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发布时间:2020-06-01 09:53


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  2007年第12期 物理通报 物理学与现代生活 家用调光台灯的电路分析 王海震 (保定市铁路一中 河北保定071000) 中学物理教师讲到滑动变阻器时,经常举出家 用调光台灯的例子来说明变阻器的实际应用.然而, 实际的家用调光台灯中是通过简单的电子线路调节 亮度的,并不能简单地认为是将滑动变阻器串联到 主电路中通过改变电路电阻来调光. 下面以笔者拆开的一个调光台灯为例分析家用 调光台灯的电路构成,其电路如图1. 电流很大而管压降只有l v左右. 当给控制极加上电流,G时,使晶闸管产生跳跃 导通的阳极阴极间电压%,智能调光灯参考文献乩随着,G的增大而减 小,直到只需在阳极阴极间加很小的电压就可以使 晶闸管导通. 当阳极和阴极间加上反向电压时,反向电压不 大,只有tied,的反向漏电流;若反向电压超过某一特 定值时,管子被击穿,反向电流急剧增加,管子也就 被损坏. 在实际应用中的单向晶闸管的特性为: ‘7 BTl690。 。 (1)控制极G不加电压,阳极A和阴极K间加正 向电压时,晶闸管不能导通.如所加电压过大形成击 C - 2彳20V黼, lI 主电路 —1—口 :,l “2 5.7岛Q ll D?『lN4【m7 I ,4 砷麓| 穿导通后,管子容易损坏. (2)控制极加上适当控制电压时,阳极和阴极 间只需加很小的正向电压,晶闸管即可导通. (3)阳极和阴极间加反向电压时,不论控制极 有无电压,均不能导通.如反向击穿则管子被损坏. (4)晶闸管一旦导通,控制极就失去作用,即使 去掉控制极电压,管子依然导通;想要使管子截止, 只能把阳极阴极间电压归零,则管子重新截止. 1妒 50V 2 磊赫巍巍蕊雠蕊貔二‰赢。砒赫;艉自螽 图l :。7 j!雾发电路 为了便于分析,先将电路中的两个电子元件作 简单介绍. 桥式整流电路 图1中,四只二极管Dl、D2、 现在我们来分析一下图1的电路.左边浅色部 分是调光台灯的主电路,电源、灯泡、桥式整流电路、 单向晶闸管形成回路,其中由于桥式整流电路的作 D3、D4连接成电桥形式,称桥式整流电路,可将交流 电整流成为直流电. 单向晶闸管 晶闸管(图1中VS) I A 用,通过单向晶闸管的电流是直流电.右边深色部分 是触发电路,通过电阻、乐橙国际lc8电容组成的阻容电路来调节 晶闸管的控制极,以调整主电路中通过的平均电流 大小,从而改变灯泡的亮度. 电源输入220 V正弦交流电,经桥式整流后的 直流电波形如图3(a),单向晶闸管中通过电流的波 形情况如图3(b).从0点开始,晶闸管先处于截止 状态,主电路中没有电流通过,灯泡不发光;但随着 正弦波形电压的不断增大,在触发电路中加在晶闸 管控制极的电压不断增加,直到t时刻(对应图中口 又叫可控硅,是用硅材料制成的半导体 器件,主要成员有单向晶闸管、双向晶 闸管等等. 击 I\G I凡 单向晶闸管有三个电极,阳极A、单向晶闸管 阴极K和控制极G(图2). …。 当阳极和阴极上加正向电压,并且控制极不加 电压(即,G=0)时,随着所加电压UAK的不断增大, ,A一直很小,管子中只有tied,的正向漏电流,晶闸 管处于截止状态;直到£,Al(增加到某一数值%,随 后阳极电流急剧上升,晶闸管导通.导通后,晶闸管 点),触发晶闸管导通,主电路成为通路,灯泡发光; 一47— 万方数据 2007年第12期 物理通报 物理学与现代生活 晶闸管导通后不再受控制极控制,直到电源电压过 零点时,才变回截止状态;而此时由于主电路成为通 路,触发电路上不再承受电源电压,电容C放电完 毕;如此周期性循环.由此可见,图3(b)中阴影部分 是灯泡实际发光的时间段,每一个丌周期内这样的 导通时间段叫做电路的导通角曰. 主电路 0 图4 触发电路 总结来看,调光台灯的电路都是将晶闸管串联 c厂 到主电路中,再采用各种器件来组成触发电路,实现 对晶闸管控制极的控制.而变阻器是安装在触发电 路中,通过改变电阻、电容电路的阻容大小来实现对 o 灯泡亮度的控制. /~一一…一一~一一一~一…~…1、智能调光膜厂家公司价格表 (b) 图3 i ● 绝缘体中也存在“库珀电子对” } ; l 假设当晶闸管控制极加上电压“时,可触发晶 ; 美国物理学家最近惊讶地发现,库珀; 闸管导通.