任務(wù)１單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的裝配與調(diào)試任務(wù)２單相半波可控整流調(diào)光燈電路的裝配與調(diào)試任務(wù)３單相交流調(diào)壓電路的裝配與測(cè)試晶閘管不僅具有硅整流器的特性，更重要的是它能以小功率信號(hào)去控制大功率系統(tǒng)，可以作為強(qiáng)電—弱電的接口，高效地完成對(duì)電能的轉(zhuǎn)換和控制。晶閘管主要應(yīng)用于交流或直流調(diào)壓電路、可控整流電路、逆變電路及無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)等高電壓和大電流電路中。１．熟悉單結(jié)晶體管的性能、工作原理及使用方法。２．理解單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的控制原理。３．能正確識(shí)讀單結(jié)晶體管觸發(fā)電路圖、接線圖和布置圖。４．能按照工藝要求正確焊裝單結(jié)晶體管觸發(fā)電路。５．能熟練掌握單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的裝配與調(diào)試方法，并能獨(dú)立排除調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的故障。學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)１單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的裝配與調(diào)試單結(jié)晶體管又稱雙基極二極管，是一種在生產(chǎn)和生活中有著廣泛應(yīng)用的半導(dǎo)體器件。本次任務(wù)的主要內(nèi)容如下：根據(jù)給定的技術(shù)指標(biāo)，按照電路圖裝配并調(diào)試單結(jié)晶體管觸發(fā)電路；同時(shí)能獨(dú)立解決調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的故障。任務(wù)引入相關(guān)知識(shí)一、單結(jié)晶體管１．單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)、圖形符號(hào)及等效電路單結(jié)晶體管ａ）結(jié)構(gòu)ｂ）等效電路ｃ）外形ｄ）圖形符號(hào)２．單結(jié)晶體管的工作原理單結(jié)晶體管的實(shí)驗(yàn)電路單結(jié)晶體管的伏安特性曲線３．單結(jié)晶體管型號(hào)單結(jié)晶體管的型號(hào)有BT31、BT33和BT35。其中，B表示半導(dǎo)體，T表示特種管，第1個(gè)數(shù)字“3”表示3個(gè)電極，第2個(gè)數(shù)字表示單結(jié)晶體管的耗散功率，單位是mW。４．單結(jié)晶體管的測(cè)試方法單結(jié)晶體管的具體檢測(cè)方法如下：（１）將萬(wàn)用表的量程置于電阻R×1k擋。（２）將萬(wàn)用表黑表筆接e端。（３）將萬(wàn)用表紅表筆接b1端。二、單結(jié)晶體管振蕩電路利用單結(jié)晶體管的負(fù)阻特性和RC電路的充放電特點(diǎn)，可以組成頻率可調(diào)的單結(jié)晶體管振蕩電路（也稱張弛振蕩器），用來(lái)產(chǎn)生晶閘管的觸發(fā)脈沖，如圖所示。單結(jié)晶體管振蕩電路結(jié)構(gòu)及電壓波形ａ）電路ｂ）電壓波形三、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的分析由單結(jié)晶體管構(gòu)成的觸發(fā)電路具有簡(jiǎn)單、可靠、抗干擾能力強(qiáng)、溫度補(bǔ)償性能好等優(yōu)點(diǎn)，在小容量的晶閘管裝置中應(yīng)用廣泛。觸發(fā)電路由兩部分組成，即由四個(gè)二極管組成的橋式整流電路和一個(gè)由2CW64穩(wěn)壓管、BT33單結(jié)晶體管、RP電位器以及V7、V8組成的直接耦合放大電路。四、觸發(fā)電路各元器件的選擇１．電阻R2

