《电子应用技术项目教程（第4版）》课件 项目6家用调光灯电路的制作

家用调光灯电路的制作目录学习目标工作任务知识链接知识小结1.会识别和测试晶闸管、单结晶体管、双向触发二极管的好坏。2.能完成家用调光灯电路的制作。知识目标能力目标了解晶闸管、单结晶体管、双向触发二极管的结构和工作原理，熟悉这些元器件的应用电路，掌握这些元器件的检测方法。学习目标素质目标1.培养理论联系实际的习惯。2.培养辩证思维的能力,培养创新意识,提升电子产品创新的专业能力。工作任务（1）目测识别典型双向晶闸管、双向触发二极管的引脚。

（2）掌握用万用表检测双向晶闸管、双向触发二极管的引脚和判断其质量的好坏。

（3）熟悉可控整流触发电路的基本结构与工作原理。

（4）掌握排除电路故障的方法。

1.实训目标

（1）各小组制订工作计划。

（2）识别家用调光灯电路原理图,明确元器件连接和电路连线。

（3）画出装配图。

（4）完成电路所需元器件的购买与检测。

（5）根据装配图制作家用调光灯电路。

（6）完成家用调光灯电路功能检测和故障排除。

（7）通过小组讨论完成电路的详细分析并撰写任务工单。2.任务要求家用调光灯电路原理图如图6.1所示,由R2、Rp1和C1组成的阻容移相电路决定双向晶闸管的导通角。当C1两端电压经R2、Rp1充电上升到双向触发管的导通电压时,双向晶闸管VS被触发导通,当交流电过零时,双向晶闸管自行截止,调节Rp1可改变C1的充电时间,从而改变双向晶闸管VS在交流电正、负半周时的导通角,以便得到需要的亮度。图中R3、Rp2及光敏电阻R4串联后和C1并联。在R3、Rp2固定的情况下,分流的大小由光敏电阻R4的阻值来决定。当电网电压上升时,灯光亮度增加,光敏电阻R4受到的光照强度增大,阻值减小,分流增大,C1两端电压上升变慢,双向晶闸管导通角减小,输出电压变小,灯光的亮度也相应减弱,这样就自动地将输出电压稳定在需要的数值,保证了灯光亮度的稳定。

3.实训电路与说明

（1）实训设备：模拟电路实验装置1台，万用表1台。（2）元器件需求明细表。4.实训设备与元器件

安装制作：

电路可以焊接在自制的PCB上,也可以焊接在万能板上,或者通过“面包板”插接。参照图6.2连接线路,按以下原则安装制作。

(1)元器件的标志方向应按要求进行(标志朝外能看清)。

(2)元器件的极性不能错。

(3)同一规格的元器件尽量安装在同一高度。

(4)安装顺序:先低后高,先轻后重,先易后难,先一般后特殊。

(5)板上分布尽量均匀整齐,不允许斜排及立体交叉,引脚间保证有1mm的安全间隙。

(6)引线直径与过孔直径应有0.2~0.4mm的合理间隙。

(7)底面与PCB距离6±2mm。

(8)电位器应尽量插到底,不能倾斜,三个引脚均需焊接。

5.安装与调试

调试：

调试时,先将RP2调到最小值,并用纸挡住光线,使光敏电阻R4不受灯光照射,接通电源,调节RP1使灯光处于最亮。然后将纸拿开,如果灯光稍有变化,则说明此时RP2不需调节。如果在R4受照后亮度不变,则应调节RP2使灯光稍有变暗。如果R4受照后,亮度变化很大,则应增大R3的值;RP2经一次调整后不需再调。灯泡正常发光,调节电位器,灯泡的亮度随着阻值的变化而变化,说明电路板制作成功。5.安装与调试

6.评价反馈

评分表(与项目1任务工单的评分表一样)。晶闸管(SCR)是一个可控导电开关,是能以弱电控制强电的电路器件。晶闸管常用于整流、调速、交直流转换、开关调光等控制电路。常见晶闸管的种类有单向晶闸管、双向晶闸管、可关断晶闸管、快速晶闸管、光控晶闸管,目前运用最多的是单向晶闸管和双向晶闸管,晶闸管图形符号及外形如图6.3所示。

