电子调光控制器

电气工程学院课程设计报告

课程名称：电子技术课程设计

系部：电气工程及其自动化

专业班级：电力073班

学生姓名：

学生学号：

指导教师：

完成时间：

报告成绩：

电子调光控制器设计报告

一．设计要求

(1)设计并制造用电子控制的调光控制器。

(2)控制器的控制信号输入用触摸开关。

(3)灯光控制应满足亮度变化平稳且单调变化，不会发生忽暗狐明现象。二．设计的作用与目的

可以根据具体的需要用于各种场合中。

三．设计的具体实现

1.系统概述

若实现调光功能，即是改变灯泡输出功率的大小，可以从改变其电压大小入手。通过所设计的电路来调节其端电压从而达到调光的目的。此功能的具体实现可用一整流电路和一脉冲单元电路组合来实现。整流电路用于实现其交流电变成直流电，而脉冲单元电路则用于产生触发脉冲去触发整流电路从而可调节其整流电路的导通角进而调节其可控整流电路的直流平均输出电压，进而达到调节灯泡亮度的目的。

其原理图及基本工作过程如下：

在接通电源前，其电容C上的电压为零，接通电源后，电容经由R4,RP 充电从而使其电压ＶC逐渐升高，当ＶC达到峰值电压时e-b1间变成导通，电容上电压ＶC经e-b1向电阻R3放电，在R3上输出一个脉冲电压。当放电到电容上的电压降到谷点电压时，由于R4,RP的阻值较大，经由

R4,RP供给的电流小于谷点电流，不能满足VT导通要求，于是单结晶体管恢复到阻断状态。此后，电容又重新充电，重复上述过程，则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晶闸管VS的门极，使可控晶闸管导通，灯泡发光。改变RP的阻值，可改变电容充电的快慢，即改变锯齿波的振荡频率。从而改变可控硅晶闸管VS导通角的大小，即改变了可控整流电路的直流平均输出电压，达到调节灯光亮度的目的。

2.单元电路的设计，仿真与分析

此电路包含两个单元电路，可控整流电路与脉冲单元电路即弛张振荡器。

如上图所示，其为可控整流电路：通过控制晶闸管触发角的大小和导通与关断，可得到其输出电压波形如图下所示。

其工作原理如下：在开关闭合前，晶闸管为关断状态，当开关S闭合

时，在上半周期，且触发角未到达时，其输出电压为零，当在特定时刻有触发脉冲时，晶闸管VS开始导通，此时其输出波形与输入波形相同，当输入电压过零时，流过晶闸管的电流也为零，此时晶闸管关断，从而进入下半周期。在触发角到达前，输出波形也为零，在触发角到达时，输入与输出波形大小相同相位相反，以后重复次过程，便得到如上图所示输出电压波形。通过改变触发角的大小，可以改变输出的直流平均电压的大小。

对于此电路中的元件，对于二极管选普通二极管即可，可选用1N4007型号，晶闸管为单向导通晶闸管，可选用3CT型号即可。又次输入为220V交流电流，所以灯泡应选用额定电压为220V的，即可选用220V/25W。此后可选用可关断220V电压的开关即可。导线若干。

上图为脉冲单元电路的电路图，对于此脉冲单元电路先令RP为一固定值，且令R=R4+RP（固），接通电源开关S，则有两路电流流通。电流IR经电阻R对电容C进行充电，起始电流为ICO=U2/R，充电时间常数为RC,电容C上的电压UC按指数规律上升。另一路电流I2从R2经B1,B2流向R3,其数值为I2=U1/(R2+RBB+R3)一般只有几毫安。在电容上电压上升到管子的峰值电压UP以前，单结晶闸管VT截止，所以当电容C处以充电过程时，R3两端没有脉冲输出。

当UC上升到UP时，管子E-B1结突然导通，电容C通过E-B1结和R3回路放电，由于管子导通后RB1急剧减小，R3又很小，所以起始电流很大，IE由几微安跃变到几十毫安，使R3两端电压U3产生

跳变。随着电容的放电，UC按指数规律下降，降到谷点电压UV时，管子又重新截止，放电过程结束，IE约等于零，R3两端的电压出现负跳变完成了一个脉冲过程。放电过程结束的瞬间，电源U2又开始向电容C重新充电，开始了第二次充放电过程，产生第二个输出脉冲。

周而复始的重复震荡，就获得了电容C上电压UC的连续锯齿波和负载电阻R3上电压UR3的间断尖顶脉冲波。

各元件的选择：为了使次电路能产生连续震荡，必须保证在电容C的充放电过程中单结晶体管能够可靠地导通和截止。为此，电路应该满足一下两个条件：（U2-UP）/R>IP,(U2-UV)/R

对于整体电路，是接在220V的电源上的，又脉冲单元电路所需电压为几伏到十几伏之间即可。所以应在可控整流电路和脉冲单元点电路之间串联一大电阻进行分压。则选用50千欧的即可。

四．电路的安装与调试

一．电路的安装

当拥有所有所需元器件时，应按照电路原理图对其进行排版和焊接，应当进行合理的排版，这样可以使进行焊接时更方便。当进行焊接时，应当注意焊锡不宜过多也不宜过少，单个元器件引脚焊接时间不宜过长，一旦过长可能会使元器件因为过热而损坏。同时安装时应注意安全。二．电路的调试

1.由于电路直接与用电电源相连接，电压比较高，调试时应注意安全，防止触电。调试前应认真，仔细检查各元器件安装情况，以免虚焊和漏焊。然后接上灯泡并进行调试。

2.插上电源插头，人体各部分远离PCB板，打开开关，旋转电位器，灯泡应逐渐变亮。

三．常见故障原因及排除

1.由于二极管的极性接反，导致电路无电流以致灯泡不亮，若此原因，则重新接二极管即可。

2.由BT33组成的单结晶体管张弛振荡器停振，可能造成灯泡不亮，灯泡不可调光。造成听振的原因可能是BT33损坏，电容C损坏等。可用万用表检测或采用替代法确定。

3.电位器顺时针旋转时，灯泡逐渐变暗，可能是电位器触头接反的缘故。此时电位器反接即可。

4.当调节电位器RP至最小值时，突然发现灯泡熄灭，则应该适当增大电阻。

四．心得体会与建议