过本节的学习，把零散的基础知识有机地联系在一起，是对所学知识的一个综合应用，锻炼分析电路和排除故障的能力。 中职学生理论基础较薄弱，但他们有较强的探索、创新欲望，喜欢动手实践课程，本节课的设计就是要因材施教、用实践促进理论的学习，引导学生动手实践、自主探索、合作交流，达到预设的教学目标。 二、【教学目标】 1、知识目标 (1) 巩固可控硅、单结晶体管等主要元件的特性及测量方法； (2) 了解台灯调光电路的工作原理； (3)了解电路板制作的初步知识。 2、技能目标 (1) 能正确识别各种元件； (2) 能根据电路图，在仿真软件上实现正确的电路连接与调试； (3) 能根据故障现象加以排除。 (4)会分析简单电路的原理。 3、情感、态度与价值观 (1) 培养学生的学习兴趣； (2) 养成严谨规范的操作习惯； (3) 培养学生的参与意识，树立学习的信心。 三、【教学重点与难点】 重点：电路安装与调试 难点：故障排除 四、【教学器材及环境】 1.多媒体教室（配备投影、屏幕、安装有电子教室广播软件系统、FLASH动画
单相晶闸管调压电路
单向可控硅调压电路 可控硅交流调压器由可控整流电路和触发电路两部分组成，其电路原里图如下图所示。从图中可知，二极管D1—D4组成桥式整流电路，双基极二极管T1构成张弛振荡器作为可控硅的同步触发电路。当调压器接上市电后，220V交流电通过负载电阻RL经二极管D1—D4整流，在可控硅SCR的A、K两端形成一个脉动直流电压，该电压由电阻R1降压后作为触发电路的直流电源。在交流电的正半周时，整流电压通过R4、W1对电容C充电。当充电电压Uc达到T1管的峰值电压Up时，T1管由截止变为导通，于是电容C通过T1管的e、b1结和R2迅速放电，结果在R2上获得一个尖脉冲。这个脉冲作为控制信号送到可控硅SCR的控制极，使可控硅导通。可控硅导通后的管压降很低，一般小于1V，所以张弛振荡器停止工作。当交流电通过零点时，可控硅自关断。当交流电在负半周时，电容C又从新充电……如此周而复始，便可调整负载RL上的功率了。
双向可控硅的工作原理及原理图 2007年12月09日09:11 来源：本站整理作者：本站我要评论(1) 标签：可控硅(358) 双向可控硅的工作原理 1.可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN 管所组成 当阳极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。此时，如果从控制极G输入一个正向触发信号，BG2便有基流ib2流过，经BG2放大，其集电极电流ic2=β2ib2。因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连，所以ib1=ic2。此时，电流ic2再经BG1放大，于是BG1的集电极电流ic1=β1ib1=β1β2ib2。这个电流又流回到BG2的基极，表成正反馈，使ib2不断增大，如此正向馈循环的结果，两个管子的电流剧增，可控硅使饱和导通。 由于BG1和BG2所构成的正反馈作用，所以一旦可控硅导通后，即使控制极G的电流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有关断功能，所以这种可控硅是不可关断的。 由于可控硅只有导通和关断两种工作状态，所以它具有开关特性，这种特性需要一定的条件才能转化 2,触发导通 在控制极G上加入正向电压时（见图5）因J3正偏，P2区的空穴时入N2区，N2区的电子进入P2区，形成触发电流IGT。在可控硅的内部正反馈作用（见图2）的基础上，加上IGT的作用，使可控硅提前导通，导致图3的伏安特性OA段左移，IGT越大，特性左移越快。 一、可控硅的概念和结构？ 晶闸管又叫可控硅。自从20世纪50年代问世以来已经发展成了一个大的家族，它的主要成员有单向晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、快速晶闸管，等等。今天大家使用的是单向晶闸管，也就是人们常说的普通晶闸管，它是由四层半导体材料组成的，有三个PN结，对外有三个电极〔图2(a)〕：第一层P型半导体引出的电极叫阳极A，第三层P 型半导体引出的电极叫控制极G，第四层N型半导体引出的电极叫阴极K。从晶闸管的电路符号〔图2(b)〕可以看到，它和二极管一样是一种单方向导电的器件，关键是多了一个控制极G，这就使它具有与二极管完全不同的工作特性。 图2 二、晶闸管的主要工作特性
十二篇可控硅交流调压电路解析
