晶闸管调光台灯电路设计文档格式.docx
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5.2印制电路板制作流程……………………………………………………15
5.3元件布局…………………………………………………………………15
5.4元件安装及注意事项……………………………………………………16
5.5电子电路的调试…………………………………………………………17
第六章总结…………………………………………………………………………18
致谢……………………………………………………………………………18
参考文献……………………………………………………………………………19
摘要
调光灯在日常生活中的应用超级普遍，其种类也很多。
图1是常见的调光台灯。
旋动调光旋钮即能够调剂灯泡的亮度。
图1调光台灯
通过自己动手实践制作能够加倍明白得调光电路的工作原理，进而把握分析电路的方式。
通过学习相关知和实施相应的项目，使自己在完本钱项目后把握能够做到以下几点。
①熟悉一般晶闸管、双向晶闸管、可关断晶闸管和单结晶闸管。
②会选用和检测晶闸管、双向晶闸管、可关断晶闸管和单结晶闸管。
③能够分析一般晶闸管、双向晶闸管、可关断晶闸管和单结晶闸管的工作原理。
④能分析单相整流电路和单结晶体管触发电路的工作原理。
⑤能够了解触发电路与同步电路的大体概念。
⑥学会调光灯电路的安装和调试技术。
⑦在小组合作实施项目进程中培育与人合作的精神。
关键词：
晶闸管、晶体管、Protel、触发电路、
第一章绪论
1.1晶闸管的进展
晶闸管显现前的时期可称为电力电子技术的史前期或黎明期。
1904年显现了电子管，它能在真空中对电子流进行操纵，并应用于通信和无线电，从而开启了电子技术用于电力领域的先河。
20世纪30年代到50年代，水银整流器普遍用于电化学工业、电气铁道直流变电因此及轧钢用直流电动机的传动，乃至用于直流输电。
这一时期，各类整流电路、逆变电路、周波变流电路的理论已经进展成熟并广为应用。
在这一时期，也应用直流发电机组来变流.。
1947年美国闻名的贝尔实验室发明了晶体管，引发了电子技术的一场革命
晶闸管是一种半控型器件，晶闸闸管是晶体闸流管的简称，又称作可控硅整流器（SCR）。
1957年美国通用公司开发避世界上第一款晶闸管产品，并于1958年将其商业化；
晶闸管由于其优越的电气性能和操纵性能，使之专门快就取代了水银整流器和旋转变流机组，而且其应用范围也迅速扩大。
电力电子技术的概念和基础确实是由于晶闸管及晶闸管变流技术的进展而确立的，从而开辟了电力电子技术进展和普遍应用的崭新时期，其标志确实是以晶闸管为代表的电力半导体器件的普遍应用，有人称之为继晶体管发明和应用以后的又一次电子技术革命。
自20世纪80年代以来，晶闸管开始被各类性能更好的全控型器件所取代，而且工作靠得住，因此在大容量的应用处合仍然具有比较重要的地位。
晶闸管那个名称往往专指晶闸管的一种大体类型——一般晶闸管。
但从广义上讲，晶闸管还包括许多类型的派生器件。
1.2电子调光电路的作用
电子调光电路应用超级普遍，尤其是一样市售台灯调光电路上。
大体都采纳电子式的调光电路，有的高级台灯能实现无级调光，一般台灯那么是有级调光，可见电子调光在一些灯具上面用途是超级普遍的。
给咱们的生活带来了方便。
由此可见电子调光的电路的商业潜在价值也是专门大的。
1.3电子调光电路对大学生的意义
作为大学生的咱们，在很多制作进程当中很多东西都需要用一些特定的调压电路作为驱动装置。
因此，电子调光电路对咱们而言都是一个超级常见而且必需的电路，以故自己便选择制作电子调光电路。
而且，在咱们刚接触的课程设计当中，电子调光电路的制作相对简单些，也为咱们以后制作实物做个铺垫。
同时，也为咱们尔后制作培育爱好，不至于很讨厌乃至于可怕。
1.4设计思路
市电一样是220V交流电，可是电子调光电路当选用的是低电压直流灯泡，故此电路中需要变压器和整流电路，另外需要操纵灯泡的亮度，因此需要一个操纵电路，从而对输出电压占空比进行调剂，那个地址还需一个斩波电路，从而来操纵灯泡亮度。
电子调光电路课程设计综合了电子电子技术中的许多理论知识，它使理论知识取得了更好的巩固，并使理论知识与实际问题相联系。
其中要紧用到的基础知识有起落压斩波电路和整流电路的工作原理和应用，晶闸管的应用等。
在设计的进程中还涉及到了应用Protel99制作原理图一些基础知识。
关于综合运用所学过的知识有必然的帮忙。
第二章晶闸管调光台灯电路设计
2.1电子调光电路原理图
2.1.1电路原理分析
可控整流电路的作用是把交流电变换为电压值能够调剂的直流电。
图2.1所示为单相半控桥式整流实验电路。
主电路由负载ＤＳ1（灯炮）和晶闸管q2组成，触发电路为单结晶体管Ｑ