由于触发电路中电容c的存在,当电源 正弦电压达到id,时,控制极上电压相对滞后,并不能 达到/.Z值.调节变阻器RP的阻值,智能调光路灯驱动可以控制电容C 充电的快慢,乐橙国际lc8,就是控制了控制极电压相对电源电压 的滞后程度,改变了控制极达到触发导通电压H的 时间,从而改变了单向晶闸管的导通角臼.导通角口 是灯泡实际发光的时间段,改变了导通角口大小也 就是改变了灯泡的亮度. 变阻器尺P就是台灯的调光旋钮,本电路中尺P 电阻越大,电容达到触发电压的充电时间就越长,灯 泡就越暗.但是由于主电流并不通过触发电路,所以 增大R,电阻不会造成电能的浪费. 家用调光台灯常用的还有以下电路,如图4. 电路采用了适用于交流电的双向晶闸管SCR, 从而取消了桥式整流电路.双向晶闸管就是为了适 应交流电电流方向变化的要求,在单向晶闸管基础 上经过结构调整,不再区分阳极和阴极,只是两个完 全相同的输入输出极.它的正向反向特性曲线都如 单向管的正向曲线一样受控制极控制.在触发电路 中增加了一个双向触发二极管SD,依靠二极管突破 死区电压后的突然导通性质,配合阻容电路,更好地 实现对晶闸管控制极的调节. l电子对不仅存在于超导体中,它们在绝缘; ;体中同样能够形成.相关论文发表在2007; ;年11月23日的《科学》杂志上. ! i 研究人员在一个直径50 nm、多孔蜂} l窝结构的模板上镀了一层超薄铋膜(几个; ;原子厚度),并将温度逐渐接近绝对零度.} i由于该材料厚度的差异,它会表现出绝缘l l体和超导体的转变.当该材料表现为绝缘; i体时,研究人员利用外加磁场探测到了磁; ;致电阻导致的电流变化,表明了库珀对的i ; ^ {存在. { i 研究人员认为,尽管库珀对在超导体} i和绝缘体中都能存在,但它们的行为和表; ;现形式是不同的.在超导体中,电子对之间i {相互联系并且以线性的方式移动,从而创l ;造出持续的电流.而在绝缘体中,库珀电子; i对应该是在独立自旋. ; ; 新的发现有助于加深科学家对超导现i i象的理解,连诺奖得主Cooper也表示,新的l {发现对认识量子效应有重要意义. ; { (摘自科学网2007.11.23) ; 飞.……。,一…,.……~……。,。。.:,智能调光控制器fbc 513-sc。.,.….,….。,。/, 一48一 万方数据 家用调光台灯的电路分析 作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数: 王海震, Wang Haizhen 保定市铁路一中,河北保定,071000 物理通报 PHYSICS BULLETIN 2007(12) 1次 本文读者也读过(10条) 1. 隋金库.李树臣 三种功能的节能台灯电路设计[期刊论文]-现代商贸工业2009,21(1) 2. 王晔Ye GB/T 9473-2008《读写作业台灯性能要求》标准解析(上)[期刊论文]-中国照明电器2009(2) 3. 福满 万事通触摸调光台灯原理及维修[期刊论文]-家庭电子2004(12) 4. 吴克.WU Ke 用可控硅台灯演示调压原理及分析[期刊论文]-物理实验2006,26(4) 5. 金湘亮.曾云.方亦权.刘久玲 一种多用途集成电话台灯电路[期刊论文]-半导体技术2000,25(2) 6. 张水明 为学生设计的台灯控制器[期刊论文]-灯与照明2000,24(2) 7. 世平集团 LED台灯完整解决方案世平集团[期刊论文]-电子产品世界2010,17(1) 8. 程文杰.何人可.刘瀚檐 基于单片机89S51的智能照明系统的设计[期刊论文]-中国仪器仪表2011(7) 9. 新颖感应台灯控制电路[期刊论文]-电子科技2000(1) 10. 王永亮 基于触摸屏的LED彩色台灯控制系统设计[期刊论文]-电子制作2010(8) 引证文献(1条) 1.曹质彬 中职课堂教学改革探析——以《电工电子技术与应用》课堂教学为例[期刊论文]-广东教育(职教版) 2010(11) 引用本文格式:王海震.Wang Haizhen 家用调光台灯的电路分析[期刊论文]-物理通报 2007(12)

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