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1、项目四 调光台灯电路的制作与调试学习目标1、 知识目标（1） 识记晶闸管的图形符号。（2） 识记晶闸管的型号。（3） 能描述出晶闸管的导通和关断条件。（4） 会画出可控整流电路图。（5） 会画出桥式整流电路的电路图。2、 技能目标（1） 会制作调光台灯电路。（2） 会用相关仪器仪表对调光电路进行调试与测量。（2） 能识别常用晶闸管，能用万用表对晶闸管、单结管进行简单的检测。工作任务（1） 识别检测晶闸管。（2） 画桥式整流电路的电路图。（3） 制作单结晶体管触发电路。（4） 制作家用调光台灯，并选择仪器仪表对电路进行调试和检测。调光台灯的方框图整流电路将交流电变成单方向的脉动直流电。触发电路给
2、晶闸管提供可控的触发脉冲信号。晶闸管根据触发信号出现的时刻（即触发延迟角的大小），实现可控导通，改变触发信号到来的时刻，就可改变灯泡两端交流电压的大小，从而控制灯泡的亮度。导入调光就是改变发光源的亮度，即调节发光源自身所消耗的功率。传统的方法是通过串联的电阻的降压作用来改变加在光源两端的电压和通过光源的电流的大小。虽然这样的方法可以改变光源的亮度，可是电阻本身也是一个耗能元件，即不能达到节能的目的。本项目的主要任务就是通过晶闸管的独有特性达到即节能又调光的作用。任务一 晶闸管的识别与检测1、 任务描述通过本任务的学习要能够画出晶闸管的图形符号，能说出晶闸管的导通与关断条件，并会使用万用表判断晶
3、闸管的好坏和极性判别。2、 任务分析本任务主要涉及到的知识点有：1、单向晶闸管的结构与符号；2、晶闸管的工作特性；3、晶闸管的测试方法。三、相关知识知识一：单向晶闸管的结构与符号晶体闸流管又名可控硅，简称晶闸管。是在晶体管基础上发展起来由三个PN结的一种大功率半导体器件。它的出现使半导体器件由弱电领域扩展到强电领域。晶闸管也像半导体二极管那样具有单向导电性，但它的导通时间是可控的，主要用于整流、逆变、调压及开关等方面。由于晶闸管是大功率器件，一般均用在较高电压和较大电流的情况下，常常需要安装散热片，故其外形都制造的便于安装和散热。晶闸管外形如图4-1-1所示，有小型塑封型（小功率）、平面型（中
4、功率）和螺栓型（中、大功率）几种。单向晶闸管的内部结构如图4-1-2(a)所示，它是由PNPN四层半导体材料构成的三端半导体器件，三个引出端分另为阳极A、阴极K和门极G。单向晶闸管的阳极与阴极之间具有单向导电的性能，其内部可以等效为由一只PNP三极管和一只NPN三极管组成的复合管，如图4-1-2（b）所示。图4-1-3是其电路图形符号。做一做：单向晶闸管工作条件测试1、测试电路按照下图要求连接电路： T T T TS S S SHL HL HL HLGKAGKAGKAGKA （a） （b） （c） （d）图4-1-3 晶闸管导通试验2、测试步骤（1）如图4-1-3（a）所示电路中，晶闸管加正向
5、电压，即晶闸管阳极接电源正极，阴极接电源负极。开关S不闭合，观察灯泡的状态。灯_(亮、不亮)。（2）如图4-1-3（b）所示的电路中，晶闸管加正向电压，且开关S闭合。观察灯泡的状态。灯_(亮、不亮)；再将开关打开，如图4-1-3（c）灯_(亮、不亮)。（3）如图4-1-3（d）所示电路中，晶闸管加反向电压，即晶闸管阳极接电源负极，阴极接电源正极。将开关闭合，灯_(亮、不亮)；开关S不闭合，灯_(亮、不亮)。实验总结：晶闸管导通必须具备的条件是：_。知识二：晶闸管的工作特性1、 晶闸管的工作原理 （1）正向阻断状态 当晶闸管的阳极A和阴极K 之间加正向电压而控制极不加电压时，管子不导通，称为正向
6、阻断状态。（2）触发导通状态 当晶闸管的阳极A和阴极K之间加正向电压且控制极和阴极之间也加正向电压时，如图4-1-2（b）若VT2管的基极电流为IB2，则其集电极电流为IC2； VT1管的基极电流IB1 等于VT2管的集电极电流IC2，因而VT1管的集电极电流IC1为IC2；该电流又作为VT2管的基极电流，再一次进行上述放大过程，形成正反馈。在很短的时间内（一般不超过几微秒），两只管子均进入饱和状态，使晶闸管完全导通，这个过程称为触发导通过程。当它导通后，控制极就失去控制作用，管子依靠内部的正反馈始终维持导通状态。此时阳极和阴极之间的电压一般为0.61.2V，电源电压几乎全部加在负载电阻上；阳
7、极电流I可达几十几千安。 (3)正向关断 使阳极电流IF减小到小于一定数值IH，导致晶闸管不能维持正反馈过程而变为关断，这种关断称为正向关断，IH称为维持电流；如果在阳极和阴极之间加反向电压，晶闸管也将关断，这种关断称为反向关断。因此，晶闸管的导通条件为：在阳极和阴极间加电压，同时在控制极和阴极间加正向触发电压。其关断方法为：减小阳极电流或改变阳极与阴极的极性。2、晶闸管的型号及主要参数图4-1-4 KP系列参数表示方式 图4-1-5 3CT系列参数表示方式为了正确地选择和使用晶闸管，还必须了解它的电压、电流等主要参数的意义。晶闸管的主要参数有以下几项：1额定正向平均电流IF在规定的散热条件和
