可控硅晶閘管調(diào)光電路的制作與設(shè)計(jì)

1、晶閘管調(diào)光電路的制作與設(shè)計(jì)晶閘管調(diào)光電路的制作與設(shè)計(jì) 晶閘管被廣泛用于工業(yè)、交通、家用電器等領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)晶閘管被廣泛用于工業(yè)、交通、家用電器等領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)交流調(diào)壓、電機(jī)調(diào)速、交流開關(guān)、路燈自動(dòng)開啟與關(guān)閉、交流調(diào)壓、電機(jī)調(diào)速、交流開關(guān)、路燈自動(dòng)開啟與關(guān)閉、溫度控制、臺(tái)燈調(diào)光、舞臺(tái)調(diào)光和可控整流等功能。本項(xiàng)溫度控制、臺(tái)燈調(diào)光、舞臺(tái)調(diào)光和可控整流等功能。本項(xiàng)目通過對(duì)晶閘管調(diào)光電路的制作，來完成晶閘管調(diào)光電路目通過對(duì)晶閘管調(diào)光電路的制作，來完成晶閘管調(diào)光電路的識(shí)讀、檢測與調(diào)試的任務(wù)。的識(shí)讀、檢測與調(diào)試的任務(wù)。技能目標(biāo)技能目標(biāo) 調(diào)光電路元器件識(shí)別調(diào)光電路元器件識(shí)別 了解晶閘管調(diào)光電路元件的檢測方法了解晶閘管

2、調(diào)光電路元件的檢測方法 了解可控硅調(diào)光電路的制作步驟和注了解可控硅調(diào)光電路的制作步驟和注 意事項(xiàng)意事項(xiàng)技技能能目目標(biāo)標(biāo)知知識(shí)識(shí)目目標(biāo)標(biāo)知識(shí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo) 正確識(shí)讀晶閘管調(diào)光電路圖正確識(shí)讀晶閘管調(diào)光電路圖 熟悉晶閘管調(diào)光電路的故障處理方法熟悉晶閘管調(diào)光電路的故障處理方法 熟悉單面印制電路板制作過程熟悉單面印制電路板制作過程制制作作設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)制作與設(shè)計(jì)要求制作與設(shè)計(jì)要求 學(xué)習(xí)印制電路板圖設(shè)計(jì)的方法學(xué)習(xí)印制電路板圖設(shè)計(jì)的方法 掌握調(diào)光燈的電路設(shè)計(jì)思路掌握調(diào)光燈的電路設(shè)計(jì)思路 掌握印制電路板設(shè)計(jì)步驟掌握印制電路板設(shè)計(jì)步驟 印制電路板圖的設(shè)計(jì)基本要求印制電路板圖的設(shè)計(jì)基本要求 印制電路板布局的設(shè)計(jì)原則印制電

3、路板布局的設(shè)計(jì)原則任務(wù)一任務(wù)一調(diào)光電路元器件識(shí)別、參數(shù)與檢測調(diào)光電路元器件識(shí)別、參數(shù)與檢測 調(diào)光器主要由雙向晶閘管、雙向二極管、電位器和電阻、電容組成，如圖圖3-13-1所示。操作操作1 判別晶體管的好壞判別晶體管的好壞調(diào)光電路制作所用元器件及參數(shù)，如表表3-13-1所示。操作操作1 判別晶體管的好壞判別晶體管的好壞操作操作2 晶閘管調(diào)光電路元器件檢測晶閘管調(diào)光電路元器件檢測(1)雙向晶閘管VS的檢測 雙向晶閘管的檢測，如表表3-23-2所示。操作操作2 晶閘管調(diào)光電路元器件檢測晶閘管調(diào)光電路元器件檢測操作操作2 晶閘管調(diào)光電路元器件檢測晶閘管調(diào)光電路元器件檢測（2）雙向二極管VD的檢測 雙向

