双向可控硅调光台灯电路实验报告

1、课程设计课程名称 功率电子学课程设计题目名称双向可控硅调光台灯电路 _学生学院专业班级学 号学生指导教师2012年6月8日目录第一部分：摘要3第二部分：方案的选择及改进 4第三部分：电路工作原理及其原理图 5电路工作原理 5电路原理图 5第四部分：主要元件介绍 6第五部分：所用仪器及元件清单 7第六部分：电路波形及数据分析 8电源电压8负载两端 9可控硅两端 11电容两端14可控硅门极17波形处理及分析 19第七部分：总结 19第八部分：参考文献 20一、摘要交流调压电路是采用相位控制方式的交流电力控制电路， 通常是 将两个晶闸管反并联后串联在每相交流电源与负载之间。 在电源的每 半个周期触发

2、一次晶闸管，使之导通。与相控整流电路一样，通过控 制晶闸管开通时所对应的相位，可以方便的调节交流输出电压的有 值，从而达到交流调压的目的。其晶闸管可以利用电源自然换相，无 需强迫关掉电路，并可实现电压的平滑调节，系统响应速度较快，但 它也存在深控时功率因数较低， 易产生高次谐波等缺点。 单相交流调 压电路是对单相交流电的电压进行调节的电路。 交流调压电路主要应 用在电热控制、交流电动机速度控制、交流稳压器等场合，主要有灯 光调节（如调光台灯、舞台灯光控制等） ，温度调节（如工频加热、 感应加热、需控制的家用电器等） ，泵及风机等异步电动机的软起动， 交流电机的调压调速（如纺织、造纸、冶金等领域

3、的调压调速） ，随 电机负载大小自动调压（对于起动机等有较长时间空载或轻载的负 荷，自动调压可以节省电能） ，变压器初级调压（在高压小电流或低 压大电流直流电源中， 如采用晶闸管相孔整流电路， 需要很多晶闸管 串联或并联， 若采用交流调压电路在变压器初级调压。 其电压电流值 都比较合理， 在变压器次级只要用二极管整流即可， 从而达到减少体 积、减低成本的目的） 。与自耦变压器调压方法相比，交流调压电路 控制方便，调节速度快，装置的重量轻、 体积小，有色金属消耗也少。二、方案的选择及改进初始电路原理图：通过整流电路，将交流电转换成直流电，再通过 RC充电为单向晶闸管门极 提供触发信号，从而控制晶

4、闸管的导通与关断，进而达到调节电压的作用，这可 以使灯泡的亮暗程度得到调节。调节RPI勺阻值，可以改变充放电时间，时间一改变，则晶闸管的触发角也相 应受到影响，如果F增大，则充电时间变长，触发角越大，导通角越小，输出电 压越小，灯泡越暗。反之，R越小，电容充电时间越快，触发角变小，导通角越改进方案：为了保护电路，我们在电路中接入一个电阻对电路进行保护， 同 时在电阻旁边接入一个双向触发管，并且修改了部分器件的参数。三、电路工作原理图及其原理图电路名称：双向可控硅调光台灯电路电路工作原理：当接通电源，220V交流电压通过灯泡、R1、R2对电容C充电，由于电容两 端电压时不能够突变的，对电容充电需

5、要一定的时间，充电时间由R1和R2决定, 越小充电越快，反之则充电越慢。当C上电压充电到一定电压时双向触发二极管 DB3导通，双向可控硅也导通，其导通之后，灯泡中有电流通过同时发光。随着 DB3的导通，C上的电压被完全放掉，DB3又截止，可控硅也随之截止，灯泡熄 灭，C又开始进行充电，照此循环。因为此过程时间短且人眼有短暂停留的现象， 所以灯泡看起来是一直亮着的。充电时间越短，灯泡就越亮，反之则越暗。如果用在电感性负载上时，需要加载R C串联回路，起到保护可控硅的作用。K1220 V220 Vrms,50 Hz27U1DB31_D3X£BT13631000C1±1伽F四、主

6、要元件介绍双向触发二极管双向可控硅可控硅一旦被触发导通后，将持续导通到交流电压过零时才会截止。 可控硅承担着流过白炽灯的工作电流，由于白炽灯在冷态时的电阻值非常低， 再 考虑到交流电压的峰值，为避免开机时的大电流冲击，选用可控硅时要留有较大 的电流余量。触发电路触发脉冲应该有足够的幅度和宽度才能使可控硅完全导通，为了保证 可控硅在各种条件下均能可靠触发，触发电路所送出的触发电压和电流必须大于 可控硅的触发电压UGT与触发电流IGT的最小值，并且触发脉冲的最小宽度要持 续到阳极电流上升到维持电流（即擎住电流IL）以上，否则可控硅会因为没有完 全导通而重新关断。保护电阻R3是保护电阻，用来防止R2