1及一些阻容元件组成的单结晶体管触发电路。
改变晶闸管q2的导通角，即可调剂主电路的可控输出整流电压（或电流）的数值，这点可由灯炮负载的亮度转变看出。
晶闸管导通角的大小决定于触发脉冲的频率f，由公式
可知，当单结晶体管的分压比η（一样在0.5～0.8之间）及电容C值固按时，那么频率f大小由R决定，因此，通过调剂电位器RP，使能够改变触发脉冲频率，主电路的输出电压也随之改变，从而达到可控调压的目的。
2.1.2原理图Protel的绘制
1.熟悉Protel99中电路仿真的环境,把握电路仿真的一样步骤；
2.创建一名为移动字幕.sch文件，进入原理图编辑环境；
3.在原理图编辑器中加载仿真元器件库“Sim.ddb”；
图：
加载仿真库
4用Protel99se软件绘制原理图
2.2熟悉晶闸管和单结晶体管
2.2.1一般晶闸管
一、结构和符号
晶闸管要紧有塑封型、小型平面型和螺栓型等几种。
晶闸管有三个电极：
阳极a、阴极k和门极g。
单向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，形成三个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。
二、工作特性
为了便于明白得，下面用实验来反映单向晶闸管的工作特性。
（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时，晶闸管可不能导通，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，现在指示灯亮，说明晶闸管导通，这种状态称为晶闸管的触发导通状态。
晶闸管导通后，将S断开，灯仍亮，说明晶闸管一旦导通，门极便失去作用。
要使晶闸管关断，必需将正向阳极电压降低到必然数值，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，现在不论开关S闭合与否，指示灯始终不亮。
这说明单向晶闸管加反向电压时，不管门极加如何的电压，它都可不能导通，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，晶闸管导通必需具有两个条件：
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仍然维持导通状态。
关断晶闸管的方式有：
一是将阳极电压降到足够小或加反向阳极电压；
二是将阳极刹时开路。
2.2.2单结晶体管
一、单结晶体管的结构
单结晶体管的结构如图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两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处掺入P型杂质，并引出一个铝质电极，称为发射极。
发射极对基极确实是一个PN结，故称为单结晶体管。
二、单结晶体管的工作特性
单结晶体管的电流电压特性：
在基极电压一按时，用发射极电流Ie和发射极与第一基极之间的电压Ue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，极接电源正极，极接电源负极，上的分压与电源电压UBB的关系为UA=Rb1/（Rb1+Rb2）UBB=ηUBB
式中，η=Rb1/（Rb1+Rb2）称为分压比，一样在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结经受反向电压而截止，对应单结晶体管伏安特性的截止区。
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随之减能小，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，一样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，发射极电压略有上升但转变不大。
谷点右边的部份称为饱和区。
假设减小发射极电压Ue使小于Uv，单结晶体管那么会由导通突跳到截止状态。
2.3单结晶体管的触发电路
利用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振荡电路，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上升到使UE≥UP时，单结晶体管导通，电容C通过rb一、R1迅速放电，在R1上形成脉冲电压。
电容C放电，UE下降，当UE＜UV时单结晶体管截止，放电终止。
电容再次充电，重复上述进程。
改变RP的大小，能够调剂电容充放电的快慢从而改变输出脉冲的频率。