4、二極管的檢測見表表3-33-3所示。操作操作2 晶閘管調(diào)光電路元器件檢測晶閘管調(diào)光電路元器件檢測（3）晶閘管調(diào)光電路元器件功能，如表表3-43-4所示任務(wù)二任務(wù)二印制電路板的制作印制電路板的制作 雖然單面印制電路板的人工制作工藝細(xì)節(jié)十分復(fù)雜，但還是有章可循的。其工藝流程可概括為：繪圖裁板打磨描圖涂漆腐蝕除漆鉆孔涂層。 單面印制電路板的人工制作過程要領(lǐng)如表表3-53-5所示。任務(wù)三任務(wù)三調(diào)光電路的安裝工藝調(diào)光電路的安裝工藝 晶閘管調(diào)光電路安裝所用元器件布局圖、印制板圖和裝配圖，如圖圖3-23-2所示。 在安裝過程中，建議按如下工藝流程進(jìn)行：檢測元器件質(zhì)量安裝電阻安裝雙向二極管安裝電容安裝雙向晶閘

5、管安裝帶開關(guān)電位器安裝銅柱（接線柱）。操作操作1 晶閘管調(diào)光電路安裝工藝晶閘管調(diào)光電路安裝工藝 1）圖圖3-33-3所示的是雙向晶閘管外形和電路圖形符號(hào)圖。在焊接雙向晶閘管VS時(shí)特別要注意極性，裝插時(shí)千萬不要插錯(cuò)。 2）焊接完后，認(rèn)真檢查電路有無虛焊、錯(cuò)焊等。檢查無誤后，方可外接燈泡負(fù)載及交流電源，以便通電測試。 3）由于電路直接與交流電網(wǎng)相連，整個(gè)電路都帶有交流電，所有在通電時(shí)必須注意安全，防止觸電。 4）由于電路是通過燈泡與交流220V電壓構(gòu)成回路的，所以不接燈，電路將不能工作。操作操作2 晶閘管調(diào)光電路制作注意事項(xiàng)晶閘管調(diào)光電路制作注意事項(xiàng)任務(wù)四任務(wù)四晶閘管調(diào)光電路檢測與常見故障維修晶閘

6、管調(diào)光電路檢測與常見故障維修 晶閘管調(diào)光電路安裝完成后，能否正常工作，檢測是關(guān)鍵。檢測過程如下。 1）電路接上燈，通電。 2）將萬用表置于交流250V擋，紅、黑表筆接燈兩端，由大到小地逐漸緩慢調(diào)整RP阻值，萬用表指針指示電壓應(yīng)由小變大，此時(shí)燈由暗變亮；反之，燈應(yīng)由亮變暗。 3）電路輸出功率的大小與晶閘管額定平均電流大小有關(guān)。如果選用平均電流為3A、6A等大容量的雙向晶閘管器件，則負(fù)載上獲得的功率可以增大到300W。結(jié)論：滿足上述1）、2）兩點(diǎn)，說明晶閘管調(diào)光電路制作成功。操作操作1 晶閘管調(diào)光電路的檢測晶閘管調(diào)光電路的檢測晶閘管調(diào)光電路常見故障維修，如表表3-63-6所示。操作操作2 晶閘管調(diào)

7、光電路常見故障維修晶閘管調(diào)光電路常見故障維修任務(wù)五任務(wù)五調(diào)光電路的設(shè)計(jì)思路調(diào)光電路的設(shè)計(jì)思路 1）晶閘管調(diào)光燈輸出電壓范圍控制在120210V比較合適。 2）帶負(fù)載的能力（指輸出電流的能力），輸出電流為500mA，輸出功率為100W。操作操作1 調(diào)光燈技術(shù)指標(biāo)和性能的確定調(diào)光燈技術(shù)指標(biāo)和性能的確定 依據(jù)以上實(shí)訓(xùn)操作的過程，可以總結(jié)出調(diào)光電路的設(shè)計(jì)思路。由調(diào)光燈的指標(biāo)和性能，進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)工作。由于要求輸出電壓在120210V之間并且可調(diào)。結(jié)合專業(yè)課的知識(shí)可知，選擇晶閘管這種元器件能滿足性能的要求。那么，是選用單向晶閘管，還是雙向晶閘管呢，這取決于誰能滿足調(diào)壓的范圍。顯然雙向晶閘管能解決這個(gè)問題

