可控硅晶閘管調(diào)光電路的制作與設(shè)計(jì)第1頁(yè)/共47頁(yè)技能目標(biāo)①調(diào)光電路元器件識(shí)別②了解晶閘管調(diào)光電路元件的檢測(cè)方法③了解可控硅調(diào)光電路的制作步驟和注意事項(xiàng)技能目標(biāo)第2頁(yè)/共47頁(yè)知識(shí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)①正確識(shí)讀晶閘管調(diào)光電路圖②熟悉晶閘管調(diào)光電路的故障處理方法③熟悉單面印制電路板制作過(guò)程第3頁(yè)/共47頁(yè)制作設(shè)計(jì)制作與設(shè)計(jì)要求①學(xué)習(xí)印制電路板圖設(shè)計(jì)的方法②掌握調(diào)光燈的電路設(shè)計(jì)思路③掌握印制電路板設(shè)計(jì)步驟④印制電路板圖的設(shè)計(jì)基本要求⑤印制電路板布局的設(shè)計(jì)原則第4頁(yè)/共47頁(yè)任務(wù)一調(diào)光電路元器件識(shí)別、參數(shù)與檢測(cè)

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3-1所示。第5頁(yè)/共47頁(yè)操作1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3-1所示。第6頁(yè)/共47頁(yè)操作1判別晶體管的好壞第7頁(yè)/共47頁(yè)操作2晶閘管調(diào)光電路元器件檢測(cè)(1)雙向晶閘管VS的檢測(cè)雙向晶閘管的檢測(cè)，如表3-2所示。第8頁(yè)/共47頁(yè)操作2晶閘管調(diào)光電路元器件檢測(cè)第9頁(yè)/共47頁(yè)操作2晶閘管調(diào)光電路元器件檢測(cè)（2）雙向二極管VD的檢測(cè)雙向二極管的檢測(cè)見表3-3所示。第10頁(yè)/共47頁(yè)操作2晶閘管調(diào)光電路元器件檢測(cè)（3）晶閘管調(diào)光電路元器件功能，如表3-4所示第11頁(yè)/共47頁(yè)任務(wù)二印制電路板的制作

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(guò)程要領(lǐng)如表3-5所示。第12頁(yè)/共47頁(yè)第13頁(yè)/共47頁(yè)第14頁(yè)/共47頁(yè)第15頁(yè)/共47頁(yè)任務(wù)三調(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3-2所示。在安裝過(guò)程中，建議按如下工藝流程進(jìn)行：檢測(cè)元器件質(zhì)量→安裝電阻→安裝雙向二極管→安裝電容→安裝雙向晶閘管→安裝帶開關(guān)電位器→安裝銅柱（接線柱）。操作1晶閘管調(diào)光電路安裝工藝第16頁(yè)/共47頁(yè)第17頁(yè)/共47頁(yè)1）圖3-3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(wàn)不要插錯(cuò)。

2）焊接完后，認(rèn)真檢查電路有無(wú)虛焊、錯(cuò)焊等。檢查無(wú)誤后，方可外接燈泡負(fù)載及交流電源，以便通電測(cè)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(guò)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2晶閘管調(diào)光電路制作注意事項(xiàng)第18頁(yè)/共47頁(yè)任務(wù)四晶閘管調(diào)光電路檢測(cè)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(cè)是關(guān)鍵。檢測(cè)過(guò)程如下。

1）電路接上燈，通電。

2）將萬(wàn)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(wàn)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(shuō)明晶閘管調(diào)光電路制作成功。操作1晶閘管調(diào)光電路的檢測(cè)第19頁(yè)/共47頁(yè)晶閘管調(diào)光電路常見故障維修，如表3-6所示。操作2晶閘管調(diào)光電路常見故障維修第20頁(yè)/共47頁(yè)任務(wù)五調(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120～210V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1調(diào)光燈技術(shù)指標(biāo)和性能的確定第21頁(yè)/共47頁(yè)