2.4小结
晶闸管与二极管、晶体管一样也是一种超级经常使用的半导体元件，它在生产、生活中有着重要的应用。
关于晶闸管的特性，需要学生能够明白得并把握。
第三章晶闸管调光台灯元器件选择
3.1触发电路各元件的选择
1）充电电阻
的选择
改变充电电阻
的大小，就能够够改变张驰振荡电路的频率，可是频率的调剂有必然的范围，若是充电电阻
选择不妥，将使单结晶体管自激振荡电路无法形成振荡。
充电电阻
的取值范围为：
其中：
——加于图1－21中B-E两头的触发电路电源电压
——单结晶体管的谷点电压
——单结晶体管的谷点电流
——单结晶体管的峰点电压
——单结晶体管的峰点电流
2）电阻
电阻
是用来补偿温度对峰点电压
的阻碍，通常取值范围为：
200～600
。
3）输出电阻
输出电阻
的大小将阻碍将阻碍输出脉冲的宽度与幅值，通常取值范围为：
50～100
4）电容C的选择
电容C的大小与脉冲宽窄和
的大小有关，通常取值范围为：
0.1～1
3.2元件型号选择
序号
元件名称
元件型号
数量
元件编号
1
二极管
IN4001
4
D1、D2、D3、D4
2
电源变压器
5TO1
TF
3
晶闸管
MCR100-4
Q2
白炽灯泡
36V/30W
DS1
5
单结晶体管
2N2646
Q1
6
2KΩ
R1
7
510Ω
R2
8
100Ω
R3
9
50Ω
R4
电位器
20KΩ
RP
10
电容
0.2uF
C
11
稳压二极管
1N4747
D5
第四章调光台灯波形仿真
4.1Protel的仿真步骤
（1）在原理图编辑器中加载仿真专用元器件库Sim.ddb；
（2）在图纸上放置仿真元器件，并编辑元器件的仿真参数；
（3）连接导线，绘制仿真原理图；
（4）在仿真原理图中添加电源及鼓励源；
（5）设置仿真节点及电路初始状态；
（6）仿真前，先对电路原理图进行ERC检查；
（7）设置仿真分析类型和参数；
（8）对电路进行仿真并分析仿真结果得出结论。
4.2电路的仿真
4.3仿真波形的分析
①、桥式整流后脉动电压的波形（图vout1点）
由电子技术的知识咱们能够明白vout1点为由VD1～VD4四个二极管组成的桥式整流电路输出波形，图4-2（b）为理论波形，对照进行比较。
（a）（b）
图4-2桥式整流后电压波形
②、削波后梯形波电压波形（图vout2点）
该点波形是经稳压管削波后取得的梯形波，4-3（b）为理论波形，对照进行比较。
图4-3削波后电压波形
③、电容电压的波形（图vout3点）
测得vout3的波形如图4-4（a）所示。
由于电容每半个周期在电源电压过零点从零开始充电，当电容两头的电压上升到单结晶体管峰点电压时，单结晶体管导通，触发电路送出脉冲，电容的容量和充电电阻
的大小决定了电容两头的电压从零上升到单结晶体管峰点电压的时刻，因此在本课题中的触发电路无法实此刻电源电压过零点即
时送出触发脉冲。
图4-4（b）为理论波形，对照进行比较。
（b）
（a）图4-4电容两头电压波形
④、输出脉冲的波形（图vout4点）
测得vout4点的波形如图4-5（a）所示。
单结晶体管导通后，电容通过单结晶体管的
迅速向输出电阻
放电，在
上取得很窄的尖脉冲。
图4-5（b）为理论波形，对照进行比较。
图4-5输出波形
第五章调光台灯印制电路板制作与安装
5.1设计印制电路板
1、选择File\New命令打开PCBDocument,打开电路板设计环境
二、设计电路板的工作层面
3、选择Design\Createnet生成网络报表
4、选择Design\Createnet装入网络表
五、单击菜单AutoRoute\All对整个电路进行自动布线
5.2项目的制作流程
5.3元件布局
1.分块原那么
主电路、操纵电路应尽可能分离；
操纵电路中，由不同的功能部份组成，各功能部份器件应尽可能集中，电源线或公共线应尽可能放在线路板的边缘。
2.大件优先原那么
先确信体积大或占安装位置大的器件的位置
3.考虑元件的放止方式，设计相应的安装位置
（1）放置方式分为平和立放，假设安装空间许诺，二极管（IN4002）、稳压二极管（1N4747）、电阻、应平放
（2）单结晶体管、晶闸管、电容应立放
4.单结晶体管、晶闸管等元件的管脚位置
（1）单结晶体管（2N2646）的脚为软管脚，安装时要依照电路板和它在电路原理图中与相临元件的电路关系来考虑它的安装位置，不使其管脚成交叉状。
（2）晶闸管（MCR22-4）的管脚为硬管脚，三个管脚应直插或略微弯曲，不能因管脚的安装位置选择不妥，使管脚彼此交叉。
5.元器件安装的疏密程度
应结合元件的电压品级、容量情形、元器件的整体数量和电路板的大小等因素综合考虑。
6.美观原那么
在安装空间许诺的情形下，应尽可能知足，整齐、对称的原那么。
5.4元件安装及注意事项
