双向可控硅调光台灯电路实验报告.doc

课 程 设 计 课程名称_功率电子学课程设计_题目名称_双向可控硅调光台灯电路_学生学院_专业班级_学 号_学生姓名_指导教师_2012年6月8日目录第一部分：摘要3第二部分：方案的选择及改进4第三部分：电路工作原理及其原理图5 电路工作原理 5 电路原理图 5第四部分：主要元件介绍 6第五部分：所用仪器及元件清单 7第六部分：电路波形及数据分析 8 电源电压8 负载两端 9 可控硅两端 11 电容两端 14 可控硅门极17 波形处理及分析 19 第七部分：总结19第八部分：参考文献20一、摘要交流调压电路是采用相位控制方式的交流电力控制电路，通常是将两个晶闸管反并联后串联在每相交流电源与负载之间。在电源的每半个周期内触发一次晶闸管，使之导通。与相控整流电路一样，通过控制晶闸管开通时所对应的相位，可以方便的调节交流输出电压的有值，从而达到交流调压的目的。其晶闸管可以利用电源自然换相，无需强迫关掉电路，并可实现电压的平滑调节，系统响应速度较快，但它也存在深控时功率因数较低，易产生高次谐波等缺点。单相交流调压电路是对单相交流电的电压进行调节的电路。交流调压电路主要应用在电热控制、交流电动机速度控制、交流稳压器等场合，主要有灯光调节（如调光台灯、舞台灯光控制等），温度调节（如工频加热、感应加热、需控制的家用电器等），泵及风机等异步电动机的软起动，交流电机的调压调速（如纺织、造纸、冶金等领域的调压调速），随电机负载大小自动调压（对于起动机等有较长时间空载或轻载的负荷，自动调压可以节省电能），变压器初级调压（在高压小电流或低压大电流直流电源中，如采用晶闸管相孔整流电路，需要很多晶闸管串联或并联，若采用交流调压电路在变压器初级调压。其电压电流值都比较合理，在变压器次级只要用二极管整流即可，从而达到减少体积、减低成本的目的）。与自耦变压器调压方法相比，交流调压电路控制方便，调节速度快，装置的重量轻、体积小，有色金属消耗也少。二、方案的选择及改进初始电路原理图：通过整流电路，将交流电转换成直流电，再通过RC充电为单向晶闸管门极提供触发信号，从而控制晶闸管的导通与关断，进而达到调节电压的作用，这可以使灯泡的亮暗程度得到调节。调节RP的阻值，可以改变充放电时间，时间一改变，则晶闸管的触发角也相应受到影响，如果R增大，则充电时间变长，触发角越大，导通角越小，输出电压越小，灯泡越暗。反之，R越小，电容充电时间越快，触发角变小，导通角越大，输出电压越大，灯泡越亮改进方案：为了保护电路，我们在电路中接入一个电阻对电路进行保护，同时在电阻旁边接入一个双向触发管，并且修改了部分器件的参数。三、电路工作原理图及其原理图电路名称：双向可控硅调光台灯电路电路工作原理：当接通电源，220V 交流电压通过灯泡、R1、R2 对电容C 充电，由于电容两端电压时不能够突变的，对电容充电需要一定的时间，充电时间由R1 和R2 决定，越小充电越快，反之则充电越慢。当C 上电压充电到一定电压时双向触发二极管DB3 导通，双向可控硅也导通，其导通之后，灯泡中有电流通过同时发光。随着DB3 的导通，C 上的电压被完全放掉，DB3 又截止，可控硅也随之截止，灯泡熄灭，C 又开始进行充电，照此循环。因为此过程时间短且人眼有短暂停留的现象，所以灯泡看起来是一直亮着的。充电时间越短，灯泡就越亮，反之则越暗。如果用在电感性负载上时，需要加载R、C 串联回路，起到保护可控硅的作用。四、主要元件介绍双向触发二极管双向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IGT 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IL）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R3 是保护电阻，用来防止R2 调整到零电阻时，过大的电流造成半导体器件的损坏。R1 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R2 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R2 调整到最大值时，由于R1 的并联分流作用，仍有一定电流给C 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。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，防止灾害事故的五、所用仪器及元件清单所用仪器：示波器（带衰减的测试线缆）、万用表元件清单：白炽灯DS：额定电压220V 额定功率40W电阻：R1=1K R2=500K R3=100电容C：100nF双向触发二极管Q1：DB3双向可控硅Q2：BT136六、电路波形及数据分析电路波形(1)电源电压U2波形负载（灯泡）两端电压波形：=0 =30=90=120 =180可控硅两端电压波形：=7 =30=90=120 =180电容两端电压波形：=7=30=90=120 =180可控硅门极+电容两端波形：=7 =30 =90=120 =180波形分析:当灯泡（40W）最亮时，触发角最小，导通角最大，由分析可知，由于可控硅在触发角=7时被触发，所以，在0-7之间可控硅不导通，可控硅承受压降，灯泡不承受压降。在7时，可控硅导通，承受压降为0，灯泡开始承受电源电压从7以后的正弦波电压,此时根据上面叙述公式计算出理论输出电压有效值为228.9V，实测得交流输入电压有效值为231V，测得灯泡两端电压有效值为230V，通过灯泡的电流为0.2A。计算得输出功率为230Vx0.2A=46W,，可知电路能正常工作，符合设计要求。当灯泡熄灭时，触发角最最大，达到180，此时导通角为0。由于可控硅不导通，则其两端承受电压为电源所加的整个正弦波电压，此时灯泡不承受电压，灯泡两端电压压降为0，输出电压波形为一条幅值为0的直线灯泡处于中间状态时，波形为最亮和最暗的过渡波形。七：收获、体会:通过这次课程设计，学会灵活运用multisim10仿真