第一篇： 可控硅是一种新型的半导体器件，它具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、动作快以及使用方便等优点，目前交流调压器多采用可控硅调压器。这里介绍一台电路简单、装置容易、控制方便的可控硅交流调压器，这可用作家用电器的调压装置，进行照明灯调光，电风扇调速、电熨斗调温等控制。这台调压器的输出功率达100W，一般家用电器都能使用。 1：电路原理：电路图如下 可控硅交流调压器由可控整流电路和触发电路两部分组成，其电路原里图如下图所示。从图中可知，二极管D1—D4组成桥式整流电路，双基极二极管T1构成张弛振荡器作为可控硅的同步触发电路。当调压器接上市电后，220V交流电通过负载电阻RL经二极管D1—D4整流，在可控硅SCR的A、K两端形成一个脉动直流电压，该电压由电阻R1降压后作为触发电路的直流电源。在交流电的正半周时，整流电压通过R4、W1对电容C充电。当充电电压Uc达到T1管的峰值电压Up时，T1管由截止变为导通，于是电容C通过T1管的e、b1结和R2迅速放电，结果在R2上获得一个尖脉冲。这个脉冲作为控制信号送到可控硅SCR的控制极，使可控硅导通。可控硅导通后的管压降很低，一般小于1V，所以张弛振荡器停止工作。当交流电通过零点时，可控硅自关断。当交流电在负半周时，电容C又从新充电……如此周而复始，便可调整负载RL上的功率了。 2：元器件选择 调压器的调节电位器选用阻值为470KΩ的WH114-1型合成碳膜电位器，这种电位器可以直接焊在电路板上，电阻除R1要用功率为1W的金属膜电阻外，其佘的都用功率为1/8W的碳膜电阻。D1—D4选用反向击穿电压大于300V、最大整流电流大于0.3A的硅整流二极管,如2CZ21B、2CZ83E、2DP3B等。SCR选用正向与反向电压大于300V、额定平均电流大于1A的可控硅整流器件，如国产3CT系例。 第二篇： 本例介绍的温度控制器，具有SB260取材方便、性能可靠等特点，可用于种子催芽、食用菌培养、幼畜饲养及禽蛋卵化等方面的温度控制，也可用于控制电热毯、小功率电暖器等家用电器。
可控硅调光灯的设计与安装调试
55 可控硅调光灯的设计与安装调试 一、实验目的 1、 了解业余条件下设计、安装印刷线路板的方法。 2、 重点掌握焊接技术 3、 重点掌握可控硅的识别方法及其应用 二、实验原理 1、可控硅作用、特点 普通二极管整流电路存在一个局限性：在输入的交流电压一定时，输出的直流电压也是一个固定值，不能任意调节，但在许多情况下，都要求直流电压能进行调节，即有可控、可调的特点，可控硅的出现有效地解决了这个问题，使半导体器件从弱电领域进入强电领域。 优点：体积小、动作迅速、寿命长 缺点：控制比较复杂。 用途：整流、调节、开关、逆变 2、单相可控硅基本结构 单相可控硅具有：a 、三个PN 结，b 、3个电极的四层结构，如图1示 3、可控硅的导通原理 为了说明可控硅的工作原理，将单相可控硅可切割为二个三极管，每一个晶体管的基极与另一个晶体管的集电极相连。如图2示。 a 、阳极与阴极之前只加正向电压，可控硅处于反向阻塞状态。 b 、控制极与阴极之间加正向电压，可控硅不导通。 c 、阳极与阴极之间加正向电压（触发脉冲），同时在控制极与阴极之间加正向电压，可控硅很快处于导通状态，且可以允许大电流流过，（其电流值只受外接电阻的限制），阳极和阴极之间的压降为1V 左右。 如图2示：假设E G 产生控制电流I G ，加入可控硅的控制极，则经T 2放大后，电流为I G 加入可控硅的控制极，则经T 2放大后，电流为T C2=β2I G ，而Ic 2=I b1，I G =β1I B1=β1β2I G ，这个电流又流入T 2的基极，再一次放大，这两个晶体管之间存在着一个正反馈环，形成强烈的正反馈。因此，很快使两个晶体管饱和导通，导通后其压降很小，电源电压几乎全部加在负载上。
调光台灯电路设计
摘要 为了节能和保护视力，市场上出现各种各样的调光台灯，也有很多的人研究更节能的调光方法。通过multisim10.0仿真，设计出一种调光台灯，通过控制单向晶闸管的导通角来改变灯泡的亮度。CD4017的输出接不同的电阻，高电平经过这些不同大小的电阻对电容进行充电，充电的快慢不一样，单向向晶闸管的触发脉冲移动，导通角发生变化，从而达到调光的目的。 关键词： Multisim；调光；CD4017十进制计数译码器；单向晶闸管；单相桥式整流电路
