课题一 调光灯控制电路

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1、课题一调光灯控制电路http://www.hnrpc.com:90/ec2006/c7/Course/Index.htm湖南铁道职业技术学院《电力电子技术》课题一调光灯【学习目标】：完成本课题的学习后，能够：1．用万用表测试晶闸管和单结晶体管的好坏。2．掌握晶闸管工作原理。3．分析单相半波整流电路的工作原理。4．分析单结晶体管触发电路的工作原理。5．熟悉触发电路与主电路电压同步的基本概念。【课题描述】：调光灯在日常生活中的应用非常广泛，其种类也很多。图1-1（a）是常见的调光台灯。旋动调光旋钮便可

2、以调节灯泡的亮度。图1-1（b）为电路原理图。（a）(b)图1-1调光灯（a）调光灯（b）调光灯电路原理图如图1—1(b)所示，调光灯电路由主电路和触发电路两部分构成，通过对主电路及触发电路的分析使学生能够理解电路的工作原理，进而掌握分析电路的方法。下面具体分析与该电路有关的知识：晶闸管、单相半波可控整流电路、单结晶体管触发电路等内容。【相关知识点】：一、晶闸管的工作原理1．晶闸管的结构晶闸管是一种大功率PNPN四层半导体元件，具有三个PN结，引出三个极，阳极A、阴极K、门极（控制极）G，其外形及

3、符号如图1—2所示，各管脚名称（阳极A、阴极K、具有控制作用的门极G）标于图中。图1—2（b）所示为晶闸管的图形符号及文字符号。（（b)a)图1-2晶闸管的外形及符号（a）部分晶闸管外形（b）电气图形符号及文字符号晶闸管的内部结构和等效电路如图1-3所示（a）(b)图1-3晶闸管的内部结构及等效电路（a）内部结构（b）以三个PN结等效2．晶闸管的工作原理为了说明晶闸管的工作原理，先做一个实验，实验电路如图1-4所示。阳极电源Ea连接负载（白炽灯）接到晶闸管的阳极A与阴极K，组成晶闸管的主电路。流过

4、晶闸管阳极的电流称阳极电流Ia，晶闸管阳极和阴极两端电压，称阳极电压Ua。门极电源Eg连接晶闸管的门极G与阴极K，组成控制电路亦称触发电路。流过门极的电流称门极电流Ig，门极与阴极之间的电压称门极电压Ug。用灯泡来观察晶闸管的通断情况。该实验分九个步骤进行。图1－4晶闸管导通关断条件实验电路第一步：按图1-4（a）接线，阳极和阴极之间加反向电压，门极和阴极之间不加电压，指示灯不亮，晶闸管不导通。第二步：按图1-4（b）接线，阳极和阴极之间加反向电压，门极和阴极之间加反向电压，指示灯不亮，晶闸管不导

5、通。第三步：按图1-4（c）接线，阳极和阴极之间加反向电压，门极和阴极之间加正向电压，指示灯不亮，晶闸管不导通。第四步：按图1-4（d）接线，阳极和阴极之间加正向电压，门极和阴极之间不加电压，指示灯不亮，晶闸管不导通。第五步：按图1-4（e）接线，阳极和阴极之间加正向电压，门极和阴极之间加反向电压，指示灯不亮，晶闸管不导通。第六步：按图1-4（f）接线，阳极和阴极之间加正向电压，门极和阴极之间也加正向电压，指示灯亮，晶闸管导通。第七步：按图1-4（g）接线，去掉触发电压，指示灯亮，晶闸管仍导通。第

6、八步：按图1-4（h）接线，门极和阴极之间加反向电压，指示灯亮，晶闸管仍导通。第九步：按图1-4（i）接线，去掉触发电压，将电位器阻值加大，晶闸管阳极电流减小，当电流减小到一定值时，指示灯熄灭，晶闸管关断。实验现象与结论列于表1-1。表1-1晶闸管导通和关断实验（1）当晶闸管承受反向阳极电压时，无论门极是否有正向触发电压或者承受反向电压，晶闸管不导通，只有很小的的反向漏电流流过管子，这种状态称为反向阻断状态。说明晶闸管像整流二极管一样，具有单向导电性。（2）当晶闸管承受正向阳极电压时，门极加上反向

7、电压或者不加电压，晶闸管不导通，这种状态称为正向阻断状态。这是二极管所不具备的。（3）当晶闸管承受正向阳极电压时，门极加上正向触发电压，晶闸管导通，这种状态称为正向导通状态。这就是晶闸管闸流特性，即可控特性。（4）晶闸管一旦导通后维持阳极电压不变，将触发电压撤除管子依然处于导通状态。即门极对管子不再具有控制作用。结论：1）晶闸管导通条件：阳极加正向电压、门极加适当正向电压。2）关断条件：流过晶闸管的电流小于维持电流。3．晶闸管的导通关断原理由晶闸管的内部结构可知，它是四层（P1N1P2N2）三端（

8、A、K、G）结构，有三个PN结，即J1、J2、J3。因此可用三个串联的二极管等效（如图1－3）。当阳极A和阴极K两端加正向电压时，J2处于反偏，P1N1P2N2结构处于阻断状态，只能通过很小的正向漏电流，当阳极A和阴极K两端加反向电压时，J1和J3处于反偏，P1N1P2N2结构也处于阻断状态，只能通过很小的反向漏电流，所以晶闸管具有正反向阻断特性。晶闸管的P1N1P2N2结构又可以等效为两个互补连接的晶体管（如图1－5所示）。晶闸管的导通关断原理可以通过等效电路来分析。（a）(b)