雙向可控硅調(diào)光臺燈電路實驗報告

1、課程設(shè)計課程名稱 功率電子學課程設(shè)計題目名稱雙向可控硅調(diào)光臺燈電路 _學生學院專業(yè)班級學 號學生指導教師2012年6月8日目錄第一部分：摘要3第二部分：方案的選擇及改進 4第三部分：電路工作原理及其原理圖 5電路工作原理 5電路原理圖 5第四部分：主要元件介紹 6第五部分：所用儀器及元件清單 7第六部分：電路波形及數(shù)據(jù)分析 8電源電壓8負載兩端 9可控硅兩端 11電容兩端14可控硅門極17波形處理及分析 19第七部分：總結(jié) 19第八部分：參考文獻 20一、摘要交流調(diào)壓電路是采用相位控制方式的交流電力控制電路， 通常是 將兩個晶閘管反并聯(lián)后串聯(lián)在每相交流電源與負載之間。 在電源的每 半個周期觸發(fā)

2、一次晶閘管，使之導通。與相控整流電路一樣，通過控 制晶閘管開通時所對應(yīng)的相位，可以方便的調(diào)節(jié)交流輸出電壓的有 值，從而達到交流調(diào)壓的目的。其晶閘管可以利用電源自然換相，無 需強迫關(guān)掉電路，并可實現(xiàn)電壓的平滑調(diào)節(jié)，系統(tǒng)響應(yīng)速度較快，但 它也存在深控時功率因數(shù)較低， 易產(chǎn)生高次諧波等缺點。 單相交流調(diào) 壓電路是對單相交流電的電壓進行調(diào)節(jié)的電路。 交流調(diào)壓電路主要應(yīng) 用在電熱控制、交流電動機速度控制、交流穩(wěn)壓器等場合，主要有燈 光調(diào)節(jié)（如調(diào)光臺燈、舞臺燈光控制等） ，溫度調(diào)節(jié)（如工頻加熱、 感應(yīng)加熱、需控制的家用電器等） ，泵及風機等異步電動機的軟起動， 交流電機的調(diào)壓調(diào)速（如紡織、造紙、冶金等領(lǐng)域

3、的調(diào)壓調(diào)速） ，隨 電機負載大小自動調(diào)壓（對于起動機等有較長時間空載或輕載的負 荷，自動調(diào)壓可以節(jié)省電能） ，變壓器初級調(diào)壓（在高壓小電流或低 壓大電流直流電源中， 如采用晶閘管相孔整流電路， 需要很多晶閘管 串聯(lián)或并聯(lián)， 若采用交流調(diào)壓電路在變壓器初級調(diào)壓。 其電壓電流值 都比較合理， 在變壓器次級只要用二極管整流即可， 從而達到減少體 積、減低成本的目的） 。與自耦變壓器調(diào)壓方法相比，交流調(diào)壓電路 控制方便，調(diào)節(jié)速度快，裝置的重量輕、 體積小，有色金屬消耗也少。二、方案的選擇及改進初始電路原理圖：通過整流電路，將交流電轉(zhuǎn)換成直流電，再通過 RC充電為單向晶閘管門極 提供觸發(fā)信號，從而控制晶

4、閘管的導通與關(guān)斷，進而達到調(diào)節(jié)電壓的作用，這可 以使燈泡的亮暗程度得到調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)RPI勺阻值，可以改變充放電時間，時間一改變，則晶閘管的觸發(fā)角也相 應(yīng)受到影響，如果F增大，則充電時間變長，觸發(fā)角越大，導通角越小，輸出電 壓越小，燈泡越暗。反之，R越小，電容充電時間越快，觸發(fā)角變小，導通角越改進方案：為了保護電路，我們在電路中接入一個電阻對電路進行保護， 同 時在電阻旁邊接入一個雙向觸發(fā)管，并且修改了部分器件的參數(shù)。三、電路工作原理圖及其原理圖電路名稱：雙向可控硅調(diào)光臺燈電路電路工作原理：當接通電源，220V交流電壓通過燈泡、R1、R2對電容C充電，由于電容兩 端電壓時不能夠突變的，對電容充電需

5、要一定的時間，充電時間由R1和R2決定, 越小充電越快，反之則充電越慢。當C上電壓充電到一定電壓時雙向觸發(fā)二極管 DB3導通，雙向可控硅也導通，其導通之后，燈泡中有電流通過同時發(fā)光。隨著 DB3的導通，C上的電壓被完全放掉，DB3又截止，可控硅也隨之截止，燈泡熄 滅，C又開始進行充電，照此循環(huán)。因為此過程時間短且人眼有短暫停留的現(xiàn)象， 所以燈泡看起來是一直亮著的。充電時間越短，燈泡就越亮，反之則越暗。如果用在電感性負載上時，需要加載R C串聯(lián)回路，起到保護可控硅的作用。K1220 V220 Vrms,50 Hz27U1DB31_D3X£BT13631000C1±1伽F四、主