的選擇電阻R2

是用來(lái)補(bǔ)償溫度對(duì)峰點(diǎn)電壓UP

的影響，通常取值范圍為200～600

Ω。２．輸出電阻R3

的選擇輸出電阻R3

的大小將影響輸出脈沖的寬度與幅值，通常取值范圍為50～100

Ω。３．電容C1

的選擇電容C1的大小與脈沖寬窄和RE的大小有關(guān)，通常取值范圍為0.1～1μF。任務(wù)實(shí)施一、任務(wù)準(zhǔn)備實(shí)施本任務(wù)教學(xué)所使用的實(shí)訓(xùn)設(shè)備及工具、材料。二、電路裝配１．繪制電路的元器件布置圖２．元器件的檢測(cè)對(duì)電路中使用的元器件進(jìn)行檢測(cè)與篩選。３．元器件的成型將所用元器件按插裝工藝要求進(jìn)行成型。４．元器件的插裝焊接按照裝配工藝要求進(jìn)行元器件的插裝焊接。５．鍍錫裸銅絲的焊接根據(jù)元器件布置圖進(jìn)行鍍錫裸銅絲的焊接。要求布線正確，焊點(diǎn)合格，無(wú)虛焊、短路現(xiàn)象。６．焊接檢查焊接結(jié)束，首先檢查電路有無(wú)漏焊、錯(cuò)焊、虛焊等問(wèn)題。三、通電前的檢查電路安裝完畢后，必須在不通電的情況下，對(duì)電路板進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的檢查，以便糾正安裝錯(cuò)誤。檢查中應(yīng)注意以下問(wèn)題：（１）元器件引腳之間有無(wú)短路。（２）檢查單結(jié)晶體管管腳有無(wú)接錯(cuò)，用萬(wàn)用表歐姆擋檢查管腳有無(wú)短路、開(kāi)路等問(wèn)題。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)糾正。四、電路測(cè)試單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的調(diào)試與檢修是通過(guò)幾個(gè)點(diǎn)的典型波形來(lái)判斷電路及其各個(gè)元器件是否能正常工作的。其主要的波形測(cè)試方法如下。１．橋式整流后脈沖電壓的波形測(cè)試２．同步電壓的波形測(cè)試３．電容電壓的波形測(cè)試４．輸出脈沖波形的測(cè)試１．熟悉晶閘管的性能、工作原理及使用方法。２．能正確識(shí)讀單相半波晶閘管調(diào)光電路圖、接線圖和布置圖。３．能理解單相半波晶閘管調(diào)光電路工作原理。４．能按照工藝要求正確焊裝單相半波晶閘管調(diào)光電路。５．會(huì)進(jìn)行單相半波晶閘管調(diào)光電路的測(cè)試，并能獨(dú)立排除調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的故障。學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)２單相半波可控整流調(diào)光燈電路的裝配與調(diào)試晶閘管是一種用硅材料制成的大功率半導(dǎo)體器件，可以用于整流、調(diào)壓、調(diào)速、開(kāi)關(guān)和變頻等方面。本次任務(wù)的主要內(nèi)容如下：根據(jù)給定的技術(shù)指標(biāo)，按照電路圖裝配并調(diào)試單相半波可控整流調(diào)光燈電路；同時(shí)能獨(dú)立解決調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的故障。任務(wù)引入一、晶閘管的結(jié)構(gòu)及工作原理１．晶閘管的結(jié)構(gòu)閘管（SCR）是一種用硅材料制成的大功率PNPN四層半導(dǎo)體器件，可以用于整流、調(diào)壓、調(diào)速、開(kāi)關(guān)和變頻等方面，有著廣泛的應(yīng)用。晶閘管具有三個(gè)PN結(jié)，引出三個(gè)電極：陽(yáng)極A、陰極K和控制極（也稱門(mén)極）G。相關(guān)知識(shí)晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和等效電路如圖所示。晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及等效電路ａ）晶閘管內(nèi)部結(jié)構(gòu)ｂ）以三個(gè)PN結(jié)等效電路２．晶閘管的工作原理晶閘管工作原理等效電路二、晶閘管的伏安特性和主要參數(shù)１．晶閘管的伏安特性曲線晶閘管陽(yáng)極與陰極間的電壓和陽(yáng)極電流的關(guān)系，稱晶閘管的伏安特性。２．晶閘管的主要參數(shù)表所列為晶閘管的主要參數(shù)和晶閘管正反向重復(fù)峰值電壓等級(jí)。晶閘管的主要參數(shù)晶閘管標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)（１）額定電壓UTn例如，某晶閘管實(shí)測(cè)正向重復(fù)峰值電壓UDRM＝840V，反向重復(fù)峰值電壓URRM＝960V，將兩者較小的840V按晶閘管的主要參數(shù)表所示取整數(shù)得800V，該晶閘管的額定電壓為800V，即8級(jí)。即：（２）額定電流IT(AV)

