晶閘管調(diào)光臺(tái)燈電路

1、晶閘管調(diào)光臺(tái)燈電路設(shè)計(jì)學(xué)校：湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院專業(yè)（系）：電氣工程系班級(jí)：工藝2班姓名：李艾穗學(xué)號(hào)：201001380117指導(dǎo)老師：嚴(yán)俊完成日期：2012-4-25緒論 晶閘管出現(xiàn)前的時(shí)期可稱為電力電子技術(shù)史前期，1904年出現(xiàn)了電子管，它能在真空中電子流進(jìn)行控制，并應(yīng)用于通信和無線電，從而開啟了電子技術(shù)用于電力領(lǐng)域的先河。1947年美國著名的貝爾實(shí)驗(yàn)發(fā)明了晶體管，引發(fā)了電子技術(shù)的一場革命。晶閘管是一種半控型器件，是晶體閘流管的簡稱，又稱作可控硅整流器（SCR）。1957年美國通用電器公司開發(fā)出世界上第一款晶閘管產(chǎn)品，并于1958年將其商業(yè)化；晶閘管由于其優(yōu)越的電氣性能和控制性能，使其應(yīng)用

2、范圍迅速擴(kuò)大。電力電子技術(shù)的概念和基礎(chǔ)就是由于晶閘管及晶閘管變流技術(shù)的發(fā)展而確立的，其標(biāo)志就是以晶閘管為代表的電力半導(dǎo)體器件的廣泛應(yīng)用，有人稱之為繼晶體管發(fā)明和應(yīng)用之后的又一次電子技術(shù)改革。市場一般是220V交流電，但是電子調(diào)光電路中選用的是低電壓直流燈泡。故此電路中需要變壓器和整理電路，另外需要控制燈泡的亮度，所以需要一個(gè)控制電路，從而對輸出電壓占空比進(jìn)行調(diào)節(jié)，這里還需一個(gè)斬波電路，從而來控制燈泡亮度。 電子調(diào)光電路課程設(shè)計(jì)綜合了電力電子技術(shù)中的許多理論知識(shí)，他使理論知識(shí)得到了更好的鞏固，并使理論知識(shí)與實(shí)際問題相聯(lián)系。其中主要用到的基礎(chǔ)知識(shí)有升降壓斬波電路和整流電路的工作原理和應(yīng)用以及晶閘管

3、的應(yīng)用等。目錄第一章 課題要求1.1 課題介紹1.1.1 課題設(shè)計(jì)的內(nèi)容 1.1.2 課題要求 1.2 參數(shù)要求第二章 課題方案的設(shè)計(jì) 2.1 方案總體設(shè)計(jì)分析 2.2 選擇與設(shè)計(jì)方案 2.2.1 晶閘管的選擇方案 2.3 方案的確定第三章 調(diào)光燈電路的設(shè)計(jì) 3.1 電路原理圖的設(shè)計(jì)與分析第四章 電路的調(diào)試 4.1 調(diào)試的設(shè)備 4.2 硬件的設(shè)備第五章 使用說明 5.1 使用方法 5.1.1 主要功能說明及使用第六章 心得體會(huì)及參考文獻(xiàn)附件 元件清單第一章 課題要求1.1 課題介紹 調(diào)光燈在日常生活中的應(yīng)用非常廣泛，其種類也很多。它以單結(jié)晶體管和單向晶閘管為核心器件，內(nèi)部電路由主電路和控制電路

4、兩部分組成。下圖為調(diào)光臺(tái)燈的實(shí)物圖。1.1.1 課題設(shè)計(jì)的內(nèi)容其設(shè)計(jì)的項(xiàng)目要與電力電子技術(shù)有關(guān)，如可以做交流或直流可調(diào)光燈電路、電風(fēng)扇無極調(diào)速器、MOSFET大功率管的驅(qū)動(dòng)電路、IGBT的驅(qū)動(dòng)電路、等等。其中主要用到了單結(jié)晶體管、單向可控晶閘管和雙向可控晶閘管等一些大功率器件。1.1.2 課題要求1掌握晶閘管工作原理。2. 能夠用萬用表測試晶閘管和單結(jié)晶體管的壞。3. 能正確的設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的調(diào)光電路；4. 掌握觸發(fā)電路與主電路電壓同步的基本概念。1.2 參數(shù)要求變壓器要求是同步變壓器，其輸出電壓是36V； 4個(gè)整流二極管型號(hào)為IN4001其最大周期性峰值電壓為50V,其工作溫度為75度，其最整