8、。 當(dāng)選用雙向晶閘管時(shí)，接下來的問題就是雙向晶閘管的觸發(fā)和其他細(xì)節(jié)問題。依據(jù)專業(yè)知識(shí)，雙向二極管能滿足雙向觸發(fā)。于是可以進(jìn)行簡單的計(jì)算、畫出草圖，選擇元器件參數(shù)（滿足帶負(fù)載的能力），搭建電路進(jìn)行試驗(yàn)。 綜上所述，調(diào)光電路的設(shè)計(jì)思路框圖如圖圖3-43-4所示。操作操作2 調(diào)光電路的設(shè)計(jì)思路調(diào)光電路的設(shè)計(jì)思路任務(wù)六任務(wù)六調(diào)光電路原理圖識(shí)讀調(diào)光電路原理圖識(shí)讀晶閘管調(diào)光電路原理圖，如圖圖3-53-5所示。操作操作1 晶閘管調(diào)光電路原理圖晶閘管調(diào)光電路原理圖 根據(jù)圖3-5所示的電路，在給出如圖圖3-6(a)3-6(a)所示信號(hào)時(shí)，其工作過程為：閉合開關(guān)S，在交流電壓波形正半周期內(nèi)，UCVD導(dǎo)通UG電壓波

9、形如圖圖3-63-6（b b）所示雙向晶閘管VS導(dǎo)通電壓波形如圖圖3-63-6（c c）所示控制負(fù)載的工作電壓波形如圖圖3-63-6（d d）所示。 當(dāng)交流電下降為零時(shí)，u=0uK=0晶閘管VS關(guān)斷。 在交流電的負(fù)半周期內(nèi)，工作過程重復(fù)上述過程，同樣使雙向晶閘管得到一個(gè)反向觸發(fā)電壓。此電壓作為晶閘管VS的觸發(fā)信號(hào)。操作操作2 晶閘管調(diào)光電路工作原理晶閘管調(diào)光電路工作原理操作操作2 晶閘管調(diào)光電路工作原理晶閘管調(diào)光電路工作原理 特別是在電路中調(diào)節(jié)RP的阻值，即可改變RC時(shí)間常數(shù)，這個(gè)充電時(shí)間常數(shù)的改變，也就改變了晶閘管控制角?？刂平堑母淖?，使得晶閘管輸出電壓（即負(fù)載兩端的電壓）大小也相應(yīng)發(fā)生變化

10、。 當(dāng)RP調(diào)到阻值較大時(shí)，電容充到雙向觸發(fā)二極管轉(zhuǎn)折電壓的時(shí)間較長，因此晶閘管的導(dǎo)通角比較小，負(fù)載得到的功率也就較??；反之，當(dāng)RP調(diào)到阻值較小時(shí)，晶閘管的導(dǎo)通角就比較大，負(fù)載得到較大的功率。因此，調(diào)節(jié)RP就能控制照明燈的亮與暗。操作操作2 晶閘管調(diào)光電路工作原理晶閘管調(diào)光電路工作原理 波形圖如圖圖3-63-6所示。如此周而復(fù)始，在負(fù)載上形成了圖圖3-63-6（d d）所示的電壓（uL)波形。操作操作3 波形圖波形圖 晶閘管調(diào)光電路框圖，如圖圖3 3- -7 7所示。 根據(jù)原理圖的識(shí)讀可以知道，晶閘管調(diào)光器由雙向晶閘管開關(guān)電路、觸發(fā)電路和負(fù)載三部分組成。本電路直接由交流電220V電壓供電。220

11、V正弦交流電負(fù)載雙向可控硅形成回路。雙向晶閘管的導(dǎo)通程度由觸發(fā)電路控制。操作操作4 框圖框圖任務(wù)七任務(wù)七印制電路板圖的設(shè)計(jì)印制電路板圖的設(shè)計(jì)（1）印制電路板圖設(shè)計(jì)的方法 印制電路板圖的設(shè)計(jì)有手工設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）方法兩種。 最原始的是手工印制電路板圖。這比較費(fèi)事，往往要反復(fù)幾次，才能最后完成。在沒有其他繪圖設(shè)備時(shí)也可以采用，這種手工印制電路板圖方法對(duì)剛學(xué)習(xí)印制電路板圖設(shè)計(jì)者來說也是很有幫助的。 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)完成印制電路板圖，也就是平常所說“電子線路CAD”這門課程。目前應(yīng)用比較流行，并且有多種軟件，功能各異。操作操作1 印制電路板圖設(shè)計(jì)的方法和基本要求印制電路板圖設(shè)計(jì)的方法和基本

