電氣開關(guān)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書

目錄一、設(shè)計(jì)要求………2二、設(shè)計(jì)目的………21.熟悉晶閘管的開關(guān)作用…………22.掌握橋式整流電路原理…………63.掌握三極管的開關(guān)作用……84.掌握穩(wěn)壓管的作用…………9三、設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)………………1.系統(tǒng)概述……102.單元電路設(shè)計(jì)………………113.仿真測(cè)試……13四、結(jié)論與展望……五、心得體會(huì)及建議………………六、附錄……………七、參考文獻(xiàn)………一、設(shè)計(jì)要求謝謝閱讀照明燈點(diǎn)亮，并延續(xù)一段時(shí)間后自動(dòng)熄滅。2.開關(guān)的延時(shí)時(shí)間約1分鐘左右。設(shè)計(jì)目的1.熟悉晶閘管的開關(guān)作用(1).晶閘管的開關(guān)作用晶閘管是一種開關(guān)組件，廣泛的應(yīng)用在各種電路，以及電子謝謝閱讀設(shè)備中。典型的小電流控制大電流的組件，通過一個(gè)電流很小的精品文檔放心下載脈沖觸發(fā)，當(dāng)晶閘管處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)它的電阻變得很小相當(dāng)于一感謝閱讀跟導(dǎo)線。(2).晶閘管的結(jié)構(gòu)和工作原理晶閘管是四層三端器件，它有JJJ123三個(gè)PN結(jié),可以把它中間的分成兩部分，構(gòu)成一個(gè)PNP型三極管和一個(gè)NPN感謝閱讀型三極管的復(fù)合管。如圖圖2-1.1所示：圖圖當(dāng)晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓時(shí)，為使晶閘管導(dǎo)通，必須使承謝謝閱讀受反向電壓的PN結(jié)J失去阻擋作用。每個(gè)晶體管的集電極電流精品文檔放心下載2同時(shí)就是另一個(gè)晶體管的基極電流。因此是兩個(gè)互相復(fù)合的晶體謝謝閱讀Ig謝謝閱讀造成兩晶體管飽和導(dǎo)通。設(shè)PNP管和NPN管的集電極電流分別為I和I，發(fā)射極感謝閱讀C1C2電流相應(yīng)為Ia和Iα=I/Ia和α=I，精品文檔放心下載k1C12C2k設(shè)流過J結(jié)的反相漏電流為I，晶閘管的陽(yáng)極電流等于兩管的精品文檔放心下載2CO集電極電流和漏電流的總和：Iа=IC+IC2+I=α1Ia+α2Ik+I(1)若門極電流為Ig，則晶閘管陰極電流為：IkIaIg得出晶閘管陽(yáng)極電流為：IаIIcog1α1α2)(2)硅PNP管和硅NPN管相應(yīng)的電流放大系數(shù)α和α隨其發(fā)射謝謝閱讀12極電流的改變而急劇變化。當(dāng)晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓，而門極謝謝閱讀未接受電壓的情況下，式(2)中Ig=0，(α)很小，故晶閘管的謝謝閱讀12陽(yáng)極電流Ia≈I精品文檔放心下載CO極電壓下，從門極GI，由于足夠大的Igg流經(jīng)NPN管的發(fā)射結(jié)，從而提高放大系數(shù)α，產(chǎn)生足夠大的集電極電流I精品文檔放心下載2C2流過PNP管的發(fā)射結(jié)，并提高了PNP管的電流放大系數(shù)α，產(chǎn)感謝閱讀1生更大的集電極電流I流經(jīng)NPN管的發(fā)射結(jié)，這樣強(qiáng)烈的正反感謝閱讀C1饋過程迅速進(jìn)行。