实用模拟电子技术项目教程PPT节能调节器.ppt

项目项目1 声光控制灯电路制作声光控制灯电路制作项目项目2 八路抢答器电路制作八路抢答器电路制作项目项目3 电子生日蜡烛的制作电子生日蜡烛的制作项目项目4 流水彩灯的制作流水彩灯的制作项目项目5 31/2位直流数字电压表的制作位直流数字电压表的制作知识知识1 单向可控硅的结构与符号单向可控硅的结构与符号 它不仅具有硅整流器的特性，更重要的是它的工作过程可以控制，能以小功率信号去控制大功率系统，可作为强电与弱电的接口，属用途十分广泛的功率电子器件。内部结构电路符号（a）小功率管 （b）中功率管 （c）中、大功率管知识知识2 单向可控硅的触发特性和工作原理单向可控硅的触发特性和工作原理 图中图中VA为阳极电压，为阳极电压，VG为为控制极控制电压，且控制极控制电压，且VAVG；图图(a)中阳极电位高于阴极，此中阳极电位高于阴极，此时开关时开关S断开，灯泡不亮，说明断开，灯泡不亮，说明单向可控硅不导通。图单向可控硅不导通。图(b)中，中，开关开关S闭合，灯泡点亮，说明单闭合，灯泡点亮，说明单向可控硅导通。图向可控硅导通。图(c)中单向可中单向可控硅导通后，断开开关控硅导通后，断开开关S，灯泡，灯泡继续亮。图继续亮。图(d)中，灯泡不亮，中，灯泡不亮，说明单向可控硅不导通。另外，说明单向可控硅不导通。另外，如果阳极加反向电压，即使控如果阳极加反向电压，即使控制极加正电压，单向可控硅也制极加正电压，单向可控硅也不会导通。不会导通。IG（Ib2）Ic2（2IG=Ib1）Ic1（12IG）Ib2单向可控硅等效电路工作示意图 在单向可控硅的阳极和阴极之间加正向电压在单向可控硅的阳极和阴极之间加正向电压V VA A，在控制极在控制极和阴极之间加正向电压和阴极之间加正向电压V VG，并提供一定的控制电流，并提供一定的控制电流 IG，,这样这样IG就是就是V2 管的基极电流管的基极电流Ib2，经，经V2管放大后形成集电极电流管放大后形成集电极电流 Ic2 2Ib2；它又是；它又是 Vl 管的基极电流，即管的基极电流，即Ib1=Ic2，,同样经同样经 Vl 管放管放大产生集电极电流大产生集电极电流 Ic11Ib112Ib2，此电流又是，此电流又是 V2管的基管的基极电流，它再次被放大。如此循环往复，形成了正反馈过程，极电流，它再次被放大。如此循环往复，形成了正反馈过程，即即 这个链锁反应过程使这个链锁反应过程使 V Vl l 管和管和 V V2 2 管迅速导通并进入深饱和状态，也就管迅速导通并进入深饱和状态，也就是单向可控硅处于完全导通状态，而是单向可控硅处于完全导通状态，而导通电流的大小由正向阳极电压导通电流的大小由正向阳极电压V VA A和和负载电阻负载电阻R RL L的大小来决定。这个导通的大小来决定。这个导通过程是在极短的时间内完成的，一般过程是在极短的时间内完成的，一般不超过几微秒，称触发导通过程。单不超过几微秒，称触发导通过程。单向可控硅一旦导通，控制极所加的信向可控硅一旦导通，控制极所加的信号号V VG G 不再起作用，即使去掉不再起作用，即使去掉V VG G，单向，单向可控硅依靠自身的正反馈作用仍能维可控硅依靠自身的正反馈作用仍能维持导通状态。所以单向可控硅控制极持导通状态。所以单向可控硅控制极所加信号的作用时间可以很短，故也所加信号的作用时间可以很短，故也称触发信号称触发信号 单向可控硅导通后，其正向压降（阳极与阴极之单向可控硅导通后，其正向压降（阳极与阴极之间的电压间的电压V VAK AK）一般为）一般为0.6-1.2V0.6-1.2V左右，而流过的电流称左右，而流过的电流称阳极电流，用阳极电流，用 I IA A 表示。