一種晶閘管整流電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)-設(shè)計(jì)應(yīng)用

精品文檔-下載后可編輯一種晶閘管整流電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)-設(shè)計(jì)應(yīng)用1引言

TCF792A和TCF792B是單相、三相通用數(shù)字相位控制觸發(fā)電路。該系列器件具有單相同步輸入信號(hào)和數(shù)字分頻移相120°，可適應(yīng)單相、三相觸發(fā)電路。TCF792A主要適用于10～500Hz寬范圍的頻率調(diào)節(jié)；而TCF792B主要適用于50Hz工頻范圍的頻率調(diào)節(jié)。兩者均可選擇矩形波或調(diào)制波輸出，且脈寬可調(diào)。在電路功能上，該系列觸發(fā)電路全面兼容于TC787，TC788，TC790A，TC790B，TCA785和KJ004，KJ04l，KJ04等單相、三相移相觸發(fā)電路，且價(jià)格低廉。由于采用電壓控制脈寬，無需移相電容，因此可方便構(gòu)成幅度可變、脈寬調(diào)制（PWM）的逆變電源觸發(fā)電路。脈沖寬度調(diào)制，是英文“PulseWidthModulation”的縮寫，簡稱脈寬調(diào)制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。脈沖寬度調(diào)制是一種模擬控制方式，其根據(jù)相應(yīng)載荷的變化來調(diào)制晶體管柵極或基極的偏置，來實(shí)現(xiàn)開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出晶體管或晶體管導(dǎo)通時(shí)間的改變，這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時(shí)保持恒定，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)。PWM控制技術(shù)以其控制簡單，靈活和動(dòng)態(tài)響應(yīng)好的優(yōu)點(diǎn)而成為電力電子技術(shù)廣泛應(yīng)用的控制方式，也是人們研究的熱點(diǎn)。由于當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)沒有了學(xué)科之間的界限，結(jié)合現(xiàn)代控制理論思想或?qū)崿F(xiàn)無諧振軟開關(guān)技術(shù)將會(huì)成為PWM控制技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。

2TCF792原理

圖1給出TCF792的原理結(jié)構(gòu)簡圖。該器件的供電電壓為5V，其輸入輸出端口兼容于TTL電平，因此能簡單方便地與其他數(shù)字電路連接。TCF792的同步信號(hào)采用方波，由引腳7輸入，其下降沿應(yīng)為A相相電壓由負(fù)變正的過零同步點(diǎn)。

該周期信號(hào)經(jīng)180倍頻后，形成2°周期寬度的脈沖信號(hào)，然后進(jìn)入數(shù)字運(yùn)算控制單元形成2°，4°，60°，120°，180°等控制信號(hào)。由此產(chǎn)生調(diào)制波脈沖、相位分配等信號(hào)。移相角控制電壓、脈寬控制電壓、滯后相位補(bǔ)償電壓分別由多路開關(guān)切換后進(jìn)人10位A/D轉(zhuǎn)換電路。轉(zhuǎn)換后的數(shù)值送入運(yùn)算控制單元，其運(yùn)算節(jié)拍由振蕩器產(chǎn)生。TCF792A選用外部晶體振蕩電路；TCF792B采用內(nèi)部振蕩電路，并由生產(chǎn)商在制造時(shí)固定。全控雙脈沖或半控單脈沖、矩形波或調(diào)制波、鋸齒波形或余弦函數(shù)波形、正相序輸出或反相序輸出分別由引腳15，17，18，19控制。

