项目六、单向晶闸管调光电路.docx

《项目六、单向晶闸管调光电路.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《项目六、单向晶闸管调光电路.docx（17页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、项目六、单向晶闸管调光电路江苏省张家港其次职业高级中学实习备课记录 总第课时 实习课题 单向晶闸管调光电路 教学课时 40 课时教学目标 通过本项目的学习，驾驭两个器件和一个电路，进一步提高电子电路的安装、调试和检测水平；进一步熟识示波器的运用。理论要求 1、熟识单结晶体管和晶闸管的结构、符号，驾驭它们的特性分析和在电路中的 连接。2、驾驭单结晶体管触发电路的组成、工作原理和基本分析方法 实践要求 1、提高元器件的安装和焊接水平，进一步娴熟示波器的运用 2、学会单结晶体管和晶闸管的检测 3、学会单向晶闸管调光电路的安装、调试和检测 教学程序 教学仪器 电铬铁、尖镊子、电子剪、尖嘴钳、万用表、示

2、波器、多媒体演示台 理论内容 一、单向晶闸管 1结构 （1）外形结构图 16-1-1 晶闸管的照片（2）内部结构和符号 晶闸管有三个电极，阳极 A、阴极 K 和限制极 G，图 16-1-2 为晶闸管的符号和内部结构。晶闸管由 PNPN 四层半导体构成，中间形成三个 PN 结：J 1 、J 2 、J 3 。，用铝片和钼片作为衬底。图 16-1-2晶闸管的内部结构示意图及电路符号2特性 （1）伏安特性（2）单向可控导电性 晶闸管的导通条件为：在晶闸管的阳极和阴极之间加上肯定大小的正向电压；在限制极和阴极之间加上正向触发电压。晶闸管的关断条件为：阳极电压降到足够小或反向，以使阳极电流降到HI（晶闸管

3、的最小维持电流）以下。注：满意以上两个条件，晶闸管才能由阻断变为导通，但晶闸管一旦触发导通后，限制极就失去了限制作用，这时只有满意关断条件才能由导通变阻断，否则始终处于导通状态。（3）试验验证晶闸管特性 I (A)V (V)I HI G 0OI GUBOU BRU TABC增大正向特性反向特性断态通态 图-1-7晶闸管的伏安特性 阳极阴极 限制极硅片铝片钼片P 1N 1P 2N 2J 3J 1J 2KGA GKAHLRPEGAHLRPEKGKUGAHLRPEKGKUGKAHLRPE GKAHLRPE(a) (b)(c)(d) (e) 图 16-1-3晶闸管的试验 第一步：按图 16-1-3(a

4、)接线，晶闸管不导通，指示灯不亮。其次步：见图 16-1-3(b)，在晶闸管的栅极阴极间加触发电压 U GK ，晶闸管导通，指示灯亮。第三步：按图 16-1-3(c)接线，去掉触发电压，晶闸管仍导通，指示灯亮。第四步：按图 16-1-3(d)接线，去掉触发电压，将电位器阻值加大，晶闸管电流减小，当电流减小到肯定值时，晶闸管关断，指示灯熄灭。第五步：按图 16-1-3(e)接线，去掉触发电压，将电源极性反接，晶闸管关断，指示灯熄灭。3主要参数 （1）电压定额 正向转折电压BOU ；阻断态重复峰值电压（正向阻断峰值电压）DRMU ；反向转折电压（反向击穿电压）BRU ；反向重复峰值电压（反向阻断峰

5、值电压）RRMU； 额定电压DU； 额定电压DU 通常把DRMU 和RRMU 中较小的一个；正向平均电压FU ，又称管压降，一般在 0.6V1.2V 范围内；其中：V 100BO DRM- =U UV 100R B RRM- =U U注：选用晶闸管时，额定电压应为正常工作峰值电压的 23 倍，以避开瞬时过电压损坏晶闸管。管压降与正向平均电流的乘积就是正向损耗，它是造成元件发热的主要缘由。（2）电流定额 额定正向平均电流FI 在额定环境温度及标准散热条件下，允许通过工频正弦半波电流的平均值。当散热条件较差、环境温度较高和器件导通角较小时，所允许的电流要降低。一般FI 为正常工作平均电流的 1.5