目录 一设计任务 (3) 1.1设计目的和意义 (3) 1.1.1目的 (3) 1.1.2意义 (3) 1.2初始参数和要求 (3) 1.2.1 初始参数 (3) 1.2.2要求 (3) 二系统设计 (4) 2.1系统工作原理 (4) 2.1.1CD4017工作原理 (4) 2.1.2单向晶闸管 (6) 2.1.3单相桥式整流电路 (7) 2.1.4调光台灯电路原理 (8) 2.2 器件选择 (9) 2.3电路设计 (9) 2.4 电路仿真测试 (13) 三总结 (14) 3.1结论 (14) 3.2优点与不足 (14) 3.3 心得与体会 (15) 参考文献 (15)
一设计任务 1.1设计目的和意义 1.1.1目的 1、熟悉和学会multisim的使用； 2、学会进行设计电路的方法； 3、通过查资料了解各种元件的功能、参数等； 4、了解调光电路的工作原理并进行设计； 5、以节能和保护视力为目的设计调光台灯电路。 1.1.2意义 1、学会并熟练掌握multisim的使用； 2、培养创新的能力； 3、使台灯可以达到节能的目的； 4、学会应用已经学过的知识。 1.2初始参数和要求 1.2.1 初始参数 CD4017的输出端所接的电阻在10Ω-100Ω之间分散取，以达到多级的调光目的；电源选择220V 50Hz的交流电源；灯泡选用230V的，由于电源电压是220V，所以灯泡选择230V的可避免灯泡烧坏。触发电路的电阻阻值为100Ω，电容为47μF,起保护LED灯作用的电阻阻值为300Ω。 1.2.2要求 每次按动按钮开关，CD4017的10个输出就变换输出高电平“1”，并影响灯泡的亮度。
双向可控硅的调光电路
双向可控硅的调光电路 核心提示：双向可控硅的调光电路工作原理说明一接通电源,220V经过灯泡VR4 R19对C 23充电，由于电容二端电压是不能突变的，充电需要一定时间 双向可控硅的调光电路 工作原理说明 一接通电源,220V经过灯泡VR4 R19对C23充电，由于电容二端电压是不能突变的，充电需要一定时间的，充电时间由VR4和R19大小决定，越小充电越快，越大充电越慢。当Ｃ２３上电压充到约为33V左右的时候DB1导通，可控硅也导通，可控硅导通后灯泡中有电流流过，灯泡就亮了。随着DB1导通C23上电压被完全放掉，DB1又截止可控硅也随之截止灯泡熄灭。C23上又进行刚开始一样的循环，因为时间短人眼有暂留的现象,所以灯泡看起来是一直亮的，充放电时间越短灯泡就越亮，反之，R20 C24能保护可控硅，如果用在阻性负载上可以省掉，如果是用在感性负载,比如说电动机上就要加上去，这个电路也可以用于电动机调速上，当然是要求不高的情况下。 这个电路的优点是元件少、成本低、性价比高。缺点是对电源干扰比较大、噪声大、驱动电动机时候在较小的时候可能会发热比较大。 可控硅相当于可以控制的二极管，当控制极加一定的电压时，阴极和阳极就导通了。可控硅分单向可控硅和双向可控硅两种，都是三个电极。单向可控硅有阴极（K）、阳极（A）、控制极（G）。双向可控硅等效于两只单项可控硅反向并联而成。即其中一只单向硅阳极与
另一只阴极相边连，其引出端称T2极，其中一只单向硅阴极与另一只阳极相连，其引出端称T2极，剩下则为控制极（G）。1、单、双向可控硅的判别：先任测两个极，若正、反测指针均不动（R×1挡），可能是A、K或G、A极（对单向可控硅）也可能是T2、T1或T2、G极（对双向可控硅）。若其中有一次测量指示为几十至几百欧，则必为单向可控硅。且红笔所接为K极，黑笔接的为G极，剩下即为A极。若正、反向测批示均为几十至几百欧，则必为双向可控硅。再将旋钮拨至R×1或R×10挡复测，其中必有一次阻值稍大，则稍大的一次红笔接的为G极，黑笔所接为T1极，余下是T2极。 2、性能的差别：将旋钮拨至R×1挡，对于1~6A单向可控硅，红笔接K极，黑笔同时接通G、A极，在保持黑笔不脱离A极状态下断开G极，指针应指示几十欧至一百欧，此时可控硅已被触发，且触发电压低（或触发电流小）。然后瞬时断开A极再接通，指针应退回∞位置，则表明可控硅良好。 对于1~6A双向可控硅，红笔接T1极，黑笔同时接G、T2极，在保证黑笔不脱离T2极的前提下断开G极，指针应指示为几十至一百多欧（视可控硅电流大小、厂家不同而异）。然后将两笔对调，重复上述步骤测一次，指针指示还要比上一次稍大十几至几十欧，则表明可控硅良好，且触发电压（或电流）小。若保持接通A极或T2极时断开G极，指针立即退回∞位置，则说明可控硅触发电流太大或损坏。可按图2方法进一步测量，对于单向可控硅，闭合开关K，灯应发亮，断开K灯仍不息灭，否则说明可控硅损坏。 对于双向可控硅，闭合开关K，灯应发亮，断开K，灯应不息灭。然后将电池反接，重复上述步骤，均应是同一结果，才说明是好的。否则说明该器件已损坏。
晶闸管调光电路制作
项目四电子工艺应用技能实训 任务单2