6、要元件介紹雙向觸發(fā)二極管雙向可控硅可控硅一旦被觸發(fā)導通后，將持續(xù)導通到交流電壓過零時才會截止。 可控硅承擔著流過白熾燈的工作電流，由于白熾燈在冷態(tài)時的電阻值非常低， 再 考慮到交流電壓的峰值，為避免開機時的大電流沖擊，選用可控硅時要留有較大 的電流余量。觸發(fā)電路觸發(fā)脈沖應(yīng)該有足夠的幅度和寬度才能使可控硅完全導通，為了保證 可控硅在各種條件下均能可靠觸發(fā)，觸發(fā)電路所送出的觸發(fā)電壓和電流必須大于 可控硅的觸發(fā)電壓UGT與觸發(fā)電流IGT的最小值，并且觸發(fā)脈沖的最小寬度要持 續(xù)到陽極電流上升到維持電流（即擎住電流IL）以上，否則可控硅會因為沒有完 全導通而重新關(guān)斷。保護電阻R3是保護電阻，用來防止R2

7、調(diào)整到零電阻時，過大的電流造成半導體器件的損壞。R1太大又會造成可調(diào)光圍變小，所以應(yīng)適當選擇。功率調(diào)整電阻R1決定白熾燈可調(diào)節(jié)到的最小功率，若不接入 R1,則在R2調(diào)整 到最大值時，白熾燈將完全熄滅，這在家庭應(yīng)用中會造成一定不便。 接入R1后, 當R2調(diào)整到最大值時，由于R1的并聯(lián)分流作用，仍有一定電流給C充電，實現(xiàn) 白熾燈的最小功率可以調(diào)節(jié)，若將R1換為可變電阻器，則可實現(xiàn)更精確的調(diào)節(jié)， 以確保量產(chǎn)的一致性。同時R1還有改善電位器線性的作用，使燈光變化更適合 人眼的感光特性。電位器小功率調(diào)光器一般都選擇帶開關(guān)的電位器，在調(diào)光至最小時可以聯(lián)動切 斷電源，這種電位器通常分為推動式（PUSH和旋轉(zhuǎn)

8、式（ROTARY兩種。對于 功率較大的調(diào)光器，由于開關(guān)觸點通過的電流太大，一般將電位器和開關(guān)分開安裝， 以節(jié)省材料成本?？紤]到調(diào)光特性曲線的要求，一般都選擇線性電位器，這種電 位器的電阻帶是均勻分布的，單位長度的阻值相等，其阻值變化與滑動距離或轉(zhuǎn) 角成直線關(guān)系。溫度保險絲對于大功率的調(diào)光器或用于組群安裝的調(diào)光器，部溫升比平時要高，在電路中安裝一只溫度保險，可以在異常溫升時切斷電路，防止災(zāi)害事 故的五、所用儀器及元件清單所用儀器：示波器（帶衰減的測試線纜）、萬用表元件清單：白熾燈DS:額定電壓220V額定功率40W電阻：R1=1© R2=500KQ R3=100Q電容 C: 100 n

9、F雙向觸發(fā)二極管Q1: DB3雙向可控硅Q2 BT136六、電路波形及數(shù)據(jù)分析電路波形（1）電源電壓U2波形負載（燈泡）兩端電壓波形:a =0°a =901.41.2Ul/V 1220/20.80.60.40.20.50.20.40.6-220 20.8_1.1.2-1.4 -0.5101.522.520 t/ms可控硅兩端電壓波形:a =7°1.41.2UT/V1220 28f0.6 _0.40.21.50.500.20.40.510 10.4 卜I20.41.5220 t/ms_0.4_0.6-220 2 o.81.21.41.41.2Ut/V1220 2 "

10、80.60.40.210 11.6a =90°0.40.6+44_I0* 1.60.2-220 寸 2 0.8 十.14-1.2 F-1.4.1.6 雙向可控硅兩端UT波形a=30°2101520 21.6t/ms20I I6t/ms電容兩端電壓波形:a =7°1.61.41.2UC1 / V135080.60.40.210.420.40.50二0.40.5101.5MH-2202.5t/ms_0.4 a=7.2_0.6十-3&°.8 十_1.2亠a =30°a =180a =301.4亠1.2亠1Ug/V0.7 a80.6 0.4十0

11、.2十11111I11I1I I-HI1|1|HH-Ir2J.5_1_0.50-0.2 -0.4 亠-0.6 亠-0.708亠a =180°1.41.21U gN 0.80.60.40.21.5-0.50 -0.2 -0.5101.520 t/ms-0.4 -0.6 -0.8 -1-1.2-1.4波形分析：當燈泡（40W最亮時，觸發(fā)角最小，導通角最大，由分析可知，由于可控 硅在觸發(fā)角a =7°時被觸發(fā)，所以，在0-7。之間可控硅不導通，可控硅承受壓 降，燈泡不承受壓降。在a >7°時，可控硅導通，承受壓降為 0,燈泡開始承受 電源電壓從7°以后的正弦波電壓，此時根據(jù)上面敘述公式計算出理論輸出電壓 有效值為228.9V，實測得交流輸入電壓有效值為 231V,測得燈泡兩端電壓有效 值為230V,通過燈泡的電流為0.2A。計算得輸出功率為230Vx0.2A=46W，可知 電路能正常工作，符合設(shè)計要求當燈泡熄滅時，觸發(fā)角最最大，達到 180°，此時導通角為 0。由于可控硅 不導通，則其兩端承受電壓為電源所加的整個正弦波電壓， 此時燈泡不承受電壓， 燈泡兩端電壓壓降為 0，輸出電壓波形為一條幅值為 0 的直線燈泡處于中間狀態(tài)時，波形為最亮和最暗的過渡波形。七：