8、环境温度及全导通的条件下，晶闸管可以连续通过的工频正弦半波电流在一个周期内的平均值，称为正向平均电流IF，例如50A晶闸管就是指IF值为50A。然而，这个电流值并不是一成不变的，晶闸管允许通过的最大工作电流还受冷却条件、环境温度、元件导通角、元件每个周期的导电次数等因素的影响。工作中，阳极电流不能超过额定值，以免PN结的结温过高，使晶闸管烧坏。2维持电流IH在规定的环境温度和控制极断开情况下，维持晶闸管导通状态的最小电流称维持电流。在产品中，即使同一型号的晶闸管，维持电流也各不相同，通常由实测决定。当正向工作电流小于IH时，晶闸管自动关断。3正向阻断峰值电压VDRM在控制极断路和晶闸管正向阻断
9、的条件下，可以重复加在晶闸管两端的最大正向峰值电压，用VDRM表示。使用时若电压超过，则晶闸管即使不加触发电压也能从正向阻断转为导通。4反向峰值电压VRRM在控制极断开时，可以重复加在晶闸管两端的反向峰值电压，用VRRM表示。5控制极触发电压VG和电流IG在晶闸管的阳极和阴极之间加6V直流正向电压后，能使晶闸管完全导通所必须的最小控制极电压和控制极电流。6浪涌电流IFSM在规定时间内，晶闸管中允许通过的最大正向过载电流，此电流应不致使晶闸管的结温过高而损坏。在元件的寿命期内，浪涌的次数有一定的限制。 做一做：晶闸管的简易检测对于晶闸管的三个电极，可以用万用表粗测其好坏。依据PN结单向导电原理，
10、用万用表欧姆挡测试元件三个电极之间的阻值，可初步判断管子是否完好。如用万用表R1 k 挡测量阳极A和阴极K之间的正、反向电阻都很大，在几百千欧以上，且正、反向电阻相差很小；用R10或R100挡测量控制极G和阴极K之间的阻值，其正向电阻应小于或接近于反向电阻，这样的晶闸管是好的。如果阳极与阴极或阳极与控制极间有短路，阴极与控制极间为短路或断路，则晶闸管是坏的。 用万用表 R1K档分别测量A K、A G间正、反向电阻；用R10 档测量G K间正、反向电阻，记入表4-11。字型号平面图 间电阻 间电阻 间电阻AGK质量正向反向正向反向正向反向小结：1、单向晶闸管的工作特点：1）单向晶闸管的导通条件是
11、阳极与阴极间加正向电压，同时在门极与阴极间也加上正向电压。2）晶闸管一旦导通后，门极即失去控制作用。要使导通后的晶闸管关断，可将阳极电压降低到一定程度或改变阳极电压的极性。3）晶闸管具有以弱电控制强电的作用，即利用弱电信号（即触发信号）对门极的控制作用，就可使晶闸管导通去控制强电系统。2、单向晶闸管的测试方法1）极性的判断 将万用表置于“R1k”或“R100”挡，如果测得其中两个电极的正向电阻较小，而交换表笔后测得反向电阻很大，那么以阻值较小的一次为准，黑表笔所接的就是门极G，而红表笔所接的就是阴极K，剩下的电极便是阳极。2）质量的判断 将万用表置于“R10”挡，黑表笔接阳极，红表笔接阴极，指
12、针应接近，如图7-7所示。当合上S时，表针应指很小的阻值，约为60200，表明单向晶闸管能触发导通；断开S，表针回不到，表明晶闸管是正常的（有些晶闸管因为维持电流较大，万用表的电流不足以维持它导通，当S断开后，表针会回到，也是正常的）。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。3、双向晶闸管的电极识别及质量判别（选学）1）首先确定T2：门极G与T1之间的距离较近，其正、反向电阻都很小，用万用表“R1”挡测量GT1间的电阻仅几十欧，而G2、12之间的反向电阻均为无穷大。那么，当测出某脚和其他两脚都不通，就能确定该脚为T2极。有散热板的双向晶闸管T2极
13、往往与散热板相通。2）区分G与T1极：确定2后，剩下两脚中一脚为T1极，另一脚为G极。用黑表笔接T1极，红表笔接T2极，把T2与G极瞬时短接一下（给G加上负触发信号），电阻值如为10左右，证明管子已导通，导通方向为T1T2，上述假设正确。如万用表没有指示，电阻值仍为无穷大，说明管子没有导通，假设错误，可改变两极连接表笔再测；如果把红表笔接1极，黑表笔接T2极，然后将T2与G极瞬时短接一下（给G加上正触发信号），电阻值如为10左右，管子为导通，导通方向为T2T1。任务二 识读单相可控整流电路1、 任务描述 能够描述出晶闸管的导通与关断条件，并能根据输入信号和触发信号画出输出信号的波形图。2、 任务分析本任务主要涉及到的知识点有：1、 单相半波可控整流电路的组成及工作原理；2、单相桥式半控整流电路；3、晶闸管的保护。oov2o vovG 2 3ttt（a）电路图RLbTvGav2b+vo-iFio(b)波形图图4-2-1 单相半波可控整流电路与波形3、 相关知识知识一：单相半波可控整流电路1电路组成单相半波可控整流电路如图4-2-1（a）所示。它与单相半波整流电路相比
