楼道触摸延时开关设计

西北工业大学明德学院

课程设计

2010年3 月12 日

目录

一、设计要求 (2)

二、设计目的 (2)

1.熟悉晶闸管的开关作用 (2)

2.掌握桥式整流电路原理 (6)

3.掌握三极管的开关作用 (8)

4.掌握稳压管的作用 (9)

三、设计的具体实现 (10)

1.系统概述 (10)

2.单元电路设计 (11)

3.仿真测试 (13)

四、结论与展望 (16)

五、心得体会及建议 (16)

六、附录 (17)

七、参考文献 (18)

楼道触摸延时开关设计报告

一、设计要求

1.设计一楼道触摸延时开关，其功能是当人用手触摸开关时，照明灯点亮，并延续一段时间后自动熄灭。

2.开关的延时时间约1分钟左右。

二、设计目的

1.熟悉晶闸管的开关作用

(1).晶闸管的开关作用

晶闸管是一种开关组件，广泛的应用在各种电路，以及电子设备中。典型的小电流控制大电流的组件，通过一个电流很小的脉冲触发，当晶闸管处于导通状态时它的电阻变得很小相当于一跟导线。

(2).晶闸管的结构和工作原理

晶闸管是四层三端器件，它有J

1、J

2

、J

3

三个PN结,可以把它

中间的NP分成两部分，构成一个PNP型三极管和一个NPN型三极管的复合管。如图图2-1.1所示：

图2-1.1等效图

图2-1.2 器件符号

当晶闸管承受正向阳极电压时，为使晶闸管导通，必须使承受反向电压的PN 结J 2失去阻挡作用。每个晶体管的集电极电流同

时就是另一个晶体管的基极电流。因此是两个互相复合的晶体管电路，当有足够的门极电流Ig 流入时，就会形成强烈的正反馈，造成两晶体管饱和导通。

设PNP 管和NPN 管的集电极电流分别为I C1和I C2，发射极电

流相应为Ia 和I k ，电流放大系数相应为α1=I C1/Ia 和α2=I C2/I k ，设流过J 2结的反相漏电流为I CO ，晶闸管的阳极电流等于两管的集

电极电流和漏电流的总和：

CO k CO

C C +I I Ia+α =α+I +I =I I 2121а (1) 若门极电流为Ig ，则晶闸管阴极电流为：

g a k I I I +=

得出晶闸管阳极电流为： )(121ααа+-+=g co I I I (2)

硅PNP 管和硅NPN 管相应的电流放大系数α1和α2随其发射

极电流的改变而急剧变化。当晶闸管承受正向阳极电压，而门极

未接受电压的情况下，式(2)中Ig=0，(α

1+α

2

)很小，故晶闸管

的阳极电流Ia≈I

CO

，晶闸管处于正向阻断状态；当晶闸管在正向

门极电压下，从门极G流入电流I

g ，由于足够大的I

g

流经NPN管

的发射结，从而提高放大系数α

2，产生足够大的集电极电流I

C2

流过PNP管的发射结，并提高了PNP管的电流放大系数α

1

，产生

更大的集电极电流I

C1

流经NPN管的发射结，这样强烈的正反馈过程迅速进行。

当α

1和α

2

随发射极电流增加而使得(α

1

+α

2

)≈1时，式(2)

中的分母1-(α

1+α

2

)≈0，因此提高了晶闸管的阳极电流Ia。这

时，流过晶闸管的电流完全由主回路的电压和回路电阻决定，晶

闸管已处于正向导通状态。晶闸管导通后，式(2)中1-(α

1+α

2

)

≈0，即使此时门极电流Ig=0，晶闸管仍能保持原来的阳极电流Ia而继续导通，门极已失去作用。在晶闸管导通后，如果不断地减小电源电压或增大回路电阻，使阳极电流Ia减小到维持电流

I H 以下时，由于α

1

和α

2

迅速下降，晶闸管恢复到阻断状态。

(3).晶闸管的工作条件

●晶闸管承受反向阳极电压时，无论门极承受何种电压,晶闸

管都处于关断状态。

●晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情

况下晶闸管才导通。

●晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压,无论门

极电压如何，晶闸管保持导通,即晶闸管导通后，门极失去作用。

●晶闸管在导通情况下，当主回路电压或电流减小到接近于

零时，晶闸管关断。

(4).晶闸管的管脚鉴别

●单、双晶闸管的判别：

先任测两个极，若正、反测指针均不动（R×1挡），可能是A、K或G、A极（对单向晶闸管）也可能是T2、T1或T2、G极（对双向晶闸管）。若其中有一次测量指示为几十至几百欧，则必为单向晶闸管。且红笔所接为K极，黑笔接的为G极，剩下即为A极。若正、反向测批示均为几十至几百欧，则必为双向晶闸管。再将旋钮拨至R×1或R×10挡复测，其中必有一次阻值稍大，则稍大的一次红笔接的为G极，黑笔所接为T1极，余下是T2极。

图2-2 晶闸管管脚

●性能的差别：

将旋钮拨至R×1挡，对于1～6A单向晶闸管，红笔接K极，黑笔同时接通G、A极，在保持黑笔不脱离A极状态下断开G极，指针应指示几十欧至一百欧，此时可控硅已被触发，且触发电压低（或触发电流小）。然后瞬时断开A极再接通，指针应退回∞位置，则表明可控硅良好。

对于1～6A双向晶闸管，红笔接T1极，黑笔同时接G、T2极，在保证黑笔不脱离T2极的前提下断开G极，指针应指示为几十至一百多欧（视晶闸管电流大小、厂家不同而异）。然后将两笔对