6.1晶闸管知识链接图6.3晶闸管图形符号及外形

1.单向晶闸管的结构和符号单向晶闸管是一种PNPN4层半导体器件,其图形符号及外形如图6.3(a)所示。它有3个电极,分别为阳极(A)、阴极(K)和控制极(G)(控制极又称门极)。控制极从P型硅层上引出,供触发用。图6.4所示为单向晶闸管的结构及图形符号。阳极与阴极、阳极与控制极之间的正、反向电阻RAK、RKA、RAG、RGA均应很大,而控制极与阴极之间为一个PN结,PN结正向电阻应较小,反向电阻应很大。

6.1.1单向晶闸管

图6.4单向晶闸管

(1)单向晶闸管的阳极和阴极间加反向电压,如图6.5(a)所示,无论控制极是否加电压,灯泡都不亮,单向晶闸管截止。这种情况下称单向晶闸管处于反向阻断状态。

2.单向晶闸管的工作特性(2)单向晶闸管阳极经灯泡接电源正端,阴极接电源负端,此时单向晶闸管承受正向电压,控制极电路中开关S断开,如图6.5(b)所示,这时灯泡不亮,说明单向晶闸管不导通,即处于正向阻断状态。2.单向晶闸管的工作特性(3)单向晶闸管的阳极和阴极间加正向电压,控制极相对于阴极加正向电压UG,如图6.5(c)所示,这时灯泡亮,说明单向晶闸管导通,即处于正向触发导通状态。如果控制极加反向电压,无论阳极回路加正向电压还是反向电压，单向晶闸管都不导通。2.单向晶闸管的工作特性(4)单向晶闸管导通后,如果去掉控制极上的电压,如图6.5(d)所示,灯泡仍然亮,则表明晶闸管除去触发信号后继续导通,即单向晶闸管一旦导通,控制极就失去了作用。

2.单向晶闸管的工作特性(5)在单向晶闸管导通的情况下,当阳极和阴极间的电压(或电流)减小到一定程度时,如图6.5(e)所示,切除主信号后,单向晶闸管才能从导通状态变为阻断状态。

2.单向晶闸管的工作特性从上述分析可得以下结论。

(1)单向晶闸管在反向阳极电压作用下,无论控制极为何种电压,都处于关断状态。

(2)单向晶闸管同时在正向阳极电压与正向控制极电压作用下,才能导通。

(3)已导通的单向晶闸管在正向阳极电压作用下,控制极失去控制作用。

(4)单向晶闸管在导通状态下,当阳极电压减小到接近于零时,单向晶闸管关断。

以上结论说明,单向晶闸管像二极管一样,具有单向导电性。单向晶闸管电流只能从阳极流向阴极。若加反向阳极电压,则单向晶闸管处于反向阻断状态,只有极小的反向电流。但单向晶闸管与二极管不同的是,它还具有正向导通的可控特性。当仅加上正向阳极电压时,元器件还不能导通,这时称为正向阻断状态。只有同时加上一定的正向控制极电压,形成足够的控制极电流,单向晶闸管才能正向导通,而且一旦导通,即使撤掉控制极电压,导通仍然维持。

3.单向晶闸管的极性判别及质量检测

(1)极性判别。选用指针式万用表R×100挡或R×1k挡,分别测量各电极间的正、反向电阻。若测得其中两电极间阻值较大,调换表笔后其阻值较小,则黑表笔所接电极为控制极,红表笔所接电极为阴极,剩余为阳极。

(2)质量检测。指针式万用表黑表笔接阳极,红表笔接阴极,黑表笔在保持和阳极接触的情况下,与控制极接触,即给控制极加上触发电压。此时,单向晶闸管导通,阻值减小,指针偏转。黑表笔保持和阳极接触,并断开与控制极的接触。若断开控制极后,单向晶闸管仍维持导通状态,即指针偏转状况不发生变化,则单向晶闸管基本正常。