當(dāng)α和α隨發(fā)射極電流增加而使得(α+α謝謝閱讀1212分母1-(α+α，因此提高了晶閘管的陽(yáng)極電流Ia謝謝閱讀12過晶閘管的電流完全由主回路的電壓和回路電阻決定，晶閘管已感謝閱讀處于正向?qū)顟B(tài)。晶閘管導(dǎo)通后，式(2)中1-(α+α，即使精品文檔放心下載12此時(shí)門極電流，晶閘管仍能保持原來的陽(yáng)極電流Ia感謝閱讀導(dǎo)通，門極已失去作用。在晶閘管導(dǎo)通后，如果不斷地減小電源精品文檔放心下載電壓或增大回路電阻，使陽(yáng)極電流Ia減小到維持電流I以下時(shí)，H由于α和α迅速下降，晶閘管恢復(fù)到阻斷狀態(tài)。12(3).晶閘管的工作條件晶閘管承受反向陽(yáng)極電壓時(shí)，無(wú)論門極承受何種電壓,晶閘謝謝閱讀管都處于關(guān)斷狀態(tài)?！窬чl管承受正向陽(yáng)極電壓時(shí)，僅在門極承受正向電壓的情謝謝閱讀況下晶閘管才導(dǎo)通。晶閘管在導(dǎo)通情況下，只要有一定的正向陽(yáng)極電壓,無(wú)論門感謝閱讀極電壓如何，晶閘管保持導(dǎo)通,即晶閘管導(dǎo)通后，門極失去謝謝閱讀作用?！窬чl管在導(dǎo)通情況下，當(dāng)主回路電壓或電流減小到接近于精品文檔放心下載零時(shí)，晶閘管關(guān)斷。(4).晶閘管的管腳鑒別●單、雙晶閘管的判別：A、精品文檔放心下載K或A或G極（對(duì)感謝閱讀精品文檔放心下載向晶閘管。且紅筆所接為K極，黑筆接的為GA謝謝閱讀極。若正、反向測(cè)批示均為幾十至幾百歐，則必為雙向晶閘管。精品文檔放心下載再將旋鈕撥至R×1或R×10擋復(fù)測(cè)，其中必有一次阻值稍大，精品文檔放心下載則稍大的一次紅筆接的為GT2極。感謝閱讀圖●性能的差別：將旋鈕撥至單向晶閘管，紅筆接K謝謝閱讀黑筆同時(shí)接通AA極狀態(tài)下斷開G極，謝謝閱讀且觸發(fā)電壓感謝閱讀A極再接通，指針應(yīng)退回∞謝謝閱讀位置，則表明可控硅良好。對(duì)于～雙向晶閘管，紅筆接T1極，黑筆同時(shí)接G、精品文檔放心下載極，在保證黑筆不脫離T2極的前提下斷開G極，指針應(yīng)指示為謝謝閱讀幾十至一百多歐（視晶閘管電流大感謝閱讀兩筆對(duì)調(diào)，重復(fù)上述步驟測(cè)一次，指針指示還要比上一次稍大十感謝閱讀幾至幾十歐，則表明晶閘管良好，且觸發(fā)電壓（或電流）小。精品文檔放心下載若保持接通A極或TG極，指針立即退回位置，精品文檔放心下載2則說明晶閘管觸發(fā)電流太大或損壞?？砂磮D2方法進(jìn)一步測(cè)量，謝謝閱讀對(duì)于單向晶閘管，閉合開關(guān)K，燈應(yīng)發(fā)亮，斷開K燈仍不息滅，精品文檔放心下載否則說明晶閘管損壞。對(duì)于雙向晶閘管，閉合開關(guān)K，燈應(yīng)發(fā)亮，斷開K，燈應(yīng)不感謝閱讀息滅。然后將電池反接，重復(fù)上述步驟，均應(yīng)是同一結(jié)果，才說謝謝閱讀明是好的。否則說明該器件已損壞。2.掌握橋式整流電路原理(1).單相橋式整流電路的組成單相橋式整流電路由四只二極管組成，其構(gòu)成原則就是保證謝謝閱讀在變壓器副邊電壓u2其方向不變。設(shè)變壓器副邊兩段分別為a和，則ab謝謝閱讀為“－”時(shí)應(yīng)有電流留出a點(diǎn)，ab為“＋”時(shí)應(yīng)有電感謝閱讀流流入aa精品文檔放心下載精品文檔放心下載分別接兩只二極管，以引導(dǎo)電流；如圖2-3所示。圖(2).工作原理設(shè)變壓器副邊電壓u22sint，U2為其有效值。當(dāng)ｕ2為正半周時(shí)，電流由a點(diǎn)流出，經(jīng)過VR、D1L3流入bRu2，o