6、2 倍。擎住电流LaI 由断态到通态的临界电流。维持电流HI 是指由通态到断态的最小电流。浪涌电流FSMI 指允许电流过载值。（3）限制极定额 限制极触发电压GU 、电流GI 一般GU 为 15V，GI 为几十到几百毫安，为保证牢靠触发，实际值应大于额定值。限制极反向电压 按规定，限制极所加反向电压不得超过 10V，以免损坏晶闸管。4检测方法 （1）判别各电极 通过用万用表 R×100Ω或 R×1k 档测量一般晶闸管各引脚之间的电阻值，即能确定三个电极。详细方法是：将万用表黑表笔任接晶闸管某一极，红表笔依次去触碰另外两个电极。若测量结果有一次阻值为几千欧姆（

7、kΩ），而另一次阻值为几百欧姆（Ω），则可判定黑表笔接的是门极 G。在阻值为几百欧姆的测量中，红表笔接的是阴极K，而在阻值为几千欧姆的那次测量中，红表笔接的是阳极 A，若两次测出的阻值均很大，则说明黑表笔接的不是门极 G，应用同样方法改测其它电极，直到找出三个电极为止 （2）推断好坏 用万用表 R×1k 档测量一般晶体管阳极 A 与阴极 K 之间的正、反向电阻，正常时均应为无穷大（∞）若测得 A、K 之间的正、反向电阻值为零或阻值较小，则说明晶闸管内部击穿短路或漏电。测量门极 G 与阴极 K 之间的正、反向电阻值，正常时应有类似二极管的正、反向电

8、阻值（实际测量结果较一般二极管的正、反向电阻值小一些），即正向电阻值较小（小于 2 kΩ），反向电阻值较大（大于 80 kΩ）。若两次测量的电阻值均很大或均很小，则说明该晶闸管 G、K 极之间开路或短路。若正、反电阻值均相等或接近，则说明该晶闸管已失效，其 G、K 极间 PN 结已失去单向导电作用。测量阳极 A 与门极 G 之间的正、反向电阻，正常时两个阻值均应为几百千欧姆（kΩ）或无穷大，若出现正、反向电阻值不一样（有类似二极管的单向导电），则是 G、A 极之间反向串联的两个 PN 结中的一个已击穿短路。（3）触发实力检测 对于小功率（工作电流为 5A 以

9、下）的一般晶闸管，可用万用表 R×1 档测量。测量时黑表笔接阳极 A，红表笔接阴极 K，此时表针不动，显示阻值为无穷大（∞）。用镊子或导线将晶闸管的阳极 A 与门极短路，相当于给 G 极加上正向触发电压，此时若电阻值为几欧姆至几十欧姆（详细阻值依据晶闸管的型号不同会有所差异），则表明晶闸管因正向触发而导通。再断开 A 极与 G 极的连接（A、K 极上的表笔不动，只将 G 极的触发电压断掉），若表针示值仍保持在几欧姆至几十欧姆的位置不动，则说明此晶闸管的触发性能良好。二、单结晶体管 1结构、符号及等效电路（1）结构 单结晶体管有三个极：第一基极 B1、其次基极 B2、放射

10、极 E，内部结构如图所示，内部只有一个 PN 结。 单结晶体管内部结构示意图 （2）符号（3）等效电路 2特性 （1）伏安特性 在基极电源电压 U BB 肯定时，单结管的电压电流特性可用放射极电流 I E 和放射极与第一基极 B 1 之间的电压 U BE1 的 关系曲线来表示，该曲线又称单结管伏安特性，如下图所示单结晶体管伏安特性曲线单结晶体管等效电路 （2）三个区域 截止区：截止区对应曲线中的起始段(OP)。此段 U E <U D +U A， 电流微小，E和 B 1 两电极间呈现高阻。负阻区：负阻区对应曲线中的 PV 段。当 U E >U D +U A 后，等效二极管导通，使 R