晶閘管的額定電流也稱為額定通態(tài)平均電流，指在環(huán)境溫度為40°C和規(guī)定的冷卻條件下，晶閘管在導(dǎo)通角不小于170°的電阻性負(fù)載電路中，當(dāng)不超過(guò)額定結(jié)溫且穩(wěn)定時(shí)，所允許通過(guò)的工頻正選半波電流的平均值。整流設(shè)備的輸出端所接負(fù)載常用平均電流來(lái)表示，晶閘管額定電流的標(biāo)定與其他電氣設(shè)備不同，采用的是平均電流，而不是有效值，因此又稱為額定通態(tài)平均電流。其兩者的關(guān)系為：晶閘管在實(shí)際選擇時(shí)，其額定電流的確定一般按以下原則：管子的額定電流大于其所在電路中可能流過(guò)的最大電流的有效值，同時(shí)取1.5～2倍的余量，即：所以【例】一只晶閘管接在220V交流回路中，通過(guò)該管的電流有效值為50A，試問(wèn)應(yīng)選擇什么型號(hào)的晶閘管？解：晶閘管的額定電壓為：按晶閘管參數(shù)系列取700V，即7級(jí)。晶閘管的額定電流為：按晶閘管參數(shù)系列取50A，所以選取晶閘管型號(hào)為KP50—7。３．晶閘管的型號(hào)根據(jù)國(guó)家的有關(guān)規(guī)定，普通的晶閘管的型號(hào)意義如下：４．選型方法（１）單相半波可控整流調(diào)光電路晶閘管可能承受的最大電壓。（２）考慮2～3倍的余量選取。（３）確定所需晶閘管的額定電壓等級(jí)。（４）根據(jù)白熾燈的額定值計(jì)算出其阻值的大小。（５）確定流過(guò)晶閘管電流的有效值。（６）考慮1.5～2倍的余量，確定晶閘管的額定電流IT（AV）。三、晶閘管的檢測(cè)方法檢測(cè)晶閘管的具體方法如下：（１）將萬(wàn)用表的量程置于電阻R×100

擋，用萬(wàn)用表紅表筆接晶閘管的陽(yáng)極，黑表筆接晶閘管的陰極，并觀察指針擺動(dòng)情況。（２）將萬(wàn)用表紅表筆接晶閘管的控制極，黑表筆接晶閘管的陰極觀察指針擺動(dòng)情況。四、單相半波可控整流調(diào)光燈電路工作原理單相半波可控整流調(diào)光燈電路實(shí)際上就是負(fù)載為阻性的單相半波可控整流電路，通過(guò)對(duì)電路的輸出波形ud和晶閘管兩端電壓uVT

波形的分析，來(lái)判斷電路工作是否正常是調(diào)試及維修過(guò)程中非常重要的方法。單相半波可控整流調(diào)光燈主電路３．不同的控制角α

下的電路工作波形分析繼續(xù)改變觸發(fā)脈沖的加入時(shí)刻，可以分別得到控制角α

為60°、90°、120°時(shí)輸出電壓和管子兩端的波形。電路中晶閘管能夠被觸發(fā)導(dǎo)通是因?yàn)橛|發(fā)脈沖在晶閘管陽(yáng)極電壓為正的區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)。因此，必須根據(jù)被觸發(fā)晶閘管的陽(yáng)極電位，提供相應(yīng)的觸發(fā)電路的同步信號(hào)電壓，以確保晶閘管需要脈沖的時(shí)刻觸發(fā)電路能夠正確送出脈沖。這種正確選擇同步信號(hào)電壓相位以及得到不同相位同步信號(hào)電壓的方法被稱為晶閘管裝置的同步或定相。４．結(jié)論由以上分析可得出以下結(jié)論：（１）在單相半波整流電路中，改變的α

