晶闸管调光电路与原理
晶闸管的特点是可以用弱信号控制强信号。从控制的观点看，它的功率放大倍数很大，用几十到一二百毫安电流，两到三伏的电压可以控制几十安、千余伏的工作电流电压，换句话说，它的功率放大倍数可以达到数十万倍以上。由于元件的功率增益可以做得很大，所以在许多晶体管放大器功率达不到的场合，它可以发挥作用。从电能的变化与调节方面看，它可以实现交流—直流、直流—交流、交流—交流、直流—直流以及变频等各种电能的变换和大小的控制。
晶闸管是半导体型功率器件，对超过极限参数运用很敏感，实际运用时应该注意留有较大电压、电流余量，并应尽量解决好器件的散热问题。
利用单结晶体管的负阻特性可构成自激振荡电路，产生控制脉冲，用以触发晶闸管，如图12-14(a)所示，其波形如图12-14(b)所示。
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晶闸管调光台灯电路设计
系别：电气工程系 班级：南车时代电气IGBT订单班工艺2班姓名：徐江 学号：201001340310 指导老师：严俊 2012年4月25日 目录
第一章 绪论 1.1晶闸管的发展 1.2电子调光电路的作用 1.3电子调光电路对大学生的意义 1.4设计思路 第二章 晶闸管调光台灯电路设计 2.1调光台灯电路原理图及分析 2.2认识晶闸管和单结晶体管 第三章 晶闸管调光台灯元器件选择 3.1触发电路各元件的选择 3.2元件型号一览表 第四章 总结 第一章 绪论 1．1晶闸管的发展 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。 1.2电子调光电路的作用 随着社会的发展，人类对生活水平的要求越来越高。如今患近视病的人越来越多，这不仅仅是因为用眼过度所引起的，还与我们工作环境的光线程度有密切的关系。为了让我们能在一个舒适的光线下工作，故设计该产品，以便我们能人工改变工作环境的光线强度。这不仅仅大大降低我们换眼疾的概率，还可以节能！ 电子调光电路应用非常广泛，尤其是一般市售台灯调光电路上。基本都采用电子式的调光电路，有的高档台灯能实现无级调光，普通台灯则是有极调光，可见电子调光在一些灯具上面用途是非常广泛的。给我们的生活带来了方便。由此可见电子调光的电路的商业潜在价值也是很大的。 1.3电子调光电路对大学生的意义 作为大学生的我们。在很多制作过程之中很多东西都需要用一些特定的调压电路作为驱动装置。因此，电子调光电路对我们而言都是一个非常常见而且必须的电路，故自己便选择制作电子调光电路。而且，在我们刚接触的课程设计之中，电子调光电路的制作相对简单些，也为我们以后制作实物做个铺垫。同时，也为我们今后制作培养感情，不至于很讨厌甚至于害怕！ 1.4设计思路 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。
3. 双向可控硅调光电路分析 左图是一个典型的双向可控硅 调光器电路，电位器POT1和电阻R1、 R2 与电容C2构成移相触发网络，当 C2的端电压上升到双向触发二极管 D1的阻断电压时，D1击穿，双向可 控硅TRIAC被触发导通，灯泡点亮。 调节POT1可改变C2的充电时间常数，TRAIC的电压导通角随之改变，也就改变了流过灯泡的电流，结果使得白炽灯的亮度随着POT1的调节而变化。POT1上的联动开关SW1在亮度调到最暗时可以关断输入电源，实现调光器的开关控制。 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I GT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I L）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 R2是保护电阻，用来防止POT1调整到零电阻时，过大的电流造成半导体器件的损坏。R2太大又会造成可调光范围变小，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POT1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POT1调整到最大值时，由于R1的并联分流作用，仍有一定电流给C2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。 滤波网络由于被可控硅斩波后的电压不再呈现正弦波形，由此产生大量谐波干扰，严重污染电网系统，所以要采取有效的滤波措施来降低谐波污染。图中L1和C1构成的滤波网络用来消除可控硅工作时产生的这种干扰，以便使产品符合相关的电磁兼容要求，避免对电视机、收音机等设备的影响。 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，内部温升比平时要高，在电路中安装一只温度保险，可以在异常温升时切断电路，防止灾害事故的发生。 3.1可控硅的缓冲保护 可控硅在电路中工作时，它的开关状态并不是瞬间完成的。可控硅刚导通时的等效阻抗还很大，这时如果电流上升很快，就会造成很大的开通损耗；同样，在可控硅接近完全关断
