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图解调光电路的工作原理

2025年11月25日 10:09:17      来源:广州顶源电子科技股份有限公司 >> 进入该公司展台      阅读量:8

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应用晶闸管可以实现无级调光。晶闸管调光的基本原理是,通过改变触发脉冲的时间来改变晶闸管的导通角,从而改变了实际通过晶闸管的交流电的平均电压,达到改变照明灯亮度的目的。

单向晶闸管调光电路

图2-13所示为采用单向晶闸管的调光电路。交流电由整流二极管VD 1 ~VD 4 变换为脉动直流电,单向晶闸管VS接在脉动直流电回路,控制通过照明灯的交流电。

图2-13单向晶闸管调光电路

接通电源开关S后,220V交流电源经VD 1 ~VD 4 极性变换后,无论正半周还是负半周,都是从上到下正向通过单向晶闸管VS。正是有了极性变换电路,才能够用单向晶闸管控制交流电。

电源在每个半周开始时经过 R 1 、RP向 C 1 充电。当 C 1 上所充电压达到单向晶闸管VS的控制极触发电压时,VS导通,沟通了照明灯EL的交流电源回路,照明灯EL点亮。 R 2 是触发电阻, C 2 是抗干扰电容。

在每个半周结束时(即交流电过零时)单向晶闸管VS截止,切断照明灯EL的交流电源回路,照明灯EL熄灭。由于220V交流电具有100个半周(50Hz),同时白炽灯泡具有一定的热惰性,所以看起来照明灯EL是一直亮着的。

从每个半周开始到晶闸管VS被触发的时间,就是 C 1 的充电时间。调节电位器RP可改变 C 1 的充电时间常数,即改变VS的导通角,如图2-14所示。

图2-14导通角示意图

减小电位器RP的阻值,晶闸管VS导通角增大,通过照明灯EL的平均电压增大,灯光亮度增强。增大电位器RP的阻值,晶闸管VS导通角减小,通过照明灯EL的平均电压减小,灯光亮度减弱。RP一般采用带开关电位器,并使开关S刚打开时RP处于很大阻值。这样,在使用中打开开关时灯光微亮,然后再逐步调亮,效果较好。

双向晶闸管调光电路

图2-15所示为采用双向晶闸管的调光电路。VS为双向晶闸管,VD为双向触发二极管。调节电位器RP可改变双向晶闸管VS的导通角,从而达到调光的目的。

图2-15双向晶闸管调光电路

双向晶闸管是一种交流型功率控制器件,可以控制双向导通,因此可以直接接在照明灯EL的交流回路中。与单向晶闸管调光电路相比,双向晶闸管调光电路省去了4个整流二极管组成的极性变换电路,电路更加简洁,体积更小,成本更低。

低压石英灯调光电路

石英灯是一种时尚灯具,大都采用12V石英灯泡,具有亮度高、功耗小、寿命长和安全的特点。图2-16所示为低压石英灯调光电路,可以控制石英灯的亮度在微亮到全亮之间连续可调。

图2-16低压石英灯调光电路

电路中,VS为单向晶闸管,VD 5 为触发二极管,EL为12V石英灯泡,T为电源变压器。电阻 R 1 、电位器RP和电容 C 1 构成定时电路,与VD 5 一起产生触发电压 U G 。

接通电源后,变压器T次级的12V、50Hz交流电压经二极管VD 1 ~VD 4 桥式整流为100Hz的脉动电流,每个半周开始时通过 R 1 、RP向 C 1 充电,由于充电电流很小,不足以使石英灯EL发光。

随着时间的推移,当 C 1 上所充电压达到VD 5 的导通电压时,VD 5 导通输出一个触发电压 U G ,使单向晶闸管VS导通,石英灯EL发光。当交流电压过零时晶闸管关断,下一个半周开始时重复以上过程。

图2-17所示为电路工作波形示意图,图中“ t ”为充电时间。当( R 1 RP)的阻值较小时,充电时间 t 较短,晶闸管VS的导通角较大,石英灯EL上获得电压较大,发光较亮。当( R 1 RP)的阻值较大时,充电时间 t 较长,晶闸管VS的导通角较小,石英灯EL上获得电压较小,发光较暗。调节电位器RP即可改变晶闸管的导通角,从而达到调光的目的。