大小即改變觸發(fā)脈沖在每周期內(nèi)出現(xiàn)的時(shí)刻，則ud

和id的波形也隨之改變，但是直流輸出電壓瞬時(shí)值ud的極性不變，其波形只在u2

的正半周出現(xiàn)，這種通過(guò)對(duì)觸發(fā)脈沖的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)改變直流輸出電壓大小的控制方式被稱為相位控制方式，簡(jiǎn)稱相控方式。（２）理論上移相范圍為0°～180°。在本任務(wù)中，若要實(shí)現(xiàn)移相范圍達(dá)到0°～180°，則需要改進(jìn)觸發(fā)電路以擴(kuò)大移相范圍。（３）單相半波可控整流帶電阻性負(fù)載電路參數(shù)的計(jì)算。１）輸出電壓平均值的計(jì)算公式為：２）負(fù)載電流平均值的計(jì)算公式為：３）負(fù)載電流有效值的計(jì)算公式為：４）晶閘管可能承受的最大電壓為：任務(wù)實(shí)施一、任務(wù)準(zhǔn)備實(shí)施本任務(wù)教學(xué)所使用的實(shí)訓(xùn)設(shè)備及工具、材料。二、電路裝配１．繪制電路的元器件布置圖２．元器件的檢測(cè)對(duì)電路中使用的元器件進(jìn)行檢測(cè)與篩選。３．元器件的成型將所用元器件按插裝工藝要求進(jìn)行成型。４．元器件的插裝焊接按照裝配工藝要求進(jìn)行元器件的插裝焊接。５．鍍錫裸銅絲的焊接根據(jù)元器件布置圖進(jìn)行鍍錫裸銅絲的焊接。要求布線正確，焊點(diǎn)合格，無(wú)虛焊、短路現(xiàn)象。６．焊接檢查焊接結(jié)束，首先檢查電路有無(wú)漏焊、錯(cuò)焊、虛焊等問(wèn)題。三、通電前的檢查電路安裝完畢后，必須在不通電的情況下，對(duì)電路板進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的檢查，以便糾正安裝錯(cuò)誤。檢查中應(yīng)注意以下問(wèn)題：（１）元器件引腳之間有無(wú)短路。（２）檢查單結(jié)晶體管、晶閘管管腳有無(wú)接錯(cuò)，用萬(wàn)用表歐姆擋檢查管腳有無(wú)短路、開(kāi)路等問(wèn)題。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)即時(shí)糾正。四、電路測(cè)試焊接完成經(jīng)檢查合格后，將主電路和觸發(fā)電路的電源端按電壓等級(jí)接到具有兩個(gè)二次繞組的變壓器上，然后通電對(duì)各點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)試和測(cè)量。１．了解雙向晶閘管的性能、工作原理及使用方法。２．理解單相交流調(diào)壓電路工作原理。３．能正確識(shí)讀單相交流調(diào)壓電路圖、接線圖和布置圖。４．能按照工藝要求正確焊裝單相交流調(diào)壓電路。５．會(huì)進(jìn)行單相交流調(diào)壓電路的測(cè)試，并能獨(dú)立排除調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的故障。學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)３單相交流調(diào)壓電路的裝配與測(cè)試在調(diào)速系統(tǒng)中，許多時(shí)候都要求獲得幅值（大小）可調(diào)的輸出信號(hào)，利用單相交流調(diào)壓電路就可以實(shí)現(xiàn)。本次任務(wù)的主要內(nèi)容如下：根據(jù)給定的技術(shù)指標(biāo)，按照電路圖裝配并調(diào)試單相交流調(diào)壓電路；同時(shí)獨(dú)立解決調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的故障。任務(wù)引入相關(guān)知識(shí)一、電壓比較器１．雙向晶閘管的結(jié)構(gòu)及圖形符號(hào)雙向晶閘管是在單向晶閘管的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種交流型功率控制器件。雙向晶閘管的特點(diǎn)是可以等效為兩個(gè)單向晶閘管反向并聯(lián)。雙向晶閘管可以控制雙向?qū)ǎ虼顺刂茦OG外的另兩個(gè)電極也稱為主電極T1、T2。２．雙向晶閘管的工作特性雙向晶閘管具有以下特點(diǎn)：（１）控制極上無(wú)觸發(fā)電壓時(shí)，雙向晶閘管不導(dǎo)通。（２）無(wú)論主極電壓極性如何，控制極的觸發(fā)信號(hào)無(wú)論是正還是負(fù)，只要電壓足夠大，均可觸發(fā)雙向晶閘管導(dǎo)通。（３）雙向晶閘管一旦導(dǎo)通，控制極即失去控制作用。主電極電流減小至維持電流時(shí)，雙向晶閘管即關(guān)斷。由于雙向晶閘管主電極可以雙向?qū)ǎ砸话阌糜诮涣髫?fù)載。３．雙向晶閘管的檢測(cè)方法雙向晶閘管的管腳判別。（１）用萬(wàn)用表的R

×100或R

×1k擋，測(cè)量雙向晶閘管的第一陽(yáng)極T1

和第二陽(yáng)極T2之間的電阻。（２）測(cè)量雙向晶閘管的第二陽(yáng)極T2

與控制極G之間的電阻。（３）測(cè)量雙向晶閘管的第一陽(yáng)極T1和控制極G之間的電阻。二、單相交流調(diào)壓電路的工作原理單相交流調(diào)壓的主電路，電路常用雙向晶閘管。雙向晶閘管也可用兩只晶閘管反并聯(lián)替代。但如果采用兩只晶閘管反并聯(lián)的形式，則需要兩組獨(dú)立的脈沖電路