常用电子线路的安装

第三章 常用电子线路的安装

3．1 稳压电源电路

3．1．1 单向桥式整流、滤波电路

将交流电转换成直流电的过程称为整流。整流的核心是整流电路，单相桥式整流电路是用四只二极管组成的一种简单的整流电路，如图3-1所示，单相整流电路整流后得到的电压是脉动直流电压，其中含有较大的交流成分。这种波形曲线不平滑的直流电只能用于电镀、电焊、蓄电池充电等要求不高的设备中，而对于有些仪器仪表及电气设备，往往要求直流电压和直流电流都比较平滑，所以就必须把呈脉动变化的直流电变为平滑的直流电。也就是说，要尽量保留脉动电压的直流成分，并尽可能滤除它的交流成分，这就是我们所说的滤波；这种电路叫滤波电路。滤波电路由电容器、电感器和电阻器按照一定的方式组合而成，滤波电路直接连接在整流电路的后面(以电容器滤波为例)。

图3-1 单向桥式整流、滤波电路

1．整流电路的工作原理 图3-2所示电路中，当二次电压u2在正半周时，二次绕组的上部为正极，下部为负极，V1和V4两个二极管导通，电流的流向为：从二次绕组的上部经V1流向负载的A端，通过负载电阻RFZ后，又从B端经过V4流回二次绕组。当二次电压u2在负半周时，二次绕组的上部为负极，下部为正极，V2和V3两个二极管导通，电流的流向为：从二次绕组的下部经V2流向负载的A端，通过负载电阻RFZ后，又从B端经过V3流回二次绕组。负载流过两个半周的电流方向都是从A到B；也就是A端是负载的正极，B端是负载的负极，负载工作在直流状态下，它的输出波形如图3-3a所示。 2．滤波电路的工作原理

图3-1所示电路中采用的是丌型滤波器。在第一个半周时，电容器C1会迅速充电，很快达到整流后的电压U0的最大值；当U0下降时，电容器C1充上的电压通过负载电阻放电，由于负载电阻一般很大，因此电容器放电进行得很慢；刚刚放掉一些，下一个半周又使电容器充电；这样反复充电、放电，就使输出电压的脉动大为减小。电容器C2所起

的作用和C1一样。通过两次滤波，输出电压UL，的波形更为平坦，输出波形如图3-3b所示。

图3-2 无滤波的整流电路的工作原理图

(a)

(b)

图3-3 整流及滤波电路的波形

3．1．2 并联型直流稳压电源

交流电压经过整流、滤波后已经变换成波形比较平滑的直流电，但这样取得的直流电往往是不够稳定的，当电网电压波动或负载发生变化时，整流滤波后输出的直流电压也随着变化，因此只能供一般电气设备使用。对于电子电路，特别是精密电子测量仪器、自动控制、计算机等设备，要求由很稳定的直流电源供电。因此，在整流滤波之后，还要求接入直流稳压电路，以保证输出电压的稳定。

所谓稳压电路，就是指当电网电压波动或负载发生变化时，依然能够使输出电压保持稳定的电路。并联型直流稳压电源，适用于负载电流变化不大或极易发生短路的场合。它的特点是：电路元器件少，造价低；输出短路时，不容易损坏元器件；效率低；输出电压

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不能高于调整元件的电压，而且输出电压变化范围很小；负载变化较大时，输出电压变化也较大。并联型直流稳压电源的电路是在单相桥式整流、滤波电路的基础上并联稳压电路而构成的，稳压电路由电阻R2和稳压二极管V5组成，如图3-4所示。

图3-4 并联型直流稳压电源电路

1．硅稳压管的工作特性

硅稳压管是采用特殊工艺制造的，它的正向特性与一般二极管相似，而反向特性却有很大不同，反向击穿区的曲线更为陡峭，其伏安特性曲线，如图3-5所示。根据二极管的击穿效应，只要击穿电流，使其功率损耗不超过额定值，硅稳压管就可长期工作在反向击穿区。从图中可以看出，当反向电压较小时，稳压管的电流也很小，如曲线OA段。当反向电压达到UZMIN时，反向电流开始增加，稳压管工作状态进入击穿区。超过UZM时，PN结严重击穿，流过PN结的电流过大，因过热而烧坏。当反向电流被在IZMIN到IZM之间变化(ΔIZ)时，稳压管两端的反向电压从UZMIN到UZM变化(ΔUZ)，ΔIZ变化较大，而ΔUZ变化很小，如曲线AC段。稳压管正是利用其伏安特性曲线中的反向击穿区AC段，反向电流大范围变化而反向电压几乎不变的特性来进行稳压的。

2．稳压电路的工作原理 如图3-4所示，当负载电阻增大(调节电位器RP，使阻值变大)时，电路输出电压UL，会略微偏高，稳压管V5中的电流便会增加，这时降压电阻R2两端电压降增大，使输出电压UL，又恢复到原来的数值。当负载电阻减小(调节电位器RP，使阻值变小)时，电路输出电压UL会偏低，它的调整过程与上述过程相反。电路通过稳压管V5的调整，虽然负载电阻变化较大，而输出电压UL。变化却很小。因而，该电路起到了直流稳压的作用。其中，电阻R2的另一个作用是稳压管的电流，使稳压管电流IZ不超过允许值。

