调光灯电路设计说明

电力电子技术课程设计

调光灯电路设计说明

一、设计任务：

1 检测晶闸管

2 学习晶闸管可控整流电路

3 认识并会应用单结晶体管完成触发电路设计 4. 完成调光灯电路设计 二、设计过程

任务1. 认识并检测晶闸管

晶闸管是一种电力半导体器件，是一种可控的电子开关。主要应用在可控整流、交流调压、大功率变频控制、逆变控制和无触点开关等方面。

单向晶闸管只有在阳极和阴极间加正向电压，同时在门极和阴极间加正向触发电压时，它才会导通。晶闸管一旦导通后，门极便失去控制作用，要使导通的晶闸管关断，必须将阳极电压降低，使通过阳极的电流减小到低于维持电流IH，或者改变阳极电压的极性。

晶闸管的电极识别和质量好坏可以通过万用表的电阻挡进行简易的检测。 （1） 认识晶闸管

单向晶闸管基本结构与图形符号：文字符号“VT”

（2） 晶闸管型号

3CT系列和KP系列型号组成部分的含义：

举例：3CT－5/500表示额定电流为5A、额定电压为500V的普通型单向晶闸管。

（3）单向晶闸管简易检测

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1）极性的判断： 将万用表置于“R×1k”或“R×100”挡，如果测得其中两个电极的正向电阻较小，而交换表笔后测得反向电阻很大，那么以阻值较小的一次为准，黑表笔所接的就是门极G，而红表笔所接的就是阴极K，剩下的电极便是阳极。

2）质量的判断 ：将万用表置于“R×10”挡，黑表笔接阳极，红表笔接阴极，指针应接近∞，如下图所示。当合上S时，表针应指很小的阻值，约为60～200Ω，表明单向晶闸管能触发导通；断开S，表针回不到∞，表明晶闸管是正常的（有些晶闸管因为维持电流较大，万用表的电流不足以维持它导通，当S断开后，表针会回到∞，也是正常的）。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。

任务2 学习晶闸管可控整流电路

单相桥式可控整流电路及工作原理如下图所示：

a）变压器二次侧电压

b）触发c）输出波形

自主分析单相桥式可控整流电路工作原理

自主通过单相桥式可控整流电路参数计算公式，进行相关计算，包括： 输出电压平均值、负载电流平均值、通过晶闸管的平均电流、晶闸管承受的最大电压等计算。 任务3 认识并会应用单结晶体管完成触发电路设计 1 认识单结晶体管

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结晶体管的实物图

单结晶体管的结构

图形

单结晶体管的外形

符

2. 单结晶体管的简易测试

（1）判断发射极E的方法 ：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（调换表笔时，两次阻值均很大），黑表笔接的就是单结晶体管的发射极。

（2） B1与 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。

3. 单结晶体管触发电路工作原理：

电源接通后，通过可调电阻RP和电阻R3给电容C充电，当电容充电电压UE上升 到大于ηUBB + UD时，单结晶体管导通，C迅速放电，在R2上形成一个很窄的正脉 冲。此图中 单结晶体管触发电路时电容C两端的电压几乎为零。第一个周期过

后，由于UCC继续通过RP和R3给电容C充电， 这样连续不断重复上述过程，从而 获得晶闸管所需要的触发脉冲电压。

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三、调光灯电路设计说明

1. 系统总体结构设计 结构框图如下图所示，

各组成部分作用如下：

整流电路——将交流电变成单方向的脉动直流电。 触发电路——给晶闸管提供可控的触发脉冲信号。 晶闸管——根据触发信号出现的时刻（即触发延迟角α的大小），实现可控导通，

改变触发信号到来的时刻，就可改变灯泡两端交流电压的大小，从而控制灯泡的亮度。

2.. 调光灯电路结构及工作过程

工作过程：

接通电源后，交流电经桥式整流后给单向晶闸管阳极提供正向电压，并经过R2、R3加在单结晶体管的基极上，同时经过电阻R1、RP和R4给电容器C充电，当C两

端的电压大于单结晶体管的导通电压时，单结晶体管导通，给晶闸管提供一个触发

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脉冲信号，调节电位器RP，就可以改变单向晶闸管的触发延迟角α的大小，改变单结晶体管触发电路输出的触发脉冲的周期，从而即改变输出电压的大小，这样就可以改变灯泡的亮暗。 3. 安装电路

按照上图（调光灯电路原理图），在实验板（或万能板）上连接电路。

（1）元件选择 （要求列出所选用元器件明细表，包括元件的名称，型号与规格，

数量等信息。）

（2）元件识别、检测、整形

1）认识晶闸管、单结晶体管等器件及其型号。

2）用万用表检测单向晶闸管、单结晶体管等器件，画出单向晶闸管及单结晶

体管的外型图，并标出电极名称。（自制表格列出元件检测结果） （3）焊接与连线

1）合理设计电路，插装元件及焊接。

2）电路连线，注意电源线的连接并做好绝缘处理。 4. 调试与检测电路

（1）通电前检查：对照电路原理图检查整流二极管、晶闸管、单结晶体管的连接极

性及电路的连线。

（2）试通电：闭合开关，调节RP，观察电路的工作情况。如正常则进行下一环节

检测。

（3）通电检测：调节RP的值，观察灯泡亮度的变化，用万用表交流电压挡测灯泡

两端的电压，并且断开交流电源，测出RP的阻值，记入自制表格中。

元器件清单

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实物示意图：（仅作参考）