11、 B1 快速减小，增大；又进一步促使 R B1 减小。从 E、B 1 两端看，U E随 的增大而减小，即具有负阻特性，这是单结管特有的。饱和区：饱和区对应曲线中的 V 点以后段，过 V 点后再接着增大，R B1 将变大，单结管进入饱和导通状态，又呈现正阻特性，与二极管正向特性相像。（3）三个区域的分界点 P、V（分别称为峰点和谷点）。U P 、I P 分别称为峰点电压和峰点电流；U V 、I V 分别称为谷点电压和谷点电流。其中式中 称单结管分压比，一般为 0.50.8。上式表明峰点电压随基极电压变更而变更，好用中应留意这一点。（4）特点 当放射极电压等于峰点电压 U P 时，单结管导通。导通

12、之后，当放射电压减小到 u E <U V 时，管子由导通变为截止。一般单结管的谷点电压在 25V。 单结管的放射极与第一基极之间的 R B1 是一个阻值随放射极电流增大而变小的电阻，R B2 则是一个与放射极电流无关的电阻。 不同的单结管有不同的 U P 和 U V 。同一个单结管，若电源电压 U BB 不同，它的 U P 和 U V 也有所不同。在触发电路中常选用 U V 低一些或 I V 大一些的单结管 3检测方法 推断单结晶体管放射极 E 的方法是：把万用表置于 R*100 挡或 R*1K 挡，黑表笔接假设的放射极，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放

13、射极。单结晶体管 B1 和 B2 的推断方法是：把万用表置于 R*100 挡或 R*1K 挡，用黑表笔接放射极，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。一、 单结晶体管振荡电路 单结晶体管振荡电路能产生一系列脉冲信号，用来触发晶闸管。B BBB BBA A D PU UR RRV U U U h =+= + =2 112 21B BBR RR+= h1电路图 2波形图和工作原理 （1）波形图：（2）工作原理 当合上开关 S 后，电源通过 R 1 、R 2 加到单结管的两个基极上，同时又通过R、RP 向电容器 C 充电，u C 按指数规律上升。在 u C （u

14、C =u E）<U P 时，单结管截止，R 1 两端输出电压近似为 0。当 u C 达到峰点电压 U P 时，单结管的 E、B 1 极之间突然导通，电阻 R B1 急剧减小，电容上的电压通过 R B1 、R 1 放电，由于 R B1 、R 1 都很小，放电很快，放电电流在 R 1 上形成一个脉冲电压 u o 。当 u C下降到谷点电压 U V 时，E、B 1 极之间复原阻断状态，单结管从导通跳变到截止，输出电压 u o 下降到零，完成一次振荡。当 E、B 1 极之间截止后，电源又对 C 充电，并重复上述过程，结果在 R 1 上得到一个周期性尖脉冲输出电压，如图所示。 上述电路的工作过程是

15、利用了单结管负阻特性和 RC 充放电特性，假如变更RP，便可变更电容充放电的快慢，使输出的脉冲前移或后移，从而变更限制角 α ，限制了晶闸管触发导通的时刻。明显，充放电时间常数 τ =RC 大时，触发脉冲后 单结晶体管振荡电路单结晶体管振荡电路波形图移， α 大，晶闸管推迟导通； τ 小时，触发脉冲前移， α 小，晶闸管提前导通。（3）单结晶体管触发电路 单结晶体管触发电路必需解决触发电路与主电路同步的问题，否则会产生失控现象。用单结管振荡电路供应触发电压时，解决同步问题的详细方法可用稳压管对全波整流输出限幅后作为基极电源，如图所示。图中 T

16、 S 称同步变压器，初级接主电源。 二、 单向晶闸管调光电路 1电路图 2电路组成单结晶体管触发电路单向晶闸管调光电路由 、 、 、四部分组成 3. 波形图和工作原理 （1）同步 在单向晶闸管调光电路中，触发电路的电源是由整流和稳压削波后得到的电压，和主电路有相同的频率，因此实现了同步。电路中各点电压的波形图如图所示。（2）移相 晶闸管的导通取决于它在承受正向阳极电压时，加到限制极的第一个触发脉冲的时刻。第一个触发脉冲已使晶闸管导通后，以后的脉冲就不起作用了。假如将 R2 调小，电容 C 充电就加快，Vc 上升到 V2 的时间就变短，出现第一个脉冲的时间就提前，α角变小，&thet

