晶闸管调光台灯电路设计精品.doc

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 分析：可控整流电路的作用是把交流电变换为电压值可以调节的直流电。上图所示为单相半控桥式整流实验电路。该调光电路分主电路和触发电路两大部分。主电路是由负载EL（灯泡）和晶闸管VT组成的单相半波整流电路，触发电路是由单结晶体管BT及一些阻容元件构成的单结晶体管触发电路。 改变晶闸管BT的导通角，便可以调节主电路的可控输出整流电压（或电流）的数值，这点可由灯泡负载的亮度变化看出来。晶闸管导通角的大小决定了触发脉冲的频率f，由公式 可知，当单结晶体管的分压比 （一般在0.5～0.8之间）及电容C值固定时，则频率f大小由R决定，因此，通过调节RP，使可以改变触发脉冲频率，主电路的输出电压也随之改变，从而达到可控电压的目的。 2.1.1 单结晶体管的触发电路 单结晶体管的负阻特性和RC电路的充放特性组成频率可调的震荡电路，产生触发脉冲触发晶闸管的G极。 电源接通后，Vbb通过RP、RE向C充电，电容电压Uc上升。当Uc上升到Ue≥Up时，单结晶体管导通，电容C通过R1迅速放电，在R1上形成脉冲电压。 电容C放电，Ue降，当UeUv时，单结晶体管截至，放电结束。电容再次充电，重复上述过程。 改变Rp的大小，可以调节电容充放电的快慢从而改变输出脉冲的频率。 2．2认识闸管和单结晶体管 2.2.1普通晶闸管 1、结构和符号 晶闸管主要有塑封型、小型平面型和螺旋等几种。晶闸管有三个电极：阳极a、阴极k和门极g。 单相晶闸管的内部结构和电路图形符号如图2-1所示。它是由四层半导体P-N-P-N叠加而成，形成3个PN结，由外层P型半导体引出阳极a,外层N型半导体引出阴极K，中间P型半导体引出门极g. 2、 工作特性 为了便于理解，下面用实验来反映单相晶闸管的工作特性。 （1）正向阻断 在图2—2a中，晶闸管加上正向电压，即晶闸管阳极接电源正极，阴极接电源负极。开关S不闭合，指示灯不亮。这说明晶闸管加正向电压时，但门极未加正向电压，晶闸管不会导通，这种状态称为晶闸管的正向阻断状态。 （2）触发导通 在图2—2b中，晶闸管加正向电压，且开关S闭合，在门极上加正向电压，此时指示灯亮，表明晶闸管导通，这种状态称为触发导通状态。 晶闸管导通后，将S断开，灯依旧亮，说明晶闸管一但导通，门极便会失去作用。要使晶闸管关断，必须将正向阳极电压降低到一定数值，使流过晶闸管的电流小于维持电流而关断。 （3）反向阻断 在图2—2c中，晶闸管加反向电压，即a接电源负极，k接电源正极，此时无论开关S闭合与否，指示灯始终不亮。这说明单相晶闸管加反向电压时，不管门极加怎样的电压，它都不会导通，而是处于截止状态，这种状态称为晶闸管的反向阻断状态。 结论：综合上述，晶闸管导通必须具备2个条件：一是晶闸管阳极与阴极之间接正向电压；二是门极与阴极之间也接正向电压。晶闸管一旦导通，去掉门极电压，晶闸管依旧保持导通状态。关断晶闸管的方法有：一是将阳极电压降到足够小或者加反向阳极电压;二是将阳极瞬间开路。 2.2．2单结晶体管 1、单结晶体管结构 单结晶体管结构如图2—3所示。 它有一个发射极和两个基极。在一块高电阻率的N型硅基片上用镀金陶瓷片制成2个接触电阻很小的电极，称为第一基极和第二基极，而在硅基片的另一侧靠近b2处渗入P型杂质，并引出一个电极，称为发射极。发射极对基极就是一个PN结，故称为单结晶体管。 2、单结晶体管的工作特性 单结晶体管的电流电压特性：在基极电压一定时，用发射极电流I和发射极与第一基极之间的电压U的关系曲线来表示。如图2—4所示。 直流电源加在单结晶体管的两个基极上，b2极接电源正极b1极接电源负极，两极上的分压与电源电压Ubb的关系为 式中，称为分压比，一般在0.3——0.8之间，它是单结晶体管的重要参数，其数值由管子内部结构决定。 发射极电压Ue正向加在e极与b1极之间，当Ue小于Ua时，PN结承受反向电压而截至，对应单结晶体管伏安特性的截至区。 发射极电压Ue大小等于峰点电压Up时单结晶体管导通，且随着Ie增大，Rb1显著减小，因此发射结电压Ue随之减小，直到Ue下降到最低点，特性曲线上的这一点称为谷点V，与之相对应的是谷点电流Iv和谷点电压Uv,一般单结晶体管的谷点电压在2——5V. 在谷点以后，当调大Ue使发射极电流继续增加时，发射极电压有些上升但变化不大。谷点右边的部分称为饱和区。若减小发射极电压Ue使小于Uv，单结晶体管则会由导通突跳到截至状态。 第三章 调光台灯元器件选择 3.1触发电路各元器件的选择 1）充电电阻RE