LED可控硅调光原理及问题 时间：2010-11-19 20:26:44 来源：作者： 1.前言 如今，LED照明已成为一项主流技术。LED手电筒、交通信号灯和车灯比比皆是，各个国家正在推动用LED灯替换以主电源供电的住宅、商业和工业应用中的白炽灯和荧光灯。换用高能效LED 照明后，实现的能源节省量将会非常惊人。仅在中国，据政府*估计，如果三分之一的照明市场转向LED 产品，他们每年将会节省1亿度的用电量，并可减少2900万吨的二氧化碳排放量。然而，仍有一个障碍有待克服，那就是调光问题。 白炽灯使用简单、低成本的前沿可控硅调光器就可以很容易地实现调光。因此，这种调光器随处可见。固态照明替换灯要想真正获得成功的话，就必须能够使用现有的控制器和线路实现调光。 白炽灯泡就非常适合进行调光。具有讽刺意味的是，正是它们的低效率和随之产生的高输入电流，才是调光器工作良好的主要因素。白炽灯泡中灯丝的热惯性还有助于掩盖调光器所产生的任何不稳定或振荡。在尝试对LED灯进行调光的过程中遇到了大量问题，常常会导致闪烁和其他意想不到的情况。要想弄清原因，首先有必要了解可控硅调光器的工作原理、LED灯技术以及它们之间的相互关系。 2.可控硅调光的原理 图1所示为典型的前沿可控硅调光器，以及它所产生的电压和电流波形。 图1 前沿可控硅调光器 电位计R2调整可控硅(TRIAC) 的相位角，当VC2超过DIAC的击穿电压时，可控硅会在每个AC电压前沿导通。当可控硅电流降到其维持电流(IH)以下时，可控硅关断，且必须等到C2 在下个半周期重新充电后才能再次导通。灯泡灯丝中的电压和电流与调光信号的相位角密切相关，相位角的变化范围介于0度(接近0度)到180度之间。 3.LED调光存在的问题 用于替换标准白炽灯的LED灯通常包含一个LED阵列，确保提供均匀的光照。这些LED以串联方式连接在一起。每个LED的亮度由其电流决定，LED的正向电压降约为3.4 V，通常介于2.8 V 到4.2 V之间。LED灯串应当由恒流电源提供驱动，必须对电流进行严格控制，以确保相邻LED灯之间具有高匹配度。 LED灯要想实现可调光，其电源必须能够分析可控硅控制器的可变相位角输出，以便对流向LED的恒流进行单向调整。在维持调光器正常工作的同时做到这一点非常困难，往往会导致性能不佳。
可控硅是可控硅整流元件的简称，是一种具有三个PN 结的四层结构的大功率半导体器件，一般由两晶闸管反向连接而成。它的功能不仅是整流，还可以用作无触点开关的快速接通或切断；实现将直流电变成交流电的逆变；将一种频率的交流电变成另一种频率的交流电等等。可控硅和其它半导体器件一样，有体积小、效率高、稳定性好、工作可靠等优点。它的出现，使半导体技术从弱电领域进入了强电领域，成为工业、农业、交通运输、军事科研以至商业、民用电器等方面争相采用的元件。目前可控硅在自动控制、机电应用、工业电气及家电等方面都有广泛的应用。 可控硅从外形上区分主要有螺旋式、平板式和平底式三种。螺旋式应用较多。 可控硅有三个极----阳极(A)、阴极(C)和控制极(G)，管芯是P型导体和N型导体交迭组成的四层结构，共有三个PN 结，与只有一个PN结的硅整流二极管在结构上迥然不同。可控硅的四层结构和控制极的引入，为其发挥“以小控大”的优异控制特性奠定了基础。可控硅应用时，只要在控制极加上很小的电流或电压，就能控制很大的阳极电流或电压。目前已能制造出电流容量达几百安培以至上千安培的可控硅元件。一般把5安培以下的可控硅叫小功率可控硅，50安培以上的可控硅叫大功率可控硅。 我们可以把从阴极向上数的第一、二、三层看面是一只NPN型号晶体管，而二、三、四层组成另一只PNP型晶体管。其中第二、第三层为两管交迭共用。可画出图1的等效电路图。当在阳极和阴极之间加上一个正向电压E，又在控制极G和阴极C之间(相当BG2的基一射间)输入一个正的触发信号，BG2将产生基极电流Ib2，经放大，BG2将有一个放大了β2 倍的集电极电流IC2 。因为BG2集电极与BG1基极相连，IC2又是BG1 的基极电流Ib1 。BG1又把Ib1(Ib2)放大了β1的集电极电流IC1送回BG2的基极放大。如此循环放大，直到BG1、BG2完全导通。事实上这一过程是“一触即发”的，对可控硅来说，触发信号加到控制极，可控硅立即导通。导通的时间主要决定于可控硅的性能。 可控硅一经触发导通后，由于循环反馈的原因，流入BG2基极的电流已不只是初始的Ib2 ，而是经过BG1、BG2放大后的电流(β1*β2*Ib2)，这一电流远大于Ib2，足以保持BG2的持续导通。此时触发信号即使消失，可控硅仍保持导通状态，只有断开电源E或降低E的输出电压，使BG1、BG2 的集电极电流小于维持导通的最小值时，可控硅方可关断。当然，如果E极性反接，BG1、BG2受到反向电压作用将处于截止状态。这时，即使输入触发信号，可控硅也不能工作。反过来，E接成正向，而触动发信号是负的，可控硅也不能导通。另外，如果不加触发信号，而正向阳极电压大到超过一定值时，可控硅也会导通，但已属于非正常工作情况了。 可控硅这种通过触发信号(小触发电流)来控制导通(可控硅中通过大电流)的可控特性，正是它区别于普通硅整流二极管的重要特征。 由于可控硅只有导通和关断两种工作状态，所以它具有开关特性，这种特性需要一定的条件才能转化，此条件见表1 表1 可控硅导通和关断条件