1.按设计的安装图插放元件
假设元件疏密不均，可从头调整元件的实际安装位置，使其均匀散布
2.元器件的安装高度
考虑元器件可能由于某种外力的作用，使管脚弯曲，相临元件的管脚可能发生相碰，造成短路及也考虑元件自身的散热情形，元器件的安装高度应予限制。
（1）二极管、电阻、稳压二极管、电容比电路略高出2-3mm即可
（2）单结晶体管、晶闸管要高，尤其是晶闸管
（3）电位器由螺丝定位（固定高度）
3.电位器的安装
先在电路板上按电位器的尺寸钻孔，后插入电位器，调剂手柄应在焊接侧。
4.元件的焊接
（1）假设元件的管脚有氧化层而不易焊接时，应先用纱布将氧化层磨去，并涂上一薄层焊锡，然后插入电路板的插孔焊接。
（2）焊点要焊牢，不能虚焊、假焊。
（3）焊点要大小适中，不能太大，也不能过小。
（4）焊点应光亮。
要保证上述要求，第一要处置好电烙铁、焊接时刻不要太长，松香不要用得过量。
5.外接短接线
有时，在各元件或电路间需用短接线，现在应注意：
（1）短接线应在元件一侧
（2）短接线应尽可能少，且各短接线不交叉
（3）短接线不能弯曲或折角
（4）跨接线应紧贴电路板
6.注意事项
（1）在设计电路图时，必然要弄清各元器件的引脚，专门是引脚的电子元器件（如：
晶体管、晶闸管等），以防接反，阻碍整个电路的正常工作。
（2）各元器件的封装要严格依照要求设计其焊盘的大小和孔径的大小
（3）导入PCB时要检查是不是有错误，只要有一处错误，就不能通过执行下一步。
（4）导入PCB后，注意认真检查查对元器件的数量是不是齐全，检查各引脚和飞线是不是正确。
（5）在布局元器件时，应遵循尽可能让走线过少的原那么，适当的调剂各元器件的位置，尽可能达到绝对优化。
（6）在布线时，应注意禁止走锐角直线，尽可能不走直角，以避免产生干扰。
（7）在侵蚀铜的进程中，必然要注意使铜完全侵蚀掉为止，不要有残留。
5.5电子电路的调试
（1）由于电路直接与市电相连，调试时应注意平安，避免触电。
调试前认真、认真核查各元器件安装是不是正确靠得住，最后插上灯泡，进行调试。
（2）插上电源插头，人体各部份远离印制电路板，打开开关，右旋电位器痛处，灯泡应慢慢变亮，右旋到头灯泡最亮；
反之，左旋电位器痛处，灯泡应慢慢变暗，左旋到头灯光熄灭。
第六章总结
对晶闸管调光电路经设计、制作等一系列流程，实现了PCB板成品的最终完美制作，学到很多在书本中没有学到的东西，使自己在本课程的设计中收成颇丰。
第一，通过此项目的学习对晶闸管调光电路原理及元器件的作用有了进一步熟悉，并对所学有关知识取得了进一步的巩固，有助于进一步熟悉和明白得。
第二，最终实现PCB板实物成品的制作，感觉很有成绩感，我熟悉到不管以后做任何事，只要认真细心的去做，勇于面对困难，不管结果如何，只要尝试确实是最大的成功。
本次课程设计是最后一在校学习设计，印制电路板现现今课题之一。
因此我花了专门大一部份时刻在那个上面。
可是最后我成功了。
在这次设计中，我也碰到了很多问题，拿到那个课题以后，我第一想到的是原理图触发电路的设计。
后来想到实验时用到的protel99se软件，电路简单，而且用起来方便，于是我就考虑用此原件而解决了操纵电路的设计。
在这次设计中我也阅读了很多的资料，进一步充实了自己的大脑，提高了自己的水平。
只有通过自己亲自设计才能明白自己的不足，在这进程中我能感受到自己在一些能力方面的欠缺，并希望自己以后能通过尽力去改善这一情形。
致谢
通过这次课程设计，使我收成颇多。
其中要紧的是让我明白了触发电路的工作原理及触发进程，还有的确实是主电路及爱惜的工作原理。
在这其中不仅让我深化了所学的知识，更重要的是让我整合了所学知识点，实现了知识的融合，调动了我的思维，真正让我增加了一次发觉问题、分析问题、解决问题的经历。
我以后也确信会把这次收成的经历应用到生活中。
同时，还要谢谢指导教师冯教师的指导与讲解，教师那认真细致的态度真正令我收成颇丰。
在那个地址我要郑重地感激您，冯凯教师！
通过一个学期的电力电子的学习，我提高了很多，第一我要感激冯教师孜孜不倦的指导，再次我要感激同窗们对我热情的帮忙。
在此向冯教师表示由衷的感激
这次课程设计给我带来了专门大的收成，带给我的除是庞大的喜悦之外，还有内心的一些震撼。
本次课程设计是我第一次做的电力电子设计，同时这次制作也比较成功，在某种程度上来讲，对自己以后电力电子制作奠定了必然的基础及应有的信心，同时也激发了自己对电力电子制作的激情与爱好。
这次实物制作进程中，不仅把握了简单的电子电路的设计与制作，也把握了一些触发原理与作用。
在设计电路原理图进程中，参阅了许多在本课题有体会教师的论著文献，在此一并真诚致谢。
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