直流可调光灯电路论文小疯子详解.docx
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直流可调光灯电路论文小疯子详解
直流可调光灯电路
专业（系）电气工程系
班级工艺二班
学生姓名冯敏
学号201001380112
指导老师严俊
完成日期2012.4.25
绪论
晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术史前期，1904年出现了电子管，它能在真空中电子流进行控制，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。
1947年美国著名的贝尔实验发明了晶体管，引发了电子技术的一场革命。
晶闸管是一种半控型器件，是晶体闸流管的简称，又称作可控硅整流器（SCR）。
1957年美国通用电器公司开发出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控制性能，使其应用范围迅速扩大。
电力电子技术的概念和基础就是由于晶闸管及晶闸管变流技术的发展而确立的，从而开辟了电力电子技术发展和广泛应用的崭新时代，其标志就是以晶闸管为代表的电力半导体器件的广泛应用，有人称之为继晶体管发明和应用之后的又一次电子技术改革。
市场一般是220V交流电，但是电子调光电路中选用的是低电压直流灯泡。
故此电路中需要变压器和整理电路，另外需要控制灯泡的亮度，所以需要一个控制电路，从而对输出电压占空比进行调节，这里还需一个斩波电路，从而来控制灯泡亮度。
电子调光电路课程设计综合了电力电子技术中的许多理论知识，他使理论知识得到了更好的巩固，并使理论知识与实际问题相联系。
其中主要用到的基础知识有升降压斩波电路和整流电路的工作原理和应用以及晶闸管的应用等。
调光灯在日常生活中的应用非常广泛，其种类也很多。
下图为常见的调光台灯，它以单结晶体管和单向晶闸管为核心器件，内部电路由主电路和控制电路两部分组成。
调光灯实物图
要求所设计的项目要与电力电子技术有关，如可以做交流或直流可调光灯电路、电风扇无极调速器、MOSFET大功率管的驱动电路、IGBT的驱动电路、等等。
其中主要用到了单结晶体管、单向可控晶闸管和双向可控晶闸管等一些大功率器件。
完成本次项目的设计后，能够用万用表测试晶闸管和单结晶体管的坏。
掌握晶闸管工作原理。
分析单相半波整流电路的工作原理。
分析单结晶体管触发电路的工作原理。
掌握触发电路与主电路电压同步的基本概念。
◆变压器要求是同步变压器，其输出电压是36V,
4个整流二极管型号为IN4001其最大周期性峰值电压为50V,在工温度为75度时其最整流电流为1A,,结电容为30PF工作电压范围50-1000V.
◆稳压管VD5稳定电压为12V。
◆电阻R1为1K欧其功率为1W
◆电容C为0.4UF/50V
◆单结晶体管BT33:
工作电流为5-35MA,工作电压小于等于4V，最大功率为450MW
◆晶闸管MCR100-6:
工作电压范围100-600V,工作电流为0.8A控制极最大功率为0.01瓦。
所带负载功率不能超过60W.
本课题设计的是具有可调节灯的亮暗的可调光电路系统。
为实现本设计的要求我采用以下几种方案：
要求是可以单向控制的晶闸管MCR100-6:
工作电压为100-600V,工作电流为0.8A控制极最大功率为0.01瓦。
所带负载功率不能超过60W.
然后根据电路已设定的参数；确定晶闸管的型号。
第一步：
单相半波可控整流调光电路晶闸管可能承受得的最大电压
第二步：
考虑2～3倍的余量
（2～3）（2～3）
第三步：
确定所需晶闸管的额定电压等级因为电路无储能元器件
，因此选择电压等级为7的晶闸管就可以满足正常工作的需要了。
第四步：
根据白炽灯的额定值计算出其阻值的大小
第五步：
确定流过晶闸管电流的有效值为：
由此可得，当时流过晶闸管电流的最大有效值为：
第六步：
考虑1.5~2倍的余量：
第七步：
确定晶闸管的额定电流:
因为电路无储能元器件，所以选择额定电流为1A的晶闸管可以满足需要。
由以上分析确定晶闸管应选用的型号为：
KP1-7或MCR100-6
我们根据手头现有资源，经济性，功能实现性选取方案。
综上各方案所述,对此次设计的方案选定:
单结晶体管型号为BT33，工作电流为5-35MA,工作电压小于等于4V，最大功率为450MW.晶闸管型号为MCR100-6：
晶闸管MCR100-6:
工作电压为100-600V,工作电流为0.8A控制极最大功率为0.01瓦。
所带负载功率不能超过60W..变压器选择为：
同步变压器，其输出电压是36V。
3.1电路原理图设计分析
1、触发电路各元器件的选择
1）充电电阻RE（Rp与R2的总值）的选择
改变充电电阻R的大小，就可以改变张弛震荡电路的频率，但是平率的调节有一定的范围，如果充电电阻选择不当，将使单结晶管自激震荡电路无法形成震荡。
充电电阻Re的取值范围为：
其中：
U——加于图1-21中B-E两端的触发电路电源电压
Uv——单结晶体管的谷点电压
Iv——单结晶体管的谷点电流
Up——单结晶体管的峰点电压
Ip——单结晶体管的峰点电流
2）电阻R3的选择
电阻R3是用来补偿温度对峰点电压Up的影响，通常取值范围为：
200～600Ω
3）输出电阻R4的选择
输出电阻，R4的大小将影响输出脉冲的宽度与幅值，通常取值范围为：
50～100Ω
4）电容C的选择
电容C的大小与脉冲宽窄和RE的大小有关，通常取值范围为：
0.1～1μF