一、任务布置 1．团队制定设计方案和工作计划表。 2．设计并分析晶闸管调光电路 3．利用万用表对元件的性能进行检测 4．利用Protel DXP 2004绘制晶闸管调光电路的原理图与PCB图 5．会利用化学蚀刻方法制作晶闸管调光电路印制电路板 6．能够采用手工焊接方式进行元器件焊接 7．对晶闸管调光电路进行组装与调试 二、相关知识 1.电路组成与工作原理 本电路由整流电路、控制电路、触发电路、同步电路和负载构成。22V交流电经变压器T降压后，形成全波整流脉冲信号，经R1、V8稳压后形成梯形波，作为触发电路供电电压，此梯形波经电位器RP 、电阻R4对电容C充电，当充电电压达到峰点电压时V7导通，电容C开始放电，放电时间常数为R3C。当电压下降至单结晶体管谷点电压时V7截止，从新进行充电。在电容C放电过程中，R3上电压降通过V6加到晶闸管的控制极，当时触发电压达到控制导通电压时，晶闸管导通，灯泡亮。通过调整电位器的阻值，从而改变充电时间常数，从而改变晶闸管导通角的大小，改变灯泡的明和暗，参考原理图见图2.1。 图2.1 晶闸管调光电路参考原理图 2.主要元器件检测
①闸管检测：用万用表R×100或R×1K挡，测量晶闸管任意两管脚间的正反向电阻，当万用表指示低阻值（几百欧至几千欧的范围）时，黑表笔所接的是控制极G，红表笔所接的是阴极C，余下的一只管脚为阳极A。 好坏判断方法：用万用表R×10档，黑表笔接阳极，红表笔接阴极，指针应接近∞，当合上S时，表针应指很小阻值，约为60～200欧姆，表明晶闸管能触发导通。单向晶闸管断开S，表针不回到零，表明晶闸管是正常的。如果在S未合上时，阻值很小，或者在S合上时，表针也不动，表明晶闸管质量太差，或已击穿、断极。 图2.2 单向晶闸管万用表检测示意图 ②单结晶体管引脚判断方法 判断单结晶体管发射极E的方法是：把万用表置于R*100挡或R*1K挡，黑表笔接假设的发射极，红表笔接另外两极，当出现两次低电阻时，黑表笔接的就是单结晶体管的发射极。 单结晶体管B1和B2的判断方法是：把万用表置于R*100挡或R*1K挡，用黑表笔接发射极，红表笔分别接另外两极，两次测量中，电阻大的一次，红表笔接的就是B1极。 三、技能要点 1．晶闸管调光电路设计 （1）通过团队讨论制定设计方案，确定原理框图，确定元件参数，并利用Multisim 10进行仿真实验。 （2）利用Protel DXP绘制晶闸管调光电路原理图。 （3）根据需要建立元件库。 （4）元件标示清楚，布局位置合理、美观。晶闸管调光电路的参考电路见图2-1。 （5）对元件进行检测，元器件清单见表2-1。
双向可控硅结构原理及应用
双向可控硅结构原理及应用 时间：2010-01-19 09:58:05 来源：作者： 普通晶闸管(VS)实质上属于直流控制器件。要控制交流负载，必须将两只晶闸管反极性并联，让每只SCR控制一个半波，为此需两套独立的触发电路，使用不够方便。 双向晶闸管是在普通晶闸管的基础上发展而成的，它不仅能代替两只反极性并联的晶闸管，而且仅需一个触发电路，是目前比较理想的交流开关器件。其英文名称TRIAC即三端双向交流开关之意。 构造原理 尽管从形式上可将双向晶闸管看成两只普通晶闸管的组合，但实际上它是由7只晶体管和多只电阻构成的功率集成器件。小功率双向晶闸管一般采用塑料封装，有的还带散热板，外形如图l所示。典型产品有BCMlAM(1A／600V)、BCM3AM(3A／600V)、2N6075(4A／600V)，MAC218-10(8A／800V)等。大功率双向晶闸管大多采用RD91型封装。双向晶闸管的主要参数见附表。 双向晶闸管的结构与符号见图2。它属于NPNPN五层器件，三个电极分别是T1、T2、G。因该器件可以双向导通，故除门极G以外的两个电极统称为主端子，用T1、T2。表示，不再划分成阳极或阴极。其特点是，当G极和T2极相对于T1，的电压均为正时，T2是阳极，T1是阴极。反之，当G极和T2极相对于T1的电压均为负时，T1变成阳极，T2为阴极。双向晶闸管的伏安特性见图3，由于正、反向特性曲线具有对称性，所以它可在任何一个方向导通。 检测方法 下面介绍利用万用表RXl档判定双向晶闸管电极的方法，同时还检查触发能力。 1.判定T2极 由图2可见，G极与T1极靠近，距T2极较远。因此，G—T1之间的正、反向电阻都很小。在用RXl档测任意两脚之间的电阻时，只有在G-T1之间呈现低阻，正、反向电阻仅几十欧，而T2-G、T2-T1之间的正、反向电阻均为无穷大。这表明，如果测出某脚和其他两脚都不通，就肯定是T2极。，另外，采用TO—220封装的双向晶闸管，T2极通常与小散热板连通，据此亦可确定T2极。
晶闸管直流调光电路讲解
