直流可調(diào)光燈電路論文小瘋子

1、直流可調(diào)光燈電路專業(yè)（系） 電氣工程系 班 級 工藝二班 學生姓名 馮敏 學 號 201001380112指導老師 嚴俊 完成日期 2012.4.25 緒論晶閘管出現(xiàn)前的時期可稱為電力電子技術史前期，1904年出現(xiàn)了電子管，它能在真空中電子流進行控制，并應用于通信和無線電，從而開啟了電子技術用于電力領域的先河。1947年美國著名的貝爾實驗發(fā)明了晶體管，引發(fā)了電子技術的一場革命。 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，使其應用范圍迅速擴大。電

2、力電子技術的概念和基礎就是由于晶閘管及晶閘管變流技術的發(fā)展而確立的，從而開辟了電力電子技術發(fā)展和廣泛應用的嶄新時代，其標志就是以晶閘管為代表的電力半導體器件的廣泛應用，有人稱之為繼晶體管發(fā)明和應用之后的又一次電子技術改革。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，所以需要一個控制電路，從而對輸出電壓占空比進行調(diào)節(jié)，這里還需一個斬波電路，從而來控制燈泡亮度。 電子調(diào)光電路課程設計綜合了電力電子技術中的許多理論知識，他使理論知識得到了更好的鞏固，并使理論知識與實際問題相聯(lián)系。其中主要用到的基礎知識有升降壓斬波電路和整

3、流電路的工作原理和應用以及晶閘管的應用等。目 錄 第1章 任務與要求1.1課題概述1.1.1 設計內(nèi)容1.1.2 要求1.2 參數(shù)要求第2章 方案論證與設計2.1 總體設計分析2.2 方案的選擇與設計2.2.1 晶閘管的選擇方案：2.3 方案確定第3章 直流調(diào)光電路設計3.1電路原理圖設計分析3.1.1 原理圖第4章 電路調(diào)試4.1調(diào)試的設備4.2.硬件調(diào)試 第5章 使用說明5.1 使用方法5.1.1主要功能說明及使用5.2故障分析5.2.3 220V的電還沒接入燈就亮第6章 心得體會參考文獻 附件：元件清單. 第1章 任務與要求1.1課題概述調(diào)光燈在日常生活中的應用非常廣泛，其種類也很多。下

4、圖為常見的調(diào)光臺燈，它以單結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兩部分組成。調(diào)光燈實物圖1.1.1 設計內(nèi)容要求所設計的項目要與電力電子技術有關，如可以做交流或直流可調(diào)光燈電路、電風扇無極調(diào)速器、MOSFET大功率管的驅動電路、IGBT的驅動電路、等等。其中主要用到了單結晶體管、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 要求完成本次項目的設計后，能夠用萬用表測試晶閘管和單結晶體管的壞。掌握晶閘管工作原理。分析單相半波整流電路的工作原理。分析單結晶體管觸發(fā)電路的工作原理。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u 變壓器要求是同步變壓器，其輸

5、出電壓是36V, 4個整流二極管型號為IN4001其最大周期性峰值電壓為50V,在工溫度為75度時其最整流電流為1A,結電容為30PF工作電壓范圍50-1000V.u 穩(wěn)壓管VD5穩(wěn)定電壓為12V。u 電阻R1為1K歐其功率為1Wu 電容C為0.4UF/50Vu 單結晶體管BT33:工作電流為5-35MA,工作電壓小于等于4V，最大功率為450MWu 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。所帶負載功率不能超過60W.第2章 方案論證與設計2.1 總體設計分析本課題設計的是具有可調(diào)節(jié)燈的亮暗的可調(diào)光電路系統(tǒng)。2.2 方案的選擇與設計

6、為實現(xiàn)本設計的要求我采用以下幾種方案：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0.8A控制極最大功率為0.01瓦。所帶負載功率不能超過60W.然后根據(jù)電路已設定的參數(shù)；確定晶閘管的型號。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因為電路無儲能元器件，因此選擇電壓等級為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，當時流過晶閘管電流的最大有效值為

7、：第六步：考慮1.52倍的余量：第七步：確定晶閘管的額定電流:因為電路無儲能元器件，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選用的型號為：KP1-7 或MCR100-62.3 方案確定我們根據(jù)手頭現(xiàn)有資源，經(jīng)濟性，功能實現(xiàn)性選取方案。綜上各方案所述,對此次設計的方案選定:單結晶體管型號為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3

8、章 硬件電路設計3.1電路原理圖設計分析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)節(jié)有一定的范圍，如果充電電阻選擇不當，將使單結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單結晶體管的谷點電壓Iv單結晶體管的谷點電流Up單結晶體管的峰點電壓Ip單結晶體管的峰點電流2）電阻R3的選擇電阻R3是用來補償溫度對峰點電壓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

9、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，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)部結構、符號、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構晶閘管的符號 晶閘管的等效電路 晶閘管的內(nèi)部結構u 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系稱為陽極伏安特性。(2）晶閘管的電壓定額 斷態(tài)重復峰值電壓UDRM規(guī)定，當門極斷開晶閘管處在額定結溫時，允許重復加在管子上的正向峰值電壓為晶閘管的斷態(tài)重復峰值電壓，用