LuV和V管承受的反響電壓為－u。當(dāng)u為負(fù)半周時(shí)，電流由b2422點(diǎn)流出，經(jīng)VRV2L4流入aRL上的電壓等于－u，即u2，V、V承受的反向電壓為u。u22o13這樣，由于V、V和V、V兩對(duì)二極管交替導(dǎo)通，致使負(fù)1324載電阻RL上在u2的整個(gè)周期內(nèi)都有電流通過，而且方向不變，輸出電壓uosint2-4所示為單相橋式整流電路各2部分的電壓和電流的波形。圖(3).輸出電壓平均值U和輸出電流平均值I根據(jù)圖2-4中所示uUO(AV)的波形可知，輸出電壓的平均值o1sintd(t)20O(AV)解得U220.9UO(AV)2u2的負(fù)半周也利用起來，所以在變壓器副邊電壓有效值相同的情況下，輸出電精品文檔放心下載流的平均值（即負(fù)載電阻中的電流平均值）UIO(AV)O(AV)O(AV)RL0.9U2RL在變壓器副邊電壓相同、且負(fù)載也相同的情況下，輸出電流謝謝閱讀的平均值也是半波整流電路的兩倍。U的角頻率是uOIM22倍，即100HZ，UOIM22U3USOIM20.67U3O()2的2與半波整流電路相比，輸出電壓的脈動(dòng)減小很多。3.掌握三極管的開關(guān)作用三極管工作在飽和導(dǎo)通狀態(tài)(發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都是正偏置)時(shí)，精品文檔放心下載其c-e極間電壓很小，比PN結(jié)的導(dǎo)通電壓還要低(硅管在0.5V感謝閱讀以下)，c-e極間相當(dāng)“短路”，即呈“開”的狀態(tài)。精品文檔放心下載三極管在截止?fàn)顟B(tài)(發(fā)射結(jié)、集電結(jié)都是反偏置)時(shí)，其感謝閱讀謝謝閱讀的狀態(tài)。精品文檔放心下載沒有機(jī)械接點(diǎn)，不產(chǎn)生電火花。開關(guān)的控制靈敏，對(duì)控制信號(hào)的精品文檔放心下載要求低，導(dǎo)通時(shí)開關(guān)的電壓降比機(jī)械開關(guān)大，關(guān)斷時(shí)開關(guān)的漏電精品文檔放心下載流比機(jī)械開關(guān)大。不宜直接用于高電壓、強(qiáng)電流的控制。4.掌握穩(wěn)壓管的作用穩(wěn)壓二極管是一個(gè)特殊的面接觸型的半導(dǎo)體硅二極管，其V-A特性曲線與普通二極管相似，但反向擊穿曲線比較陡。穩(wěn)壓感謝閱讀二極管工作于反向擊穿區(qū)，由于它在電路中與適當(dāng)電陰配合后能感謝閱讀起到穩(wěn)定電壓的作用，故稱為穩(wěn)壓管。穩(wěn)壓管反向電壓在一定范感謝閱讀圍內(nèi)變化時(shí)，反向電流很小。當(dāng)反向電壓增高到擊穿電壓時(shí)，反感謝閱讀向電流突然增大，穩(wěn)壓管從而反向擊穿，電流雖然在很大范圍內(nèi)感謝閱讀變化，但穩(wěn)壓管兩端的電壓的變化卻相當(dāng)小，利用這一特性，因精品文檔放心下載此穩(wěn)壓管在電路到起到了穩(wěn)壓的作用。圖穩(wěn)壓管與其普通二極管不同之處在于反向擊穿是可逆性的。感謝閱讀當(dāng)去掉反向電壓穩(wěn)壓管又恢復(fù)正常，但如果反向電流超過允許范感謝閱讀圍，二極管將會(huì)發(fā)熱擊穿，所以，與其配合的電阻往往起到限流謝謝閱讀的作用。三、設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)1.系統(tǒng)概述系統(tǒng)框圖照明燈指示燈延時(shí)電路(1).系統(tǒng)原理圖圖(2)系統(tǒng)原理綜述二極管VD～VDR、精品文檔放心下載141、與VD5構(gòu)成次回路，控制回路由三極管VT～VT13等組件組成，平時(shí)發(fā)光指示觸摸開關(guān)的位置，方便在夜間尋找開感謝閱讀3的集電極被VD5控制在～VT13均處于截止?fàn)顟B(tài)，VS因?yàn)闊o(wú)觸發(fā)電壓處于關(guān)斷狀態(tài)，故電燈不亮。