项目三单相交流调压调光灯电路

单相交流调压调光灯电路任务一双向晶闸管及其测试一、任务描述与目标双向晶闸管是由普通晶闸管派生出来的，在交流电路中可以代替一组反并联的普通晶闸管，只需一个触发电路。因其具有触发电路简单、工作性能可靠的优点，在交流调压、无触点交流开关、温度控制、灯光调节及交流电动机调速等领域中应用广泛，是一种比较理想的交流开关器件。本次任务的目标如下。任务一双向晶闸管及其测试熟悉双向晶闸管的结构。明白双向晶闸管型号的含义。会判断器件的好坏并能说明原因。掌握双向晶闸管的触发方式。会根据电路要求选择双向晶闸管。在小组实施项目过程中培养团队合作意识。任务一双向晶闸管及其测试二、相关知识（一）双向晶闸管的结构及测试1．双向晶闸管的结构双向晶闸管的外形与普通晶闸管类似，有塑封式、螺栓式、平板式。但其内部是一种NPNPN5层结构的3端器件。它有2个主电极T1、T2，1个门极G。常见的双向晶闸管外形及引脚排列如下图所示。任务一双向晶闸管及其测试任务一双向晶闸管及其测试双向晶闸管的内部结构、等效电路及图形符号如图所示。任务一双向晶闸管及其测试双向晶闸管的其结构示意图如上图(a)所示，N4与P1表面用金属膜连通构成一个阳极；N2与P2也用金属膜连通为另一阳极T1；N3与P2一部分引出公共门极G，门极G与一个阳极在同一侧引出。由此可以看出，双向晶闸管相当于两个晶闸管反并联（P1N1P2N2和P2N1P1N4），不过它只有一个门极G。如果不考虑G极的不同，把它分割成上图（b）所示，如图（c）所示连接。图（d）和（e）分别为双向晶闸管等效电路和图形符号。任务一双向晶闸管及其测试2．双向晶闸管测试（1）双向晶闸管电极的判定。一般可先从元器件外形识别引脚排列，如引脚排列图所示。多数的小型塑封双向晶闸管，面对印字面，引脚朝下，则从左向右的排列顺序依次为主电极T1、主电极T2、控制极（门极）。但是也有例外，所以有疑问时应通过检测作出判别。任务一双向晶闸管及其测试①确定第二阳极T2。G极与T1极靠近，距T2极较远。因此，G-T1之间的正、反向电阻都很小。用万用表R×1挡或R×10挡测任意两脚之间的电阻，如下图所示。只有在G-T1之间呈现低阻，正、反向电阻都很小（约100欧姆），而T2-G、T2-T1之间的正、反向电阻均为无穷大。这表明，如果测出某脚和其他两脚都不通，就肯定是T2极。另外，采用TO-220封装的双向晶闸管，T2极通常与小散热板连通，据此亦可确定T2极。任务一双向晶闸管及其测试②区分T1和G。测量T1、G极间正、反向电阻，读数相对较小的那次测量的黑表笔所接的引脚为第一阳极T1，红表笔所接引脚为控制极G。任务一双向晶闸管及其测试（2）双向晶闸管的好坏测试。①将万用表置于R×100挡或R×1k挡，测量双向晶闸管的T1、T2之间的正、反向电阻应近似无穷大（），测量T1与G之间的正、反向电阻也应近似无穷大（）。如果测得的电阻都很小，则说明被测双向晶闸管的极间已击穿或漏电短路，性能不良，不宜使用。任务一双向晶闸管及其测试②将万用表置于R×1挡或R×10挡，测量双向晶闸管T1与G之间的正、反向电阻，若读数在几十欧至一百欧之间，则为正常，且测量G、Tl间正向电阻（如图1-20所示）时的读数要比反向电阻稍微小一些。如果测得G、T1间的正、反向电阻均为无穷大（），则说明被测晶闸管已开路损坏。任务一双向晶闸管及其测试（二）双向晶闸管的特性与主要参数1．双向晶闸管的特性双向晶闸管有正反向对称的伏安特性曲线。正向部分位于第Ⅰ象限，反向部分位于第Ⅲ象限如图。任务一双向晶闸管及其测试从曲线中可以看出，第Ⅰ和第Ⅲ象限内具有基本相同转换性能。双向晶闸管工作时，它的T1和T2间加正（负）压，若门极无电压，只要T1和T2间电压低于转折电压，它就不会导通，处于阻断状态。若门极加一定的正（负）压，则双向晶闸管在T1和T2间电压小于转折电压时被门极触发导通。任务一双向晶闸管及其测试2．