信息化教学设计 教案 参赛专业：《电子技术应用》 课程名称：《电子技能与实训》教案名称：《调光台灯电路的原理与安装》 时间：2010.11
调光台灯电路的原理与安装 一、【教材及学生分析】 1．教材及内容：中等职业教育国家规划实训教材《电子技能与实训》第2版（石小法编写）第四章中的一个实训项目，是晶闸管的综合应用，晶闸管又名可控硅，广泛应用于工业、家用电器中，是弱电控制强电的重要器件，调光台灯电路是它的一个典型应用电路，通过学习，同学们能掌握这类电路的基本检修方法。 2、学生分析 学生在学习这部分知识之前，已经学习了半导体基础知识，可控硅结构和工作特点，以及单结晶体管的特性，通过本节的学习，把零散的基础知识有机地联系在一起，是对所学知识的一个综合应用，锻炼分析电路和排除故障的能力。 中职学生理论基础较薄弱，但他们有较强的探索、创新欲望，喜欢动手实践课程，本节课的设计就是要因材施教、用实践促进理论的学习，引导学生动手实践、自主探索、合作交流，达到预设的教学目标。 二、【教学目标】 1、知识目标 (1) 巩固可控硅、单结晶体管等主要元件的特性及测量方法； (2) 了解台灯调光电路的工作原理； (3)了解电路板制作的初步知识。 2、技能目标 (1) 能正确识别各种元件； (2) 能根据电路图，在仿真软件上实现正确的电路连接与调试； (3) 能根据故障现象加以排除。 (4)会分析简单电路的原理。 3、情感、态度与价值观 (1) 培养学生的学习兴趣； (2) 养成严谨规范的操作习惯； (3) 培养学生的参与意识，树立学习的信心。 三、【教学重点与难点】 重点：电路安装与调试 难点：故障排除 四、【教学器材及环境】 1.多媒体教室（配备投影、屏幕、安装有电子教室广播软件系统、FLASH动画
55 可控硅调光灯的设计与安装调试 一、实验目的 1、 了解业余条件下设计、安装印刷线路板的方法。 2、 重点掌握焊接技术 3、 重点掌握可控硅的识别方法及其应用 二、实验原理 1、可控硅作用、特点 普通二极管整流电路存在一个局限性：在输入的交流电压一定时，输出的直流电压也是一个固定值，不能任意调节，但在许多情况下，都要求直流电压能进行调节，即有可控、可调的特点，可控硅的出现有效地解决了这个问题，使半导体器件从弱电领域进入强电领域。 优点：体积小、动作迅速、寿命长 缺点：控制比较复杂。 用途：整流、调节、开关、逆变 2、单相可控硅基本结构 单相可控硅具有：a 、三个PN 结，b 、3个电极的四层结构，如图1示 3、可控硅的导通原理 为了说明可控硅的工作原理，将单相可控硅可切割为二个三极管，每一个晶体管的基极与另一个晶体管的集电极相连。如图2示。 a 、阳极与阴极之前只加正向电压，可控硅处于反向阻塞状态。 b 、控制极与阴极之间加正向电压，可控硅不导通。 c 、阳极与阴极之间加正向电压（触发脉冲），同时在控制极与阴极之间加正向电压，可控硅很快处于导通状态，且可以允许大电流流过，（其电流值只受外接电阻的限制），阳极和阴极之间的压降为1V 左右。 如图2示：假设E G 产生控制电流I G ，加入可控硅的控制极，则经T 2放大后，电流为I G 加入可控硅的控制极，则经T 2放大后，电流为T C2=β2I G ，而Ic 2=I b1，I G =β1I B1=β1β2I G ，这个电流又流入T 2的基极，再一次放大，这两个晶体管之间存在着一个正反馈环，形成强烈的正反馈。因此，很快使两个晶体管饱和导通，导通后其压降很小，电源电压几乎全部加在负载上。
项目四电子工艺应用技能实训 任务单2
一、任务布置 1．团队制定设计方案和工作计划表。 2．设计并分析晶闸管调光电路 3．利用万用表对元件的性能进行检测 4．利用Protel DXP 2004绘制晶闸管调光电路的原理图与PCB图 5．会利用化学蚀刻方法制作晶闸管调光电路印制电路板 6．能够采用手工焊接方式进行元器件焊接 7．对晶闸管调光电路进行组装与调试 二、相关知识 1.电路组成与工作原理 本电路由整流电路、控制电路、触发电路、同步电路和负载构成。22V交流电经变压器T降压后，形成全波整流脉冲信号，经R1、V8稳压后形成梯形波，作为触发电路供电电压，此梯形波经电位器RP 、电阻R4对电容C充电，当充电电压达到峰点电压时V7导通，电容C开始放电，放电时间常数为R3C。当电压下降至单结晶体管谷点电压时V7截止，从新进行充电。在电容C放电过程中，R3上电压降通过V6加到晶闸管的控制极，当时触发电压达到控制导通电压时，晶闸管导通，灯泡亮。通过调整电位器的阻值，从而改变充电时间常数，从而改变晶闸管导通角的大小，改变灯泡的明和暗，参考原理图见图2.1。 图2.1 晶闸管调光电路参考原理图 2.主要元器件检测