郑州科技学院 《模拟电子技术》课程设计 题目 学生姓名 专业班级 学号 院（系） 指导教师 完成时间
目录 1课程设计的目的 (1) 2 课程设计的任务与要求 (1) 3设计方案与论证 (2) 3.1 设计方案 (2) 3.2 设计论证 (3) 4设计原理及功能说明 (4) 4.1 设计原理 (4) 4.2工作原理图当中各个元器件的功能说明 (5) 5 单元电路的设计及说明 (6) 5.1 主电路的说明 (6) 5.1.1 主电路核心器件的说明 (6) 5.1.2 主电路的设计及分析 (7) 5.2 驱动电路介绍说明 (9) 5.2.1 驱动电路核心器件介绍 (9) 5.2.2 驱动电路的组成及说明 (13) 6硬件的安装与调试 (15) 6.1 晶闸管调光电路的安装 (15)
6.2 晶闸管调光电路的调试 (15) 6.3 晶闸管调光电路故障分析及处理 (15) 7 总结 (16) 参考文献 (17) 附录1：总体电路原理图 (18) 附录2：元件清单如下表： (19)
1课程设计的目的 课程设计是课程的总结性教学环节，是培养我们综合运用本门课程及有关先修课程的基本知识去解决某一实际问题的基本训练，加深对该课程知识的理解。在整个教学计划中,它起着培养我们独立工作能力的重要作用。通过本课程设计, 主要训练和培养我们的查阅资料，方案的选择的能力。 2 课程设计的任务与要求 1. 课程设计的任务 本课程设计的任务主要是利用晶闸管所受电压的大小，调节发光二极管的亮度，并且比较一些元器件实际输出波形与理论波形的区别。同时，也让我从实际动手当中知道在制作过程中常见一些困难，及解决这些困难的方法。 2. 课程设计的要求 本课程设计主要是对工作原理方面、制作工艺方面等方面作出要求具体如下所述 （1）工作原理要求： 对整流之后加在晶闸管两端的电压的大小进行控制调节，其驱动调节的工作要求如下： 1）触发信号要有足够的功率。 2）触发信号波形应有一定的宽度，脉冲前沿尽可能的陡，以使元件再触发导通后阳极电流能迅速上升超过擎住电流而导通。 3）为使晶闸管在每个周期都在相同的控制角触发导通，触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，且脉冲与电源波形保持固定的相位关系。
晶闸管调光电路的安装与调试课程案例
《晶闸管调光电路的安装与调试》项目案例 ————调光灯的电路制作与调试调光灯在日常生活中的应用非常广泛，其种类也很多。下图a是常见的卡通调光台灯。旋动调光旋钮便可以调节灯泡的亮度。 ( a )调光灯 ( b )调光灯原理图 1.电子调光的作用 随着社会的发展，人类对生活水平的要求越来越高。如今患近视病的人越来越多，这不仅仅是因为用眼过度所引起的，还与我们工作环境的光线程度密切的关系。为了我们能在一个舒适的光线下工作，故设计该产品，以便我们能人工改变环境的光线强度。这不仅仅大大降低我们换眼疾的概率，还可以节能。 2. 设计思路
市场一般是220V交流电，但是电子调光电路中选用的是低电压直流灯泡。故此电路中需要变压器和整理电路，另外需要控制灯泡的亮度，所以需要一个控制电路，从而对输出电压占空比进行调节，这里还需要一个斩波电路，从而来控制灯泡亮度。 3. 制作与调试 (1)按材料清单清点元器件 元件名称规格数量 VD1~VD4 二极管IN4007 5 V5 晶闸管BT1690 1 VT 单结晶体管BT33 1 VD Z稳压二极管8,.2V 1 R1 电阻器200Ω 1 R2 电阻器330Ω 1 R3 电阻器100Ω 1 R4 电阻器10kΩ 1 R5 电位100kΩ器 1 C 涤纶电容器0.1μ F 1 HL 灯泡12V25W 1 灯座 1 电源线 1 导线若干 印制板 1 (2)对照原理图b 看懂装配图，将图上的电路符号与实物对照。 (3) 检查印制板看是否有开路、短路、隐患。 (4)装接前的准备 1）用万用表测试各元件的主要参数，及时更换存在质量的元器件。 2）将所有元器件引脚上的漆膜、氧化膜清除干净，对导线进行搪锡。 3）根据要求对各元器件进行整形。 （5）装接 1）有极性的元器件二极管、晶闸管、单结晶体管等，在安装时要注意极性，切勿装错。 2）所有元器件尽量贴近线路板安装。 3）开关电位器要用螺母固定在印制板开关的孔上，电位器用导线连接到线路板的所
调光灯电路仿真