12、要求（2）印制電路板圖的設(shè)計(jì)基本要求 印制電路板圖設(shè)計(jì)的具體要求，如表表3-73-7所示。操作操作1 印制電路板圖設(shè)計(jì)的方法和基本要求印制電路板圖設(shè)計(jì)的方法和基本要求 在確定印制電路板所需的尺寸后，根據(jù)原理圖，將特殊元件的位置初步確定下來，再確定其他各個(gè)元器件位置。最后，根據(jù)電路的功能單元，對(duì)電路的全部元器件進(jìn)行布局。 具體的印制電路板布局的設(shè)計(jì)原則，如表表3-83-8所示。操作操作2 印制電路板布局的設(shè)計(jì)原則印制電路板布局的設(shè)計(jì)原則任務(wù)八任務(wù)八晶閘管交流調(diào)壓器晶閘管交流調(diào)壓器 晶閘管交流調(diào)壓器電路主要由二極管、晶閘管、單結(jié)晶體管、阻容元件和負(fù)載組成。圖圖3-83-8所示的是電路原理圖。操作操

13、作1 電路原理圖電路原理圖 晶閘管交流調(diào)壓器由可控整流電路和觸發(fā)電路兩部分組成，其電路原理圖如圖圖3 3- -1111所示。從圖中可知，二極管D1D4組成橋式整流電路，單結(jié)晶體管T1構(gòu)成張弛振蕩器作為晶閘管的同步觸發(fā)電路。 當(dāng)調(diào)壓器接上市電后，220V交流電通過負(fù)載電阻RL經(jīng)二極管D1D4整流，在晶閘管VS的A、K兩端形成一個(gè)脈動(dòng)直流電壓，該電壓由電阻R1降壓后作為觸發(fā)電路的直流電源。在交流電的正半周時(shí)，整流電壓通過R4、RP對(duì)電容C充電。當(dāng)充電電壓UC達(dá)到V1管的峰值電壓Up時(shí)，V1管由截止變?yōu)閷?dǎo)通，于是電容C通過V1管的e、b結(jié)和R2迅速放電，結(jié)果在R2上獲得一個(gè)尖脈沖。這個(gè)脈沖作為控制信

14、號(hào)送到晶閘管VS的控制極，使晶閘管導(dǎo)通。晶閘管導(dǎo)通后的管壓降很低，一般小于1V，所以張弛振蕩器停止工作。當(dāng)交流電通過零點(diǎn)時(shí)，晶閘管自關(guān)斷。當(dāng)交流電在負(fù)半周時(shí)，電容C又重新充電如此周而復(fù)始，便可調(diào)整負(fù)載RL上的功率了。操作操作2 電路工作原理電路工作原理 特別是在電路中調(diào)節(jié)RP的阻值，即可改變RC時(shí)間常數(shù)，這個(gè)充電時(shí)間常數(shù)的改變，也就改變了晶閘管控制角?？刂平堑母淖?，晶閘管輸出電壓（即負(fù)載兩端的電壓）大小也相應(yīng)發(fā)生變化。操作操作2 電路工作原理電路工作原理 調(diào)壓器的調(diào)節(jié)電位器選用阻值為470k的WH114-1型合成碳膜電位器，這種電位器可以直接焊在電路板上，電阻除R1要用功率為1W的金屬膜電阻外，其余的都用功率為1/8W的碳膜電阻。D1D4選用反向擊穿電壓大于300V、最大整流電流大于0.3A的硅整流二極管,如2CZ21B、2CZ83E、2DP3B等。VS選用正向與反向電壓大于600V、額定平均電流大于1A的晶閘管整流器件，如國產(chǎn)3CT系列。具體如表表3 3- -9 9所示。操作操作3 元器件清單和選擇元器件清單和選擇 用Protel DXP軟件繪制圖圖3-83-8的電路原理圖，依據(jù)這張?jiān)韴D生成印制電路板圖和3D效果圖，如圖圖3-93-9所示。操作操作4 印制電路板印制電路板項(xiàng)目評(píng)估項(xiàng)目評(píng)估1.評(píng)估檢查評(píng)估檢查(1)調(diào)光電路制作評(píng)估結(jié)合制作、調(diào)試和維修過程，測量元