①闸管检测：用万用表R×100或R×1K挡，测量晶闸管任意两管脚间的正反向电阻，当万用表指示低阻值（几百欧至几千欧的范围）时，黑表笔所接的是控制极G，红表笔所接的是阴极C，余下的一只管脚为阳极A。 好坏判断方法：用万用表R×10档，黑表笔接阳极，红表笔接阴极，指针应接近∞，当合上S时，表针应指很小阻值，约为60～200欧姆，表明晶闸管能触发导通。单向晶闸管断开S，表针不回到零，表明晶闸管是正常的。如果在S未合上时，阻值很小，或者在S合上时，表针也不动，表明晶闸管质量太差，或已击穿、断极。 图2.2 单向晶闸管万用表检测示意图 ②单结晶体管引脚判断方法 判断单结晶体管发射极E的方法是：把万用表置于R*100挡或R*1K挡，黑表笔接假设的发射极，红表笔接另外两极，当出现两次低电阻时，黑表笔接的就是单结晶体管的发射极。 单结晶体管B1和B2的判断方法是：把万用表置于R*100挡或R*1K挡，用黑表笔接发射极，红表笔分别接另外两极，两次测量中，电阻大的一次，红表笔接的就是B1极。 三、技能要点 1．晶闸管调光电路设计 （1）通过团队讨论制定设计方案，确定原理框图，确定元件参数，并利用Multisim 10进行仿真实验。 （2）利用Protel DXP绘制晶闸管调光电路原理图。 （3）根据需要建立元件库。 （4）元件标示清楚，布局位置合理、美观。晶闸管调光电路的参考电路见图2-1。 （5）对元件进行检测，元器件清单见表2-1。
《晶闸管调光电路的安装与调试》项目案例 ————调光灯的电路制作与调试调光灯在日常生活中的应用非常广泛，其种类也很多。下图a是常见的卡通调光台灯。旋动调光旋钮便可以调节灯泡的亮度。 ( a )调光灯 ( b )调光灯原理图 1.电子调光的作用 随着社会的发展，人类对生活水平的要求越来越高。如今患近视病的人越来越多，这不仅仅是因为用眼过度所引起的，还与我们工作环境的光线程度密切的关系。为了我们能在一个舒适的光线下工作，故设计该产品，以便我们能人工改变环境的光线强度。这不仅仅大大降低我们换眼疾的概率，还可以节能。 2. 设计思路
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，这里还需要一个斩波电路，从而来控制灯泡亮度。 3. 制作与调试 (1)按材料清单清点元器件 元件名称规格数量 VD1~VD4 二极管IN4007 5 V5 晶闸管BT1690 1 VT 单结晶体管BT33 1 VD Z稳压二极管8,.2V 1 R1 电阻器200Ω 1 R2 电阻器330Ω 1 R3 电阻器100Ω 1 R4 电阻器10kΩ 1 R5 电位100kΩ器 1 C 涤纶电容器0.1μ F 1 HL 灯泡12V25W 1 灯座 1 电源线 1 导线若干 印制板 1 (2)对照原理图b 看懂装配图，将图上的电路符号与实物对照。 (3) 检查印制板看是否有开路、短路、隐患。 (4)装接前的准备 1）用万用表测试各元件的主要参数，及时更换存在质量的元器件。 2）将所有元器件引脚上的漆膜、氧化膜清除干净，对导线进行搪锡。 3）根据要求对各元器件进行整形。 （5）装接 1）有极性的元器件二极管、晶闸管、单结晶体管等，在安装时要注意极性，切勿装错。 2）所有元器件尽量贴近线路板安装。 3）开关电位器要用螺母固定在印制板开关的孔上，电位器用导线连接到线路板的所
摘要 为了节能和保护视力，市场上出现各种各样的调光台灯，也有很多的人研究更节能的调光方法。通过multisim10.0仿真，设计出一种调光台灯，通过控制单向晶闸管的导通角来改变灯泡的亮度。CD4017的输出接不同的电阻，高电平经过这些不同大小的电阻对电容进行充电，充电的快慢不一样，单向向晶闸管的触发脉冲移动，导通角发生变化，从而达到调光的目的。 关键词： Multisim；调光；CD4017十进制计数译码器；单向晶闸管；单相桥式整流电路
目录 一设计任务 (3) 1.1设计目的和意义 (3) 1.1.1目的 (3) 1.1.2意义 (3) 1.2初始参数和要求 (3) 1.2.1 初始参数 (3) 1.2.2要求 (3) 二系统设计 (4) 2.1系统工作原理 (4) 2.1.1CD4017工作原理 (4) 2.1.2单向晶闸管 (6) 2.1.3单相桥式整流电路 (7) 2.1.4调光台灯电路原理 (8) 2.2 器件选择 (9) 2.3电路设计 (9) 2.4 电路仿真测试 (13) 三总结 (14) 3.1结论 (14) 3.2优点与不足 (14) 3.3 心得与体会 (15) 参考文献 (15)
一设计任务 1.1设计目的和意义 1.1.1目的 1、熟悉和学会multisim的使用； 2、学会进行设计电路的方法； 3、通过查资料了解各种元件的功能、参数等； 4、了解调光电路的工作原理并进行设计； 5、以节能和保护视力为目的设计调光台灯电路。 1.1.2意义 1、学会并熟练掌握multisim的使用； 2、培养创新的能力； 3、使台灯可以达到节能的目的； 4、学会应用已经学过的知识。 1.2初始参数和要求 1.2.1 初始参数 CD4017的输出端所接的电阻在10Ω-100Ω之间分散取，以达到多级的调光目的；电源选择220V 50Hz的交流电源；灯泡选用230V的，由于电源电压是220V，所以灯泡选择230V的可避免灯泡烧坏。触发电路的电阻阻值为100Ω，电容为47μF,起保护LED灯作用的电阻阻值为300Ω。 1.2.2要求 每次按动按钮开关，CD4017的10个输出就变换输出高电平“1”，并影响灯泡的亮度。
郑州科技学院 《模拟电子技术》课程设计 题目 学生姓名 专业班级 学号 院（系） 指导教师 完成时间