如果负载电阻不变，而电网电压u1升高使整流输

出电压上升，那么就会引起稳压二极管V5两端电压 图3-5 硅稳压管的伏安特性

即图3-5硅稳压管的伏安特性输出电压UL增加，根据稳压管的反向击穿特性，只要UL有少许增大就使IZ显著增加，使流过电阻R2的电流I增大，电阻R2上电压降增大，从而抵

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消U0的增加，使负载电压UL保持相对稳定。相反，如果电源电压u1下降，其工作过程与上述相反，UL仍保持相对稳定。

3．1．3 简单串联型直流稳压电源

串联型稳压电源，一般应用在负载变化较大、稳压性能要求较高、输出电压可调等场合。

1．串联型稳压的基本原理

稳压管稳压电路利用并联于负载两端稳压管电流的变化，该变化在限流电阻上产生一定的压降来补偿输出电压的变化，以达到稳定电压的目的。如果在负载电路中串联一个可变电阻器RP，则有Uo=U+UL，如图3-6(a)所示。当RL不变而Uo增大时，会引起UL随之增大，此时增大RP阻值，使RP上的压降U的增加量抵消Uo的增加量，从而保持UL不变；当输入电压Uo不变，而负载电阻RL变小，则负载电流IL增加，使UL下降，此时调小RP的阻值，减小RP上的压降，则仍可保持UL不变。由此可见，RP是一个电压调整器件。这种电压调整器件和负载电阻RL串联所构成的电路，称为串联稳压电路。 通常情况下，人们采用晶体管作为电压调整器件，这个晶体管也称作调整管，如图3-6(b)所示。晶体管相当于一个可调电位器，用集电极和发射极之间的电压UCE的变化来代替可变电阻RP上电压降的变化。

(a) (b) 图3-6 串联型稳压电路原理 (a)串联电位器稳压 (b)串联晶体管稳压

2．串联型稳压电路的主要特点

(1) 各项技术指标较高，效率也比并联型稳压电路高。 (2) 输出电压范围不受调整元器件耐压的。

(3) 线路比较复杂、过载能力较差。 3．简单串联型稳压电源的工作原理

简单串联型稳压电源电路，如图3-7所示。图中V1～V4组成桥式整流电路，C1是滤波电容器。电阻R1与稳压管V6为晶体管V5提供一个基本稳定的电压，称为基准电压。晶体管V5是调整管。电阻R2是晶体管V5的集电极电阻。电阻R3是电源内部的负载电阻，以保证稳压电源输出端断开时，输出电压仍保持在稳定范围之内。

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简单串联型直流稳压电源的工作原理为：

(1) 当负载电阻RL不变，电源电压u1增大时，变压器二次电压随之增大，输出电压Uo也有增大的趋势。由于稳压管V6的稳定电压Uz不变，因此晶体管V5的基极与发射极之间的电压Ube却减小(因为Ube=Uz-Uo)，基极电流Ib和集电极电流IC也随之减小，而集电极与发射极之间的电压Ucc相应增加(因为R2上的电压降减小了)，所以输出电压U0又随着Uce的增加而减小(U0=Uz—Uce)。可见输出电压U0不随输入电压u1的增大而增大，上述稳压过程表示如下：

反之，当电源电压下降时，稳压过程则与上述过程相反。

图3-7 简单串联型直流稳压电源电路

(2) 当电源电压u1不变，负载增大(负载电阻RL减小)，负载电流IL增大，输出电压Uo减小。由于稳压管V6的稳定电压Uz依然不变，因此晶体管V5的基极与发射极之间的电压Ube却增大(因为Ube=Uz—U0)，基极电流Ib和集电极电流IC也随之增大，而集电极与发射极之间的电压Uce相应减小(U0= Uz—Uce )，从而使U。基本不变。上述稳压过程可表示如下：

反之，当负载减小时，稳压过程则与上述过程相反。

3．1．4 串联型可调直流稳压电源

串联型可调直流稳压电源是一种具有组合调整管和单级放大的稳压电源，这种电源的稳定性能较好，应用也很广，电路如图3-8所示。

1．电路的主要特点

(1) 电流放大系数很大，但电压放大系数较小(一般小于1)。 (2) 输入阻抗较高。 2．电路的基本组成

这种串联型可调直流稳压电路由整流滤波、基准电压、取样电路、比较放大电路和调整器件等五个部分组成。

(1) 整流滤波电路 由二极管V1～V4和电容器C1组成,它为稳压电路提供了一个波

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形比较平滑的直流输入电压。

(2) 基准电压 由电阻器R2和稳压二极管V5组成，R2为V5的限流电阻。 (3) 取样电路 由电阻器R3、R4，电位器RP组成，将输出电压变化量的一部分取出，加到晶体管V8的基极。

(4) 比较放大电路 由电阻器R4与晶体管V8组成。

(5) 调整器件 由复合管V6、V7组成。

图3-8 串联型可调直流稳压电源电路

3．电路的工作原理

该串联可调直流稳压电源的工作原理是：取样电路将输出电压变化量的一部分取出，并将其加到比较放大电路后，与基准电压进行比较放大，再去控制调整管(即由V6和V7组成的复合管)。调整管受比较放大电路输出电压的控制，可以自动调整自身压降的大小，以保证电源输出电压稳定不变。图3-8所示电路中，当电位器RP的滑臂向上滑动时，相