但应注意：对于已经导通的表示。但应注意：对于已经导通的单向可控硅，如果因外电路负载电阻增大而使阳极电单向可控硅，如果因外电路负载电阻增大而使阳极电流流 I IA A 减小，一旦减小，一旦I IA A低于某个确定的数值低于某个确定的数值 I IH H，单向可，单向可控硅内部的正反馈过程就无法维持，单向可控硅就会控硅内部的正反馈过程就无法维持，单向可控硅就会由导通变为阻断。因此称由导通变为阻断。因此称I IH H为单向可控硅要保持导通为单向可控硅要保持导通所必须的最小维持电流；如果导通的单向可控硅其电所必须的最小维持电流；如果导通的单向可控硅其电源电压降到零（或切断电源），则源电压降到零（或切断电源），则 I IA A也降到零，此时也降到零，此时单向可控硅就会自行阻断单向可控硅就会自行阻断 显然，在正向阳极电压作用下，若不加控制显然，在正向阳极电压作用下，若不加控制极电压或控制极电压的极性反接，则虽然两只等极电压或控制极电压的极性反接，则虽然两只等效三极管处于放大状态，但没有输入信号被放大，效三极管处于放大状态，但没有输入信号被放大，单向可控硅仍不会导通。如阳极电压反接，此时单向可控硅仍不会导通。如阳极电压反接，此时两只等效的三极管处于反偏截止状态，不能对输两只等效的三极管处于反偏截止状态，不能对输入信号进行放大，此时无论有无控制极电压，单入信号进行放大，此时无论有无控制极电压，单向可控硅都不会导通。向可控硅都不会导通。（1）正向转折电压）正向转折电压VBO：控制极开路，加在器件上的正向阳：控制极开路，加在器件上的正向阳极电压升高到使器件迅速成为导通的电压，称为正向转折电压。极电压升高到使器件迅速成为导通的电压，称为正向转折电压。（2）正向阻断峰值电压）正向阻断峰值电压VDRM：控制极开路，结温为额定值，：控制极开路，结温为额定值，正向阻断时，可重复正向阻断时，可重复(50 Hz)加于器件的正向峰值电压。该电压加于器件的正向峰值电压。该电压小于转折电压小于转折电压VB0。一般。一般VDRM定义为伏安特性曲线急剧转弯处所定义为伏安特性曲线急剧转弯处所对应电压的对应电压的80。（3）反向阻断峰值电压）反向阻断峰值电压VRRM：控制极开路，结温为额定值，：控制极开路，结温为额定值，可重复加于器件的反向峰值电压。此值定义为反向伏安特性曲可重复加于器件的反向峰值电压。此值定义为反向伏安特性曲线急剧转弯处所对应电压的线急剧转弯处所对应电压的80。一般。一般VDRM和和VRRM很接近，取很接近，取两者中较小者为单向可控硅的额定电压两者中较小者为单向可控硅的额定电压VD，单向可控硅的额定，单向可控硅的额定电压一般为几十伏至数千伏。电压一般为几十伏至数千伏。3CT和KP系列单向可控硅型号命名和参数表示方法例如：例如：KP200-12F表示额定电流为表示额定电流为200A，额定电压为，额定电压为1200V，管压降为管压降为0.9V的普通单向可控硅。的普通单向可控硅。知识知识3 900移相可控整流电路 在交流电源在交流电源(有效值有效值U=220 V)的的正半周，若将电位器正半周，若将电位器RW滑动端上移，滑动端上移，单向可控硅单向可控硅VT触发导通，导通角最大，触发导通，导通角最大，180。正半周结束，电源电压过零。正半周结束，电源电压过零值，单向可控硅自行关断。这样值，单向可控硅自行关断。这样UL=0.45 U。