可控硅调光电路的焊接、组装与调试

知识重点1.晶闸管的工作特性，晶闸管导通和关断的条件。2.单相可控整流的工作原理，输出电压电流平均值。3.单结晶体管工作特性。知识难点1.晶闸管的工作特性2.单结晶体管工作特性必须掌握的理论知识1.晶闸管的结构、符号、主要参数2.晶闸管导通和关断的条件3.单相可控整流输出电压电流平均值；4.单结晶体管触发电路工作原理。必须掌握的技能1.晶闸管检测2.电子电路组装及调试基本技能项目任务实物图器械与元件背景知识任务操作与指导考核要求主要内容———调光台灯组装调光台灯可以根据需要调整灯光亮度。电路主要由晶闸管整流部分和单结晶体管触发电路构成。通过调节触发信号的控制时间控制晶闸管整流输出电压大小，以控制灯的明、暗程度。序号符号名称型号和规格件数1V1~V4二极管2CZ83C42V6二极管2CP1213V8稳压管2CW5814V7单结晶体管BT33B15V5晶闸管100V塑封立式3CT116C电容器CGZX、63V、0.1uF17R1电阻器RJ150Ω1W18R2电阻器RJ510Ω1/2W19R3电阻器RJ150Ω1/2W110R4电阻器RJ2KΩ1/2W111RP可变电阻器100KΩ1/2W112EL指示灯0.15A12V113T电源变压器BK50220/12V18.1晶闸管8.2晶闸管相控整流电路8.3晶闸管触发电路8.1晶闸管知识分布网络晶闸管快速晶闸管可关断晶闸管逆导晶闸管参数及型号命名光控晶闸管普通晶闸管结构、工作原理特殊晶闸管双向晶闸管关于晶闸管晶闸管全称硅晶体闸流管，旧称为可控硅，常用SCR（SiliconControlledRectifier）表示，国际通用名称为Thyristor，常简写成T。普通晶闸管是一种具有开关作用的大功率半导体器件，它能以较小的电流控制上千安的电流和数千伏的电压，目前，晶闸管的容量水平已达8kV／6kA。8.1.1晶闸管结构、符号及外形晶闸管管芯都是由四层（PNPN）半导体和三端引出线（A．G．K）构成。它有两个PN结、三个电极：阳极、阴极和控制极（门极）。一、晶闸管的结构符号V8.1.1晶闸管结构、符号及外形二、晶闸管的外形螺栓型平板型塑封型8.1.2晶闸管的工作原理UAVRGS2UG2UG1S1(a)UAVRGS2UG2UG1S1(b)（1）S1S2均断开时，灯不亮。晶闸管阻断。（2）S1闭合，S2断开，灯亮，晶闸管导通，且导通后，S1断开，灯继续亮，晶闸管继续保持导通状态。（3）S1断开，S2闭合，灯不亮，晶闸管阻断。（4）按图（b）联接电路，观察实验现象无论S1S2闭合还是断开，灯均不亮，晶闸管均阻断。导通关断实验8.1.2晶闸管的工作原理一、晶闸管工作特性——（1）晶闸管具有反向阻断特性：阳极、阴极间加反向电压，晶闸管为阻断状态。（2）晶闸管具有正向阻断特性：阳极、阴极间加正向电压，控制极不加电压或加反向电压，晶闸管阻断。（3）晶闸管具有正向导通特性：阳极加正向电压，且控制极加正向电压，晶闸管导通。由实验总结1.导通特性注意：晶闸管一旦导通后控制极电压失去作用8.1.2晶闸管的工作原理（1）减小晶闸管正向电流。当正向电流减小至某一很小值时，晶闸管会突然关断，该电流称为晶闸管的维持电流IH。（2）减小阳极与阴极间正向电压至0或加反向电压。2.阻断特性要想关断晶闸管需要下面条件：8.1.3晶闸管的参数一、电压定额1.正向断态重复峰值电压UDRM在额定结温下，门极断路和晶闸管正常阻断的情况下，允许重复加在晶闸管上的最大正向峰值电压。2.反向重复峰值电压URRM在额定结温下，门极断路，允许重复加在晶闸管上的反向峰值电压。3.通态平均电压UT（AV）晶闸管正向通过正弦半波额定平均电流、结温稳定时的阳极和阴极间电压的平均值，也叫导通时的管压降，一般为1V左右，此值越小越好。8.1.3晶闸管的参数二、电流定额1.