，增大R4，当于减小R3输出电压下降；反之，当电位器RP滑臂向下滑动时，相当于增大R3，输出电压上升。此电路可调范围是有限的，因为当R3过小就会使晶体管V8饱减小R4过大又会使晶体管V8截止，所以R3过小或过大都会导致稳压电路失控。 和；R3 4．电源的安装

(1) 电路图如图3-8所示。

(2) 根据电路元器件明细表(见表3-1)配齐元器件。

(3) 用万用表检测元器件的性能及好坏。

(4) 清除元器件引脚处的氧化层和印制电路板的氧化层，并在引脚处镀上焊锡，按图3-8所示进行安装与焊接。安装时要保证晶体管各个极不可接错；稳压管要反向连接；二极管和电容器应正向连接。 5．电源的调试

(1) 用万用表交流电压档测试变压器二次电压u2(约为18V)，再用万用表直流电压档测试电容器C1两端的电压Uc1(约为22V)，再测试稳压管V5两端电压Uz(约为7V)，最后测试输出电压UO(约为12V)。

(2) 调节电位器RP，以使输出端电压UO在一定范围内变化(约为10～14V)。用万用

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表直流电压50V档测试输出端电压Uo。将电位器RP向上调节时，输出电压会随之变大，调至极限位置时，输出电压约为14V；将电位器RP向下调节时，输出电压会随之变小，调至极限位置时，输出电压约为10V。

表3-1 串联型可调直流稳压电路元器件明细表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 符号 T FU1 FU2 V1～V4 V5 V6 V7 V8 C1 C2 C3 R1 R2 R3 R4 RP S 名称 变压器 熔断器 熔断器 二极管 稳压二极管 三极管 三极管 三极管 电容器 电容器 电容器 电阻器 电阻器 电阻器 电阻器 电位器 开关 型号与规格 BK50 220V／18V BX0.5A BX1A IN4004 2CW56 3DGl2 3DG6 3DG6 100μF、50V 10μF、25V 470μF、16V 1KΩ 1KΩ 510Ω 300Ω 470Ω～1KΩ 数量 1 1 1 4 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

6．电源的故障检查

(1) 当电容器C1两端的电压与正常值有很大的偏差时，若为16V左右，则可能是C1脱焊或断路；若为8V左右，则可能是在C1脱焊或断路情况下，整流桥中有某一只二极管脱焊或断路。

(2) 如果电容器C1两端的电压正常，晶体管V6的发射极与集电极之间的电压Uo与电容器C1两端的电压相等，说明调整管已截止；如果Uce很小或为零，则说明调整管已处于饱和导通状态。出现上述现象很可能是调整管已损坏。 (3) 测量稳压二极管V5两端电压应为7V。若稳压二极管V5两端电压为0，可能是该稳压二极管接反或已击穿。

(4) 调节电位器RP，若输出电压没有变化，可能是电位器RP已损坏。

7．注意事项

(1) 对于取样环节和基准电压环节中所使用的电阻，要选用金属膜电阻。 (2) 不可出现虚焊与漏焊现象。

(3) 测量电压时，万用表必须选择适宜的量程，测量直流值时正、负极性不能接反。 (4) 操作时要注意安全。

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3．2 晶闸管电路

3．2．1 单结晶体管的识别和检测

1． 单结晶体管的识别

图3-9所示为具有一个PN结和两个欧姆电极的负阻半导体器件。因为它有一个发射极和两个基极，所以也称它为双基极二极管，如图3-9a所示。从P型半导体上引出发射极e；从N型半导体上引出第一基极b1和第二基极b2，其中离发射极e较远的是第一基极b1，较近的是第二基极b2。

单结晶体管的发射极e相对于两基极都具有单向导电性，两基极b1和b2之间呈纯电阻性，图3-9b所示为单结晶体管的等效电路。

(1) 单结晶体管的型号及命名法 单结晶体管的文字符号为“V”或“VJ”，图形符号如图3-9c所示。图3-10所示为常用的陶瓷封装和金属壳封装的单结晶体管。

国产单结晶体管的型号命名由五部分组成，如图3-11所示。第一部分用字母“B”表示半导体管，第二部分用字母“T”表示特种管，第三部分用数字“3”表示有三个电极，第四部分用数字表示耗散功率，第五部分用字母表示特性参数分类。例如：BT31、BT33和BT35，它们的第四个数字表示耗散功率分别为0.1W、0.3W和0.5W。

(a) (b) (c)

图3-9 单结晶体管

(a) 原理结构 (b) 等效电路 (c) 图形符号

(a) (b) 图3-10 常用单结晶体管的外形结构 (a) 陶瓷封装 (b) 金属壳封装

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图3-11 单结晶体管型号的命名法

(2) 单结晶体管的主要参数 单结晶体管的主要参数有分压比、峰点电压、谷点电压、调制电流和耗散功率。

1) 分压比η 也叫分压系数，是指单结晶体管发射极e至第一基极bl间的电压(不包括PN结管压降)与两极间电压之比。η一般在0.3～0.9之间，是一个由管子内部结构决定的常数。