摘要：晶闸管调光电路是模拟电路的课程教学和中级维修电工电子技术实训教学中的一个重点和难点内容。在教学中应用Multisim 10仿真软件，研究控制角对输出电压的影响，仿真结果与理论分析计算一致。计算机仿真辅助教学可以使课堂教学更形象、更直观，使复杂深奥的知识简单化，从而加深学生对理论知识的理解，提高教学效率，取得很好的教学效果。 关键词：Multisim 10；晶闸管；调光电路；计算机仿真 调光电路在日常生活中应用较为广泛。在教学中，它不仅是学习晶闸管应用的入门电路，也是中级维修电工电子技能实训的经典项目。调光电路内容涉及广，具体包括晶闸管、单相半波可控整流电路、单结晶体管触发电路等工作原理，以及控制角和同步触发的概念、控制角对被控电压的影响等。对于学生来说，要理解和掌握这些知识点，借助传统的仪器仪表获取波形图来分析无疑具有很大的挑战性。利用Mult isim 10软件进行实验仿真，可以动态直观地观察不同参数对调光电路性能的影响，对于理解原理，熟悉调试过程具有很大的帮助。 1 Multisim 10简介 Multisim 10是美国国家仪器公司最新推出的版本。Multisim 10用软件的方法虚拟电子与电工元器件，虚拟电子与电工仪器和仪表，实现了“软件即元器件”、“软件即仪器”，是一个原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件。 Multisim 10的元器件库提供了千种电路元器件供实验选用，也可以
新建或扩充已有的元器件库，因此也很方便的在工程设计中使用。Mu ltisim 10的虚拟测试仪器仪表种类齐全，有一般实验用的通用仪器，如万用表、函数信号发生器、双踪示波器、直流电源；而且还有一般实验室少有或没有的仪器，如波特图仪、字信号发生器等。 Multisim 10不仅可以设计、测试和演示各种电子电路，而且还具有较为详细的电路分析功能。可以完成电路的瞬态分析和稳态分析、时域和频域分析等电路分析方法，以帮助设计人员分析电路的性能。 2 调光电路设计 2．1 电路组成 调光电路如图1所示，由整流电路、触发电路和主电路3部分组成。VD1～VD4组成的桥式整流电路和稳压管VD2组成的稳压电路产生一个梯形波电压，用来作为单结晶体管的电源电压，也用来保证触发电路与主电路同步。充电回路(R2+R3)C1和可编程单结晶体管PUT构成触发电路，用来产生晶闸管的同步触发脉冲。主电路由晶闸管VT1和照明灯X1组成，电源直接由220 V市电提供。 2．2 调光原理 接通电源前，电容C1上电压为零。接通电源后，电容C1经由R2、R3充电，电容的电压uC逐渐升高。当达到峰点电压UP时，PUT的e～b1间导通，电容上电压uC经e～b1向电阻R5放电。当电容上的电压uC降到谷点电压UV时，PUT恢复阻断状态。此后，电容C1又重新充电，重复上述过程，结果在电容C1上形成锯齿状电压，在R5上则形成脉冲电压。此脉冲电压作为可控硅VT1的触发信号。在VD1～VD4
V自动调光台灯电路图
V自动调光台灯电路图 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
电路工作原理该自动调光台灯电路由电源电路和光控电路组成，如图3-201所示。 电源电路由电源开关S、滤波电容器Cl、C2、电感器L、整流桥堆UR、限流电阻器Rl 和稳压二极管VS组成。光控电路由光敏电阻器RG、电阻器肥-R4、电位器RP、电容器C3、晶位管V1、双向触发二极管V2和晶闸管VT组成。接通电源开关S，交流220V电压经Cl和「滤波、UR整流后分为两路:一路经Rl限流、VS稳压及C2滤波后，为光控电路提供9V直流工作电压;另一路经照明灯EL加在晶闸管VT两端。光敏电阻器RG作为光线检测探头，用来检测书本处的光照度。当书本处光照度不足时，RG的阻值增大，使Vl 的基极电位降低，集电极电流增大，C3的充电时间缩短，使触发脉冲相位前移，晶闸管VT 的导通角增大，EL的亮度增加;反之，当书本处光照度增加时，VT的导通角会变小，EL的亮度会减弱，从而实现了自动调光的目的。 元器件选择Rl选用1/2W金属膜电阻器;R2-R4选用1/4W碳膜电阻器或金属膜电阻器。 RP选用有机实心电位器或合成膜电位器。RG选用MG43或MG45系列的光敏电阻器，其亮阻应在5-lOkO之间。使用时用两根6Ocm的导线引出，装在带透明窗的塑料盒内，作为光线检测探头。Cl选用耐压值为400V的涤纶电容器或CBB电容器;C2选用耐压值为16V的铝电解电容器;C3选用独石电容器。VS选用lW、9V的硅稳压二极管。UR选用lA、400V的整流桥堆。Vl选用S9012或C8550型硅PNP晶体管;V2选用DB3或2CTS系列的双向触发二极管。VT选用TLC336A(3A、600V)型双向晶闸管。L选用高频扼流圈。
基于PWM调光的多功能LED台灯设计方案