目录 1课程设计的目的 (1) 2 课程设计的任务与要求 (1) 3设计方案与论证 (2) 3.1 设计方案 (2) 3.2 设计论证 (3) 4设计原理及功能说明 (4) 4.1 设计原理 (4) 4.2工作原理图当中各个元器件的功能说明 (5) 5 单元电路的设计及说明 (6) 5.1 主电路的说明 (6) 5.1.1 主电路核心器件的说明 (6) 5.1.2 主电路的设计及分析 (7) 5.2 驱动电路介绍说明 (9) 5.2.1 驱动电路核心器件介绍 (9) 5.2.2 驱动电路的组成及说明 (13) 6硬件的安装与调试 (15) 6.1 晶闸管调光电路的安装 (15)
6.2 晶闸管调光电路的调试 (15) 6.3 晶闸管调光电路故障分析及处理 (15) 7 总结 (16) 参考文献 (17) 附录1：总体电路原理图 (18) 附录2：元件清单如下表： (19)
1课程设计的目的 课程设计是课程的总结性教学环节，是培养我们综合运用本门课程及有关先修课程的基本知识去解决某一实际问题的基本训练，加深对该课程知识的理解。在整个教学计划中,它起着培养我们独立工作能力的重要作用。通过本课程设计, 主要训练和培养我们的查阅资料，方案的选择的能力。 2 课程设计的任务与要求 1. 课程设计的任务 本课程设计的任务主要是利用晶闸管所受电压的大小，调节发光二极管的亮度，并且比较一些元器件实际输出波形与理论波形的区别。同时，也让我从实际动手当中知道在制作过程中常见一些困难，及解决这些困难的方法。 2. 课程设计的要求 本课程设计主要是对工作原理方面、制作工艺方面等方面作出要求具体如下所述 （1）工作原理要求： 对整流之后加在晶闸管两端的电压的大小进行控制调节，其驱动调节的工作要求如下： 1）触发信号要有足够的功率。 2）触发信号波形应有一定的宽度，脉冲前沿尽可能的陡，以使元件再触发导通后阳极电流能迅速上升超过擎住电流而导通。 3）为使晶闸管在每个周期都在相同的控制角触发导通，触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，且脉冲与电源波形保持固定的相位关系。
摘要：晶闸管调光电路是模拟电路的课程教学和中级维修电工电子技术实训教学中的一个重点和难点内容。在教学中应用Multisim 10仿真软件，研究控制角对输出电压的影响，仿真结果与理论分析计算一致。计算机仿真辅助教学可以使课堂教学更形象、更直观，使复杂深奥的知识简单化，从而加深学生对理论知识的理解，提高教学效率，取得很好的教学效果。 关键词：Multisim 10；晶闸管；调光电路；计算机仿真 调光电路在日常生活中应用较为广泛。在教学中，它不仅是学习晶闸管应用的入门电路，也是中级维修电工电子技能实训的经典项目。调光电路内容涉及广，具体包括晶闸管、单相半波可控整流电路、单结晶体管触发电路等工作原理，以及控制角和同步触发的概念、控制角对被控电压的影响等。对于学生来说，要理解和掌握这些知识点，借助传统的仪器仪表获取波形图来分析无疑具有很大的挑战性。利用Mult isim 10软件进行实验仿真，可以动态直观地观察不同参数对调光电路性能的影响，对于理解原理，熟悉调试过程具有很大的帮助。 1 Multisim 10简介 Multisim 10是美国国家仪器公司最新推出的版本。Multisim 10用软件的方法虚拟电子与电工元器件，虚拟电子与电工仪器和仪表，实现了“软件即元器件”、“软件即仪器”，是一个原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件。 Multisim 10的元器件库提供了千种电路元器件供实验选用，也可以
新建或扩充已有的元器件库，因此也很方便的在工程设计中使用。Mu ltisim 10的虚拟测试仪器仪表种类齐全，有一般实验用的通用仪器，如万用表、函数信号发生器、双踪示波器、直流电源；而且还有一般实验室少有或没有的仪器，如波特图仪、字信号发生器等。 Multisim 10不仅可以设计、测试和演示各种电子电路，而且还具有较为详细的电路分析功能。可以完成电路的瞬态分析和稳态分析、时域和频域分析等电路分析方法，以帮助设计人员分析电路的性能。 2 调光电路设计 2．1 电路组成 调光电路如图1所示，由整流电路、触发电路和主电路3部分组成。VD1～VD4组成的桥式整流电路和稳压管VD2组成的稳压电路产生一个梯形波电压，用来作为单结晶体管的电源电压，也用来保证触发电路与主电路同步。充电回路(R2+R3)C1和可编程单结晶体管PUT构成触发电路，用来产生晶闸管的同步触发脉冲。主电路由晶闸管VT1和照明灯X1组成，电源直接由220 V市电提供。 2．2 调光原理 接通电源前，电容C1上电压为零。接通电源后，电容C1经由R2、R3充电，电容的电压uC逐渐升高。当达到峰点电压UP时，PUT的e～b1间导通，电容上电压uC经e～b1向电阻R5放电。当电容上的电压uC降到谷点电压UV时，PUT恢复阻断状态。此后，电容C1又重新充电，重复上述过程，结果在电容C1上形成锯齿状电压，在R5上则形成脉冲电压。此脉冲电压作为可控硅VT1的触发信号。在VD1～VD4