2) 峰点电压Up 是指单结晶体管刚开始导通时发射极e与第一基极bl间的电压，其所对应的发射极电流叫做峰点电流IP，如图3-12所示。

3) 谷点电压Uv 是指单结晶体管由负阻区开始进入饱和区时发射极e与第一基极bl间的电压，其所对应的发射极电流叫做峰点电流Iv，见图3-12。

4) 调制电流Ib2 是指发射极处于饱和状态时，流经单结晶体管第二基极b2的电流。 5) 耗散功率Ub2M 是指单结晶体管第二基极b2的最大耗散功率，它是一个极限参数，使用中，单结晶体管的实际功率应小于Ub2M，并留有一定余量，以防损坏。 (3) 单结晶体管的用途

图3-12 单结晶体管伏安特性曲线

1) 单结晶体管的基本作用是构成脉冲产生电路，包括振荡器、波形发生器等，并能简化电路结构。图3-13a所示为单结晶体管弛张振荡器，当合上开关S后，电源通过电阻器R1、R2，加于单结晶体管V的b1、b2上；同时，又通过电阻器R向电容器C充电，随着时间的延长，电容器C两端的电压uc(uc=uE)按指数曲线逐渐上升。在uc62

的阻值都很小，放电比较迅速，放电电流在电阻器R1上形成一个脉冲电压u0，如图3-13b所示。

(a) (b)

图3-13 单结晶体管振荡电路

(a)电路图 (b)波形图

由于电阻器R的阻值比较大，当电容器C两端的电压uc下降到单结晶体管的谷点电压Uv时，电源正经过电阻器R供给的电流小于单结晶体管的谷点电流IV，单结晶体管又跳变到截止区，输出电压u0下降到0，完成一次振荡。放电一结束，电容器又重新开始充电，并重复上述过程，结果在电阻器R1上得到一个周期性尖脉冲输出电压，电容器上得到的是锯齿波形电压。通过改变电阻器R或电容器C的大小即可改变振荡周期。

2) 单结晶体管可以用作延时电路。图3-14所示为延时接通开关电路。电源开关S接通后，继电器KA的铁心并不能立即吸合。这时电源正经电位器RP和电阻器R1向电容器C充电，直到电容器C上所充电压达到单结晶体管V的峰点电压Up时，单结晶体管V才开始导通，继电器KA的铁心才吸合。KAl和KA2使继电器KA中的铁心保持吸合状态。调节电位器RP可改变延时时间。KAl将电容器C短路，单结晶体管发射极电位为0，流经单结晶体管的电流逐渐减少，直至单结晶体管截止。由于KA2始终保持接通；KA3也始终处于接通状态，保证被控电路正常工作。

图3-14 单结晶体管延时电路 3) 单结晶体管还可以用作晶闸管触发电路。图3-15所示为调光照明灯电路。在交流电的每半周内，晶闸管V3因单结晶体管V2输出的窄脉冲触发而导通，调节电位器RP改变单结晶体管V2输出窄脉冲的时间，即改变晶闸管V3的导通角，从而改变流过照明灯EL的电流，实现了调光的目的。

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图3-15 单结晶体管的晶闸管触发电路

2．单结晶体管的检测

单结晶体管可以用万用表进行检测。 (1) 管脚的判别

1) 确定发射极e 单结晶体管的发射极e相对第一基极b1和第二基极b2都相当于一个二极管，两基极b1和b2之间相当于一个固定电阻。将万用表的量程转换开关置于“R×1k”档，将红、黑表笔分别接触单结晶体管任意两个管脚，测量其电阻值，接着对调红、黑表笔，再次测量电阻值。若第一次测得的电阻值较小，第二次测得的电阻值较大，则第一次测量时黑表笔所接的管脚为发射极，红表笔所接的管脚为基极，另一管脚也是基极。发射极对另一个基极的测试情况同上。如果两次测得的电阻值都一样，约2 kΩ～10kΩ，那么这两个管脚都为基极，另一管脚为发射极。

2) 确定两基极b1、b2 由于单结晶体管的发射极e在结构上极靠近第二基极b2，故发射极e相对于第一基极b1的正向电阻比发射极e相对于第二基极b2的正向电阻要大一些。测量发射极e和两基极b1和b2间的正向电阻值，即可区别第一基极b1和第二基极b2。

(2) 性能好坏的判别 将万用表的红表笔接单结晶体管的发射极e，黑表笔分别接两个基极b1、b2，两次读数均应为无穷大；反之，黑表笔接发射极e，红表笔分别接两个基极b1、b2，指针均应发生偏转。如果测量结果与上述情况不符，那么说明该被测单结晶体管已损坏。

3．2．2 晶闸管的识别和检测

1．晶闸管的识别

晶体闸流管简称为晶闸管，也叫可控硅，它具有三个电极。晶闸管的种类很多，按控制特性可分为普通晶闸管、快速晶闸管、双向晶闸管、门极关断(GTO)晶闸管和光控晶闸管；按电流容量可分为小功率管、中功率管和大功率管；按关断速度可分为普通管和高频管(工作频率高于

10kHz)。 图3-16 晶闸管结构图

(1) 普通晶闸管的基本结构 普通晶闸管具有可控的单向导电性，也就是说，它不但有一般二极管单向导电的作用，而且还可以对导通电流进行控制。普通晶闸管是PNPN四层结构，形成三个PN结，具有三个外电极即阳极A、阴极K和门极G，可等效为由PNP、NPN两个晶体管组成的复合管，如图3-16所示。在电极A、K间加上正向电压后，晶闸管并不导通。当在门极G加上正向电压时，V1、V2相继迅速导通，此时即使去掉门极电压，晶闸管仍维持导通状态。

