《電子應(yīng)用技術(shù)項目教程（第4版）》課件 項目6家用調(diào)光燈電路的制作

家用調(diào)光燈電路的制作目錄學(xué)習(xí)目標(biāo)工作任務(wù)知識鏈接知識小結(jié)1.會識別和測試晶閘管、單結(jié)晶體管、雙向觸發(fā)二極管的好壞。2.能完成家用調(diào)光燈電路的制作。知識目標(biāo)能力目標(biāo)了解晶閘管、單結(jié)晶體管、雙向觸發(fā)二極管的結(jié)構(gòu)和工作原理，熟悉這些元器件的應(yīng)用電路，掌握這些元器件的檢測方法。學(xué)習(xí)目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)1.培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的習(xí)慣。2.培養(yǎng)辯證思維的能力,培養(yǎng)創(chuàng)新意識,提升電子產(chǎn)品創(chuàng)新的專業(yè)能力。工作任務(wù)（1）目測識別典型雙向晶閘管、雙向觸發(fā)二極管的引腳。

（2）掌握用萬用表檢測雙向晶閘管、雙向觸發(fā)二極管的引腳和判斷其質(zhì)量的好壞。

（3）熟悉可控整流觸發(fā)電路的基本結(jié)構(gòu)與工作原理。

（4）掌握排除電路故障的方法。

1.實訓(xùn)目標(biāo)

（1）各小組制訂工作計劃。

（2）識別家用調(diào)光燈電路原理圖,明確元器件連接和電路連線。

（3）畫出裝配圖。

（4）完成電路所需元器件的購買與檢測。

（5）根據(jù)裝配圖制作家用調(diào)光燈電路。

（6）完成家用調(diào)光燈電路功能檢測和故障排除。

（7）通過小組討論完成電路的詳細分析并撰寫任務(wù)工單。2.任務(wù)要求家用調(diào)光燈電路原理圖如圖6.1所示,由R2、Rp1和C1組成的阻容移相電路決定雙向晶閘管的導(dǎo)通角。當(dāng)C1兩端電壓經(jīng)R2、Rp1充電上升到雙向觸發(fā)管的導(dǎo)通電壓時,雙向晶閘管VS被觸發(fā)導(dǎo)通,當(dāng)交流電過零時,雙向晶閘管自行截止,調(diào)節(jié)Rp1可改變C1的充電時間,從而改變雙向晶閘管VS在交流電正、負半周時的導(dǎo)通角,以便得到需要的亮度。圖中R3、Rp2及光敏電阻R4串聯(lián)后和C1并聯(lián)。在R3、Rp2固定的情況下,分流的大小由光敏電阻R4的阻值來決定。當(dāng)電網(wǎng)電壓上升時,燈光亮度增加,光敏電阻R4受到的光照強度增大,阻值減小,分流增大,C1兩端電壓上升變慢,雙向晶閘管導(dǎo)通角減小,輸出電壓變小,燈光的亮度也相應(yīng)減弱,這樣就自動地將輸出電壓穩(wěn)定在需要的數(shù)值,保證了燈光亮度的穩(wěn)定。

