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1、目录1方案设计与分析11.1设计原理11.2设计方案12单元电路设计22.1整流电路22.1.1基本概念22.1.2工作原理22.1.3电路组成32.2晶闸管42.2.1晶闸管的介绍42.2.2晶闸管的结构与工作特性42.2.3晶闸管的主要参数62.3触发电路62.3.1三极管62.3.2工作原理63总体电路8设计体会10参考文献111方案设计与分析1.1设计原理我们采用适合日光灯使用的单向晶闸管调光灯电路，即用普通三极管触发的单向晶闸 管调光灯电路，VT2、VT3组成互补型放大器以构成晶闸管VT1的触发电路。220V交流 电经D1D4桥式整流，输出全波脉动电压，此电压经R1，R5, R6向电
2、容C充电，使VT3 发射极电位不断升高。当高于其基极电压时，VT3、VT2即导通，晶闸管VT1门极即获得 触发脉冲，VT1导通。通过调节电位器R6的阻值可以改变VT1的触发角，从而调节灯的 亮度。1.2设计方案该电路由整流电路、触发电路、晶闸管三部分组成。整流电路：将交流电变成单方向的脉动直流电。触发电路：给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a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。2单元电路设计2.1整流电路2.1.1基本概念整流电路是电力电子电路中出现最早的一种，它的作用是将交流电能变为直
3、流电能供 给直流用电设备。其中最常用的几种整流电路为单相半波、单相桥式、三相半波、三相桥 式整流电路。在这里米用单相桥式整流电路。2.1.2工作原理单相桥式全控整流电路如图2-1所示，VT1和VT4组成一对桥臂，在u2正半周承受 电压u2,得到触发脉冲即导通，当u2过零时关断。VT2和VT3组成另一对桥臂，在u2负 半周承受电压u2,得到触发脉冲即导通，当u2过零时关断。晶闸管承受的最大正向电压和反向电压分别为U和迈U。2 2 2b)c)d数量关系：1. 输出直流电压平均值Ud （ a角的移相范围为0180。）1 广,/2U sin )二兀J 22j2U 1 + cos a元2二 0.9U21
4、 + cos a22.输出直流电流平均值IdT U 2 /2U 1 + cos a 门 cU 1 + cos aI = d =2= 0.9 2d R rR2R23.晶闸管电流平均值IdVT和有效值IVTdVT=045 Ur21 + cos a2=1 严(QU 2 sin rot)2d(rot)V T2k a R4变压器二次测电流有效值I2与输出直流电流I有效值相等：2 sin rot）2 d（rot） = 2-Ra1 sin2a+二2r兀5.功率因数：P UI nk -a cos e= Isin 2a +S U7 v2rk2 V2.1.3电路组成在本次设计中单相桥式由四个二极管组成，二极管具有
5、单向导电性是不可控器件，四 只整流二极管D1D4接成电桥的形式。（电路如图2-2所示）T1D2ni3t1N4007GP X1N4007GP-220V；B3： ； ；D4；jL1N4007GP JL1N40079P图2-2整流电路2.2晶闸管2.2.1晶闸管的介绍晶闸管(Thyristor)是晶体闸流管的简称，又称作可控硅整流器(Silicon Controlled RectifierSCR)，以前被简称为可控硅。1956年美国贝尔实验室(Bell Laboratories)发明了晶闸管，1957年美国通用电气公司 (General Electric)开发出了世界上第一只晶闸管产品，并于1958
6、年使其商业化。其承受的电压和电流容量仍然是目前电力电子器件中最高，而且工作可靠，因此在大 容量的应用场合仍然具有比较重要的地位。2.2.2晶闸管的结构与工作特性晶闸管的结构：从外形上来看，晶闸管也主要有螺栓型和平板型两种封装结构。引出阳极A、阴极K和门极(控制端)G三个联接端。内部是PNPN四层半导体结构。如图2-3a)耳图2-3晶闸管外形、结构和电气图形符号正常工作时的特性：当晶闸管承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。当晶闸管承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通。晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用，不论门极触发电流是否还存在，晶闸管都保 持导通。若要
7、使已导通的晶闸管关断，只能利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流G2 G1 G2.2.3晶闸管的主要参数1. 电压定额断态重复峰值电压U :是在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的正 DRM向峰值电压。国标规定断态重复峰值电压U为断态不重复峰值电压（即断态最大瞬时电DRM压）U的90%。断态不重复峰值电压应低于正向转折电压U。DSMbo反向重复峰值电压U :是在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的反RRM向峰值电压。规定反向重复峰值电压U为反向不重复峰值电压（即反向最大瞬态电压）RRMU的90%。反向不重复峰值电压应低于反向击穿电压。RSM通态（峰值）电压U :晶闸管