双向晶闸管可以等效为两个普通晶闸管反向并联，如图3-17所示。双向晶闸管可以控制双向导通电流，因此除门极外的两个电极不再分阳极和阴极，而称之为主电极T1、T2。普通晶闸管导通后门极就不再起任何作用，要关断它必须切断电源，使流过晶闸管的正向电流小于维持电流IH。而门极关断晶闸管就克服了这种缺陷，当给门极G加上正脉冲电压时它就导通，当门极G加上负脉冲电压时它就关断。

晶闸管的文字符号为“V”或“VT”，图形符号如图3-18所示。常用的晶闸管有塑封式、陶瓷封装式、金属壳封装式和大功率螺栓式；其外形结构如图3-19所示。

(2) 晶闸管的主要参数 晶闸管的主要参数有额定通态平均电流、正反向阻断峰值电压、维持电流、门极触发电压和电流等。

1) 额定通态平均电流IT(AV) 它是指晶闸管通态时在一个周期内允许通过的电流的平均值。使用时应选用IT(AV)大于电路工作电流的晶闸管。

2) 正反向阻断峰值电压 断态重复峰值电压UDRM是指晶闸管正向阻断时允许重复施加的正向电压的峰值；反向重复峰值电压URRM是指允许重复施加在晶闸管两端的反向电压的峰值。应注意的是，电路施加在晶闸管上的电压必须小于UDRM与URRM，并留有一定余量，以免造成击穿损坏。

(a) (b) (a) (b)

图3-17 双向晶闸管结构 图3-18 常用晶闸管的图形符号

(a)图形符号 (b)等效结构 (a) 反向阻断三极晶闸管，N型门极（阳极侧受控）

(b) 反向阻断三极晶闸管，P型门极（阴极侧受控）

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图3-19 常用晶闸管的外形结构

(a)塑封封装 (b)陶瓷封装 (c)金属壳封装式 (d)大功率螺栓式

3) 维持电流IH 它是指保持晶闸管导通所需要的最小正向电流。当通过晶闸管的电流小于IH时，晶闸管将退出导通状态而阻断。

4) 门极触发电压UG和电流IG 它们是指使晶闸管从阻断状态转变为导通状态时，所需要的最小门极的直流电压和电流。

国产晶闸管的型号，见表3-2。普通晶闸管主要有3CT系列和KP系列，双向晶闸管主要有3CTS系列和KS系列，高频晶闸管主要有KK系列。

表3-2 晶闸管的型号

类型 普通晶闸管 双向晶闸管 高频晶闸管

型号 3CT××× KP××× 3CTS×× KS×× KK×× (3) 晶闸管的主要作用 晶闸管具有以小电流(电压)控制大电流(电压)的作用，并具有体积小、重量轻、功耗低、效率高、开关速度快等优点，在无触点开关、可控整流、逆变、调光、调压、调速等方面都得到了广泛的应用。

1) 晶闸管可以用作无触点开关。图3-20a所示为报警器电路，当探头检测到异常情况时，输出一个脉冲至门极G，晶闸管V导通，使报警器开始呜叫，直至有关人员切断开关才停止报警。

2) 晶闸管可以用作可控整流电路，如图3-20b所示。只有当门极G有正触发脉冲时，晶闸管V1和V2才导通并进行整流；而每当交流电压小于零时，晶闸管就处于关断状态。通过改变触发脉冲的变化周期，即可改变晶闸管的导通角，从而改变了输出到负载的直流电压的大小。

3) 双向晶闸管可以用作交流无触点开关。图3-21a所示为交流固态继电器电路，当其输入端加上门极电压时，双向晶闸管V则处于导通状态，便接通了输出端交流电路。 4) 双向晶闸管可以用作交流调压。在图3-21b电路中，电位器RP、电阻器R和电容器C组成充放电回路，电容器C上的电压作为双向晶闸管V的触发电压。调节电位器RP

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可改变电容器C的充电时间，也就改变了双向晶闸管V的导通角，起到交流调压的作用。 5) 门极关断晶闸管可以构成直流逆变电路，如图3-22所示。门关断晶闸管V1、V2的门极触发电压分别为UG1、UG2，它们是频率相同、极性相反的正、负脉冲，可使两个门极关断晶闸管V1与V2轮流导通，在变压器二次侧即可得到频率相同的交流电压。

图3-20 单向晶闸管的应用

(a) (b)

(a) 晶闸管无触点开关电路 (b) 晶闸管可控整流电路及输出波形

图3-21 双向晶闸管的应用

(a)晶闸管交流无触点开关电路 (b)晶闸管交流调压电路

2．晶闸管的检测

(1) 检测普通晶闸管 将万用表的量程转换开关置于“R×1”或“R×10”档，黑表笔接普通晶闸管门极G，红表笔接阴极K，这时测量的是PN结的正向电阻，其阻值一般应为几欧至几百欧。对调两表笔测其反向电阻，其阻值比正向电阻要明显大一些。若普通晶闸管的反向电阻不太大，但它并不能说明该晶闸管不好。门极晶闸管的正向电阻不能为零或大于几千欧，若正向电阻为零时，则说明门极与阴极发生短路；若大于几千欧时，则说明门极

与阴极间为断路。再将万用表的量程转换开关 图3-22门极关断晶闸管构成的直流逆变电路 置于“R×1k”档，分别测量阳极A与阴极K、阳极A与门极G之间的正反向电阻，正常