需要開精品文檔放心下載燈時(shí)，只要用手觸摸一下觸摸電極片M，因人體泄露電流經(jīng)R精品文檔放心下載5與R4分壓后注入三極管VT3的基極，使VT3直流電經(jīng)過VT3的c-e極向電容C2R2使VT21也隨之迅速導(dǎo)通，VS因門極獲得正向觸發(fā)電流而導(dǎo)通，燈H即精品文檔放心下載MC2儲(chǔ)存的電荷通過R2向VT2的發(fā)射結(jié)放電，所以仍能維持VT、VT21及VSH依然點(diǎn)亮。直至C221也隨之截止，VS因失去觸發(fā)電流當(dāng)交流電過零時(shí)即關(guān)斷，燈滅。謝謝閱讀改變RR23及C2的數(shù)值能調(diào)節(jié)電燈每次被點(diǎn)亮的時(shí)間長(zhǎng)短。采用附錄所示數(shù)據(jù)，每觸摸一次電極片MH約能點(diǎn)亮謝謝閱讀左右。電阻R4的作用是使三極管VT3平時(shí)處于反偏狀態(tài)，以減小VT3的漏電流，確保在無(wú)觸摸信號(hào)時(shí)VT2始終處于截止?fàn)顟B(tài)。若取消RVT43管子質(zhì)量不佳，其漏電流可使電容C2兩端電壓不斷上升，最終會(huì)導(dǎo)致VT2誤導(dǎo)通使電燈H點(diǎn)亮。2.單元電路設(shè)計(jì)照明燈電路：照明電路采用交流輸出，將功率小于的燈泡與精品文檔放心下載整流電路部分串聯(lián)連接。整流電路：電路中采用四個(gè)IN4007二極管，互相接成橋式結(jié)構(gòu)。利用謝謝閱讀U感謝閱讀VD1324截止，在負(fù)載RL上得到上正下負(fù)的1324RL極管，使得在交流電源的正、負(fù)半周內(nèi)，整流電路的負(fù)載上都有感謝閱讀方向不變的脈動(dòng)直流電壓和電流。指示燈：VD～VD組成開關(guān)的主回路。平時(shí)，VS精品文檔放心下載14～VD14輸出R限流，1VD穩(wěn)壓，C濾波輸出約左右的直流電供VT523使用。此時(shí)發(fā)光，指示開關(guān)位置，便于夜間尋找開關(guān)。延時(shí)電路：延時(shí)電路的實(shí)現(xiàn)，主要運(yùn)用電容的充放電原理。在VT3得到謝謝閱讀觸發(fā)信號(hào)導(dǎo)通后，電流流經(jīng)電容進(jìn)行充電，電容儲(chǔ)存一定量謝謝閱讀VT、精品文檔放心下載2VTH延時(shí)1謝謝閱讀左右后熄滅。延時(shí)時(shí)間長(zhǎng)短主要由R、C22充電時(shí)間常數(shù)決定，若要延長(zhǎng)或縮短延時(shí)時(shí)間，可適當(dāng)增大或減小R、C22的數(shù)值。觸發(fā)電路：觸摸燈的觸摸開關(guān)是通過人體接觸后產(chǎn)生的電流泄露而工作精品文檔放心下載的。當(dāng)用手觸摸一下觸摸開關(guān)的電極片M時(shí)，人體泄漏電流使精品文檔放心下載VT3導(dǎo)通。此時(shí)，電容、隨即導(dǎo)通，晶感謝閱讀感謝閱讀有多少微伏。而人體本身帶的靜電都有幾千幾萬(wàn)伏。所以觸摸開精品文檔放心下載3.仿真測(cè)試(1).系統(tǒng)電路仿真觸摸延時(shí)開關(guān)電路的仿真測(cè)試，是基于Multisim環(huán)境下進(jìn)謝謝閱讀感謝閱讀深對(duì)系統(tǒng)功能的認(rèn)識(shí)。以下主要對(duì)系統(tǒng)電路，以及輸入信號(hào)、整精品文檔放心下載流、濾波、穩(wěn)壓電路仿真。如圖3-1.2所示，為電極片受到觸發(fā)信號(hào)后，三極管VT、感謝閱讀3VT21依次導(dǎo)通，并且伴隨著電容CC21的充電過程。