10、UDRM表示。 反向重復峰值電壓URRM規(guī)定當門極斷開，晶閘管處在額定結溫時，允許重復加在管子上的反向峰值電壓為反向重復峰值電壓u 額定電壓 將UDRM和URRM中的較小值按百位取整后作為該晶閘管的額定值。通常標準電壓等級規(guī)定為：電壓在1000V以下，每100V為一級，1000V到3000V，每200V為一級，用百位數(shù)或千位和百位數(shù)表示級數(shù)。選擇晶閘管的額定電壓是實際工作時可能承受的最大電壓的23倍，即：u 通態(tài)平均電壓UT（AV）在規(guī)定環(huán)境溫度、標準散熱條件下，元件通以額定電流時，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。u 門極參數(shù)門極觸發(fā)電流 室溫下，在晶

11、閘管的陽極陰極加上6V的正向陽極電壓，管子由斷態(tài)轉為通態(tài)所必需的最小門極電流，稱為門極觸發(fā)電流。（2）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電壓，稱為門極觸發(fā)電壓。動態(tài)參數(shù)（1） 斷態(tài)電壓臨界上升率du/dtdu/dt是在額定結溫和門極開路的情況下，不導致從斷態(tài)到通態(tài)轉換的最大陽極電壓上升率。2）通態(tài)電流臨界上升率di/dtdi/dt是在規(guī)定條件下，晶閘管能承受而無有害影響的最大通態(tài)電流上升率。晶閘管的型號根據(jù)國家的有關規(guī)定，普通晶閘管的型號及含義如下：u 名詞術語和概念：控制角：控制角也叫觸發(fā)角或觸發(fā)延遲角，是指晶閘管從承受正向電壓開始到觸發(fā)脈沖出現(xiàn)之間的電角度。導通角：

12、是指晶閘管在一周期內(nèi)處于導通的電角度。移相：移相是指改變觸發(fā)脈沖出現(xiàn)的時刻，即改變控制角的大小。移相范圍：移相范圍是指一個周期內(nèi)觸發(fā)脈沖的移動范圍，它決定了輸出電壓的變化范圍。2）單結晶體管的工作原理、內(nèi)部結構、符號、等效電路如u 單結晶體管的結構（a）結構 （b）等效電路 （c）圖形符號 （d）外形管腳排列觸發(fā)電路常用的國產(chǎn)單結晶體管的型號主要有BT31，BT35，BT35，其外形與管腳排列。發(fā)射極e第一基極b1第二基極b2u 單結晶體管觸發(fā)電路（1）單結晶體管觸發(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)信號和電源電壓在頻率和相位上相互協(xié)調(diào)的關系叫同步。同步電路由同

13、步變壓器、橋式整流電路VD1VD4、電阻R1及穩(wěn)壓管組成。 第4章 電路調(diào)試4.1調(diào)試的設備1、調(diào)試的設備萬用表一個電烙鐵一個示波器一臺可調(diào)光電路實驗箱一臺調(diào)光電路板一個4.2 硬件調(diào)試硬件調(diào)試的主要任務是排除硬件故障，其中包括設計錯誤和工藝性錯誤。脫機檢查：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，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，檢查各個開關按鍵是否能正常開關，是否連接正確；檢查各限流電阻是否短路等。為了保護電路，應先對各插座接口進行檢查，第5章 使用說明5.1主要功能說明及使用能夠調(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

14、的核心元件是單結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，使用時注意不要讓小孩碰倒摔壞。5.2故障分析5.2.1220V的電還沒接入燈就亮原因是51歐的電阻以被燒斷，導致單結晶體管因電流過大而被擊穿，使得控制信號直接加在單向晶閘管的陽極和晶閘管的控制極使晶閘管導通，構成了回路使得還沒輸入220V的電壓燈就亮了。第6章 心得體會和總結電子電路應用實訓是應用電子技術的專業(yè)課，通過調(diào)光燈的設計，元件的購買通過與商家的溝通讓我們對很多電子元器件都有了更深入的了解。我們感覺自己的水平有所提高了，通過親自去做，我們受益匪淺，感覺自己還需努力，學海無涯。電子技術在生活中，隨處可見，如公廠、風力發(fā)電、光伏發(fā)電、鐵路、航天，汽車等等，所以我們認為只要學好了，到哪里都有用處，不會像別人所說的英雄無用武之地。對晶閘管調(diào)光電路經(jīng)設計、選元器件等一系類流程，學到很多在書本中沒有學到的東西，使自己在本課程的設計中受益匪淺。首先，經(jīng)過此項目的學習對晶閘管調(diào)光電路原理及元器件的作用有了進一步的認識，并對所學有關知識得到了進一步的鞏固，有助于進一步認識和了解。其次，在此次的設計中我也閱讀了不少資料，進一步充實了自己的大腦，提高了自己的水平。通過這次實訓，我們真的是受益匪淺，雖然電力電子已學完了，但我們始終如一，不忙不亂，努力學習專業(yè)技能知識，腳踏實地