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情况下它的正、反向电阻均应很大(几百千欧以上)。

(2) 检查晶闸管的导通特性 将万用表的量程转换开关置于“R×l”档，黑表笔接晶闸管的阳极A，红表笔接阴极K，此时表针指示应为无穷大。用螺钉旋具等金属物将门极G与阳极A短接一下(短接后应立即断开)，表针应能够向右偏转并保持在十几欧处，否则说明晶闸管已损坏。

(3) 检测双向晶闸管 将万用表的量程转换开关置于“R×l”档，两表笔测量双向晶闸管门极G与主电极T1间的正、反向电阻，均应为较小阻值；两表笔测量门极G与主电极T2间的正、反向电阻，均应为无穷大。

(4) 检查双向晶闸管的导通特性 将万用表的黑表笔接双向晶闸管的主电极Tl，红表笔接主电极T2，表针指示应为无穷大。将门极G与主电极T2短接一下，表针应能够向右偏转并保持在十几欧处，否则说明双向晶闸管已损坏。

(5) 检测门极关断晶闸管的导通特性 将万用表的量程转换开关置于“R×l”档，黑表笔接关断晶闸管的阳极A，红表笔接阴极K，表针指示应为无穷大。用一节1．5V电池串联一个100Ω的限流电阻作为门极电压，其一端接在阴极K上。当用电池正极碰一下门极G后，若表针右偏，表示晶闸管导通。当用电池负极碰一下门极G后，若表针返回无穷大，表示晶闸管关断，否则说明门极关断晶闸管已损坏。

3．2．3 单相晶闸管直流调光电路

1．单相晶闸管直流调光电路的电路分析

图3-23所示为单相晶闸管直流调光电路。电路中晶闸管的触发部分由单结晶体管振荡电路组成，其温度性能比较好，有一定的抗干扰能力，脉冲前沿陡，输出功率较小，脉冲宽度较窄。此电路只能手动调节电位器RP，不能加入其他信号，移相范围小于或者等于1800。

图3-23 单相晶闸管直流调光电路

图3-23所示电路中，220V交流电压经变压器T降压和整流桥V1～V4整流后，得到一个正弦脉动电压，并加在晶闸管V5的两端；又通过限流电阻R1和稳压二极管V8削波而得到梯形波同步电压；电阻R4、电位器RP、电容器C和单结晶体管V7，组成了弛张振荡器。当电容器C的充电电压在每半个周期内达到单结晶体管的峰点电压时，单结晶体管便从截止转为导通，于是电容器C开始放电，在电阻R3上就可以得到一组输出脉冲，

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其中第一个脉冲使晶闸管触发导通，后面的脉冲对晶闸管的工作没有影响；于是，电流流过照明灯EL和晶闸管V5；流经晶闸管电流的大小，根据功率的不同而不同。晶闸管V5导通后，若电源电压变为0，则晶闸管关断，当下一个脉冲触发晶闸管V5时，电路又会重复上述过程。V6为单向阻断二极管。

调节电位器RP阻值的大小，可以控制每半个周期内晶闸管导通时间的长短，从而改变提供给负载的功率，达到调光的目的。当电位器RP的阻值较小时，电容器C只需较短的充电时间，就能使单结晶体管V7达到峰点电压，此时，晶闸管的导通角较大，灯泡EL的亮度也较高；当电位器RP的阻值较大时，晶闸管的导通角较小，照明灯EL的亮度也较低。

2．单相晶闸管直流调光电路各点波形图

(1) 定性观察电位器RP对照明灯EL的控制作用。调节电位器RP，若照明灯EL的明暗度能随着电位器RP的调节而改变，则说明电路能正常工作；否则，说明电路有故障。 (2) 用示波器观察电路中各点波形，并在直角坐标上绘出波形。

1) 用示波器观察电路中整流部分输出端(1～0)的电压，其波形应如图3-24中所示的脉动电压波形。

2) 接着观察稳压管两端(2～0)的电压，其波形应如图3-24中所示的梯形波。

3) 接着观察电容器两端(3～0)的电压，其波形应如图3-24中所示的锯齿波。调节电位器RP，观察到锯齿波电压的振荡频率有变化。当电位器RP的阻值较大时，其振荡频

率较小，当电位器RP的阻值较小时，其振荡频率较大。 4) 接着再观察电阻器R3两端(4～0)的电压，其波形应如图3-24中所示的一系列尖顶脉冲电压波形。调节电位器RP，当电位器RP的阻值较大时，脉冲后移；当电位器RP的阻值较小时，脉冲前移。

5) 最后观察晶闸管阳极A和阴极K两端(5～0)的电压及照明灯EL两端(1～5)的电压，其波形应如图3-24中所示。调节电位器RP，阳极电压波形应随电位器RP的改变而变化。

图3-24 单相晶闸管直流调光电路各点波形图

3．2．4 单相可控调压电路

1．单相可控调压电路的电路分析

图3-25所示为单相可控调压电路。主电路中由二极管V5、V6，晶闸管V8、V9构成单相半控桥式整流电路，其输出的直流可调电压作为照明灯EL的电源。改变晶闸管V8、

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V9门极脉冲电压的相位(即改变触发延迟角的大小)，便可以改变输出直流电压的大小，进而改变照明灯EL的亮度。控制电路由单结晶体管V10的触发电路构成，其作用是为晶闸管V8、V9的门极提供触发脉冲电压。调节电位器RP的大小可改变触发脉冲的相位。

