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实验四 可控硅调光电路

一．实验目的
1. 了解由晶闸管构成的调光电路的结构和工作原理。
2. 观察各部分的电压波形，加深理解晶闸管可控整流电路的工作原理

二．电路原理简述
可控整流电路的作用是把交流电变换为电压值可以调节的直流电，图4-1所示为单相半控桥式整流实验电路，主电路由负载Rd（白炽灯泡）和晶闸管T1组成，触发电路为单结晶体管T2及阻容元件构成的阻容移相触发电路。改变晶闸管T1的导通角，使可调节主电路的可控整流电压（或电流）的数值，这点可由电灯负载的亮度变化看出，晶闸管导通角的大小决定于触发脉冲的频率f，由公式

可知，当单结晶体管的分压比η（一般在0.5～0.8之间）及电容C值固定时，则频率f大小由RW决定，因此，通过调节电位器RW，就可以改变触发脉冲频率，主电路的输出电压也随之改变，从而达到可控调压的目的。关于单结晶体管为何能产生触发脉冲以及它的负阻效应，请参考教材和有关的文献，因篇幅有限，不便详细阐述。

图4-1

用万用表的电阻档可对单结晶体管和晶闸管进行简易测试。图4-2为单结晶体管BT33管脚排列，结构图及电路符号，好的单结晶体管PN结正向电阻REB1、REB2均较小，且REB1稍大于REB2，PN结的反向电阻RB1E、RB2E应很大，根据所测阻值，即可判断出各管脚及管的质量优势。
（a） （b） （c）
图4-2

图4-3为晶闸管BT151管脚排列、结构图及电路符号。晶闸管阳极（A）-阴极（K）及阳极（A）-门极（G）之间的正反向电阻RAK、RKA、RAG、RGA均应很大，而G-K之间为一个PN结，PN结正向电阻应较小，反向电阻应很大。

（a） （b） （c）
图4-3

三．实验设备
名称 数量 型号
1． 交直流稳压电源 1台 MC1095E
2． 通用示波器 　　　　　　 1台
3． 万用表 1只 500型/MF47型
4． 直流电流表 1只
5． 二极管 5只 1N4007*5
6． 稳压二极管 1只 9.1V*1
7． 电容 1只 0.047μF*1
8． 电阻 4只 100Ω/2W*1 300Ω/1W*1
510Ω/2W*1 2kΩ/1W*1
9． 电位器 1只 470kΩ*1
10. 可控硅 1只 BT151
11. 单结晶体管 1只 BT33
12. 灯座（配白炽灯泡） 1只 24V/2W
13. 短接桥和连接导线 若干 P8-1和50148
14. 实验用9孔插件方板 297mm×300mm

四. 实验内容与步骤
1. 单结晶体管的简易测试
用万用表R×10Ω档分别测量EB1、EB2间正反向电阻，记入表4-1
2. 晶闸管的简易测试
用万用表R×1kΩ档分别测量A-K、A-G间正反向电阻，用R×10Ω档测量G-K间正反向电阻，记入表4-2。
表4-1
REB1（Ω）
REB2（Ω）
RB1E（Ω）
RB2E（kΩ）
结论

表4-2
RAK（kΩ）
RKA（kΩ）
RAG（kΩ）
RGA（kΩ）
RGK（kΩ）
RKG（kΩ）
结论

3. 晶闸管导通，关断条件测试
按图4-4连接实验电路。

图4-4

1） 晶闸管阳极加12V正向电压。a.在门极开路和加12V正向电压时观察管子是
否导通（导通时电灯亮，关断时电灯熄灭）；b.管子导通后，在去掉+5V门极电压和反接门极电压（接-5V）时，观察管子是否继续导通。
2）晶闸管导通后。a.去掉+12V阳极电压；b.反接阳极电压（接-12V），观察管子是否关断。记录之。
4. 晶闸管可控整流电路
按图4-1连接实验电路，取工频电源电压12V作为整流电路输入电压ui，电位器Rw置中间位置。
1）单结晶体管触发电路
a. 断开主电路（把灯泡取下），接通电源，用示波器依次观察并记录工频电源电压值ui，整流输出电压uo，削波电压uW，锯齿波电压uE，触发输出电压uB1，记录波形时，注意各波形间对应的关系，并标出电压幅度及时间，记录表4-3。
b. 改变移相电位器RW阻值，观察uE及uB1波形的变化及uB1的移相范围，记入表4-3。

表4-3
ui
uo
uW
uE
uB1
移相范围

2）可控整流电路
断开工频电源电压，接入负载灯泡Rd，再接通电源，调节电位器RW，使灯泡由暗到中等亮，再到最亮，用示波器观察晶闸管两端电压uT1，负载两端电压ud ，并测量负载直流电压Ud及工频电源电压Ui有效值，记入表4-4。
表4-4

暗
较亮
最亮
ud波形

uT1波形

导通角Q

Ud（V）

Ui（V）

五．分析与讨论
1. 总结晶闸管导通、关断的基本条件。
2. 列表整理所测的实验数据，绘出所观测到的各部分波形。
3. 按实验内容分析所测的实验结果与理论值的差别，分析产生误差的原因。
4. 分析实验中出现的异常现象。
4-4