8、通以某一规定倍数的额定通态平均电流时的瞬态峰值电T压。额定电压：通常取晶闸管的U和U中较小的标值。选用时，一般取额定电压为正DRMRRM常工作时晶闸管所承受峰值电压23倍。2. 电流定额通态平均电流I :国标规定通态平均电流为晶闸管在环境温度为40oC和规定的冷T（AV）却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。按 照正向电流造成的器件本身的通态损耗的发热效应来定义的。一般取其通态平均电流为按 发热效应相等（即有效值相等）的原则所得计算结果的1.52倍。维持电流I :维持电流是指使晶闸管维持导通所必需的最小电流，一般为几十到几 H百毫安。结温越高，则I越小。H
9、擎住电流I:擎住电流是晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维持导通所L需的最小电流。约为I的24倍。H浪涌电流I :指由于电路异常情况引起的并使结温超过额定结温的不重复性最大正TSM向过载电流。2.3触发电路2.3.1三极管三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把整块半导体 分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两 种。三极管的导通条件是：发射结加正向电压，集电结加反向电压。2.3.2工作原理要使得晶闸管导通，除了加正向阳极电压外，还必须在控制极和阴极之间加触发信号。 提供触发信号的电路称为触发电路。电压经Rl, R5, R
10、6向电容C充电，使VT3发射极电位不断升高。当高于其基极电 压时，VT3、VT2即导通，晶闸管VT1门极即获得触发脉冲，VT1导通。通过调节电位器 R6的阻值可以改变VT1的触发角，改变输出电压大小，从而调节灯的亮度，起到驱动电 路的作用。-*R1 :AAAr36k0：R5 :Wv：4kQ：,_VT1:-*R21.2VT22W2222AVT3R41.5kQC1X=2(X)iiF :图2-5触发电路3总体电路闭合开关，当220V交流电经D1D4桥式整流，输出全波脉动电压，此电压经R1, R5, R6向电容C充电，使VT3发射极电位不断升高。当高于其基极电压时，VT3、VT2 即导通，晶闸管VT1
11、门极即获得触发脉冲，VT1导通。通过调节电位器R6的阻值可以改 变VT1的触发角，从而调节灯的亮度。如图3-1所示。4结论调光灯是由三极管与晶闸管等元件构成的台灯调光电路。晶闸管调光原理是通过调节 电位器，可以改变晶闸管的导通角，从而改变通过灯泡的电流实现连续调光。调光灯设计电路的工作过程是当闭合开关后，接入的220V交流电流经D1D4单相桥 式整流电路，实现AC-DC的转变。此电压经Rl, R5, R6向电容C充电，使VT3发射极电 位不断升高。当高于其基极电压时，VT3、VT2即导通，晶闸管VT1门极有电流流过即获得 触发脉冲，VT1导通。电流经Dl、VT1、D4流过灯泡，灯泡开始发光。通
12、过调节电位器R6 的阻值可以改变VT1的触发角，改变输出电压的大小，从而调节灯的亮度。随着各国正式开始禁用白炽灯，中国政府也对LED照明的大力扶持，LED照明应用市 场迎来了巨大的发展机遇。LED可调光更高的节能效率，使用范围更加广泛。调光灯的设 计充分体现了它的优势：1、节能，节能率高达90%以上；2、长寿命，30000小时的超长 寿命；3、安全系数高，超低的发热量，能够有效的保护线路，降低安全隐患。设计体会这次课程设计提升了我的应用意识，提高了我的动手能力。只有在实践应用中，切身 感悟书本里的思想，解决自身需要，才能真正吸收优秀的思想为自己所用。我感触最深的 就是查阅了大量的设计资料。为了
13、让自己的设计更加完善，我们需要了解大量的技术信息。通过这次课程设计，发现了很多的问题，为了应付考试而学习的东西在这里 远远不够用，你需要将书本里的每一个知识点都弄透彻，要求的是理解，而不是 简单的结果记忆。而且更需要将你所有曾经所学过的知识融会贯通，不断的找到 它们的共同点和结合点。在实际操作的过程中，需要翻阅大量的书籍和网络资料，从中寻找自己所需 要的东西，如驱动电路的电路图，各种元件的参数计算等。这是一个系统的工程， 不是随便哪里找点东西拼拼凑凑就能成的，所有的资料都必须围绕在以LED电源的基础之 上进行，然后就是从中整合出自己想要的东西，并运用于自己的设计之 上，这样才能做出相对完好的作品。当然，最好是还能够自己亲手去做出真正的 试验品来，看自己是否真的设计好。这样，才达到了课程设计的真正目的。在课程设计过程中，收获知识，提高能力的同时，我也学到了很多人生的哲 理，懂得怎么样去制定计划，怎么样去实现这个计划，并掌握了在执行过程中怎么样去克 服心理上的不良情绪。因此在以后的生活和学习的过程中，我一定会把课程设计的精神带 到生活中，不畏艰难，勇往直前！参考文献1 .王兆安、刘进军.电力电子技术机械工业出版社,20092 .姜桥电子技术基础人民邮电出版社，2009.9
