項(xiàng)目六、單向晶閘管調(diào)光電路

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上江蘇省張家港第二職業(yè)高級(jí)中學(xué)實(shí)習(xí)備課記錄總第 課時(shí)實(shí)習(xí)課題單向晶閘管調(diào)光電路教學(xué)課時(shí)40課時(shí)教學(xué)目標(biāo)通過(guò)本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，掌握兩個(gè)器件和一個(gè)電路，進(jìn)一步提高電子電路的安裝、調(diào)試和檢測(cè)水平；進(jìn)一步熟悉示波器的使用。理論要求1、熟悉單結(jié)晶體管和晶閘管的結(jié)構(gòu)、符號(hào)，掌握它們的特性分析和在電路中的連接。2、掌握單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的組成、工作原理和基本分析方法實(shí)踐要求1、提高元器件的安裝和焊接水平，進(jìn)一步熟練示波器的使用2、學(xué)會(huì)單結(jié)晶體管和晶閘管的檢測(cè)3、學(xué)會(huì)單向晶閘管調(diào)光電路的安裝、調(diào)試和檢測(cè)教學(xué)程序教學(xué)儀器電鉻鐵、尖鑷子、電子剪、尖嘴鉗、萬(wàn)用表、示波器、多媒體演示臺(tái)理論內(nèi)容一、

2、單向晶閘管1結(jié)構(gòu)（1） 外形結(jié)構(gòu)圖16-1-1 晶閘管的照片（2）內(nèi)部結(jié)構(gòu)和符號(hào)晶閘管有三個(gè)電極，陽(yáng)極A、陰極K和控制極G，圖16-1-2為。晶閘管由PNPN四層半導(dǎo)體構(gòu)成，中間形成三個(gè)PN結(jié)：J1、J2、J3。，用鋁片和鉬片作為襯底。圖16-1-2 晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖及電路符號(hào)2特性（1） 伏安特性圖-1-7 晶閘管的伏安特性（2） 單向可控導(dǎo)電性晶閘管的導(dǎo)通條件為：在晶閘管的陽(yáng)極和陰極之間加上一定大小的正向電壓；在控制極和陰極之間加上正向觸發(fā)電壓。晶閘管的關(guān)斷條件為：陽(yáng)極電壓降到足夠小或反向，以使陽(yáng)極電流降到（晶閘管的最小維持電流）以下。注：滿足以上兩個(gè)條件，晶閘管才能由阻斷變?yōu)閷?dǎo)通，

3、但晶閘管一旦觸發(fā)導(dǎo)通后，控制極就失去了控制作用，這時(shí)只有滿足關(guān)斷條件才能由導(dǎo)通變阻斷，否則一直處于導(dǎo)通狀態(tài)。（3） 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證晶閘管特性 圖16-1-3 晶閘管的實(shí)驗(yàn) 第一步：按圖16-1-3(a)接線，晶閘管不導(dǎo)通，指示燈不亮。第二步：見(jiàn)圖16-1-3(b)，在晶閘管的柵極陰極間加觸發(fā)電壓UGK，晶閘管導(dǎo)通，指示燈亮。第三步：按圖16-1-3(c)接線，去掉觸發(fā)電壓，晶閘管仍導(dǎo)通，指示燈亮。第四步：按圖16-1-3(d)接線，去掉觸發(fā)電壓，將電位器阻值加大，晶閘管電流減小，當(dāng)電流減小到一定值時(shí)，晶閘管關(guān)斷，指示燈熄滅。第五步：按圖16-1-3(e)接線，去掉觸發(fā)電壓，將電源