依據(jù)以上實(shí)訓(xùn)操作的過(guò)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120～210V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(shuí)能滿足調(diào)壓的范圍。顯然雙向晶閘管能解決這個(gè)問(wèn)題。當(dāng)選用雙向晶閘管時(shí)，接下來(lái)的問(wèn)題就是雙向晶閘管的觸發(fā)和其他細(xì)節(jié)問(wèn)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(jiǎn)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3-4所示。操作2調(diào)光電路的設(shè)計(jì)思路第22頁(yè)/共47頁(yè)第23頁(yè)/共47頁(yè)任務(wù)六調(diào)光電路原理圖識(shí)讀晶閘管調(diào)光電路原理圖，如圖3-5所示。操作1晶閘管調(diào)光電路原理圖第24頁(yè)/共47頁(yè)

根據(jù)圖3-5所示的電路，在給出如圖3-6(a)所示信號(hào)時(shí)，其工作過(guò)程為：閉合開關(guān)S，在交流電壓波形正半周期內(nèi)，UC↑→VD導(dǎo)通↑→UG↑［電壓波形如圖3-6（b）所示］→雙向晶閘管VS導(dǎo)通［電壓波形如圖3-6（c）所示］→控制負(fù)載的工作［電壓波形如圖3-6（d）所示］。當(dāng)交流電下降為零時(shí)，u=0→uK=0→晶閘管VS關(guān)斷。在交流電的負(fù)半周期內(nèi)，工作過(guò)程重復(fù)上述過(guò)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2晶閘管調(diào)光電路工作原理第25頁(yè)/共47頁(yè)操作2晶閘管調(diào)光電路工作原理第26頁(yè)/共47頁(yè)

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θ?？刂平铅鹊母淖?，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。當(dāng)RP調(diào)到阻值較大時(shí)，電容Ｃ充到雙向觸發(fā)二極管轉(zhuǎn)折電壓的時(shí)間較長(zhǎng)，因此晶閘管的導(dǎo)通角θ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θ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2晶閘管調(diào)光電路工作原理第27頁(yè)/共47頁(yè)

波形圖如圖3-6所示。如此周而復(fù)始，在負(fù)載上形成了圖3-6（d）所示的電壓（uL)波形。操作3波形圖第28頁(yè)/共47頁(yè)

晶閘管調(diào)光電路框圖，如圖3-7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。220V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4框圖第29頁(yè)/共47頁(yè)任務(wù)七印制電路板圖的設(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(méi)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(lái)說(shuō)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(shuō)“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1印制電路板圖設(shè)計(jì)的方法和基本要求第30頁(yè)/共47頁(yè)（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3-7所示。操作1印制電路板圖設(shè)計(jì)的方法和基本要求第31頁(yè)/共47頁(yè)

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(lái)，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3-8所示。操作2印制電路板布局的設(shè)計(jì)原則第32頁(yè)/共47頁(yè)第33頁(yè)/共47頁(yè)第34頁(yè)/共47頁(yè)第35頁(yè)/共47頁(yè)任務(wù)八晶閘管交流調(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3-8所示的是電路原理圖。操作1電路原理圖第36頁(yè)/共47頁(yè)第37頁(yè)/共47頁(yè)

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3-11所示。從圖中可知，二極管D1～D4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(guò)負(fù)載電阻RL經(jīng)二極管D1～D4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(guò)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(guò)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(guò)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2電路工作原理第38頁(yè)/共47頁(yè)

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θ?？刂平铅鹊母淖?，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2電路工作原理

調(diào)壓器的調(diào)節(jié)電位器選用阻值為470kΩ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。D1～D4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(guó)產(chǎn)3CT系列。具體如表3-9所示。操作3元器件清單和選擇第39頁(yè)/共47頁(yè)第40頁(yè)/共47頁(yè)

用ProtelDXP軟件繪制圖3-8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3-9所示。操作4印制電路板第41頁(yè)/共47頁(yè)第42頁(yè)/共47頁(yè)項(xiàng)目評(píng)估1.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(guò)程，測(cè)量元器件各極電壓，填寫到表3-10中（滿分10分）。第43頁(yè)/共47頁(yè)(2)印制電路板設(shè)計(jì)評(píng)估通過(guò)項(xiàng)目拓展知識(shí)的學(xué)習(xí)（任務(wù)八），并結(jié)合