图3-25 单相可控调压电路

图3-25所示电路中，220V交流电压经变压器T降压和整流桥V1～V4整流后，得到一个正弦脉动电压，通过限流电阻R1和稳压二极管V7削波而得到梯形波同步电压；电位器RP、电阻器R3、电容器C和单结晶体管V10，组成了弛张振荡器。当电容器C的充电电压在每半个周期内达到单结晶体管V10的峰点电压时，单结晶体管V10便从截止转为导通，于是电容器C开始放电，并在电阻器R5上得到一组输出脉冲；其中第一个脉冲分别使晶闸管V8和V9触发导通，后面的脉冲对晶闸管的工作没有影响。应注意的是，虽然从电阻器R5上取出的脉冲触发电压同时供给两只晶闸管，但是只有在晶闸管的阳极承受正向电压时才能导通。

另外，调节电位器RP的阻值，可以控制每半个周期内晶闸管导通时间的长短，从而改变提供给负载的功率，达到调光的目的。

2．单相可控调压电路的安装调试 (1) 电路的安装

1) 电路图如图3-25所示。

2) 按电路元器件明细表(见表3-3)配齐元器件。

3) 用万用表检测各元器件的好坏并判定其参数是否满足要求。

4) 用万能印制线路板2mm(厚)×600mm×70mm；单股镀锌铜线AV0.1 mm2；多单股镀锌铜线AV0.1 mm2；松香和焊锡等，其数量按需要而定。

5) 清除元器件引脚处的氧化层，清除电源连接线和负载连线线端绝缘层、氧化层，并在清除氧化层处镀上焊锡。按照电路图从左至右将元器件焊接在万能印制线路板上，从背面用细裸铜导线连接起来。

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表3-3 单相可控调压电路元器件明细表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 符号 V1-V4 V5-V6 V8-V9 V10 V7 C R1 RP R3 R4 R5 R6-R7 TSY FU1 FU2 EL 名称 二极管 二极管 晶闸管 单结晶体管 稳压管 电容 电阻 电位器 电阻 电阻 电阻 电阻 变压器 熔断器 熔断器 灯泡 型号与规格 2CP12 2CZ11D KP1-4 BT33 2CW 18-21V 0.1uF 160V 1.2K 1W 100KΩ 1W 5.1K 1/4W 330Ω 1/4W 100Ω 1/4W 47Ω 1/4W 220V/36V B×0.2 A B×0.5A 220V 60W 数量 4 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 (2) 电路的调试 安装后的电路，经检查确认无误后，方可接通电源进行调试。其方法是：先调试控制电路，再调试主电路。

1) 控制电路的调试 在控制电路接通电源后，先用示波器观察稳压二极管V7两端的电压波形，应为梯形波；再观察电容器C两端的电压波形，应为锯齿波；最后，调节电位器RP，锯齿波的频率可均匀地变化。如果检测结果不符合上述波形，那么要待查明原因，排除故障后，再重新进行调试。

2) 主电路的调试 用调压变压器给主电路施加一个较低的电压(40～50V)，并用示波器观察晶闸管阳、阴两极之间的电压波形。波形中应有一段平直曲线，它是晶闸管的导通部分；调节电位器RP时，波形中平线的长度应随之改变，表明晶闸管的导通角可调，电路能正常工作。否则，要查明原因，待排除故障后，再重新调试。待检查无误后，给主电路加上工作电压，照明灯EL发光。调节电位器RP，当电位器RP的阻值增大时，则照明灯EL变暗；当减小时，则照明灯EL变亮，说明电路正常。 (3) 电路的故障检查 1) 当电源接通后，熔断器立即烧断，出现这一现象的原因可能是变压器一次侧或二次侧接线短路；也可能是晶闸管V8、V9及二极管V5、V6短路。

2) 若直流输出电压为0，这可能是因为二极管V5、V6都已断路；或者是晶闸管V8、V9已损坏；也可能是未接通负载。

3) 若晶闸管V8、V9不导通，针对这一问题，可用示波器检查稳压二极管V7两端有无梯形波，幅度是否足够大；电容器C两端是否有锯齿波，其波形可否移动；然后，检查晶闸管V8、V9门极与阴极之间是否有可移动的触发脉冲，触发脉冲的极性是否为正，触

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发脉冲幅度是否足够大。如果上述情况一切正常，但是晶闸管V8、V9仍不导通，那么可能是晶闸管的门极断路了，或者是阳、阴极断路了。如果电容器C两端有锯齿波电压，但无触发脉冲输出，那么可能是门极短路了。在确认晶闸管V8或V9损坏的情况下，可进行更换，并重新调试，直至成功。 (4) 注意事项

1) 仔细检查主电路与控制电路接线是否正确，特别注意晶闸管的门极不要与其他部分短路。

2) 控制电路不可用调压变压器作为电源，而主电路可用调压变压器的低电压进行调试。

3) 观察晶闸管阳、阴两极之间的电压波形时，示波器的接地端应和保护接地点断开。

3．3 电子抢答器的安装

3．3．1 电路分析

图3-26为电子抢答器的电路原理图，主持人闭合S抢答开始。假定轻触开关S3先按下，则可控硅VS3触发导通，指示灯H3亮，振荡器工作，扬声器发声，表示持S3按钮者获优先抢答权。由于VD1、VD2导通，使电路中A、B两点电位很接近。此时其它按钮再按下，己没有足够的触发电压使未导通的可控硅导通，即其它指示灯不会再亮。当主持人断开S，再闭合，既可进行下—轮抢答。