基于Multisim 10的晶闸管调光电路的设计与仿 真分析 时间：2012-08-01 18:06:10 来源：现代电子技术作者：罗庚兴，张艳摘要：晶闸管调光电路是模拟电路的课程教学和中级维修电工电子技术实训教学中的一个重点和难点内容。在教学中应用Multisim 10仿真软件，研究控制角对输出电压的影响，仿真结果与理论分析计算一致。计算机仿真辅助教学可以使课堂教学更形象、更直观，使复杂深奥的知识简单化，从而加深学生对理论知识的理解，提高教学效率，取得很好的教学效果。 关键词：Multisim 10；晶闸管；调光电路；计算机仿真 调光电路在日常生活中应用较为广泛。在教学中，它不仅是学习晶闸管应用的入门电路，也是中级维修电工电子技能实训的经典项目。调光电路内容涉及广，具体包括晶闸管、单相半波可控整流电路、单结晶体管触发电路等工作原理，以及控制角和同步触发的概念、控制角对被控电压的影响等。对于学生来说，要理解和掌握这些知识点，借助传统的仪器仪表获取波形图来分析无疑具有很大的挑战性。利用Multisim10软件进行实验仿真，可以动态直观地观察不同参数对调光电路性能的影响，对于理解原理，熟悉调试过程具有很大的帮助。 1 Multisim10简介 Multisim 10是美国国家仪器公司最新推出的版本。Multisim 10用软件的方法虚拟电子与电工元器件，虚拟电子与电工仪器和仪表，实现
了“软件即元器件”、“软件即仪器”，是一个原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件。 Multisim10的元器件库提供了千种电路元器件供实验选用，也可以新建或扩充已有的元器件库，因此也很方便的在工程设计中使用。Mu ltisim10的虚拟测试仪器仪表种类齐全，有一般实验用的通用仪器，如万用表、函数信号发生器、双踪示波器、直流电源；而且还有一般实验室少有或没有的仪器，如波特图仪、字信号发生器等。 Multisim 10不仅可以设计、测试和演示各种电子电路，而且还具有较为详细的电路分析功能。可以完成电路的瞬态分析和稳态分析、时域和频域分析等电路分析方法，以帮助设计人员分析电路的性能。 2 调光电路设计 2．1 电路组成 调光电路如图1所示，由整流电路、触发电路和主电路3部分组成。VD1～VD4组成的桥式整流电路和稳压管VD2组成的稳压电路产生一个梯形波电压，用来作为单结晶体管的电源电压，也用来保证触发电路与主电路同步。充电回路(R2+R3)C1和可编程单结晶体管PUT构成触发电路，用来产生晶闸管的同步触发脉冲。主电路由晶闸管VT1和照明灯X1组成，电源直接由220 V市电提供。 2．2 调光原理 接通电源前，电容C1上电压为零。接通电源后，电容C1经由R2、R3充电，电容的电压uC逐渐升高。当达到峰点电压UP时，PUT的e～
V自动调光台灯电路图 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
电路工作原理该自动调光台灯电路由电源电路和光控电路组成，如图3-201所示。 电源电路由电源开关S、滤波电容器Cl、C2、电感器L、整流桥堆UR、限流电阻器Rl 和稳压二极管VS组成。光控电路由光敏电阻器RG、电阻器肥-R4、电位器RP、电容器C3、晶位管V1、双向触发二极管V2和晶闸管VT组成。接通电源开关S，交流220V电压经Cl和「滤波、UR整流后分为两路:一路经Rl限流、VS稳压及C2滤波后，为光控电路提供9V直流工作电压;另一路经照明灯EL加在晶闸管VT两端。光敏电阻器RG作为光线检测探头，用来检测书本处的光照度。当书本处光照度不足时，RG的阻值增大，使Vl 的基极电位降低，集电极电流增大，C3的充电时间缩短，使触发脉冲相位前移，晶闸管VT 的导通角增大，EL的亮度增加;反之，当书本处光照度增加时，VT的导通角会变小，EL的亮度会减弱，从而实现了自动调光的目的。 元器件选择Rl选用1/2W金属膜电阻器;R2-R4选用1/4W碳膜电阻器或金属膜电阻器。 RP选用有机实心电位器或合成膜电位器。RG选用MG43或MG45系列的光敏电阻器，其亮阻应在5-lOkO之间。使用时用两根6Ocm的导线引出，装在带透明窗的塑料盒内，作为光线检测探头。Cl选用耐压值为400V的涤纶电容器或CBB电容器;C2选用耐压值为16V的铝电解电容器;C3选用独石电容器。VS选用lW、9V的硅稳压二极管。UR选用lA、400V的整流桥堆。Vl选用S9012或C8550型硅PNP晶体管;V2选用DB3或2CTS系列的双向触发二极管。VT选用TLC336A(3A、600V)型双向晶闸管。L选用高频扼流圈。