通态平均电流IT（AV）在规定的环境温度和散热条件下，结温为额定值，允许通过的工频正弦半波电流的平均值。2.维持电流IH在规定环境温度和门极断开情况下，维持晶闸管导通所需最小阳极电流，一般为几十到几百毫安，是晶闸管由通到断的临界电流，当电流小于维持电流时，晶闸管关断。知识拓展—各种特殊晶闸管比较1.快速晶闸管（1）型号：KK（3）工作特点反向阻断，由门极信号控制导通，关断时间短，导通速度快（4）主要用途用于中频电源、超声波电源等（2）符号2.可关断晶闸管（1）型号：KG（3）工作特点由门极正信号控制导通，负信号控制关断（4）主要用途用于步进电机电源，彩色电视扫描电路，汽车点火系统，直流开关等（2）符号知识拓展—各种特殊晶闸管比较3.逆导晶闸管（1）型号：KN（3）工作特点反向导通，由门极信号控制导通（相当于普通晶闸管与整流二极管反向并联）（4）主要用途用于逆变器、斩波器（2）符号知识拓展—各种特殊晶闸管比较4.双向晶闸管（1）型号：KS（3）工作特点双向均可由门极控制导通（相当于两只普通晶闸管反向并联）（4）主要用途用于电子开关，调光器，调温器等（2）符号知识拓展—各种特殊晶闸管比较5.光控晶闸管（3）工作特点由光信号代替电信号触发管子（4）主要用途用于电子开关，直流电源，自动化生产监控等（1）符号知识拓展—各种特殊晶闸管比较8.2晶闸管相控整流电路知识分布网络单相半波可控整流电路单相半控桥式整流电路晶闸管单相整流电路输出电压电流波形工作原理电路组成参数的计算电路组成工作原理参数的计算输出电压电流波形8.2.1单相半波可控整流电路1、电路组成变压器T主要用来变换电压,其次它还有隔离一、二次侧的作用。8.2.1单相半波可控整流电路2、工作原理0～t1：u2为正，uV为正，但因无uG，故V不会导通，此时，t1～π：uV为正，且有uG，满足V导通的两个条件，V导通，则π～2π：至π时u2过零，Uv=0，V关断,有2uuV0Lu2uuV2uuL0Vu0Lu控制角变化范围。在本电路中，α的移相范围为0～180°。（2）导通角：8.2.1单相半波可控整流电路3、常用术语（1）控制角：门极触发电压加入时刻所对应的电角度。晶闸管正向导通时间段所对应电角度，在本电路中θ=180°-α（3）移相范围：（2）输出电流平均值：8.2.1单相半波可控整流电路4、主要参数的计算（1）输出电压平均值：2cos145.02UULLLLLLRCOSURUI2145.0LTII（3）晶闸管承受最高正、反向电压：（4）晶闸管的平均电流：22URMUFMU8.2.2单相半控桥式整流电路1、电路组成为了更好地满足负载的要求，一般小容量晶闸管整流更多采用单相桥式可控整流电路。晶闸管VTI和VT4为一组桥臂，而VT2和VT3组成了另一组桥臂。8.2.2单相半控桥式整流电路2、工作原理u2正半周,VI和V4同时承受正向偏置电压，触发脉冲加入时，VI和V4导通。2uuLu2负半周,V2和V3承受正向偏置电压，触发脉冲加入时，V2和V3导通。2uuL在正负半周四只管子都不导通的区间0Lu8.2.2单相半控桥式整流电路3、主要参数的计算（2）输出电流平均值：（1）输出电压平均值：2cos19.02UULLLLLLRCOSURUI219.0（3）晶闸管承受最高正、反向电压：（4）晶闸管的平均电流：LFII2122URMUFMU8.3晶闸管触发电路知识分布网络晶闸管触发电路单结晶体管触发电路单结晶体管自激振荡电路同步振荡触发电路电压电流特性结构、符号触发电路有单结晶体管触发电路、专用集成触发电路和微机控制触发电。在这里我们主要介绍简单的单结晶体管触发电路。对触发信号的要求是：8.3晶闸管触发电路（1）触发脉冲必须和晶闸管主电路的阳极电压同步；（2）有一定的移相范围；（3）有一定的幅度、宽度和功率。8.3.1单结晶体管1.