5、流電流為1A，電容為30PF工作電壓范圍50-1000V;穩(wěn)壓管VD5穩(wěn)定電壓為12V;電阻R1為1K歐其功率為1W；電容C為0.4UF/50V；單結(jié)晶體管BT33:工作電流為5-35MA,工作電壓小于等于4V，最大功率為450MW；晶閘管MCR100-6:工作電壓范圍100-600V,工作電流為0.8A控制極最大功率為0.01瓦。所帶負(fù)載功率不能超過60W.第二章 方案論證與設(shè)計(jì)2.1 方案總體設(shè)計(jì)與分析本課題設(shè)計(jì)的是具有可調(diào)節(jié)臺(tái)燈的亮度的可調(diào)光電路系統(tǒng)。2.2 選擇與設(shè)計(jì)方案2.2.1 晶閘管的選擇方案要求是可以單向控制的晶閘管MCR100-6:工作電壓為100-600V,工作電流為0.8

6、A控制極最大功率為0.01瓦。所帶負(fù)載功率不能超過60W.然后根據(jù)電路已設(shè)定的參數(shù)；確定晶閘管的型號(hào)。第一步：單相半波可控整流調(diào)光電路晶閘管可能承受得的最大電壓第二步：考慮23倍的余量（23） （23） 第三步：確定所需晶閘管的額定電壓等級(jí)因?yàn)殡娐窡o儲(chǔ)能元器件，因此選擇電壓等級(jí)為7的晶閘管就可以滿足正常工作的需要了。第四步：根據(jù)白熾燈的額定值計(jì)算出其阻值的大小第五步：確定流過晶閘管電流的有效值為：由此可得，當(dāng)時(shí)流過晶閘管電流的最大有效值為：第六步：考慮1.52倍的余量：第七步：確定晶閘管的額定電流:因?yàn)殡娐窡o儲(chǔ)能元器件，所以選擇額定電流為1A的晶閘管可以滿足需要。由以上分析確定晶閘管應(yīng)選用的型

7、號(hào)為：KP1-7 或MCR100-6。2.3 確定方案以資源，經(jīng)濟(jì)性，功能實(shí)現(xiàn)性的標(biāo)準(zhǔn)來選取方案。因此對此次設(shè)計(jì)的方案選定:單結(jié)晶體管型號(hào)為BT33，工作電流為5-35MA,工作電壓小于等于4V，最大功率為450MW.晶閘管型號(hào)為MCR100-6：晶閘管MCR100-6:工作電壓為100-600V,工作電流為0.8A控制極最大功率為0.01瓦。所帶負(fù)載功率不能超過60W.變壓器選擇為：同步變壓器，其輸出電壓是36V。第三章 電路原理圖的設(shè)計(jì)與分析分析：可控整流電路的作用是把交流電變換為電壓值可以調(diào)節(jié)的直流電。上圖所示為單相半控橋式整流實(shí)驗(yàn)電路。該調(diào)光電路分主電路和觸發(fā)電路兩大部分。主電路是由負(fù)

8、載EL（燈泡）和晶閘管VT組成的單相半波整流電路，觸發(fā)電路是由單結(jié)晶體管BT及一些阻容元件構(gòu)成的單結(jié)晶體管觸發(fā)電路。改變晶閘管BT的導(dǎo)通角，便可以調(diào)節(jié)主電路的可控輸出整流電壓（或電流）的數(shù)值，這點(diǎn)可由燈泡負(fù)載的亮度變化看出來。晶閘管導(dǎo)通角的大小決定了觸發(fā)脈沖的頻率f，由公式可知，當(dāng)單結(jié)晶體管的分壓比 （一般在0.50.8之間）及電容C值固定時(shí)，則頻率f大小由R決定，因此，通過調(diào)節(jié)RP，使可以改變觸發(fā)脈沖頻率，主電路的輸出電壓也隨之改變，從而達(dá)到可控電壓的目的。 1、觸發(fā)電路各元器件的選擇1）充電電阻RE（Rp與R2的總值）的選擇 改變充電電阻R的大小，就可以改變張弛震蕩電路的頻率，但是平率的調(diào)

9、節(jié)有一定的范圍，如果充電電阻選擇不當(dāng)，將使單結(jié)晶管自激震蕩電路無法形成震蕩。充電電阻Re的取值范圍為： 其中：U加于圖1-21中B-E兩端的觸發(fā)電路電源電壓Uv單結(jié)晶體管的谷點(diǎn)電壓Iv單結(jié)晶體管的谷點(diǎn)電流Up單結(jié)晶體管的峰點(diǎn)電壓Ip單結(jié)晶體管的峰點(diǎn)電流2）電阻R3的選擇電阻R3是用來補(bǔ)償溫度對峰點(diǎn)電壓Up的影響，通常取值范圍為：200600 3）輸出電阻R4的選擇輸出電阻，R4的大小將影響輸出脈沖的寬度與幅值，通常取值范圍為：50100 4）電容C的選擇電容C的大小與脈沖寬窄和RE的大小有關(guān)，通常取值范圍為：0.11 F2、元件的分析及各元件在電路中的作用1）晶閘管的工作原理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、符號(hào)、

