调光电路的安装与调试

项目二　调光电路的安装与调试

项目描述

可控硅调光电路是目前舞台照明、环境照明领域的主流设备。与变压器、电阻器相比，可控硅调光器有着完全不同的调光机理，它是采用相位控制方法来实现调压或调光的。

项目目标

1．掌握单结晶体管触发电路的工作原理及电路焊接、调试

2．掌握可控硅调光电路的工作原理及电路焊接、调试

3．了解各种常见电子器件的特性

4．提高学生独立分析问题、解决问题的能力

项目实施

任务一　了解产品的功能

在照明系统中使用的各种调光器实质上就是一个交流调压器。老式的变压器和变阻器调光是采用调节电压或电流的幅度来实现的，与变压器、电阻器相比，可控硅调光器有着完全不同的调光机理，它是采用相位控制方法来实现调压或调光的。

任务二　简单原理分析

学一学　调光电路的基本原理

电路由V7、R2、R3、R4、RP、C组成单结晶体管的张弛振荡器。在接通电路前，电容C上电压为零，接通电源后，电容经由R4、RP充电而电压V_e逐渐升高，当V_e达到峰点电压时，e—b1间变成导通，电容上电压经e—b1而向电阻R3放电，在R3上输出一个脉冲电压。由于R4、RP的阻值较大，当电容上的电压降到谷点电压时，经由R4、RP供给的电流小于谷点电流，不能满足导通要求，于是单结晶体管恢复阻断状态。此后，电容又重新充电，重复上述过程，结果在电容上形成锯齿状电压，在R3上则形成脉冲电压。在交流电压的每半个周期内，单结晶体管都将输出一组脉冲，起作用的第一个脉冲去触发V5的控制极，使可控硅导通，灯泡发光。改变RP的电阻值，可以改变电容充电的速度，即改变锯齿波的振荡频率，从而改变可控硅V5导通的大小，即改变可控整流电路的直流平均输出电压，达到调节灯泡亮度的目的。

看一看　调光电路主要元器件的符号、工作原理

1．晶闸管的结构、符号、工作原理及检测方法

晶闸管有3个电极：阴极K、阳极A、控制极G，普通晶闸管的内部有一个硅半导体材料做成的管芯，管芯由4层（PNPN）3极（A、K、G）半导体构成，它具有3个PN结，由最外层的P层和N层分别引出阴极K、阳极A，由中间的P层引出控制极G，如图2－2－1所示，图2－1－1（b）是图形符号，其文字符号为V。

图2－2－1　晶闸管结构示意图及符号

如果要使晶闸管导通，必须具备2个条件：一是晶闸管阳极与阴极间加正向电压，即阳极接电源正极，阴极接电源负极，形成主电路；二是控制极加适当的正向电压，即控制极接电源正极，阴极接电源负极，形成控制回路。在实际工作中，控制极加正触发脉冲信号。

检测方法：可控硅使用前需要进行检测，以确定其好坏，简易检测方法如下：

（1）用万用表R×10Ω挡，黑笔接阳极，红笔接阴极，一指针应接近∞。

（2）当合上S时，表针应指很小阻值，为60～200Ω，表明可控硅能触发导通。

（3）断开S，表针不回到零，说明可控硅是正常的（有些可控硅因维持电流较大，万用表的电流不足以维持它导通，当S断开后，表针会回到零，也是正常的）。如果在S未合上时，阻值很小，或者在S合上时，表针也不动，说明可控硅质量太差，或已击穿、断极。

图2－2－2　晶闸管检测图

2．单结晶体管

（1）单结晶体管的结构和符号。

它有3个电极：发射极e、第一基极b1、第二基极b2，只有一个PN结，所以称单结晶体管，或称双基极二极管。单结晶体管的图形符号和外形如图2－2－3。图2－2－3中发射极箭头指向b1极，表示经PN结的电流只流向b1极。

图2－2－3　单结晶体管图形符号及外形

（2）单结晶体管的基本特性。

单结晶体管的等效电路如图2－2－4所示。图中，R_b1表示e与b1间的电阻，它随发射极电流而变，即I_e上升，R_b1下降。R_b2表示e与b₂间的电阻，数值与I_e无关。两基极间的电阻为R_bb，即R_bb＝R_b1＋R_b2。R_b1与R_bb的比值称分压比∩，即∩＝R_b1/R_bb，（一般∩在03～0．8之间）。G1是加在B₂上的正向电压，G2是加在e上的正向电压。V表示e与b₁之间的PN结。如果G2很低，V反偏而截止；当G2上升至某数值时，VD导通，R_b1突然下降，e与b₁之间趋于导通（亦即单结晶体管导通）。单结晶体管导通的条件：