3.實訓(xùn)電路與說明

（1）實訓(xùn)設(shè)備：模擬電路實驗裝置1臺，萬用表1臺。（2）元器件需求明細表。4.實訓(xùn)設(shè)備與元器件

安裝制作：

電路可以焊接在自制的PCB上,也可以焊接在萬能板上,或者通過“面包板”插接。參照圖6.2連接線路,按以下原則安裝制作。

(1)元器件的標(biāo)志方向應(yīng)按要求進行(標(biāo)志朝外能看清)。

(2)元器件的極性不能錯。

(3)同一規(guī)格的元器件盡量安裝在同一高度。

(4)安裝順序:先低后高,先輕后重,先易后難,先一般后特殊。

(5)板上分布盡量均勻整齊,不允許斜排及立體交叉,引腳間保證有1mm的安全間隙。

(6)引線直徑與過孔直徑應(yīng)有0.2~0.4mm的合理間隙。

(7)底面與PCB距離6±2mm。

(8)電位器應(yīng)盡量插到底,不能傾斜,三個引腳均需焊接。

5.安裝與調(diào)試

調(diào)試：

調(diào)試時,先將RP2調(diào)到最小值,并用紙擋住光線,使光敏電阻R4不受燈光照射,接通電源,調(diào)節(jié)RP1使燈光處于最亮。然后將紙拿開,如果燈光稍有變化,則說明此時RP2不需調(diào)節(jié)。如果在R4受照后亮度不變,則應(yīng)調(diào)節(jié)RP2使燈光稍有變暗。如果R4受照后,亮度變化很大,則應(yīng)增大R3的值;RP2經(jīng)一次調(diào)整后不需再調(diào)。燈泡正常發(fā)光,調(diào)節(jié)電位器,燈泡的亮度隨著阻值的變化而變化,說明電路板制作成功。5.安裝與調(diào)試

6.評價反饋

評分表(與項目1任務(wù)工單的評分表一樣)。晶閘管(SCR)是一個可控導(dǎo)電開關(guān),是能以弱電控制強電的電路器件。晶閘管常用于整流、調(diào)速、交直流轉(zhuǎn)換、開關(guān)調(diào)光等控制電路。常見晶閘管的種類有單向晶閘管、雙向晶閘管、可關(guān)斷晶閘管、快速晶閘管、光控晶閘管,目前運用最多的是單向晶閘管和雙向晶閘管,晶閘管圖形符號及外形如圖6.3所示。

6.1晶閘管知識鏈接圖6.3晶閘管圖形符號及外形

1.單向晶閘管的結(jié)構(gòu)和符號單向晶閘管是一種PNPN4層半導(dǎo)體器件,其圖形符號及外形如圖6.3(a)所示。它有3個電極,分別為陽極(A)、陰極(K)和控制極(G)(控制極又稱門極)。控制極從P型硅層上引出,供觸發(fā)用。圖6.4所示為單向晶閘管的結(jié)構(gòu)及圖形符號。陽極與陰極、陽極與控制極之間的正、反向電阻RAK、RKA、RAG、RGA均應(yīng)很大,而控制極與陰極之間為一個PN結(jié),PN結(jié)正向電阻應(yīng)較小,反向電阻應(yīng)很大。

6.1.1單向晶閘管

圖6.4單向晶閘管

(1)單向晶閘管的陽極和陰極間加反向電壓,如圖6.5(a)所示,無論控制極是否加電壓,燈泡都不亮,單向晶閘管截止。這種情況下稱單向晶閘管處于反向阻斷狀態(tài)。

2.單向晶閘管的工作特性(2)單向晶閘管陽極經(jīng)燈泡接電源正端,陰極接電源負端,此時單向晶閘管承受正向電壓,控制極電路中開關(guān)S斷開,如圖6.5(b)所示,這時燈泡不亮,說明單向晶閘管不導(dǎo)通,即處于正向阻斷狀態(tài)。2.單向晶閘管的工作特性(3)單向晶閘管的陽極和陰極間加正向電壓,控制極相對于陰極加正向電壓UG,如圖6.5(c)所示,這時燈泡亮,說明單向晶閘管導(dǎo)通,即處于正向觸發(fā)導(dǎo)通狀態(tài)。如果控制極加反向電壓,無論陽極回路加正向電壓還是反向電壓，單向晶閘管都不導(dǎo)通。2.單向晶閘管的工作特性(4)單向晶閘管導(dǎo)通后,如果去掉控制極上的電壓,如圖6.5(d)所示,燈泡仍然亮,則表明晶閘管除去觸發(fā)信號后繼續(xù)導(dǎo)通,即單向晶閘管一旦導(dǎo)通,控制極就失去了作用。