10、等效電路如下小電流塑封式小電流塑封式陰極（K）陰極（K）陽極（A）陽極（A）門極（G）門極（G）小電流螺旋式晶閘管的結(jié)構(gòu)晶閘管的符號(hào) 晶閘管的等效電路 晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2） 晶閘管特性與主要參數(shù)(1)晶閘管的陽極伏安特性晶閘管陽極與陰極間電壓和陽極電流之間的關(guān)系稱為陽極伏安特性。(2）晶閘管的電壓定額斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM規(guī)定，當(dāng)門極斷開晶閘管處在額定結(jié)溫時(shí)，允許重復(fù)加在管子上的正向峰值電壓為晶閘管的斷態(tài)重復(fù)峰值電壓，用UDRM表示。反向重復(fù)峰值電壓URRM規(guī)定當(dāng)門極斷開，晶閘管處在額定結(jié)溫時(shí)，允許重復(fù)加在管子上的反向峰值電壓為反向重復(fù)峰值電壓 （3） 額定電壓 將UDRM和URRM中的較小

11、值按百位取整后作為該晶閘管的額定值。通常標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)規(guī)定為：電壓在1000V以下，每100V為一級(jí)，1000V到3000V，每200V為一級(jí)，用百位數(shù)或千位和百位數(shù)表示級(jí)數(shù)。選擇晶閘管的額定電壓是實(shí)際工作時(shí)可能承受的最大電壓的23倍，即：(4)通態(tài)平均電壓UT（AV）在規(guī)定環(huán)境溫度、標(biāo)準(zhǔn)散熱條件下，元件通以額定電流時(shí)，陽極和陰極間電壓降的平均值，稱通態(tài)平均電壓（一般稱管壓降），約為1.5V。3) 門極參數(shù)(1) 門極觸發(fā)電流及電壓室溫下，在晶閘管的陽極陰極加上6V的正向陽極電壓，管子由斷態(tài)轉(zhuǎn)為通態(tài)所必需的最小門極電流，稱為門極觸發(fā)電流。門極觸發(fā)電壓 門極觸發(fā)電壓產(chǎn)生門極觸發(fā)電流所必需的最小門極

12、電壓，稱為門極觸發(fā)電壓。4) 單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)（a）結(jié)構(gòu) （b）等效電路 （c）圖形符號(hào) （d）外形管腳排5) 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路（1）單結(jié)晶體管觸發(fā)電路，是由同步電路和脈沖移相與形成兩部分組成的。(2）同步電路觸發(fā)信號(hào)和電源電壓在頻率和相位上相互協(xié)調(diào)的關(guān)系叫同步。同步電路由同步變壓器、橋式整流電路VD1VD4、電阻R1及穩(wěn)壓管組成。第四章 電路的調(diào)試4.1 調(diào)試的設(shè)備1、調(diào)試的設(shè)備萬用表一個(gè)電烙鐵一個(gè)示波器一臺(tái)可調(diào)光電路實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)調(diào)光電路板一個(gè)4.2 硬件的調(diào)試硬件調(diào)試的主要任務(wù)是排除硬件故障，其中包括設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和工藝性錯(cuò)誤。脫機(jī)檢查：使用萬用表，按照電路原理圖，檢查印制電路板中所有器件的引腳

13、，尤其是電源的連接是否正確，排除短路故障；檢查控制線是否有短路等故障，檢查各個(gè)開關(guān)按鍵是否能正常開關(guān)，是否連接正確；檢查各限流電阻是否短路等。為了保護(hù)電路，應(yīng)先對各插座接口進(jìn)行檢查，第五章 使用說明5.1 使用方法5.1.1 主要功能說明及使用方法能夠調(diào)節(jié)燈的亮暗，可以從滅調(diào)到很暗再由很暗慢慢調(diào)到很亮。其中的核心元件是單結(jié)晶體管和單向晶閘管，它的使用方法很簡單，只要給它接上220V的電源然后調(diào)節(jié)調(diào)光旋鈕即可，使用時(shí)注意不要讓小孩碰倒摔壞。第六章 心得體會(huì)以及參考文獻(xiàn)心得體會(huì)： 通過這次的課題設(shè)計(jì)與項(xiàng)目報(bào)告，使我們明白了晶閘管調(diào)光電路安裝與調(diào)試，同時(shí)加強(qiáng)了我們的動(dòng)手能力的能力，在調(diào)試過程中所遇到的故障，使我們對其電子電路的原理更為清楚了解，在焊電路板的過程中，即使有的技巧不是很懂，但通過我們自己的努力，還是將電路板焊好，因此也加強(qiáng)了我們對焊接的進(jìn)一步的了解。參考文獻(xiàn)：王兆安，黃俊。電力電子技