17、a;角变大，晶闸管输出电压的平均值 Uo 就增大。反之，RP 调大，Uo 就减小。（3）脉冲输出 由于主电流也是直流电源，因此就用电阻输出，但在输出端串联了一个二极管保证只有正脉冲输出。操作内容 一、元器件的检查与识别 1元件清单 表 2-5-2 序号 代号 名称 数量 型号及规格 单向晶闸管调光电路各点电压波形1 R1 电阻 1 10KΩ 2 R2 可调电阻 1 100KΩ 3 R3 电阻 1 100Ω 4 R4 电阻 1 330Ω 5 R5 电阻 1 2KΩ 6 R6 灯泡 1 24V 7 C1 电容 1 01μF 8 D1

18、 稳压二极管 1 12-15V 9 D2 二极管 1 IN4148 10 D4-D7 二极管 4 IN4007 11 D3 单向晶闸管 1 MCR100-6 12 Q1 单结晶体管 1 BT33 13电路板 114香蕉插头 215导线等2检测要求 （1）清点元器件，并检查元器件型号和参数与清单是否相同 （2）推断电容、电阻的好坏 （3）推断单结晶体管、晶闸管的好坏 （4）判别单结晶体管、晶闸管的管脚 二、安装说明 1电阻、二极管的安装 （1）一律水平安装，并贴紧印制板 （2）电位器应尽量插究竟，不能倾斜，三只脚均需焊接。（3）二极管和稳压管的正负极性不能弄错，且两种管型不能混用。2单结晶体管与

19、晶闸管的安装 （1）都采纳直立式安装，晶闸管底面离印制板应有 5±1mm 的距离 （2）单结晶体管与晶闸管的管脚极性不能弄错 3电容与其他部件的安装 （1）电容器应尽量插究竟，元件底面离印制板最高不能大于 4mm。（2）电源线的正、负极颜色要区分 4.实物图片（仅供参考）三、调试说明 1基本性能检查 （1）短路检测 电路安装结束后，先目查电路安装是否正确，然后用万用表 R×1K 端测量输入端的电阻，如在 50K 以上，则说明正常，如接近于零，则说明有短路故障，则需解除。（2）通电检测 在检查电路连接正确且无短路故障后，接通沟通 24V 电源，调整 R2，视察灯泡 R6

20、 的亮度，如 R6 的亮度可调，则说明电路基本正常。2电路中各电压波形的检测 用示波器依次视察 D、E、A、B、C 点的电位和 CD 之间的电压波形。调整R2 视察 A、B、C 三点电位波形的改变。并做好记录。考核要求和评分（100 分）学号姓名考评员：时间60 分钟总得分：考核内容及要求 配分 评分标准 得分 1 在 15 分钟内核对及用表检测元器件，对多余和缺少及不合格的元器件进行更换。10 不会检测或超时更换，每个扣子 5 分，超 1 分钟扣2 分。2按图装配，要求不损坏元器件，无虚焊，无漏焊，无搭锡，焊点光亮，元器件排列整齐并符合工艺要求。40 漏装、漏焊、虚焊、搭锡、错装、每个扣 5

21、 分，损坏元器件每个扣 10 分，不符合工艺要求每处扣 2 分。3 经检查后加 24V 沟通电源，调整灯泡亮度。若有故障应解除。20 有故障不会解除扣 10 分 不会调整亮度扣 20 分4 测量并记录中等亮度时的输入、输出电压：10 不会测量扣 10 分，测量不精确每处扣 5 分。5 用示波器视察相关点的波形并记录。20 不会用示波器视察波形扣20 分，不会用示波器读出输入、输出电压扣 10 分。起先时间： 结束时间：好用时间：问题与思索 1电路中整流电路后是否可以并联一个滤波电容？ 2在本电路的安装中，最应留意的是什么？ 3在电路的安装、调试和检测过程中出现了哪些问题？是如何解决的？ 4如何