G2＞∩G1＋VD（VD为PN结的正向压降）

因此，只要改变G2的大小，就可控制单结晶体管的导通与截止。从而获得从b₁输出的脉冲电压。

读一读　调光电路原理图

图2－2－4　单结晶体管的调光电路原理图

任务三　准确检测元器件

识一识　基本元器件的检测

1．测量电位器

用万用表“Ω”挡测量电位器的2个固定端的电阻，阻值应为其标称值，然后，再测量电位器中心接线端与电阻器的接触情况，将一根表笔接中心接线端，另一根表笔接其余两端的任意一个。慢慢将转轴从一个极端位置旋转至另一极端位置，其阻值则从零（或标称值）连续变化到标称值（或零）。在旋转过程中，表针指示应平稳移动，不应有跳动现象。在移动电位器转轴的过程中，应该旋转灵活，松紧适当，手感良好。

2．测量电容器

电容器的隔直流作用和充放电特性，可用万用表电阻挡进行简单的测试。对于容量为几万皮法的电容，应当用万用表电阻挡R×10kΩ挡测试。当表笔接触电容时，可见指针偏转一定角度后立即返回原处，指针偏转越大，表明容量越大；指针偏转后不返回原处，表明漏电大；指针根本不动，不是说明容量小看不出指针偏转，就是说明电容器开路；指针偏转到满刻度（电阻为零），并且不返回，说明电容器短路（或被击穿）。电容器开路和短路均不能使用。

3．测量电感器

用万用表欧姆挡测量其直流电阻，如果阻值较小说明正常，如果阻值很大甚至指针不摆动，说明线圈断线。

4．测量三极管

（1）三极管的管脚判别。

首先找出b（基极）：以NPN型为例。用万用表R×1K挡，黑表笔接三极管的某一个脚，红表笔分别接另外两脚，测得2次阻值均小的，黑表笔接的是b极。如果红表笔接三极管的某一个脚，黑表笔分别接另外两脚，测得两次阻值均小的，红表笔接的是b极，且是PNP型。如图2－2－5所示。

图2－2－5　万用表测三极管

任务四　读懂工艺要求

学一学　元器件放置及焊接的基本工艺要求

1．电阻：色环朝向一致，起始色环向左或向上，卧式安装

2．电容：字体向下或者向右

3．电位器及其他：轴向垂直或者平行于单孔板

4．焊接：按要求焊接，焊盘要焊满，不能露有铜铂

任务五　整机装配与调试检测

试一试　整机装配与调试

1．加电，打开开关，灯亮

2．灯由最亮到最暗

3．灯由最暗到最亮

4．调试及检修

任务六　掌握故障排除方法

修一修　电路板的故障

通电时，电路无异常反应，旋转电位器RP，灯泡HL的亮度随之均匀改变。

（1）由BT33组成的单结晶体管张弛振动器停振，可能造成发光二极管不亮，发光二极管不可调光、造成停振的原因可能是BT33损坏、C损坏等。

（2）当调节电位器RP至最小位置时，突然发现发光二极管熄灭，则应适当增大电阻R4的阻值。

拓展训练

可控硅的其他用途——单向可控硅调压电路可控硅交流调压器由可控整流电路和触发电路2部分组成，其电路原理图如图2－2－6所示。从图2－2－6中可知，二极管D1～D4组成桥式整流电路，双基极二极管T1构成张弛振荡器作为可控硅的同步触发电路。当调压器接上电后，220V交流电通过负载电阻RL经二极管D1～D4整流，在可控硅SCR的A、K两端形成一个脉动直流电压，该电压由电阻R1降压后作为触发电路的直流电源。在交流电的正半周时，整流电压通过R4、W1对电容C充电。当充电电压Uc达到T1管的峰值电压Up时，T1管由截止变为导通，于是电容C通过T1管的e、b1结和R2迅速放电，结果在R2上获得一个尖脉冲。这个脉冲作为控制信号送到可控硅SCR的控制极，使可控硅导通。可控硅导通后的管压降很低，一般小于1V，所以张弛振荡器停止工作。当交流电通过零点时，可控硅自关断。当交流电在负半周时，电容C又重新充电……如此周而复始，便可调整负载RL上的功率了。

图2－2－6　单向可控硅调压电路图

请同学们观察可控硅调光电路和单向可控硅调压电路，说出它们之间的共同点和不同点。