2、元件的分析及各元件在电路中的作用
1）晶闸管的工作原理、内部结构、符号、等效电路如下
晶闸管的结构
晶闸管的符号晶闸管的等效电路晶闸管的内部结构
◆晶闸管特性与主要参数
（1）．晶闸管的阳极伏安特性
晶闸管阳极与阴极间电压和阳极电流之间的关系称为阳极伏安特性。
（2）晶闸管的电压定额
✓断态重复峰值电压UDRM
规定，当门极断开晶闸管处在额定结温时，允许重复加在管子上的正向峰值电压为晶闸管的断态重复峰值电压，用UDRM表示。
✓反向重复峰值电压URRM
规定当门极断开，晶闸管处在额定结温时，允许重复加在管子上的反向峰值电压为反向重复峰值电压
◆额定电压
将UDRM和URRM中的较小值按百位取整后作为该晶闸管的额定值。
通常标准电压等级规定为：
电压在1000V以下，每100V为一级，1000V到3000V，每200V为一级，用百位数或千位和百位数表示级数。
选择晶闸管的额定电压是实际工作时可能承受的最大电压的2~3倍，即：
◆通态平均电压UT（AV）
在规定环境温度、标准散热条件下，元件通以额定电流时，阳极和阴极间电压降的平均值，称通态平均电压（一般称管压降），约为1.5V。
◆门极参数
门极触发电流
室温下，在晶闸管的阳极—阴极加上6V的正向阳极电压，管子由断态转为通态所必需的最小门极电流，称为门极触发电流。
（2）门极触发电压门极触发电压产生门极触发电流所必需的最小门极电压，称为门极触发电压。
动态参数
（1）断态电压临界上升率du/dt
du/dt是在额定结温和门极开路的情况下，不导致从断态到通态转换的最大阳极电压上升率。
2）通态电流临界上升率di/dt
di/dt是在规定条件下，晶闸管能承受而无有害影响的最大通态电流上升率。
晶闸管的型号
根据国家的有关规定，普通晶闸管的型号及含义如下：
◆名词术语和概念：
控制角：
控制角也叫触发角或触发延迟角，是指晶闸管从承受正向电压开始到触发脉冲出现之间的电角度。
导通角θ：
是指晶闸管在一周期内处于导通的电角度。
移相：
移相是指改变触发脉冲出现的时刻，即改变控制角的大小。
移相范围：
移相范围是指一个周期内触发脉冲的移动范围，它决定了输出电压的变化范围。
2）单结晶体管的工作原理、内部结构、符号、等效电路如
◆单结晶体管的结构
（a）结构（b）等效电路（c）图形符号（d）外形管脚排列触发电路常用的国产单结晶体管的型号主要有BT31，BT35，BT35，其外形与管脚排列。
◆．单结晶体管触发电路
（1）单结晶体管触发电路，是由同步电路和脉冲移相与形成两部分组成的。
（2）同步电路
触发信号和电源电压在频率和相位上相互协调的关系叫同步。
同步电路由同步变压器、桥式整流电路VD1～VD4、电阻R1及稳压管组成。
1、调试的设备
万用表
一个
电烙铁
一个
示波器
一台
可调光电路实验箱
一台
调光电路板
一个
4.2硬件调试
硬件调试的主要任务是排除硬件故障，其中包括设计错误和工艺性错误。
脱机检查：
使用万用表，按照电路原理图，检查印制电路板中所有器件的引脚，尤其是电源的连接是否正确，排除短路故障；检查控制线是否有短路等故障，检查各个开关按键是否能正常开关，是否连接正确；检查各限流电阻是否短路等。
为了保护电路，应先对各插座接口进行检查，
能够调节灯的亮暗，可以从灭调到很暗再由很暗慢慢调到很亮。
其中的核心元件是单结晶体管和单向晶闸管，它的使用方法很简单，只要给它接上220V的电源然后调节调光旋钮即可，使用时注意不要让小孩碰倒摔坏。
原因是51欧的电阻以被烧断，导致单结晶体管因电流过大而被击穿，使得控制信号直接加在单向晶闸管的阳极和晶闸管的控制极使晶闸管导通，构成了回路使得还没输入220V的电压灯就亮了。
电子电路应用实训是应用电子技术的专业课，通过调光灯的设计，元件的购买通过与商家的沟通让我们对很多电子元器件都有了更深入的了解。
我们感觉自己的水平有所提高了，通过亲自去做，我们受益匪浅，感觉自己还需努力，学海无涯。
电子技术在生活中，随处可见，如公厂、风力发电、光伏发电、铁路、航天，汽车等等，所以我们认为只要学好了，到哪里都有用处，不会像别人所说的英雄无用武之地。
对晶闸管调光电路经设计、选元器件等一系类流程，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受益匪浅。
首先，经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的认识，并对所学有关知识得到了进一步的巩固，有助于进一步认识和了解。
其次，在此次的设计中我也阅读了不少资料，进一步充实了自己的大脑，提高了自己的水平。
通过这次实训，我们真的是受益匪浅，虽然电力电子已学完了，但我们始终如一，不忙不乱，努力学习专业技能知识，脚踏实地。
王兆安，黄俊。
电力电子技术[M].4版。
北京：
机械工业出版社，2004.
李雅轩，杨秀敏，李艳萍。
电力电子技术[M].北京：
中国电力出版社，2004.
王兆安，张明勋。
电力电子技术设备设计和应用手册【C】。
北京：
机械工业出版社，2002.
元件清单
名称
元件代号
型号
数量
备注
电
阻
R1
1K
1
R2
360
1
R3和r4
51、4.7K
2
电位器
RP
470K
1
发光二极管
VL
￠5LED
1
可控硅
SCR
MCR100-6
1
二极管
VL
IN4007
4
白炽灯
40W
1
电
容
C
4.7u
1
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