22、测量电路输出电压的可调范围？ 5如何测量该电路的移相范围？ 延长与拓展 一、电路故障分析 单向晶闸管调光电路的结构较简洁，且各点电位很简单通过理论分析得出，所以在检查故障时可以用电位检测法。首先测 D 点电位，正常为沟通输入电压的 0.9 倍左右，若低于该值，则说明整流部分出现故障；再测 E 点电位，正常状况略低于稳压管的稳压值，若偏高则可能是稳压管电路部分断路故障，或 R5 部分的故障；再测 A 点电位，就能视察到指针抖动，则说明触发电路部分正常。二、其他结构的调压电路 单结晶体管触发的单向晶闸管调压电路的结构形式多种多样，其工作原理基本相同，但是对于主电路和限制电路分开的调压电路，一般调试

23、步骤是先调好限制电路，然后再调试主电路。先用示波器视察触发电路中同步电压形成、移相、脉冲形成和输出三个基本环节的波形，并调整给定值电位器变更给定信号，察看触发脉冲的移相状况，假如各部分波形正常，脉冲能平滑移相，移相范围合乎要求，且脉冲幅值足够，则限制电路调试完毕。主电路的调试步骤为：先用调压器给主电路加一个低电压（1020 伏）接上触发电路，用示波器视察晶闸管阳阴极之间电压的改变，假如波形上有一部分是一条平线就表示晶闸管已经导通。平线的长短可以改变，表示晶闸和的导通角可调。调试中要留意输出、输入回路的电流改变是否对应，有无局部断路及发热现象。三、双向晶闸管的检测1判别各电极用万用表R&time

24、s;1或R×10档分别测量双向晶闸管三个引脚间的正、反向电阻值，若测得某一管脚与其它两脚均不通，则此脚便是主电极T2。找出T2极之后，剩下的两脚便是主电极T1和门极G3。测量这两脚之间的正反向电阻值，会测得两个均较小的电阻值。在电阻值较小（约几十欧姆）的一次测量中，黑表笔接的是主电极T1，红表笔接的是门极G。螺栓形双向晶闸管的螺栓一端为主电极T2，较细的引线端为门极G，较粗的引线端为主电极T1。金属封装（TO–3）双向晶闸管的外壳为主电极T2。塑封（TO–220）双向晶徊管的中间引脚为主电极T2，该极通常与自带小散热片相连。2判别其好坏用万用表R×

25、;1或R×10档测量双向晶闸管的主电极T1与主电极T2之间、主电极T2与门极G之间的正、反向电阻值，正常时均应接近无穷大。若测得电阻值均很小，则说明该晶闸管电极间已击穿或漏电短路。测量主电极T1与门极G之间的正、反向电阻值，正常时均应在几十欧姆（Ω）至一百欧姆（Ω）之间（黑表笔接T1极，红表笔接G极时，测得的正向电阻值较反向电阻值略小一些）。若测得T1极与G极之间的正、反处电阻值均为无穷大，则说明该晶闸管已开路损坏。3触发实力检测对于工作电流为8A以下的小功率双向晶闸管，可用万用表R×1档干脆测量。测量时先将黑表笔接主电极T2，红表笔接主电极T1

26、，然后用镊子将T2极与门极G短路，给G极加上正极性触发信号，若此时测得的电阻值由无穷大变为十几欧姆（Ω），则说明该晶闸管已被触发导通，导通方向为T2→T1。再将黑表笔接主电极T1，红表笔接主电极T2，用镊子将T2极与门极G之间短路，给G极加上负极性触发信号时，测得的电阻值应由无穷大变为十几欧姆，则说明该晶闸管已被触发导通，导通方向为T1→T2。若在晶闸管被触发导通后断开G极，T2、T1极间不能维持低阻导通状态而阻值变为无穷大，则说明该双向晶闸管性能不良或已经损坏。若给G极加上正（或负）极性触发信号后，晶闸管仍不导通（T1与T2间的正、反向电阻值仍为无穷大），则说明该晶闸管已损坏，无触发导通实力。