若把电位器若把电位器Rw滑动端下滑动端下移，使单向可控硅导通，此时控制角移，使单向可控硅导通，此时控制角=90，导通角，导通角也是也是90，这样，这样，UL=U=0.225U。若继续把电位器。若继续把电位器Rw滑动端下移，则在整个正半周内，单滑动端下移，则在整个正半周内，单向可控硅都不被触发。该电路在交流向可控硅都不被触发。该电路在交流电源的负半周范围，由于阳极和控制电源的负半周范围，由于阳极和控制极均为反向电压，所以单向可控硅不极均为反向电压，所以单向可控硅不会导通。控制极回路的二极管也处于会导通。控制极回路的二极管也处于反偏状态，它对单向可控硅控制极的反偏状态，它对单向可控硅控制极的PN结因反向电压过高而击穿损坏起了结因反向电压过高而击穿损坏起了保护作用。保护作用。（a）外形（b）内部结构（c）符号（d）等效电路 单结晶体管工作时，需在两个基极之间加上电压VBB，一般B2接正极，B1接负极。在发射极不加电压时，r b1两端分得的电压为式中为单结晶体管的分压比，用表示，故VB1=VBB。分压比是单结晶体管的一个重要参数，其大小与单结晶体管的结构有关，一般为0.50.8。对某一单结晶体管而言，是一个不受电压和温度影响的常数。bbbBBbbrrVrrVrVBBbB121)(11（a）原理电路（b）波形图 电路接通电源VBB后，电源通过RP、RE向电容C充电，电容电压uC（uC=uE）按指数规律上升。当uC上升到uEVP时，单结管导通，电容电压uC迅速通过R1放电，在R1上形成脉冲电压。随着电容C放电，电容上的电压下降，引起uE下降。当uEw时，单结管截止，放电结束。此后电容又充电，重复上述过程，于是在电容C上形成锯齿波电压，根据单结晶体管导通特性，则在R1上形成尖脉冲，如图5一8(b)所示。改变电位器RP阻值或电容C的大小，都可以调整电容充放电的快慢，从而改变输出脉冲的频率。但在实际应用时多采用改变电位器阻值的方法来调节该振荡电路的频率。知识知识4 单向可控硅整流电路单向可控硅整流电路该单相半波可控整流电路的工作原理如下：该单相半波可控整流电路的工作原理如下：（a）电路（b）小，大的波形（c）大，小的波形 (1)当u2为正半周时，单向可控硅VT承受正向阳极电压，如果单向晶闸管控制极此时没有加触发电压，则单向可控硅处于正向阻断状态，负载电压uL=0。(2)当t=时，控制极加有触发电压uG，单向晶闸管因具备了导通条件而触发导通。由于单向可控硅正向导通压降很小，电源电压几乎全部加到负载上，此时uL=u2。（a）电路图（b）波形图1.双向晶闸管的结构和符号双向晶闸管的结构和符号（a）内部结构示意图 （b）外形 （c）符号和等效电路 一般双向可控硅典型触发电路有双向二极管触发电路、RC 触发电路、晶体管组合触发电路以及氖管触发电路等几种。1.双向二极管触发电路双向二极管触发电路（1）双向二极管的检测方法双向二极管检测电路图5-15 双向二极管触发电路 图5-16 RC触发电路图5-17 晶体管组合触发电路 图5-18氖管触发电路做一做：多功能节能调节器的制作做一做：多功能节能调节器的制作S1R11.0kVSMAC97A6VD1DB3R21.0kE220 V 50 Hz 0Deg RP470K50%C20.1uF/160VELR3100C30.022uF/400VL1100uH C10.022uF/400VFU11 A 多功能节能调节器电路图多功能节能调节器万能板元件布局安装图带开关电位器双向二极管双向可控硅接线柱多功能节能调节器PCB板图