4、極性反接，晶閘管關(guān)斷，指示燈熄滅。3主要參數(shù)（1） 電壓定額正向轉(zhuǎn)折電壓；阻斷態(tài)重復(fù)峰值電壓（正向阻斷峰值電壓）；反向轉(zhuǎn)折電壓（反向擊穿電壓）；反向重復(fù)峰值電壓（反向阻斷峰值電壓）；額定電壓；額定電壓 通常把和中較小的一個(gè)；正向平均電壓，又稱管壓降，一般在0.6V1.2V范圍內(nèi)；其中：注：選用晶閘管時(shí)，額定電壓應(yīng)為正常工作峰值電壓的23倍，以避免瞬時(shí)過(guò)電壓損壞晶閘管。管壓降與正向平均電流的乘積就是正向損耗，它是造成元件發(fā)熱的主要原因。（2） 電流定額額定正向平均電流 在額定環(huán)境溫度及標(biāo)準(zhǔn)散熱條件下，允許通過(guò)工頻正弦半波電流的平均值。當(dāng)散熱條件較差、環(huán)境溫度較高和器件導(dǎo)通角較小時(shí)，所允許的電流要

5、降低。一般為正常工作平均電流的1.52倍。擎住電流 由斷態(tài)到通態(tài)的臨界電流。維持電流 是指由通態(tài)到斷態(tài)的最小電流。浪涌電流 指允許電流過(guò)載值。（3） 控制極定額控制極觸發(fā)電壓、電流一般為15V，為幾十到幾百毫安，為保證可靠觸發(fā)，實(shí)際值應(yīng)大于額定值?？刂茦O反向電壓 按規(guī)定，控制極所加反向電壓不得超過(guò)10V，以免損壞晶閘管。4檢測(cè)方法（1） 判別各電極通過(guò)用萬(wàn)用表R×100或R×1k檔測(cè)量普通晶閘管各引腳之間的電阻值，即能確定三個(gè)電極。具體方法是：將萬(wàn)用表黑表筆任接晶閘管某一極，紅表筆依次去觸碰另外兩個(gè)電極。若測(cè)量結(jié)果有一次阻值為幾千歐姆（k），而另一次阻值為幾百歐姆（），則可

6、判定黑表筆接的是門(mén)極G。在阻值為幾百歐姆的測(cè)量中，紅表筆接的是陰極K，而在阻值為幾千歐姆的那次測(cè)量中，紅表筆接的是陽(yáng)極A，若兩次測(cè)出的阻值均很大，則說(shuō)明黑表筆接的不是門(mén)極G，應(yīng)用同樣方法改測(cè)其它電極，直到找出三個(gè)電極為止（2） 判斷好壞用萬(wàn)用表R×1k檔測(cè)量普通晶體管陽(yáng)極A與陰極K之間的正、反向電阻，正常時(shí)均應(yīng)為無(wú)窮大（）若測(cè)得A、K之間的正、反向電阻值為零或阻值較小，則說(shuō)明晶閘管內(nèi)部擊穿短路或漏電。測(cè)量門(mén)極G與陰極K之間的正、反向電阻值，正常時(shí)應(yīng)有類似二極管的正、反向電阻值（實(shí)際測(cè)量結(jié)果較普通二極管的正、反向電阻值小一些），即正向電阻值較?。ㄐ∮? k），反向電阻值較大（大于80

7、k）。若兩次測(cè)量的電阻值均很大或均很小，則說(shuō)明該晶閘管G、K極之間開(kāi)路或短路。若正、反電阻值均相等或接近，則說(shuō)明該晶閘管已失效，其G、K極間PN結(jié)已失去單向?qū)щ娮饔谩y(cè)量陽(yáng)極A與門(mén)極G之間的正、反向電阻，正常時(shí)兩個(gè)阻值均應(yīng)為幾百千歐姆（k）或無(wú)窮大，若出現(xiàn)正、反向電阻值不一樣（有類似二極管的單向?qū)щ姡瑒t是G、A極之間反向串聯(lián)的兩個(gè)PN結(jié)中的一個(gè)已擊穿短路。（3） 觸發(fā)能力檢測(cè) 對(duì)于小功率（工作電流為5A以下）的普通晶閘管，可用萬(wàn)用表R×1檔測(cè)量。測(cè)量時(shí)黑表筆接陽(yáng)極A，紅表筆接陰極K，此時(shí)表針不動(dòng)，顯示阻值為無(wú)窮大（）。用鑷子或?qū)Ь€將晶閘管的陽(yáng)極A與門(mén)極短路，相當(dāng)于給G極加上正向觸發(fā)