基于PWM调光的多功能LED台灯设计方案 2012-04-26 站长统计 中心议题： 基于PWM调光的多功能LED台灯设计方案 解决方案 探究系统硬件电路设计方法 设计基于PWM 调光的多功能LED 台灯 引言 随着全球能源危机和气候变暖问题的日益严重，绿色节能已经成为全球普遍关注的话题，人们正通过各种途径寻找新的节能方式。照明是人类消耗能源的重要方面，在电能消耗中，发达国家照明用电占发电总量的比例是19%,我国也达到12%.随着经济发展，我国的照明用电将有大比例的提高，因此绿色节能照明的研究越来越受到重视。LED 作为一种固态冷光源，是继白炽灯、荧光灯、高强度放电灯（如高压钠灯和金卤灯）之后的第四代新光源。基于白光LED 的固态照明，是一种典型的绿色照明方式，与传统光源相比，具有节能、环保、寿命长、体积小、安全可靠等特点，代表着照明技术的未来，并符合当前政府提出的"建设资源节约型和环境友好型社会"的要求。可以预见不久的将来，LED 必然会进入普通照明领域取代现有的照明光源。 目前，市场上采用白炽灯、卤素灯、荧光灯为光源的台灯普遍存在着低效率、高能耗、不易调光等缺点；至于寿命结束的含汞灯，一旦处理不当，将对环境造成严重危害；而且部分台灯产品功能单一，缺少亮度调节、时钟日历、温度显示等功能，无法适应现代家庭生活的实际需求。为解决当前问题，本文设计了以AT89S51 单片机为核心的多功能白光LED 台灯系统，采用PT4115 大功率LED 恒流驱动方案，可实现对LED 台灯的PWM 调光控制；同时兼有时钟日历、声光闹钟、温度检测、液晶显示等多项功能。在实现高效节能的同时，为家庭使用提供了极大的便捷。 1 系统硬件电路设计 该多功能LED 台灯系统采用20 只5mm 高亮白光LED 灯珠为光源，以A T89S51 单片机为主控芯片，由LED 恒流驱动系统、时钟系统、测温系统、液晶显示系统、蜂鸣系统、按键系统组成。系统结构框图如图1 所示。 该系统可具体实现LED 台灯的10 级PWM 调光控制；液晶屏实时显示时钟、日历与环境温度信息；闹钟功能采用声光报警方式，即一旦到达闹钟时间，LED 台灯自动点亮，并发出蜂鸣声报警，以唤醒用户；用户可通过按键系统实现对时钟日历与闹钟参数的设置、LED 亮度的调节以及闹钟报警的解除。
无触点接触器是根据单硅反并联调压触发器的原理开发出来的新型接触器，它具有一般接触器所具有的保护特性以外的很多新的性能，完全可以取代现在的交流接触器 触发原理 “单硅反并联调压触发器”用少量元件强制触发单向可控硅、自然同步提高了单向可控硅寿命。该触发器可触发100A－3000A单向可控硅，使大电流工作状态下的交流、直流调压、更加平滑可靠，可达到单向调压及三相异步电动机调速及直流电动机调压调速的目的。从而使单向可控硅在交流电力变压电路中使用简单化、标准化。“单硅反并联调压触发器”控制技术巧妙地解决了国内外3000A以上大电流控制电路复杂难题。开创了可控触发控制新思路。 触发技术主要特点： Main characteristics of triggering technology： ●构思新颖、结构简单、组成元件少，使用方便。 ●工作电流小、使用寿命长、运行安全可靠。输入0—12V直流电压时，工作电流 0—15mA，就可对三相电力实施调控。 ●抗负荷能力强、适用于阻性、感性负载。 ●LC选频，振幅控制， ●电磁兼容性好。 ●与三组可控硅触发连接无相序。控制100A～3000A单向可控硅。 ●控制方式：电位器手动调节，数字电位的控制，或微机接口控制。 ●具有输出缺相及三相电压不平衡保护信号的功能。
“单硅反并联调压触发器”及其触发控制技术与可控硅连接方式不同时，可运用于不同场合，组成多种产品。 ●当单向可控硅按整流线路连接时，用“单硅反并联调压触发器”可控制交流电的可变整流达到直流电动机调速，电镀、直流电源控制等产品。 ●当单硅触发技术触发两只晶闸管时，电路可用于、交流调压，交流电动机的软启动。 ●当单硅触发技术与美国的克马里变频电路配套使用时，可大大简化变频电路，减少使用元器件，降低变频器成本，便于变频器进一步推广使用。 ●用单硅触发技术直接触发导通两只可控硅时，可制作出高质量无触点静态开关代替接触器，用于操作频繁与开关频率高的场合。 单硅触发技术在控制电动机时，只需增加少量的元器件，就可对电动机系统实施欠压、过流、缺相、短路等保护功能。 就是固态继电器，我用过，它不是万能的；1：使用时必修用快速保险，熔断时间必须小于0.1秒，否则负载短路后立即击穿。2：不宜用在感性负载上，反电势.....。3：选择时要有足够的电流余量。4：价格不低（包括安装支架、散热器、风扇、触发电源...等等）所以我不建议大面积推广，在纯阻性负载同时需要频繁开关的场所倒是很适宜！比如电阻炉加热温控上..... 无触点式接触器名称为:固态继电器,样子是塑封的,它有4条引脚,2条为3---30伏的直流控制电压输入脚,另外2条接交流负载电路,其实就是可控硅开关电路
1前言 在日常生活中，我们常常需要对灯光的亮度进行调节。本设计通过单片机控制晶闸管的导通来实现白炽灯(纯阻负载)亮度的调整。晶闸管又叫可控硅(Silicon Controlled Rectifier, SCR)。自从20世纪50年代问世以来已经发展成了一个大的家族，它的主要成员有单向晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、快速晶闸管，等等。本设计用到的双向晶闸管是在普通晶闸管的基础上发展而成的，它不仅能代替两只反极性并联的晶闸管，而且仅需一个触发电路，是目前比较理想的交流开关器件。它的特点是导通后即使触发信号去掉，它仍将保持导通；当负载电流为零(交流电压过零点)时，它会自动关断。所以需要在交流电的每个半波期间都要产生触发信号，触发信号产生时间的长短（触发角的大小）就决定了灯泡的亮度。 调光的实现方式就是在交流电源信号过零点后一段时间触发双向可控硅开关的导通，称这段时间为双向可控硅的触发角。触发角越大，可控硅导通的时间越短，灯的亮度就越低；反之，灯就越亮。这就要求确定交流电源同步信号的过零点，并以此为基础，控制触发信号触发角的大小，达到白炽灯亮度调节的目的。 本文是基于51单片机的晶闸管调光设计内容，本系统主要包括五大模块：交流电过零信号采集模块、按键控制模块、最小系统模块、晶闸管触发模块及显示模块。其中，由按键设置需要的导通角，经单片机AT89C52对按键数据进行运算处理，最后发出驱动晶闸管导通的脉冲使晶闸管导通，同时驱动LED显示导通角大小。