图2-17调光电路工作波形

红外遥控调光开关

红外遥控调光开关通过遥控器即可控制照明灯的开、关和灯光的明、暗变化,并具有记忆功能。红外遥控调光开关包括开关主体和遥控器两部分。

红外遥控器电路如图2-18所示,发射电路采用专用集成电路TC9148(IC 4 ),其内部包含编码、振荡、分频、调制、放大等单元电路。SB 1 ~SB 4 为4个遥控按键,可以分别控制4盏灯。当按下某一按键时,IC 4 便进行相应的编码并调制到38kHz的载频上,经VT 2 放大后驱动红外发光二极管VD 6 发出红外遥控信号。

图2-18红外遥控器电路

开关主体电路如图2-19所示,接收电路采用集成红外接收头(IC 1 )和与IC 4 相配套的解码集成电路TC9149(IC 2 )。遥控器发出的红外信号由IC 1 接收、VT 1 放大后,进入IC 2 解码得到控制信号。

图2-19开关主体电路

IC 3 为调光控制集成电路LS7237,内部集成有逻辑控制器、锁相环路、亮度存储器、数字比较器等,具有开、关和灯光亮度调节功能。当IC 2 输出的控制信号经S 1 、VD 1 加至IC 3 时,IC 3 便产生相应的触发信号经VD 2 使双向晶闸管VS导通、截止或改变导通角,以达到控制电灯开关或调光的目的。

SB为手动控制按键。S 1 为遥控通道设定开关,如用一个遥控器控制4盏灯,则应将4个开关主体电路中的S 1 分别拨向不同的位置。安装时,用调光开关主体直接取代原有的电灯开关即可。

使用时,按一下遥控器上的按键(小于0.4s),照明灯泡即亮;再按一下,灯泡即灭。按住按键不放(大于0.4s),灯泡将会由亮渐暗再由暗渐亮地循环变化,在达到所需亮度时松开按键即可。此亮度会被电路记忆,下次打开电灯时即为此亮度。

自动调光电路

自动调光电路能够根据环境光的强弱,自动调节照明灯的亮度,属于一种灯光自动控制电路,晶体闸流管构成了控制的主体。

图2-20所示为自动调光电路,单向晶闸管VS构成主控电路,光敏二极管VD 6 、晶体管VT 1 和VT 2 等构成光控电路,单结晶体管V等构成触发电路,二极管VD 1 ~VD 4 构成桥式整流电路。

图2-20自动调光电路

照明灯EL电源回路的交流220V电压,经VD 1 ~VD 4 桥式整流后成为直流脉动电压,正向加在单向晶闸管VS两端。晶闸管VS导通时,照明灯EL有电流流过而点亮。晶闸管VS的导通角不同,照明灯EL流过的电流大小也不同,灯光亮度也就不同。这就是一般的调光原理。

自动调光电路的特点在于,晶闸管VS控制极的触发脉冲,来自光控触发电路。光敏二极管VD 6 接在晶体管VT 1 基极,用于感知环境光的变化,并通过单结晶体管V调整触发脉冲的时延,改变晶闸管VS的导通角,实现自动调光的目的。

环境光越强,VD 6 的光电流越大,VT 1 的集电极电流也越大,使VT 2 的基极电位升高,其集电极电流变小(VT 1 和VT 2 是PNP管),使得电容 C 的充电电流变小、充电时间延长,导致单结晶体管V产生的触发脉冲在时间上后移,晶闸管VS导通角变小,照明灯EL两端的平均电压降低,亮度减弱。

环境光越弱,VD 6 的光电流越小,VT 1 的集电极电流也越小,VT 2 的集电极电流变大,使得电容 C 的充电电流变大、充电时间缩短,导致单结晶体管V产生的触发脉冲在时间上前移,晶闸管VS导通角变大,照明灯EL两端的平均电压提高,亮度增强。

稳压二极管VD 5 的作用,是稳定光控触发电路的工作电压,使整个电路工作更加稳定可靠。

 

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