8、電壓，此時(shí)若電阻值為幾歐姆至幾十歐姆（具體阻值根據(jù)晶閘管的型號(hào)不同會(huì)有所差異），則表明晶閘管因正向觸發(fā)而導(dǎo)通。再斷開(kāi)A極與G極的連接（A、K極上的表筆不動(dòng)，只將G極的觸發(fā)電壓斷掉），若表針示值仍保持在幾歐姆至幾十歐姆的位置不動(dòng)，則說(shuō)明此晶閘管的觸發(fā)性能良好。二、單結(jié)晶體管1結(jié)構(gòu)、符號(hào)及等效電路（1）結(jié)構(gòu) 單結(jié)晶體管有三個(gè)極：第一基極B1、第二基極B2、發(fā)射極E，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，內(nèi)部只有一個(gè)PN結(jié)。 單結(jié)晶體管內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖（2） 符號(hào)單結(jié)晶體管等效電路（3） 等效電路2特性（1） 伏安特性在基極電源電壓UBB一定時(shí)，單結(jié)管的電壓電流特性可用發(fā)射極電流IE和發(fā)射極與第一基極B1之間的電壓UBE

9、1的關(guān)系曲線來(lái)表示，該曲線又稱單結(jié)管伏安特性，如下圖所示單結(jié)晶體管伏安特性曲線（2） 三個(gè)區(qū)域截止區(qū)：截止區(qū)對(duì)應(yīng)曲線中的起始段(OP)。此段UE<UD+UA，電流極小，E和B1兩電極間呈現(xiàn)高阻。負(fù)阻區(qū)：負(fù)阻區(qū)對(duì)應(yīng)曲線中的PV段。當(dāng)UE>UD+UA后，等效二極管導(dǎo)通，使RB1迅速減小， 增大；又進(jìn)一步促使RB1減小。從E、B1兩端看，UE 隨 的增大而減小，即具有負(fù)阻特性，這是單結(jié)管特有的。飽和區(qū)：飽和區(qū)對(duì)應(yīng)曲線中的V點(diǎn)以后段，過(guò)V點(diǎn)后 再繼續(xù)增大，RB1將變大，單結(jié)管進(jìn)入飽和導(dǎo)通狀態(tài)，又呈現(xiàn)正阻特性，與二極管正向特性相似。 （3） 三個(gè)區(qū)域的分界點(diǎn) P、V（分別稱為峰點(diǎn)和谷點(diǎn)）。U

10、P、IP分別稱為峰點(diǎn)電壓和峰點(diǎn)電流；UV、IV分別稱為谷點(diǎn)電壓和谷點(diǎn)電流。其中式中 稱單結(jié)管分壓比，一般為0.50.8。上式表明峰點(diǎn)電壓隨基極電壓改變而改變，實(shí)用中應(yīng)注意這一點(diǎn)。 （4） 特點(diǎn) 當(dāng)發(fā)射極電壓等于峰點(diǎn)電壓UP時(shí)，單結(jié)管導(dǎo)通。導(dǎo)通之后，當(dāng)發(fā)射電壓減小到uE<UV時(shí)，管子由導(dǎo)通變?yōu)榻刂?。一般單結(jié)管的谷點(diǎn)電壓在25V。 單結(jié)管的發(fā)射極與第一基極之間的RB1是一個(gè)阻值隨發(fā)射極電流增大而變小的電阻，RB2則是一個(gè)與發(fā)射極電流無(wú)關(guān)的電阻。 不同的單結(jié)管有不同的UP和UV。同一個(gè)單結(jié)管，若電源電壓UBB不同，它的UP和UV也有所不同。在觸發(fā)電路中常選用UV低一些或IV大一些的單結(jié)管3檢測(cè)