3．3．2 安装调试

1．按装配图3-26正确安装各元器件，选用的元件参考表3-4。

图3-26 电子抢答器

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表3-4 电子抢答器元件列表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 代 号 VD、VD4 VT1 VT2 VS1-VS4 R1 R2 R3 C H1-H4 B S S1-S4 G 名 称 二极管 三极管 三极管 可控硅 电阻 电阻 电阻 电容 指示灯 扬声器 扳手开关 轻触开关 电池 多孔万用板 型号与规格 IN4001 9011 3AX31 MCR100-6 3K 2K 20K 0.1uF 0.3A 2.5A 8Ω 5# 150×70mm 数 量 2 1 1 4 1 1 1 1 4 1 1 4 4 1

2．检查各元器件装配无误后，接上6V电源，把电流表串接在S扳手开关两端(开关处于断开状态)，测得电流约为1.25mA左右，用镊子短路可控硅的阳极和阴极，扬声器发声，电流表读数约为175mA左右。

3．接通扳手开关S按下轻触开关，其中相对应的—只指示灯亮，扬声器发声。此时再按下其他轻触开关，其它指示灯不会再亮。

4．断开扳手开关S，再闭合，检查其他每个指示灯，可控硅是否正常。电路中可控硅、指示灯可根据情况增减。

3．4 数字钟的安装

3．4．1 电路分析

电路原理如图3-27所示。它主要由晶体振荡器、分频器、秒计数器、分计数器、时计数器、BCD——七段显示译码／驱动器、LED七段显示数码管和时间校准电路构成，选用的元件参考表3-5。

32768Hz的石英晶振和两个反相器构成—个稳定性较好精度较高的时间标准信号源。 通过改变Co，可以对振荡频率进行微调。IC16-4输出的高频经过两片74LS393构成的15级二分频(215=32768)，即可得到周期为1秒的“秒”信号。

可预置二——十进制计数器74LSl60构成数字钟的“时、分、秒”计数器。IC9与ICl0、ICl1与IC12为“分、秒”构成60进制电路，当计数器(IC12或ICl0)计到10时，便向前—个计数器(IC1l或IC9)进一位，当IC11或IC9计到6时，与非门便输出一负脉冲对“秒

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或分”计数器进行复位，完成60进制计数，同时通过反相器进位。同理，IC7与IC8构成24进制计数器。

计数器输出的二进制BCD码通过74LS247译码后驱动共阳数码管显示出时间。限流电阻R1～R42主要是为了防止电流过大烧坏数码管，改变限流电阻的大小，可以改变数码管的亮度。

小时校准电路由开关Sh控制，当Sh置于“工作”时，数字钟正常走：当Sh置于“校时”时，数字钟对小时部分以1Hz频率进行校准。

分钟校准电路由开关Sh控制，当Sh置于“工作”时，数字钟正常走时：当Sm置于“校分”位置时，数字钟对分钟部分以1Hz频率进行校准。

秒校准电路可采用将秒十位和个位都清零后停止计数，然后等待标准时间为0秒时，再开始走时的方法。当然，也可采用其他方法，这里不再详述，由读者自行选取。

3．4．2 安装调试

1．按电按电路图将电路四部分安装。这四部分分别为秒信号发生器、秒显示部分、分显示部分、时显示部分。

2．先将秒信号发生器安装好，检查无误后通电，用示波器检测这部分电路是否正常工作，如果正常工作，则按安装秒显示部分电路；如果不正常工作，则检查电路，看焊接、连线、元件是否有问题。

3．将电路按步骤安装，安装一部分检查一部分，电路安装好即可通电。 4．对秒发生器进行调整，使时间更准确。 5．调整时针时间。

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图3-27 数字钟

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表3-5数字钟的元件列表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 代 号 名 称 型号与规格 数 量 IC1-IC6 IC7-IC12 IC13IC14 IC15 IC16 DS1-DS6 R1-R42 R43 C0 C1 Y Sh 、Sm G 4线-7段译码器/驱动器 4位十进制同步可预置计数器 4位二进制可预置同步加减计数器 74LS247 74LS160 74LS196 74LS00 74LS04 5101BS 100Ω 10MΩ 5pF-35pF 20pF-40pF 32768Hz 单刀双掷 1.5V 150×70mm 6 6 2 1 1 6 42 1 1 1 1 2 4 1 四2输入与非门 六反相器 共阳数码管 电阻 电阻 微调电容器 电容器 晶振 开关 电池 多孔万用板 集成电路插座

3．5 思考题

1．什么是整流?整流器由哪几部分组成? 2．常用的晶体管整流电路有哪几种? 3．常用的滤波电路有哪几种?

4．串联型稳压电源由哪几部分组成?

5．普通晶闸管导通的条件是什么?导通后要怎样才能使其重新关断? 6．常用的晶闸管触发电路有哪几种?

7．单相可控调压电路中，减小RP将使输出电压增加，试叙述其调压过程。 8．怎样调试单相可控整流电路?

9．如何用万用表判别单结晶体管极性?

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