2.單向晶閘管的工作特性(5)在單向晶閘管導(dǎo)通的情況下,當(dāng)陽極和陰極間的電壓(或電流)減小到一定程度時,如圖6.5(e)所示,切除主信號后,單向晶閘管才能從導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)樽钄酄顟B(tài)。

2.單向晶閘管的工作特性從上述分析可得以下結(jié)論。

(1)單向晶閘管在反向陽極電壓作用下,無論控制極為何種電壓,都處于關(guān)斷狀態(tài)。

(2)單向晶閘管同時在正向陽極電壓與正向控制極電壓作用下,才能導(dǎo)通。

(3)已導(dǎo)通的單向晶閘管在正向陽極電壓作用下,控制極失去控制作用。

(4)單向晶閘管在導(dǎo)通狀態(tài)下,當(dāng)陽極電壓減小到接近于零時,單向晶閘管關(guān)斷。

以上結(jié)論說明,單向晶閘管像二極管一樣,具有單向?qū)щ娦?。單向晶閘管電流只能從陽極流向陰極。若加反向陽極電壓,則單向晶閘管處于反向阻斷狀態(tài),只有極小的反向電流。但單向晶閘管與二極管不同的是,它還具有正向?qū)ǖ目煽靥匦?。?dāng)僅加上正向陽極電壓時,元器件還不能導(dǎo)通,這時稱為正向阻斷狀態(tài)。只有同時加上一定的正向控制極電壓,形成足夠的控制極電流,單向晶閘管才能正向?qū)?而且一旦導(dǎo)通,即使撤掉控制極電壓,導(dǎo)通仍然維持。

3.單向晶閘管的極性判別及質(zhì)量檢測

(1)極性判別。選用指針式萬用表R×100擋或R×1k擋,分別測量各電極間的正、反向電阻。若測得其中兩電極間阻值較大,調(diào)換表筆后其阻值較小,則黑表筆所接電極為控制極,紅表筆所接電極為陰極,剩余為陽極。

(2)質(zhì)量檢測。指針式萬用表黑表筆接陽極,紅表筆接陰極,黑表筆在保持和陽極接觸的情況下,與控制極接觸,即給控制極加上觸發(fā)電壓。此時,單向晶閘管導(dǎo)通,阻值減小,指針偏轉(zhuǎn)。黑表筆保持和陽極接觸,并斷開與控制極的接觸。若斷開控制極后,單向晶閘管仍維持導(dǎo)通狀態(tài),即指針偏轉(zhuǎn)狀況不發(fā)生變化,則單向晶閘管基本正常。

1.雙向晶閘管的結(jié)構(gòu)

雙向晶閘管相當(dāng)于兩個單向晶閘管反向并聯(lián)而成。雙向晶閘管的結(jié)構(gòu)及圖形符號如圖6.6所示。它為NPNPN5層半導(dǎo)體器件,有3個電極,分別為第一陽極(T1)、第二陽極(T2)、控制極(G)。6.1.2雙向晶閘管

圖6.6雙向晶閘管

2.雙向晶閘管的工作特點

在雙向晶閘管的T1極和T2極之間,無論加正向電壓還是反向電壓,都能觸發(fā)導(dǎo)通。不僅如此,無論觸發(fā)信號的極性是正還是負,都可觸發(fā)雙向晶閘管使其導(dǎo)通。雙向晶閘管在電路中主要用來進行交流調(diào)壓、交流開關(guān)、可逆直流調(diào)速等。

3.雙向晶閘管的極性判別及質(zhì)量檢測

(1)極性判別。根據(jù)雙向晶閘管的結(jié)構(gòu)可知,控制極與T1極較近,與T2極較遠。因此控制極與T1極間的正、反向電阻都較小,而T2極與控制極間、T2極與T1極間的正、反向電阻均較大。這表明,如果測出某極和其余兩極之間的電阻呈現(xiàn)高阻態(tài),則該極一定是T2極。

