调光台灯的设计.pdf

应用设计一、调光台灯的设计制作

――AC/AC单相交流变换电路应用专题

1、单相交流变换电路的基本工作原理
交流-交流变换电路是将一种形式的交流电变成另一种形式交流电的电路，
可以改变相关的电压、电流、频率和相数等参数。其中只改变电压、电流或控制
电路的通断，不改变频率的电路称为交流电力控制电路，交流电力电路可以分为
交流调压电路（相位控制）和交流调功电路及交流无触点开关（通断控制）两种。
交流调压电路是通过控制晶闸管的开通相位，来达到调节输出电压有效值的
目的，主要应用在灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制）、异步电动机软起动、
异步电动机调速等场合。相位控制交流调压又称相控调压，是交流调压中的最基
本的控制方式，应用最为广泛。

附图2－1单相交流调压电路原理图

单相交流调压电路的基本工作原理是：在u1的正半周和负半周，分别对VT1

和VT2的开通角α进行控制就可以调节输出电压，正、负半周α起始时刻（α=0）
均为电压过零时刻。稳态时，正、负半周的α相等，负载电压波形是电源电压
波形的一部分，带电阻性负载时负载电流（也即电源电流）和负载电压的波形相
同。
2、调光台灯的基本工作原理
目前市场上出售的电子调光台灯，多用调节双向晶闸管导通角的方法，控制
灯泡两端的电压，从而改变灯泡的亮度，满足不同环境的照明需要。
调光台灯常通常采用图2－2所示的电路。在图2－2电路中，灯泡用交流电压
供电，使用双向晶闸管调光，主要由积分移相电路与双向晶闸管主回路组成，负

载可以是灯泡、电机、发热体(如电热毯)等。调节电位器w时可连续地调光、调
速、调温。该电路中主要是双向晶闸管选择，可根据流过的最大电流有效值、承

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受的最高电压峰值等要素选择，比较简单，在此不再详述。

在调光电路中，关闭开关K，220V交流电源经灯泡、电感L、w、R对电

图2－2调光台灯的原理接线图

容C2充电。当C2两端电压上升到触发二极管VD的阻断电压时，VD开始导通，
C2通过VD向双向晶闸管的G极放电，触发双向晶闸管导通。双向晶闸管导通后，
将市电与灯泡接通，灯泡点亮。双向晶闸管的导通角由w、R和C2组成的移相网
络的充电时间常数决定，调节w的阻值即可改变可控硅的导通角，改变灯泡两端
交流电压，从而起到调光的作用。电路中的L和C1组成低通滤波器，防止台灯工
作时产生的高次谐波辐射对其他电器的干扰。
3、BA2101芯片在调光台灯控制电路中的应用
BA2101是BEC公司生产的调光台灯专用集成电路，具有高触摸灵敏度控制特
性，适用于金属感应面板控制，该芯片可适用于50Hz／60Hz两种交流市电频率，
控制方式为三段式步进亮度及开关控制，即每触摸一次台灯上的金属感应电极，
台灯亮度按“弱光、中光、强光、关、弱
光⋯⋯”变化。

BA2101集成电路采用CMOS工艺制
造，标准DIP-8封装，如图2－3所示是其引

脚排列示意图。第①脚OSC为内部时钟外
接振荡电阻端；第②脚SYN为交流信号同
步输入端；第③脚VDD为电源正端；第④
脚SP为触摸信号输入端；第⑤脚CI为外接
图2－3BA2101芯片管脚图
放电阻容端；第⑥脚TGO为控制信号输出端；

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第⑦脚VSS为电源负端；第⑧脚50Hz／60Hz为交流电频率选择端，当交流电频
率为50Hz时，该端接VDD,当交流电频率为60Hz时，该端悬空。
BA210l典型应用电路如图2－4所示。直流电源由VD1、VS、R3和C4组成，
通电后在C4的两端可获得9V左右的直流电压供集成电路用电，R4为集成电路提
供交流同步信号，R5是集成电路外接振荡电阻器，C3是隔离安全电容，M为触
摸电极。

当人手触摸电极M时，人体感应的交流杂波信号经C3、R8、R7送到集成电路
第④脚，经集成电路BA2101内部电路处理后，第⑥脚输出触发信号经C1、Rl加
至晶闸管的门极，使VTH导通，电灯E点亮；第二次触摸M时，可改变第⑥脚输
出脉冲前沿到达时间，因而可使灯光的亮度发生变化。反复触摸M，灯的亮度就
按“弱光、中光、强光、关、弱光”循环变化。改变放电电阻R6的大小和放电
电容C2的数值就可以改变各档亮度的差异。该电路非常适用于台灯、壁灯和电
风扇的调速控制。
VTH采用MAC94A4型触发电流较小的小型塑封双向晶闸管、VD1采用
IN4004、VD2、VD3采用1N4148型开关二极管、VS采用2CW57、R3采用RJ2W
型金属膜电阻器，其余的电阻用RTX-l/8W型碳膜电阻器，各电阻的阻值分别为
R1为150Ω、R2为10kΩ、R3为39KΩ、R4为2MΩ、R5为620KΩ、R6为2MΩ、R7
为470Ω、R8为1kΩ；C1用涤纶电容器；C2、C4用CD11-16V型电解电客器；C3
采用耐高压