基于PWM调光的多功能LED台灯设计方案 2012-04-26 站长统计 中心议题： 基于PWM调光的多功能LED台灯设计方案 解决方案 探究系统硬件电路设计方法 设计基于PWM 调光的多功能LED 台灯 引言 随着全球能源危机和气候变暖问题的日益严重，绿色节能已经成为全球普遍关注的话题，人们正通过各种途径寻找新的节能方式。照明是人类消耗能源的重要方面，在电能消耗中，发达国家照明用电占发电总量的比例是19%,我国也达到12%.随着经济发展，我国的照明用电将有大比例的提高，因此绿色节能照明的研究越来越受到重视。LED 作为一种固态冷光源，是继白炽灯、荧光灯、高强度放电灯（如高压钠灯和金卤灯）之后的第四代新光源。基于白光LED 的固态照明，是一种典型的绿色照明方式，与传统光源相比，具有节能、环保、寿命长、体积小、安全可靠等特点，代表着照明技术的未来，并符合当前政府提出的"建设资源节约型和环境友好型社会"的要求。可以预见不久的将来，LED 必然会进入普通照明领域取代现有的照明光源。 目前，市场上采用白炽灯、卤素灯、荧光灯为光源的台灯普遍存在着低效率、高能耗、不易调光等缺点；至于寿命结束的含汞灯，一旦处理不当，将对环境造成严重危害；而且部分台灯产品功能单一，缺少亮度调节、时钟日历、温度显示等功能，无法适应现代家庭生活的实际需求。为解决当前问题，本文设计了以AT89S51 单片机为核心的多功能白光LED 台灯系统，采用PT4115 大功率LED 恒流驱动方案，可实现对LED 台灯的PWM 调光控制；同时兼有时钟日历、声光闹钟、温度检测、液晶显示等多项功能。在实现高效节能的同时，为家庭使用提供了极大的便捷。 1 系统硬件电路设计 该多功能LED 台灯系统采用20 只5mm 高亮白光LED 灯珠为光源，以A T89S51 单片机为主控芯片，由LED 恒流驱动系统、时钟系统、测温系统、液晶显示系统、蜂鸣系统、按键系统组成。系统结构框图如图1 所示。 该系统可具体实现LED 台灯的10 级PWM 调光控制；液晶屏实时显示时钟、日历与环境温度信息；闹钟功能采用声光报警方式，即一旦到达闹钟时间，LED 台灯自动点亮，并发出蜂鸣声报警，以唤醒用户；用户可通过按键系统实现对时钟日历与闹钟参数的设置、LED 亮度的调节以及闹钟报警的解除。
可控硅触发电路.doc
可控硅触发电路必须满足的三个主要条件 一、可控硅触发电路的触发脉冲信号应有足够的功率和宽度 为了使所有的元件在各种可能的工作条件下均能可靠的触发，可控硅触发电路所送出的触发电压和电流，必须大于元件门极规定的触发电压UGT与触发电流IGT的最大值，并且留有足够的余量。另外，由于可控硅的触发是有一个过程的，也就是可控硅触发电路的导通需要一定的时间，不是一触即通，只有当可控硅的阳极电流即主回路电流上升到可控硅的擎住电流IL以上时，管子才能导通，所以触发脉冲信号应有一定的宽度才能保证被触发的可控硅可靠导通。例如：一般可控硅的导通时间在6μs左右，故触发脉冲的宽度至少在6μs以上，一般取20～50μs，对于大电感负载，由于电流上升较慢，触发脉冲宽度还应加大，否则脉冲终止时主回路电流还未上升到可控硅的擎任电流以上，则可控硅又重新关断，所以脉冲宽度下应小于300μs，通常取1ms，相当广50Hz正弦波的18°电角度。 二、触发脉冲的型式要有助于可控硅触发电路导通时间的一致性 对于可控硅串并联电路，要求并联或者串联的元件要同一时刻导通，使两个管子中流过的电流及或承受的电压及相同。否则，由于元件特性的分散性，在并联电路中使导通较早的元件超出允许范围，在串联电路中使导通较晚的元件超出允许范围而被损坏，所以，针对上述问题，通常采取强触发措施，使并联或者串联的可控硅尽量在同一时间内导通。 三、触发电路的触发脉冲要有足够的移相范围并且要与主回路电源同步 为了保证可控硅变流装置能在给定的控制范围内工作，必须使触发脉冲能在相应的范围内进行移相。同时，无论是在可控整流、有源逆变还是在交流调压的触发电路中，为了使每—周波重复在相同位置上触发可控硅，触发信号必须与电源同步，即触发信号要与主回路电源保持固定的相位关系。否则，触发电路就不能对主回路的输出电压Ud进行准确的控制。逆变运行时甚至会造成短路事故，而同步是由相主回路接在同一个电源上的同步变压器输出的同步信号来实现的。 可控硅（晶闸管）的交流调压原理 一、双向可控硅交流调压原理 一只双向可控硅的工作原理，可等效两只同型号的单向可控硅互相反向并联，然后串联在调压电路中实现其可控硅交流调压的。为５０Ｈｚ交流电的电压波形。在０～ａ′时间内，ＳＣＲ１因控制极Ｇ无正脉冲信号而正向阻断，而ＳＣＲ２则反向不导通。在ａ′～?π时间内，ＳＣＲ１控制极Ｇ受触发脉冲触发而导通. 