双向晶闸管的主要参数双向晶闸管的主要参数中只有额定电流与普通晶闸管有所不同，其他参数定义相似。由于双向晶闸管工作在交流电路中，正反向电流都可以流过，所以它的额定电流不用平均值而是用有效值来表示。定义为：在标准散热条件下，当器件的单向导通角大于170°，允许流过器件的最大交流正弦电流的有效值，用IT(RMS)表示。可见，双向晶闸管的峰值电流Im为有效值IT(RMS)的倍，即。2)RMSTm2（II任务一双向晶闸管及其测试普通晶闸管的额定电流是指正弦半波电流，其峰值电流Im为平均电流IT（AV）的π倍，即由此可以得出：双向晶闸管额定电流与普通晶闸管额定电流之间的换算关系式为以此推算，一个100A的双向晶闸管与两个反并联45A的普通晶闸管电流容量相等。)AV(TmII）（）（AVTRMSTIπ2IT(RMS)T(RMS)T(AV)45.0π2III）（）（）（AVTAVTRMST2.222πIII任务一双向晶闸管及其测试（三）双向晶闸管的触发方式双向晶闸管正反两个方向都能导通，门极加正负电压都能触发。主电压与触发电压相互配合，可以得到4种触发方式。①Ⅰ+触发方式。主极为T2正，T1为负；门极电压G为正，T1为负。特性曲线在第Ⅰ象限。②Ⅰ-触发方式。主极T2为正，T1为负；门极电压G为负，T1为正。特性曲线在第Ⅰ象限。③Ⅲ+触发方式。主极T2为负，T1为正；门极电压G为正，T1为负。特性曲线在第Ⅲ象限。④Ⅲ-触发方式。主极T2为负，T1为正；门极电压G为负，T1为正。特性曲线在第Ⅲ象限。由于双向晶闸管的内部结构原因，4种触发方式中灵敏度不相同，以Ⅲ+触发方式灵敏度最低，使用时要尽量避开，常采用的触发方式为Ⅰ+和Ⅲ−。任务一双向晶闸管及其测试（四）双向晶闸管命名及型号含义1．国产双向晶闸管国产双向晶闸管的型号有部颁新标准KS系列和部颁旧标准3CTS系列。如型号KS50-10-21表示额定电流50A，额定电压10级（1000V）断态电压临界上升率du/dt为2级（不小于200V/μs），换向电流临界下降率di/dt为1级（不小于1％IT(RMS)）的双向晶闸管。3CTS1表示额定电压为400V、额定电流为1A的双向晶闸管。任务一双向晶闸管及其测试2．国外双向晶闸管“TRIAC”(TriodeACsemiconductorSwitch)是双向晶闸管的统称。各个生产商有其自己产品命名方式。由双向（Bi-directional）、控制（Controlled）、整流器（Rectifier）这3个英文名词的首个字母组合而成“BCR”表示双向晶闸管。以“BCR”来命名双向可控硅的典型厂家如日本三菱，如:BCR1AM-12、BCR8KM、BCR08AM等等。MOTOROLA(摩托罗拉半导体)公司以“MAC”来命名，如：MAC97-6。任务一双向晶闸管及其测试意法ST公司，则以“BT”字母为前缀来命名元件的型号，并且在“BT”后加“A”或“B”来表示绝缘与非绝缘。组合成“BTA”、“BTB”系列的双向晶闸管型号，型号的后缀字母(型号最后一个字母)带“W”的，均为“三象限双向晶闸管”。如“BW”、“CW”、“SW”、“TW”，代表型号如：BTB12-600BW、BTA26-700CW、BTA08-600SW等等。四象限/绝缘型/双向晶闸管：BTA06-600C、BTA12-600B、BTA16-600B、BTA41-600B等等；四象限/非绝缘/双向晶闸管：BTB06-600C、BTB12-600B、BTB16-600B、BTB41-600B等。任务一双向晶闸管及其测试ST公司也有以“Z”表示TRIACseries的双向晶闸管，如Z0402MF，其中“04”表示额定电流IT(RMS)为4A；“02”表示触发电流不小于3mA（“05”表示5mA、“09”表示10mA、“10”表示25mA）；“M”表示额定电压600V（“S”表示700V、“N”表示800V）；“F”表示封装为TO202-3。