當(dāng)觸發(fā)消失后電容C、C21放電，燈泡H維持點(diǎn)亮狀態(tài)，當(dāng)左右后燈泡熄滅，回到如圖3-1.1所示狀態(tài)。對(duì)C、R22元件的參數(shù)修改后，燈泡H可以維持點(diǎn)亮的時(shí)間長(zhǎng)短也隨即發(fā)生變化。感謝閱讀圖(2).各功能電路仿真測(cè)試圖3-2.1為輸入信號(hào)仿真波形，輸入信號(hào)為完整的正弦波。精品文檔放心下載經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓后，波形依次如圖3-2.2、3-2.3、3-2.4謝謝閱讀所示。圖圖圖圖四、結(jié)論與展望謝謝閱讀識(shí)分析，達(dá)到了最初的設(shè)計(jì)要求。能夠成功的按要求控制照明燈謝謝閱讀電路，實(shí)現(xiàn)用手觸摸電極片燈泡點(diǎn)亮，并在延時(shí)左右后自精品文檔放心下載動(dòng)熄滅，從而驗(yàn)證了電路的可行性，說明系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需元件參數(shù)謝謝閱讀選取符合要求，此系統(tǒng)電路可以用來批量生產(chǎn)。精品文檔放心下載為樓道內(nèi)燈光控制之余，還體現(xiàn)了節(jié)能的主要目的。但是樓道觸感謝閱讀摸延時(shí)也存在一定的小缺陷，出于安全考慮，在電極片背面應(yīng)焊感謝閱讀一只2MΩ左右的高值電阻，從電阻上引出軟線再接到電路板上感謝閱讀的電阻R將其接入照明線路。五、心得體會(huì)及建議樓道觸摸延時(shí)開關(guān)已經(jīng)在早些年就服務(wù)于大眾了，但是對(duì)于謝謝閱讀相關(guān)知識(shí)了解甚少。在本次的“0樓道觸摸延時(shí)開關(guān)設(shè)計(jì)”中，感謝閱讀充分運(yùn)用所學(xué)的模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)、以及搜集的大量資料。感謝閱讀明白了樓道觸摸延時(shí)開關(guān)的基本原理，并且用所學(xué)知識(shí)對(duì)一些電感謝閱讀路圖改進(jìn)，使其性能更加優(yōu)良。在對(duì)觸摸延時(shí)開關(guān)分析、制作的過程中，很好的鞏固了之前感謝閱讀學(xué)到的模擬電子相關(guān)知識(shí)。重新學(xué)習(xí)了整流電路的相關(guān)內(nèi)容，對(duì)精品文檔放心下載全波整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路有了更深刻的認(rèn)識(shí)，不僅會(huì)感謝閱讀熟練的運(yùn)用計(jì)算公式，而且通過軟件仿真技術(shù)觀察各階段電路的感謝閱讀變化，對(duì)各階段電路的波形有更形象的體會(huì)。此電路用到了晶閘管的門極觸發(fā)原理，在之前對(duì)晶閘管方面謝謝閱讀的學(xué)習(xí)只是皮毛，樓道觸摸開關(guān)電路的設(shè)計(jì)之中又用到了晶閘管精品文檔放心下載的控制機(jī)理。經(jīng)過查閱大量的資料，現(xiàn)在掌握了晶閘管的基本結(jié)精品文檔放心下載構(gòu)、工作原理、以及管腳判別方法，對(duì)以后的電路設(shè)計(jì)有很大的精品文檔放心下載幫助。為了使觸摸延時(shí)開關(guān)電路的設(shè)計(jì)更為直觀，在設(shè)計(jì)過程中用感謝閱讀到了很多次計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)。從對(duì)系統(tǒng)整體電路的仿真