晶闸管直流调光电路

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4）脉冲的同步 当梯形波电压过零时，电容 C 两端电压也 降为零， 因此电容 C 每次连续充放电的起始点也就是主电路电压 过零点，这样就保证了输出脉冲电压的频率和电源频率同步。
5)脉冲移相 在一个梯形波电压作用下， 单结晶体管触发电路 产生的第一个脉冲就能使晶闸管触发导通，衙面的脉冲通常是无 用的。由于晶闸管导通的时刻只取决于阳极电压为正半周时，加 到控制极第一个触发脉冲的时刻， 因此，电容 C 充放电过程越快， 第一个脉冲出现的时刻越早，晶闸管的导通角也就越大，整流输 出的平均电压也就越高，反之，如电容 C 放电越慢，第一个脉冲 出现的越迟，整流输出的平均电压也就越小。由此，只要改变滑 动变阻器 Rp 的大小就可以改变电容 C 的充电速度，也就改变了 第一个脉冲出现的时刻，这就起到了脉冲移相的目的。
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4）晶闸管的误导通往往是由于干扰信号进入门极电路而引 起的，因此需要对触发电路进行屏蔽、隔离等抗干扰措施。防止 干扰与误触发 （ 2） 制作工艺要求： 1．注意元件布置要合理。 2．焊接应无虚焊、错焊、漏焊，焊点应圆滑无毛刺。 3．焊接时应重点注意二极管、 稳压管、 单结晶体管、晶闸管等元 件的管脚。
3 设计方案与论证 3.1 设计方案
本课程设计采用控制输出电压波形的面积的大小，来达到对 LED 调光的目的。其中有两种方案可以应用：
第一种方案是在晶闸管的阳极串上一个滑动变阻器，调节滑 动变阻器阻值的大小来改变 LED 的亮度。
第二种方案是在单结晶体管的发射极上串上一个滑动变阻 器，调节滑动变阻器阻值的大小就相当于间接调节驱动信号相位 角的大小，即改变输出电压的大小，从而调节了 LED 的亮度。
析原理时，可以把它看作由一个 PNP 管和一个 NPN 管所组成，
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其等效图解如 5-2 图所示：
图 5-2 等效电路图
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 I b1=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。
5.1.2 主电路的设计及分析
本电路设计的主电路主要是由变压器、桥式整流电路、稳压 管、晶闸管、 LED 灯等组成。具体如 5-3 所示：
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图 5-3 主电路 整流电路是由四个普通型二极管组成。由整理桥可得波形如 下 5-4 图（左为实际波形，右为理论波形）所示：
图 5-4 整流波形 该波形同时也是控制角等于 0 时输出电压波形，整流后得到
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只要改变滑动变阻器 Rp 的大小就可以改变电容 C 的充电速度， 也就改变了第一个脉冲出现的时刻， 这就起到了脉冲移相的目的。 工作原理图 4-1 图所示：
图 4-1 工作原理图
4.2 工作原理图当中各个元器件的功能说明
D1-D 4 组成桥式整流提供直流电源 R1 —限流电阻 R2— 温度补偿电阻 R3— 形成并输出脉冲 R4— 保护电阻 Rp— 移相控制，改变 Rp 大小就能改变电容 C 的充放电 时间 C—充、放电
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.
3.2 设计论证
本课程设计的论证介绍有以下几个方面： 1)主电路采用单个晶闸管的单相桥式可控整流电路，电路的 负载是 LED 灯，它与晶闸管串联。 2)驱动电路（单结晶体管触发电路）电源是由主电路桥式整 流输出，经稳压管电路 削波后得到的梯形波电压。 3)触发脉冲形成过程：梯形波电压经电阻对电容 C 充电，当 C 两端电压上升到单结晶体管峰点电压 Up 时单结晶体管由截止 变为导通，此时，电容 C 就通过 e—b1，电阻迅速放电，放电电 流在电阻上产生一个尖顶脉冲， 随着 C 的放电， 当 C 两端电压降 至单结晶体管谷点电压 Vr 时，单结晶体管重新截止，电容 C 又 重新充电，重复上述过程，在电阻两端就输出一组尖脉冲（在一 个梯形波电压周期内， 脉冲产生的个数是由电容 C 充放电的次数 决定）。在周期性梯形波电压的连续作用下上述过程反复进行。
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。
6.2 晶闸管调光电路的调试 ....................................1.5 6.3 晶闸管调光电路故障分析及处理 .....................15 7 总结 .............................................................................1.6. 参考文献 ....................................................................1.7. 附录 1：总体电路原理图 ..........................................1.8 附录 2：元件清单如下表： ......................................1.9
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电压为 U=0.9*U 2=0.9*12=10.8V 稳压电路是由一个 12V 的稳压二极管独立构成。 由稳压电路
可得波形如 5-5 图（左为实际波形，右为理论波形）所示：
图 5-5 稳压波形
5.2 驱动电路介绍说明 5.2.1 驱动电路核心器件介绍
1．单结管结构 单结晶体管结构示意图如图 5-6（a）所示。在一块高电阻率 的 N 型硅半导体基片上引出两个电极：第一基极 b1 与第二基极 b2。这两个基极之间的电阻 Rbb 即是基片的电阻， 约 2～12 k Ω。 在 两基极之间， 靠近 b2 极处设法掺入 P 型杂质铝， 引出电极称为发 射极 e。所以，它是一种特殊的半导体器件，有三个引出端， 只 有一个 PN 结，故称单结晶体管，又称双基极二极管。其等效电 路、符号与管脚如图 5-6（ b）、（ c）、（ d）所示， Rb1、 Rb2 分 别为 e 极与 b1、 b2 之间的基片电阻。
和 N 型硅组成的四层 P1N1P2N2 结构。它有三个 PN 结（ J1、 J2、 J3），从 J1 结构的 P1 层引出阳极 A ，从 N2 层引出阴级 K ，从 P2 层引出控制极 G，所以它是一种四层三端的半导体器件。
5-1 晶闸管内部结构图 图 5-1 晶闸管结构
2.晶闸管的工作原理 可控硅是 P1N1P2N2 四层三端结构元件，共有三个 PN 结，分
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 ...................................1.3 6 硬件的安装与调试 ....................................................1..5 6.1 晶闸管调光电路的安装 ....................................1.5