11、方法判斷單結(jié)晶體管發(fā)射極E的方法是：把萬(wàn)用表置于R*100擋或R*1K擋，黑表筆接假設(shè)的發(fā)射極，紅表筆接另外兩極，當(dāng)出現(xiàn)兩次低電阻時(shí)，黑表筆接的就是單結(jié)晶體管的發(fā)射極。單結(jié)晶體管B1和B2的判斷方法是：把萬(wàn)用表置于R*100擋或R*1K擋，用黑表筆接發(fā)射極，紅表筆分別接另外兩極，兩次測(cè)量中，電阻大的一次，紅表筆接的就是B1極。一、 單結(jié)晶體管振蕩電路單結(jié)晶體管振蕩電路能產(chǎn)生一系列脈沖信號(hào)，用來(lái)觸發(fā)晶閘管。單結(jié)晶體管振蕩電路1電路圖2波形圖和工作原理（1） 波形圖：?jiǎn)谓Y(jié)晶體管振蕩電路波形圖（2）工作原理當(dāng)合上開(kāi)關(guān)S后，電源通過(guò)R1、R2加到單結(jié)管的兩個(gè)基極上，同時(shí)又通過(guò)R、RP向電容器C充電，u

12、C按指數(shù)規(guī)律上升。在uC（uC=uE ）<UP時(shí)，單結(jié)管截止，R1兩端輸出電壓近似為0。當(dāng)uC達(dá)到峰點(diǎn)電壓UP時(shí)，單結(jié)管的E、B1極之間突然導(dǎo)通，電阻RB1急劇減小，電容上的電壓通過(guò)RB1、R1放電，由于RB1、R1都很小，放電很快，放電電流在R1上形成一個(gè)脈沖電壓uo。當(dāng)uC下降到谷點(diǎn)電壓UV時(shí)，E、B1極之間恢復(fù)阻斷狀態(tài)，單結(jié)管從導(dǎo)通跳變到截止，輸出電壓uo下降到零，完成一次振蕩。 當(dāng)E、B1極之間截止后，電源又對(duì)C充電，并重復(fù)上述過(guò)程，結(jié)果在R1上得到一個(gè)周期性尖脈沖輸出電壓，如圖所示。 上述電路的工作過(guò)程是利用了單結(jié)管負(fù)阻特性和RC充放電特性，如果改變RP，便可改變電容充放電的快

13、慢，使輸出的脈沖前移或后移，從而改變控制角，控制了晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通的時(shí)刻。顯然，充放電時(shí)間常數(shù)=RC大時(shí)，觸發(fā)脈沖后移，大，晶閘管推遲導(dǎo)通；小時(shí)，觸發(fā)脈沖前移，小，晶閘管提前導(dǎo)通。 （3）單結(jié)晶體管觸發(fā)電路單結(jié)晶體管觸發(fā)電路必須解決觸發(fā)電路與主電路同步的問(wèn)題，否則會(huì)產(chǎn)生失控現(xiàn)象。用單結(jié)管振蕩電路提供觸發(fā)電壓時(shí)，解決同步問(wèn)題的具體辦法可用穩(wěn)壓管對(duì)全波整流輸出限幅后作為基極電源，如圖所示。圖中TS稱同步變壓器，初級(jí)接主電源。單結(jié)晶體管觸發(fā)電路二、 單向晶閘管調(diào)光電路1電路圖2電路組成單向晶閘管調(diào)光電路由 、 、 、 四部分組成3. 波形圖和工作原理（1） 同步在單向晶閘管調(diào)光電路中，觸發(fā)電路的電源是

