《电力电子技术》调光灯控制电路

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1、《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。旋动调光旋钮便可以调节灯泡的亮度。图1-1（b）为电路原理图。调光电位器同步变压器触发电路主电路晶闸管调光旋钮（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

2、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。小电流塑封式小电流塑封式小电流螺旋式阴极（K）阴极（K）阳极（A）阳极（A）门极（G）门极（G）（a)（b)图1-2晶闸管的外形及符号（a）部分晶闸管外形（b）

3、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

4、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

5、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实验顺序实验前灯的情况实验时晶闸管条件实验后灯的情况结论阳极电压Ua门极电压Ug导通实验1暗反向反向暗晶闸管在反向阳极电压作用下，不论门极为何电压，它都处于关断状态2暗反向零暗3暗反向正向暗1暗正向反向暗晶闸管同时在正向阳

6、极电压与正向门极电压作用下，才能导通2暗正向零暗3暗正向正向亮关断实验1亮正向正向亮已导通的晶闸管在正向阳极作用下，门极失去控制作用2亮正向零亮3亮正向反向亮4亮正向（逐渐减小到接近于零）任意暗晶闸管在导通状态时，当阳极电压减小到接近于零时，晶闸管关断实验说明：（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

7、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