區(qū)分出T2極后,將萬用表置于R×1擋,假設(shè)一極為T1極,并將黑表筆接在假設(shè)的T1極上,紅表筆接在T2極上。保持紅表筆與T2極相接觸,紅表筆再與控制極短接,即給控制極一個負極性觸發(fā)信號,雙向晶閘管將導(dǎo)通,內(nèi)電阻減小,這表明雙向晶閘管已導(dǎo)通,其導(dǎo)通方向為T1→T2。在保持紅表筆和T2極相接觸的情況下,斷開控制極,此時,若阻值保持不變,則證明雙向晶閘管能維持導(dǎo)通狀態(tài)。將紅黑表筆調(diào)換,即紅表筆接在假設(shè)的T1極上,黑表筆接在T2極上。保持黑表筆與T2極相接觸,黑表筆再與控制極短接,即給控制極一個正極性觸發(fā)信號,如果雙向晶閘管也能導(dǎo)通,則導(dǎo)通方向為T2→T1。在保持黑表筆和T2極相接觸的情況下,斷開控制極,斷開后雙向晶閘管也應(yīng)能維持導(dǎo)通狀態(tài),則該雙向晶閘管具有雙向觸發(fā)特性,且上述假設(shè)正確。(2)質(zhì)量檢測。若雙向晶閘管具有雙向觸發(fā)導(dǎo)通的能力,則該雙向晶閘管正常。若無論怎樣檢測均不能使雙向晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通,則表明該雙向晶閘管已損壞。6.2.1單結(jié)晶體管

單結(jié)晶體管是一種特殊的半導(dǎo)體器件。它被廣泛地用于振蕩、雙穩(wěn)態(tài)、定時等電路中。由單結(jié)晶體管組成的電路具有電路簡單、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。單結(jié)晶體管的外形和普通三極管相似,內(nèi)部只有一個PN結(jié)。三個極分別稱為發(fā)射極(E)、第一基極(B1)和第二基極(B2)。單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)、圖形符號及等效電路如圖6.7所示。

6.2觸發(fā)器件知識鏈接圖6.7單結(jié)晶體管

1.單結(jié)晶體管的極性判別

在正常情況下,B1極和B2極之間有2~15kΩ的電阻,發(fā)射極對B1極和B2極之間為單向?qū)щ姟?/p>

單結(jié)晶體管的判斷和測量的方法是:使用指針式萬用表的歐姆擋,用黑表筆接觸一個極,紅表筆接觸另外兩個極,如果均導(dǎo)通(萬用表顯示的讀數(shù)為數(shù)千歐姆),而改用紅表筆接觸這個極,黑表筆碰觸另外兩個極均不導(dǎo)通(萬用表顯示的讀數(shù)為數(shù)萬歐姆),則這個極為發(fā)射極。黑表筆接發(fā)射極,紅表筆接兩個基極,阻值較小的極為B2極。

2.單結(jié)晶體管的質(zhì)量檢測

在發(fā)射極開路的條件下,用指針式萬用表R×100擋或R×1k擋測量B1極和B2極之間的阻值應(yīng)在2~15kΩ,阻值過大或過小均不宜使用。

雙向觸發(fā)二極管的結(jié)構(gòu)、圖形符號、等效電路及伏安特性如圖6.8所示。它是3層、對稱性質(zhì)的兩端半導(dǎo)體器件,等效于基極開路、發(fā)射極與集電極對稱的NPN型三極管。其正、反向伏安特性曲線中心對稱。當(dāng)器件兩端的電壓小于正向轉(zhuǎn)折電壓Ubo時，呈高阻態(tài)；當(dāng)U>Ubo時進入負阻區(qū)。同樣，當(dāng)|U|超過反向轉(zhuǎn)折電壓|Ubr|時，也能進入負阻區(qū)。

6.2.2雙向觸發(fā)二極管

圖6.8雙向觸發(fā)二極管

雙向觸發(fā)二極管除用來觸發(fā)雙向晶閘管之外,還常用在過壓保護、定時、移相等