1.双向晶闸管的结构

双向晶闸管相当于两个单向晶闸管反向并联而成。双向晶闸管的结构及图形符号如图6.6所示。它为NPNPN5层半导体器件,有3个电极,分别为第一阳极(T1)、第二阳极(T2)、控制极(G)。6.1.2双向晶闸管

图6.6双向晶闸管

2.双向晶闸管的工作特点

在双向晶闸管的T1极和T2极之间,无论加正向电压还是反向电压,都能触发导通。不仅如此,无论触发信号的极性是正还是负,都可触发双向晶闸管使其导通。双向晶闸管在电路中主要用来进行交流调压、交流开关、可逆直流调速等。

3.双向晶闸管的极性判别及质量检测

(1)极性判别。根据双向晶闸管的结构可知,控制极与T1极较近,与T2极较远。因此控制极与T1极间的正、反向电阻都较小,而T2极与控制极间、T2极与T1极间的正、反向电阻均较大。这表明,如果测出某极和其余两极之间的电阻呈现高阻态,则该极一定是T2极。

区分出T2极后,将万用表置于R×1挡,假设一极为T1极,并将黑表笔接在假设的T1极上,红表笔接在T2极上。保持红表笔与T2极相接触,红表笔再与控制极短接,即给控制极一个负极性触发信号,双向晶闸管将导通,内电阻减小,这表明双向晶闸管已导通,其导通方向为T1→T2。在保持红表笔和T2极相接触的情况下,断开控制极,此时,若阻值保持不变,则证明双向晶闸管能维持导通状态。将红黑表笔调换,即红表笔接在假设的T1极上,黑表笔接在T2极上。保持黑表笔与T2极相接触,黑表笔再与控制极短接,即给控制极一个正极性触发信号,如果双向晶闸管也能导通,则导通方向为T2→T1。在保持黑表笔和T2极相接触的情况下,断开控制极,断开后双向晶闸管也应能维持导通状态,则该双向晶闸管具有双向触发特性,且上述假设正确。(2)质量检测。若双向晶闸管具有双向触发导通的能力,则该双向晶闸管正常。若无论怎样检测均不能使双向晶闸管触发导通,则表明该双向晶闸管已损坏。6.2.1单结晶体管

单结晶体管是一种特殊的半导体器件。它被广泛地用于振荡、双稳态、定时等电路中。由单结晶体管组成的电路具有电路简单、稳定性好等优点。单结晶体管的外形和普通三极管相似,内部只有一个PN结。三个极分别称为发射极(E)、第一基极(B1)和第二基极(B2)。单结晶体管的结构、图形符号及等效电路如图6.7所示。

6.2触发器件知识链接图6.7单结晶体管

1.单结晶体管的极性判别

在正常情况下,B1极和B2极之间有2~15kΩ的电阻,发射极对B1极和B2极之间为单向导电。

单结晶体管的判断和测量的方法是:使用指针式万用表的欧姆挡,用黑表笔接触一个极,红表笔接触另外两个极,如果均导通(万用表显示的读数为数千欧姆),而改用红表笔接触这个极,黑表笔碰触另外两个极均不导通(万用表显示的读数为数万欧姆),则这个极为发射极。黑表笔接发射极,红表笔接两个基极,阻值较小的极为B2极。

2.单结晶体管的质量检测

在发射极开路的条件下,用指针式万用表R×100挡或R×1k挡测量B1极和B2极之间的阻值应在2~15kΩ,阻值过大或过小均不宜使用。

双向触发二极管的结构、图形符号、等效电路及伏安特性如图6.8所示。它是3层、对称性质的两端半导体器件,等效于基极开路、发射极与集电极对称的NPN型三极管。其正、反向伏安特性曲线中心对称。当器件两端的电压小于正向转折电压Ubo时，呈高阻态；当U>Ubo时进入负阻区。同样，当|U|超过反向转折电压|Ubr|时，也能进入负阻区。

6.2.2双向触发二极管

图6.8双向触发二极管

双向触发二极管除用来触发双向晶闸管之外,还常用在过压保护、定时、移相等