7、调整到零电阻时，过大的电流造成半导体器件的损坏。R1太大又会造成可调光围变小，所以应适当选择。功率调整电阻R1决定白炽灯可调节到的最小功率，若不接入 R1,则在R2调整 到最大值时，白炽灯将完全熄灭，这在家庭应用中会造成一定不便。 接入R1后, 当R2调整到最大值时，由于R1的并联分流作用，仍有一定电流给C充电，实现 白炽灯的最小功率可以调节，若将R1换为可变电阻器，则可实现更精确的调节， 以确保量产的一致性。同时R1还有改善电位器线性的作用，使灯光变化更适合 人眼的感光特性。电位器小功率调光器一般都选择带开关的电位器，在调光至最小时可以联动切 断电源，这种电位器通常分为推动式（PUSH和旋转

8、式（ROTARY两种。对于 功率较大的调光器，由于开关触点通过的电流太大，一般将电位器和开关分开安装， 以节省材料成本。考虑到调光特性曲线的要求，一般都选择线性电位器，这种电 位器的电阻带是均匀分布的，单位长度的阻值相等，其阻值变化与滑动距离或转 角成直线关系。温度保险丝对于大功率的调光器或用于组群安装的调光器，部温升比平时要高，在电路中安装一只温度保险，可以在异常温升时切断电路，防止灾害事 故的五、所用仪器及元件清单所用仪器：示波器（带衰减的测试线缆）、万用表元件清单：白炽灯DS:额定电压220V额定功率40W电阻：R1=1© R2=500KQ R3=100Q电容 C: 100 n

9、F双向触发二极管Q1: DB3双向可控硅Q2 BT136六、电路波形及数据分析电路波形（1）电源电压U2波形负载（灯泡）两端电压波形:a =0°a =901.41.2Ul/V 1220/20.80.60.40.20.50.20.40.6-220 20.8_1.1.2-1.4 -0.5101.522.520 t/ms可控硅两端电压波形:a =7°1.41.2UT/V1220 28f0.6 _0.40.21.50.500.20.40.510 10.4 卜I20.41.5220 t/ms_0.4_0.6-220 2 o.81.21.41.41.2Ut/V1220 2 "

10、80.60.40.210 11.6a =90°0.40.6+44_I0* 1.60.2-220 寸 2 0.8 十.14-1.2 F-1.4.1.6 双向可控硅两端UT波形a=30°2101520 21.6t/ms20I I6t/ms电容两端电压波形:a =7°1.61.41.2UC1 / V135080.60.40.210.420.40.50二0.40.5101.5MH-2202.5t/ms_0.4 a=7.2_0.6十-3&°.8 十_1.2亠a =30°a =180a =301.4亠1.2亠1Ug/V0.7 a80.6 0.4十0

11、.2十11111I11I1I I-HI1|1|HH-Ir2J.5_1_0.50-0.2 -0.4 亠-0.6 亠-0.708亠a =180°1.41.21U gN 0.80.60.40.21.5-0.50 -0.2 -0.5101.520 t/ms-0.4 -0.6 -0.8 -1-1.2-1.4波形分析：当灯泡（40W最亮时，触发角最小，导通角最大，由分析可知，由于可控 硅在触发角a =7°时被触发，所以，在0-7。之间可控硅不导通，可控硅承受压 降，灯泡不承受压降。在a >7°时，可控硅导通，承受压降为 0,灯泡开始承受 电源电压从7°以后的正弦波电压，此时根据上面叙述公式计算出理论输出电压 有效值为228.9V，实测得交流输入电压有效值为 231V,测得灯泡两端电压有效 值为230V,通过灯泡的电流为0.2A。计算得输出功率为230Vx0.2A=46W，可知 电路能正常工作，符合设计要求当灯泡熄灭时，触发角最最大，达到 180°，此时导通角为 0。由于可控硅 不导通，则其两端承受电压为电源所加的整个正弦波电压， 此时灯泡不承受电压， 灯泡两端电压压降为 0，输出电压波形为一条幅值为 0 的直线灯泡处于中间状态时，波形为最亮和最暗的过渡波形。七：