单结晶体管的结构、符号单结晶体管是在N型硅基片一侧引出两个电极，称为第一基极B1、第二基极B2，在N型硅基片另一侧靠近B2处掺入P型杂质，形成一个PN结。从P型杂质处引出电极为发射极。结构符号等效电路8.3.1单结晶体管2、单结晶体管的电压电流特性（实验电路）BBBBBBBAUURRRU211A点的电位：η为单结晶体管的分压比，它是一个与管子内部结构有关的参数，通常在0.3～0.9之间。8.3.1单结晶体管（1）当UEηUBB+UVD时，PN结不导通（等效二极管VD截止），只有很小的漏电流流过。（2）当UE=ηUBB+UVD时，PN结导通，此时的UE称为峰点电压记作UpUP=ηUBB+UVD（3）当UE降低到某一值UV时，PN由导通重新阻断，UV称为谷点电压IE迅速增大，RB1减小η减小UA减小UE降低，即动态电阻为负值，称为负阻特性。不同单结晶体管Up、UV值不同；同一单结晶体管当UBB不同Up、UV值也不同。总结单结晶体管相当于一个开关，当发射极电压UE达到峰点电压Up，单结晶体管由截止变为导通；当UE下降到谷点电压UV，单结晶体管由导通变为截止。8.3.2单结晶体管自激振荡电路电路介绍该电路由单结晶体管和RC充放电电路组成的，它能产生频率可变的一系列脉冲电压，用来触发晶闸管，所以又叫单结晶体管脉冲发生器。8.3.2单结晶体管自激振荡电路电源电压经R2、R1，加在单结晶体管两个基极上，同时通过电位器Re向电容器C充电，随着充电的进行，电容C两端的电压uc按指数规律渐渐上升1当UCUp时，管子阻断，输出电压近似为0。2当UC=Up时，管子导通，电容C通过PN结向R1迅速放电，输出尖脉冲。3当UC降低到UV时，管子重新阻断改变Re的大小，就能改变电容器的充电速度，从而改变第一个输出脉冲出现的时刻。提示8.3.3单结晶体管的同步振荡触发电路电路介绍右下方为主电路。上面为触发电路。主电路8.3.3单结晶体管的同步振荡触发电路变压器二次侧电压经桥式整流、稳压管削波后变成梯形波电压uZ，该梯形波电压就是单结晶体管自激震荡电路的电源电压。每个半周，电容反复充放电的结果，是在R1上形成数个尖脉冲。第一个脉冲触发晶闸管导通后，后面的脉冲不再起作用提示8.3.3单结晶体管的同步振荡触发电路改变RP阻值可以改变电容充电的快慢，改变第一个脉冲到来的时刻，即改变控制角α大小，从而改变主电路输出电压UL大小。由于梯形波电压与电源电压同步，使梯形波电压内的第一个脉冲总与电源电压同步，触发电路和主电路接在同一个电源上，保证了触发电压和主电路电源电压同步。同步问题移相问题1认识电路电路由晶闸管整流电路和单结晶体管触发电路构成。改变电阻RP阻值可以改变触发脉冲的控制角，从而改变晶闸管导通时刻，改变灯亮度。2电路安装1.根据明细表8-1配齐元器件，并用万用表检测元器件2.在130*105的万能线路板上试放元器件，确定元器件的大约位置。3.根据元器件的造型工艺，将元器件造型，去氧化层、搪锡（已搪锡的不用），并插在万能线路板上，逐个元器件进行。4.检查元器件的安装位置是否正确，否则，将差错的元器件插对。5.按焊接工艺将所有元器件从左到右、从上到下的顺序焊好。6.按工艺尺寸将所有的元器件脚剪去。7.按电气原理图连线。8.检查安装、焊接、连线的质量，看是否有差错、虚焊、漏焊、错焊、错连的地方。3、电路调试电路装接完毕，经检查无误后，可接通电源进行调试。改变RP阻值观察灯亮度变化是否正常，如不正常进行调试。先调试控制回路（即触发电路），再调试主回路；先调试弱电部分，再调试强电部分。调试方法是采用示波器观察电路中各点波形，从而判断电路的工作是否正常．调试的原则1、接线正确2、元件成型规则、排列整齐3、焊点无毛糙、无漏焊、虚焊4、通电灯亮、且能正常调光。5、会使用万用表、示波器测量各种参数6、按规定安全文明生产