将可控硅在正向阳极电压作用下不导通的范围称为控制角，用字母ａ表示，而导通范围称为导通角，用字母θ表示。显然控制角ａ的大小，可改变正负半周波形切割面积的大小。当ａ越小被切割的波形面积越小，输出交流电压的平均值越大。相反，当ａ角越大，被切割的波形面积越大，输出交流电压的平均值越小。 二、单向可控硅交流调压原理 ５０Ｈｚ交流电压通过四个二极管组成的单向器，将５０Ｈｚ正负半波变换为相对应时刻的单向电压，再用一只单向可控硅来实现交流调压。 可控硅的工作电流就等于Ｉ，在实际应用中ＳＣＲ的工作电流一般取１～１．５Ｉ。由于采用了单向器，所以ＳＣＲ不承受反向电压，为了防止单向器二极管击穿短路而损坏可控硅，实际应用时ＳＣＲ反向工作电压仍应取≥４００Ｖ。 双向可控硅交流稳压器电路
(完整版)双向可控硅详解
双向可控硅详解 双向可控硅是一种硅可控整流器件，也称作晶闸管。这种器件在电路中能够实现交流电的无触点控制，以小电流控制大电流，具有无火花、动作快、寿命长、可靠性高以及简化电路结构等优点。因此，它被广泛应用于各种电器调速、调光、调压、调温以及各种电器过载自动保护等电子电路中。 双向可控硅的外型及内部结构 从外表上看，双向可控硅和普通可控硅很相似，也有三个电极。但是，它除了其中一个电极G仍叫做控制极外，另外两个电极通常却不再叫做阳极和阴极，而统称为主电极Tl和T2。它的符号也和普通可控硅不同，是把两个可控硅反接在一起画成的，如图2所示。它的型号，在我国一般用“3CTS”或“KS”表示；国外的资料也有用“TRIAC”来表示的。 双向可控硅的规格、型 号、外形以及电极引脚排列 依生产厂家不同而有所不 同，但其电极引脚多数是按 T1、T2、G的顾序从左至右 排列(观察时，电极引脚向 下，面对标有字符的一面)。 目前市场上最常见的几种 塑封外形结构双向可控硅 的外形及电极引脚排列如 下图1所示。 双向可控硅的电路符号如图2所示。双向可控硅的外形结构和普通可控硅没有多大区别，几十安以下的，则通常采用图1所示塑封外形结构。几十安到一百余安电流大小的则采用螺栓型；额定电流在200安以上的一般都是平板型的； 从内部结构来看，双向可控 硅是一种N—P—N—P—N型五 层结构的半导体器件，见图3(a)。 为了便于说明问题，我们不妨把 图3(a）看成是由左右两部分组
合而成的，如图3(b)。这样一来，原来的双向可控硅就被分解成两个P—N—P—N型结构的普通可控硅了。如果把左边从下往上看的p1—N1—P2—N2部分叫做正向的话，那么右边从下往上看的N3—P1—N1—P2部分就成为反向，它们之间正好是一正一反地并联在一起。我们把这种联接叫做反向并联。因此，从电路功能上可以把它等效成图3(c)，也就是说，一个双向可控硅在电路中的作用是和两只普通可控硅反向并联起来等效的。这也正是双向可控硅为什么会有双向控制导通特性的根本原因。 对于两只反向并联的普通可控硅来说，因为它们各自都有自己的控制极，所以必须通过两个控制极的协调工作，才能达到控制电路的目的。而双向可控硅却不同，它只有一个控制极，通过这唯一的控制极就能控制双向可控硅的正常工作。显然，它的触发电路、比起两只反向并联的普通可控硅的触发电路要简单得多。这不仅给设计和制造带来很多方便，而且也使电路的可靠性得到提高，设备的体积缩小，重量减轻，这是双向可控硅的一个突出的优点。 双向可控硅的特性曲线． 既然一个双向可控硅是由两只普通可控 硅反向并联而成的，那么，我们会很自然地想 到，它的特性曲线就应该是由这两只普通可控 硅的特性曲线组合而成。图4示出了双向可控 硅的特性曲线。 由图可见，双向可控硅的特性曲线是由 一、三两个象限内的曲线组合成的。第一象限的曲线说明当加到主电极上的电压使Tc 对T1的极性为正时，我们称为正向电压，并用符号U21表示。当这个电压逐渐增加到等于转折电压UBO时，图3(b)左边的可控硅就触发导通，这时的通态电流为I21，方向是从T2流向Tl。从图中可以看到，触发电流越大，转折电压就越低，这种情形和普通可控硅的触发导通规律是一致的，当加到主电极上的电压使Tl对T2的极性为正时，叫做反向电压，并用符号U12表示。当这个电压达到转折电压值时，图3（b)右边的可控硅便触发导通，这时的电流为I12，其方向是从T1到T2。这时双向可控硅的特性曲线，如图4中第三象限所示。在上述两种情况中，除了加到主电极上的电压和通态电流的方向相反外，它们的触发导通规律却是同的。如果这两个并联连接的管子特性完全相同的话，一，三象限的特性曲线就应该是对称的。 通过对双向可控硅特性曲线的分析可以知道；双向可控硅不象普通可控硅那样，必须在阳极和阴极之间加上正向电压，管子才能导通。对双向可控硅来说，无所谓阳极和