电子说
如下图所示是一种简单的晶闸管调光灯线路。将电路中电位器RP的阻值调小时,就可使晶闸管的导通角增大,输出电压增大,灯光亮度增强;反之,阻值调大时,晶闸管的导通角减小,输出电压减小,灯光亮度减弱。它还可用于电热器(如中频炉等)加热温度的调节。
在电工电子中,小功率晶闸管应用比较普遍,这和晶闸管变流特点有关,应用时电流不太大,负载功率比较小,体现了其应用灵活性和实用性。
晶闸管(可控硅)是一种具有开关作用和整流变换作用的功率半导体器件,它具有体积小、重量轻、效率高等特点,可广泛用于整流变换、开关、交流调速等技术。在整流变换中,可以利用触发脉冲来控制品闸管导通角,进一步控制电源输出,调节输出电压的大小。下面介绍一种典型晶闸管调光电路。
如图3-1所示,晶闸管调光电路由两部分组成:第一部分为可控硅产生的移相触发脉冲信号的控制电路,为辅助电路;第二部分为灯泡工作提供电源的单相半控桥式整流电路,为主电路。主电路和辅助电路接在同一电源上,使触发电路信号与主电路晶闸管的电压保持同步变化。
图3-1 典型晶闸管调光灯线路
辅助电路中,220V交流电源经变压器T变压后,进入桥式整流电路,通过VD1~VD4整流后提供给R1、VZ串联组成稳压电路,由R1、VZ连接点处向后面的触发电路提供稳定的电压,电压波形由整流后的半波波形变成稳压斩波后的梯形波。
R2、R3、C1、R4、R5、VT1组成单结晶体管触发电路,通过R6、R7向VT2、VT3控制极提供触发脉冲电压来控制调节负载回路电压值。稳压电源通过R2、R3对电容C1充电。R2、R3、C1串联构成充放电电路,和晶闸管一起,组成弛张振荡电路。增加一个固定电阻R2是为防止R3调节到零时,i充过大而造成晶闸管一直导通无法关断而停振。R2+R3值选得太大时,电容C就无法充电到峰值电压Up,单结晶体管不能工作到负阻区。
当电容电压Uc达到单结晶体管的峰值电压Up时,eb1导通,单结晶体管进入负阻状态,电容C通过VT1的rb1和R5放电。因R5很小,放电很快,放电电流在R5上输出一个脉冲去触发晶闸管。当电容放电,uc下降到Uv时,单结晶体管关断,输出电压uR5下降到零,完成一次振荡。放电一结束,电容器重新开始充电,重复上述过程,电容C由于τ放《τ充而得到锯齿波电压,R5上得到一个周期性的尖脉冲输出电压。每半周中,电容充放电不止一次,晶闸管由第一个脉冲触发导通,后面的脉冲不起作用。调节R3阻值的大小可改变触发脉冲的相位,控制触发角大小。
当梯形波的电压过零点时,使电容C1两端电压也为零,因此,电容每一次连续充放电的起点,即是电源电压过零点,R6、R7电阻输出的触发脉冲频率和主电源频率同步,保证了触发电路信号与主电路晶闸管的电压保持同步变化。
主电路由VD5、VD6、VT2、VT3及负载L组成。两个二极管VD5、VD6和两个晶闸管VT2、VT3组成单相半控桥式整流电路。220V交流电源经半桥整流电路为灯泡负载提供直流电压,使灯泡发光。调节R3阻值的大小可改变VT2、VT3导通角,来控制VT2、VT3导通时间,也就控制了主电路中直流电压的大小,电压的大小决定电灯泡L的亮度。因此通过调节R3可以调节电灯泡L的亮度。
用示波器观察调光电路各点波形,如图3-2所示。辅助电路接通电源后,稳压管两端波形为梯形波,电容两端为锯齿波。调节电阻R3阻值,锯齿波频率发生变化,控制角角度发生变化,各点波形一一相对应。
图3-2 调光电路各点电压波形
此电路接通电源调试时,先调节辅助电路,调好输出脉冲无误后,再接通主电路。
交流调压是把不变的交流电压变换成有效值可调的交流电压,用一只双向晶闸管代替两只反并联晶闸管,可使电路大大简化。被广泛应用于工业加热、灯光控制、感应电动机的调速以及电解电镀的交流侧调压等场合。
用双向晶闸管组成的调光控制电路如图1所示,调节RP可改变灯泡E的亮度大小。
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