2总体方案设计 2.1方案论证 方案一：硬件电路设计由5个部分组成：过零信号采集电路，按键控制电路，AT89C52单片机系统，LED显示电路以及晶闸管电路。硬件电路设计框图如下图2.1所示。 图2.1 基于单片机的灯光调节系统硬件设计框图 方案二：电路基本组成就是滑动变阻器和灯泡串联，通过简单的电阻分压来改变灯泡的电压，从而改变灯泡亮度。电路框图如图2.2所示。 图2.2简单电路的灯光调解器设计框图 2.2方案比较及选择 方案一方案二都各有各的特点。方案一采用的是基于AT89C52单片机的电路设计，电路设计稍微复杂，元器件也较多，程序编写也有一定难度；方案二用到简单的电路知识，元器件非常简单，电路设计非常简单。但是由于电阻也要消耗能量并不能达到节能的目，且方案一能较为精确的对灯光亮度进行控制且能知道具体输出电压有效值，由于使用了单片机，后期还能根据自己意愿添加更多功能。综合以上的分析，选择方案一。
调光台灯的电路非常简单，仅仅是一个可控硅调压电路而已。市场上见到的电路大多是第二个图所示的电路，工作原理是：当交流电的正半周或副半周到来是，经过全桥整流，加到可控硅上的电源是单向的。该电压通过电位器给电容充电，当电容C1上的电压达到一定数值后，就会触发可控硅导通。调节电位器的旋钮，可以改变充电的时间，从而控制可控硅的导通角。其中单向可控硅使用MCR100-6，二极管使用1N4007。灯泡应选择60W以下的白炽灯。 第一个图所示的电路性能更好一些，可以控制更大功率的电器。 调光台灯电路图一：
调光台灯的典型电路如附图所示。主电路由电源开关S、灯泡H、双向可控硅SCR、电感L等构成；电位器RP1（微调）、RP2（带开关）、电阻R1、电容C2和双向二极管SD组成双向可控硅的触发电路。UC充电电压达到双向二极管正负导通电压阈值时，触发双向控硅SCR 双向导通；当输入电源电压过零时，SCR自动关断。调整电位器阻值可调整充电速率，即可调整可控硅的导通角，从而调节灯光的强弱。另外，L和C1构成高频滤波电路，使高频触发信号不致污染电网。它们的工频阻抗很小，不会影响灯光的亮度。 调光台灯电路图二： 无级调光台灯电路图
1．双向可控硅SCR可根据负载功率大小选择97A6（约1A）、TLC336A（约3A）、BT136-500D（约6A）中的一个，选择原则是触发电流要小于25mA。 2．C4取值在0.1 " 0.47uF之间，C2取值在2200 " 4700pF
之间。五、主要技术指标：电源电压：5V。输出脉宽：40ms。输出触发脉冲导通角：41°"159°。调光周期（从最亮到最亮）：4.2s。电源电流：1.5"2.5mA。输出端灌入电流：≤25mA。输出触发脉冲幅度：Vss-3V。渐暗脉冲：83±3。
浅析LED可控硅调光的三种方式 目前的调光方式主要有三种,分别是:模拟调光方式,PWM调光及可控硅调光。利用可控硅调光对LED替代灯调光,现有的调光器电路可以不作变动,故此调光方式普遍看好,于是出现了适合于可控硅调光的AC-DC控制芯片。 可控硅调光的原理 电位器RV2调整可控硅(TRIAC的相位角,当VC3超过DIAC的击穿电压时,可控硅会导通。当可控硅电流降到其维持电流(Iholding以下时,可控硅关断,且必须等到C3在下个半周期重新充电后才能再次导通。灯泡灯丝中的电压和电流与调光信号的相位角密切相关,相位角的变化范围介于0度(接近0度到180度之间(取决于调光器。 LED调光存在的问题 LED灯要想实现可调光,其电源必须能够检测可控硅控制器的可变相位角输出,以便对流向LED的电流进行调整。在维持调光器正常工作的同时做到这一点非常困难,往往会导致性能不佳。问题可以表现为闪烁及音讯噪声等问题。这些不良现象通常是由误触发或过早关断可控硅等因素造成的。误触发的根本原因是在可控硅导通时出现了电流振荡。 可控硅导通时,AC市电电压几乎瞬间施加到LED灯电源的LC输入滤波器。施加到电感的电压阶跃会导致振荡。凯鸿灯饰认为如果调光器电流在振荡期间低于可控硅维持电流,可控硅将停止导通。可控硅触发电路充电,然后再次导通可控硅。这种不规则的多次可控硅重启动,可使LED驱动产生音讯噪声或LED闪烁。设计更为简单的EMI滤波器有助于降低此类不必要的振荡。要想实现出色的调光功能,输入EMI滤波器电感和电容须尽可能地小。 对于可控硅来说,维持导通所需的维持电流通常介于8mA到75mA之间。白炽灯比较容易维持这种电流大小,但对于功耗仅为等效白炽灯10%的LED灯来说,该电