14、由整流和穩(wěn)壓削波后得到的電壓，和主電路有相同的頻率，因此實(shí)現(xiàn)了同步。電路中各點(diǎn)電壓的波形圖如圖所示。（2）移相晶閘管的導(dǎo)通取決于它在承受正向陽(yáng)極電壓時(shí)，加到控制極的第一個(gè)觸發(fā)脈沖的時(shí)刻。第一個(gè)觸發(fā)脈沖已使晶閘管導(dǎo)通后，以后的脈沖就不起作用了。如果將R2調(diào)小，電容C充電就加快，Vc上升到V2的時(shí)間就變短，出現(xiàn)第一個(gè)脈沖的時(shí)間就提前，角變小，角變大，晶閘管輸出電壓的平均值Uo就增大。反之，RP調(diào)大，Uo就減小。（3）脈沖輸出由于主電流也是直流電源，因此就用電阻輸出，但在輸出端串聯(lián)了一個(gè)二極管保證只有正脈沖輸出。單向晶閘管調(diào)光電路各點(diǎn)電壓波形操作內(nèi)容一、元器件的檢查與識(shí)別1元件清單表2-5-2序號(hào)代

15、號(hào)名稱數(shù)量型號(hào)及規(guī)格1R1電阻110K2R2可調(diào)電阻1100K3R3電阻11004R4電阻13305R5電阻12K6R6燈泡124V7C1電容101F8D1穩(wěn)壓二極管112-15V9D2二極管1IN414810D4-D7二極管4IN400711D3單向晶閘管1MCR100-612Q1單結(jié)晶體管1BT3313電路板114香蕉插頭215導(dǎo)線等2檢測(cè)要求（1） 清點(diǎn)元器件，并檢查元器件型號(hào)和參數(shù)與清單是否相同（2） 判斷電容、電阻的好壞（3） 判斷單結(jié)晶體管、晶閘管的好壞（4） 判別單結(jié)晶體管、晶閘管的管腳二、安裝說(shuō)明1電阻、二極管的安裝（1） 一律水平安裝，并貼緊印制板（2） 電位器應(yīng)盡量插到底，

16、不能傾斜，三只腳均需焊接。（3） 二極管和穩(wěn)壓管的正負(fù)極性不能弄錯(cuò)，且兩種管型不能混用。2單結(jié)晶體管與晶閘管的安裝（1）都采用直立式安裝，晶閘管底面離印制板應(yīng)有5±1mm的距離（2）單結(jié)晶體管與晶閘管的管腳極性不能弄錯(cuò)3電容與其他部件的安裝（1）電容器應(yīng)盡量插到底，元件底面離印制板最高不能大于4mm。（2）電源線的正、負(fù)極顏色要區(qū)分4.實(shí)物圖片（僅供參考）三、調(diào)試說(shuō)明1基本性能檢查（1） 短路檢測(cè) 電路安裝結(jié)束后，先目查電路安裝是否正確，然后用萬(wàn)用表R×1K端測(cè)量輸入端的電阻，如在50K以上，則說(shuō)明正常，如接近于零，則說(shuō)明有短路故障，則需排除。（2） 通電檢測(cè) 在檢查電路連

17、接正確且無(wú)短路故障后，接通交流24V電源，調(diào)節(jié)R2，觀察燈泡R6的亮度，如R6的亮度可調(diào)，則說(shuō)明電路基本正常。2電路中各電壓波形的檢測(cè) 用示波器依次觀察D、E、A、B、C點(diǎn)的電位和CD之間的電壓波形。調(diào)節(jié)R2觀察A、B、C三點(diǎn)電位波形的變化。并做好記錄。考核要求和評(píng)分（100分）學(xué)號(hào)姓名考評(píng)員：時(shí)間 60分鐘 總得分：考核內(nèi)容及要求配分評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)得分1在15分鐘內(nèi)核對(duì)及用表檢測(cè)元器件，對(duì)多余和缺少及不合格的元器件進(jìn)行更換。10不會(huì)檢測(cè)或超時(shí)更換，每個(gè)扣子5分，超1分鐘扣2分。2按圖裝配，要求不損壞元器件，無(wú)虛焊，無(wú)漏焊，無(wú)搭錫，焊點(diǎn)光亮，元器件排列整齊并符合工藝要求。40漏裝、漏焊、虛焊、搭錫、