TCF792采用標(biāo)淮的DIP20和SOP20封裝。其功能及使用方法如下：引腳1為RST，用于復(fù)位，且通過1kΩ電阻接地。引腳2為+A，引腳3為一A，分別用于脈沖輸出（低電平有效，灌電流20mA，內(nèi)含弱上拉電阻）。引腳4為XTL2，其中TCF792B不接晶體振蕩器；TCF792A接20MHz晶體振蕩器。引腳5為XTLl，用作晶體振蕩器的輸入端。引腳6為+B，脈沖輸出（低電平有效，灌電流20mA，內(nèi)含上拉電阻）。引腳7為Tb，用于同步信號(hào)輸入端（方波輸入，下降沿有效，以Va正半波起始點(diǎn)為下降沿的基準(zhǔn)）。引腳8為一B，引腳9為+C，引腳11為一C，分別用于脈沖輸出（低電平有效，灌電流20mA，內(nèi)含弱上拉電阻）。引腳10為GND。引腳12為Vk，用作控制電壓電位輸入端，其輸入范圍在0～Vcc，線性對(duì)應(yīng)的控制移相角為2°～178°。引腳13為Mk，脈寬電壓電位輸入端，當(dāng)選擇矩形波脈沖時(shí)，輸入范圍為0~Vcc，線性對(duì)應(yīng)的脈寬相角為2°～178°；當(dāng)選擇調(diào)制脈沖時(shí)，輸入范圍為0~Vcc，線性對(duì)應(yīng)的脈寬相角為0°~60°。引腳14為Xb，用作相位補(bǔ)償電位輸入端，輸入范圍為0～Vcc，線性對(duì)應(yīng)的前移控制脈沖角度為0°~60°，該端口接地時(shí)無補(bǔ)償。引腳15為Bk，該端口懸空或接10kΩ上拉電阻時(shí)為三相全控雙脈沖輸出，即觸發(fā)該相時(shí)，可同時(shí)向上觸發(fā)端口補(bǔ)發(fā)一個(gè)脈沖；該端口接地時(shí)為三相半控單脈沖輸出。引腳16為Jz，該端口懸空或10kΩ接上拉電阻時(shí)為正常輸出；該端口接地時(shí)為禁止輸出，所有輸出脈沖端口均為高電平，響應(yīng)時(shí)間小于60°。引腳17為Tz，該端口懸空或接10kΩ上拉電阻時(shí)為矩形波輸出；該端口接地時(shí)為調(diào)制脈沖輸出，調(diào)制波周期為4°，占空比為500%。引腳18為Cos，該端口懸空或接10kΩ上拉電阻時(shí)，輸出和輸入為鋸齒波關(guān)系；該端口接地時(shí)選擇余弦函數(shù)，輸出移相角α與控制電壓Vk的關(guān)系為α=argcos[（Vcc一2Vk）/Vcc]，整流輸出電壓與控制電壓呈線性關(guān)系。引腳19為Fx，該端口懸空或接10kΩ上拉電阻時(shí)為正序輸出，即+A，一C，+B，一A，+C，一B；該端口接地時(shí)，為反序輸出，即+A，一B，+C，一A，+B，一C。引腳20為Vcc，Vcc為5.5～3.8V；功耗為4～7mA；極限電壓為5.5V。值得說明的是：①任何端口電壓的極限范圍為一0.3V~Vcc，兼容TTL電平；工業(yè)級(jí)溫度范圍為-40℃～+85℃；高抗靜電（ESD）保護(hù)；抗4kV快速脈沖干擾測試；抗干擾能力極強(qiáng)；三相不對(duì)稱度小于0.5°。②數(shù)字電路應(yīng)注意抗干擾設(shè)計(jì)，盡可能采用光耦隔離設(shè)計(jì)。

3三相全波半控整流電路

圖2給出工頻三相晶閘管全波半控整流電路原理接線圖。其中，電網(wǎng)電壓Uac經(jīng)R1，R2，R3與VD1，VD2削波后，進(jìn)入R4輸入電壓比較器的負(fù)輸入端，當(dāng)Uac為正半波時(shí)，比較器輸出零電平；當(dāng)Uac為負(fù)半波時(shí)，比較器輸出高電平，從而將正弦波輸出變換為方波輸出，Uac的輸入范圍為5～400V。光電耦合器U2用作電路隔離，起抗干擾作用。電容器C1起濾除Uac信號(hào)中過零點(diǎn)附近的毛刺，其數(shù)值可依實(shí)際波形中毛刺的大小而定。由于濾波產(chǎn)生的相位滯后，可調(diào)整RW2的輸出至引腳14進(jìn)行電位補(bǔ)償。TCF7928的引腳2為+A輸出信號(hào)，低電平有效。圖2中的Uac經(jīng)整流、阻容分壓濾波，加在RW3兩端，用以調(diào)節(jié)RW3，可改變輸入至VT2的基極電位，進(jìn)而改變移相觸發(fā)角，調(diào)節(jié)晶閘管整流輸出電壓。利用5V和18V電源對(duì)電路隔離，有利于對(duì)器件的抗干擾能力。其引腳15接地，選擇半控單脈沖；引腳18接地，選擇余弦函數(shù)輸出。輸出移相角α與控制電壓Vk的關(guān)系式為：

由式（3）可見，Ud與Vk成線性函數(shù)關(guān)系。值得注意的是：舉例中，RW3兩端的電壓并未采用穩(wěn)壓電源，而是取Uac經(jīng)整流降壓后的電壓。由上述公式可知，當(dāng)Uac下降時(shí)，Ud下降，此時(shí)Vk也成比例下降，而Vk下降將使控制角減小，從而補(bǔ)償了因Ua