荷兰飞利浦（Philips）公司以“BT”(Bi-directionalTriode)来命名，代表型号有：PHILIPS的BT131-600D、BT134-600E、BT136-600E、BT138-600E、BT139-600E等等。Philips公司的产品型号前缀为“BTA”字头的，通常是指三象限的双向晶闸管。任务一双向晶闸管及其测试而至于型号后缀字母的触发电流，各个厂家的代表含义如下。PHILIPS公司：D=5mA，E=10mA，C=15mA，F=25mA，G=50mA，R=200uA或5mA，型号没有后缀字母之触发电流，通常为25～35mA。意法ST公司：TW=5mA，SW=10mA，CW=35mA，BW=50mA，C=25mA，B=50mA，H=15mA，T=15mA。注意：以上触发电流均有一个上下起始误差范围，产品PDF文件中均有详细说明。任务一双向晶闸管及其测试四、总结与提升（一）普通晶闸管和双向晶闸管的判别用万用表的R×1挡任意测量两个极间正反向电阻，若指针均不动，可能是A、K或G、A极（对普通晶闸管）也可能是T2、T1或T2、G极（对双向晶闸管）。若其中有一次测量指示为几十至几百欧，则必为普通晶闸管，且红笔所接为K极，黑笔接的为G极，剩下即为A极。若正、反向测量电阻指示均为几十至几百欧，则必为双向晶闸管。再将旋钮拨至R×1或R×10挡复测，其中必有一次阻值稍大，则稍大的一次红笔接的为G极，黑笔所接为T1极，余下是T2极。任务一双向晶闸管及其测试（二）双向晶闸管的触发原理根据双向晶闸管内部结构图，可以把它看成由3部分组成，即（1）P1N1P2N3、（2）P1N1P2N2、（3）P1N1P1N4，如左图所示。1．I+触发方式触发原理I+触发方式即T2为正、T1为负、G为正，其等效电路如右图所示。任务一双向晶闸管及其测试现以P1N1P2与N1P2N2两个晶体管的相互作用来说明它的工作过程。从上右图可看出，这两个晶体管中1个管子的集电极电流，就是另1个管子的基极电流。这样形式的晶体管电路，一旦有足够的门极电流Ig流入，就发生极大的正反馈作用，即最终使两个晶体管导通，并进入深度饱和状态。所以门极电流Ig的流入，促使P1N1P2N2由关断转化为导通，这个触发方式完全与普通晶闸管工作原理相同。任务一双向晶闸管及其测试2．I-触发方式的触发原理当门极G电位相对于T1为负时，可以理解为T1是门极，G是阴极。在T1电流增大到一定程度时，首先使P1N1P2N3导通，随即T2极电压立即转移到门极G（即门极G电位被突然提高，基本接近于T2）这样门极G下面的P2区电压高于T1。于是从T2极引来的电流流向T1极，其作用类似于触发电流，促使P1N1P2N2导通。任务一双向晶闸管及其测试3．Ⅲ+触发方式的触发原理Ⅲ+触发方式时，从门极G注入电流流入T1，使N2P2N1晶体管正偏导通，再使P2N1P1晶体管正偏导通，进而又使N1P1N4晶体管饱和导通，于是引起P2N1P1N4导通。由此可见，Ⅲ+触发控制全过程必须要经过3个晶体管的相互作用才能完成，它所要求的门极触发电流往往较大，这就大大影响了触发灵敏度。任务一双向晶闸管及其测试4．Ⅲ-触发方式的触发原理在Ⅲ-触发方式下，以T1注入电流，使N3P2N2正偏导通，其发射极电流再使P2N1P1正偏导通，又使N1P1N4饱和导通，最终达到P2N1P1N4导通。任务二单相交流调压电路调试一、任务描述与目标交流调压是将幅值固定的交流电能转化为同频率的幅值可调的交流电能。交流调压电路广泛应用于灯光控制、工业加热、感应电机调速以及电解电镀的交流侧调压等场合。本次任务介绍双向晶闸管的触发电路及单相交流调压电路，任务的目标如下。任务二单相交流调压电路调试会分析双向晶闸管的触发电路工作原理。能调试双向晶闸管触发电路。能安装和调试单相交流调压电路。会分析单相交流调压电路工作原理能根据测试波形或相关点电压电流值对电路现象进行判断和分析。在电路安装与调试过程中，培养职业素养。在小组实施项目过程中