18、錯(cuò)裝、每個(gè)扣5分，損壞元器件每個(gè)扣10分，不符合工藝要求每處扣2分。3經(jīng)檢查后加24V交流電源，調(diào)節(jié)燈泡亮度。若有故障應(yīng)排除。20有故障不會(huì)排除扣10分不會(huì)調(diào)節(jié)亮度扣20分4測(cè)量并記錄中等亮度時(shí)的輸入、輸出電壓：10不會(huì)測(cè)量扣10 分，測(cè)量不準(zhǔn)確每處扣5分。5用示波器觀察相關(guān)點(diǎn)的波形并記錄。20不會(huì)用示波器觀察波形扣20分，不會(huì)用示波器讀出輸入、輸出電壓扣10分。開(kāi)始時(shí)間： 結(jié)束時(shí)間： 實(shí)用時(shí)間：?jiǎn)栴}與思考1電路中整流電路后是否可以并聯(lián)一個(gè)濾波電容？2在本電路的安裝中，最應(yīng)注意的是什么？3在電路的安裝、調(diào)試和檢測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)了哪些問(wèn)題？是如何解決的？4如何測(cè)量電路輸出電壓的可調(diào)范圍？5如何測(cè)量該

19、電路的移相范圍？延伸與拓展一、電路故障分析單向晶閘管調(diào)光電路的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，且各點(diǎn)電位很容易通過(guò)理論分析得出，所以在檢查故障時(shí)可以用電位檢測(cè)法。首先測(cè)D點(diǎn)電位，正常為交流輸入電壓的0.9倍左右，若低于該值，則說(shuō)明整流部分出現(xiàn)故障；再測(cè)E點(diǎn)電位，正常情況略低于穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值，若偏高則可能是穩(wěn)壓管電路部分?jǐn)嗦饭收?，或R5部分的故障；再測(cè)A點(diǎn)電位，就能觀察到指針抖動(dòng)，則說(shuō)明觸發(fā)電路部分正常。二、其他結(jié)構(gòu)的調(diào)壓電路單結(jié)晶體管觸發(fā)的單向晶閘管調(diào)壓電路的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，其工作原理基本相同，但是對(duì)于主電路和控制電路分開(kāi)的調(diào)壓電路，一般調(diào)試步驟是先調(diào)好控制電路，然后再調(diào)試主電路。先用示波器觀察觸發(fā)電路中同步電

20、壓形成、移相、脈沖形成和輸出三個(gè)基本環(huán)節(jié)的波形，并調(diào)節(jié)給定值電位器改變給定信號(hào)，察看觸發(fā)脈沖的移相情況，如果各部分波形正常，脈沖能平滑移相，移相范圍合乎要求，且脈沖幅值足夠，則控制電路調(diào)試完畢。主電路的調(diào)試步驟為：先用調(diào)壓器給主電路加一個(gè)低電壓（1020伏）接上觸發(fā)電路，用示波器觀察晶閘管陽(yáng)陰極之間電壓的變化，如果波形上有一部分是一條平線就表示晶閘管已經(jīng)導(dǎo)通。平線的長(zhǎng)短可以變化，表示晶閘和的導(dǎo)通角可調(diào)。調(diào)試中要注意輸出、輸入回路的電流變化是否對(duì)應(yīng)，有無(wú)局部斷路及發(fā)熱現(xiàn)象。三、雙向晶閘管的檢測(cè) 1判別各電極 用萬(wàn)用表R×1或R×10檔分別測(cè)量雙向晶閘管三個(gè)引腳間的正、反向電阻值，若測(cè)得某一管腳與其它兩腳均不通，則此腳便是主電極T2。 找出T2極之后，剩下的兩腳便是主電極T1和門(mén)極G3。測(cè)量這兩腳之間的正反向電阻值，會(huì)測(cè)得兩個(gè)均較小的電阻值。在電阻值較小（約幾十歐姆）的一次測(cè)量中，黑表筆接的是主電極T1，紅表筆接的是門(mén)極G。 螺栓形雙向晶閘管的螺栓一端為主電極T2，較細(xì)的引線端為門(mén)極G，較粗的引線端為主