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可控硅 触发 调压器

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P r o j e c t s C i r c u it s 可控硅过零触发调压器 口 张 斌 可控硅调压器广泛应用于风扇调 速 灯具调光等场合 由于可控硅是开 关器件 本身损耗小 比较起变压器调 压来 可以节省不少电力 同时体积小 重量轻 稳定可靠 目前常见的民用可 控硅调压器普遍使用移相触发的方式 这种触发方式电路简单 成本低廉 调 压范围宽 但是这种方式 负载上得到 的是不完整的正弦波 因而含有很大的 高次谐波分量 对周围电器易造成干 扰 同时 负载上波形失真大 虽然对于 电热器具而言没有什么影响 但是对于 电动机如电风扇而言 在导通角偏离O 度较大时效率明显降低 发热加重 且 发出较大 嗡嗡 声 所以有必要改进移 相触发的可控硅调压方式 过零触发是可控硅的另一种触发 方式 它虽然电路较复杂 但由于是在 正弦波过零时触发 所以对电网的干扰 小 是更为 清洁 的调压方式 下面简 单介绍双向可控硅过零触发及其电路 我们知道 双向可控硅两端可以加 上不同极性的电压 门极的电压亦可正 可负 只要 门极的电压 电流V G 卜 I 达 到一定的要求 均可使可控硅导通 因 而 使用双向可控硅可以很方便地实现 对交流电的导通和关断 双 向可 控硅 的触发 原理 与单 向 可控硅 类似 当门极 中流过 的 电流 大 于 触 发 电 流 I 时 可 控 硅 导 通 这时 若流过 可控 硅 两个 端子A 1 A 2 的电流大于 闭锁 电 流 l L 则 可 控硅 被 2 2 0 V A C 闭 锁 在 导通 状 态 撤去 门极 电压后仍 能维持导 通 但若 竺 L lH t 时 脚 1 上的 V c c电压通过 I C内自举 二极管对脚 8与脚 6之间外部连接的 自举电容 C 5 充电 只要 C 5上的充电 电压达到 9 V以上 半桥高端开关 Q1 则导通 Q 2 截止 Q1 和 Q 2交替导通 在中间点 即 Q 1 源极与 Q 2漏极之间 的公共连接点 输出占空因数是 5 0 的方波脉 中 电压 经过 L 2之后 流入 灯管的电流接近于正弦波波形 频率为 3 5 k H z 半桥输 出连接的电容 C 6及二极 管 D 4和 D 3 组成电荷泵电路 在 I C 启动之后 电桥泵电路提供辅助电源电 压 施加到 I C的V c c 脚 如果在 系统运 行期 间 出现 了非 Z V S 通过 I C脚 6 脚 V s 检测和 内部 自适应 Z V S控制电路 强迫 系统在 Z V S下操作 传统 常规的电流检测电路如图 3 所示 在低端开关 MO S F E T Q 2 源极 串连一支不大于 O 5 Q的电阻 R s 作为 电流感测元件 为防止尖峰脉 中 输入到 I C内的电流感测比较器 还需设置 R 1 和 C 1 组成的低通滤波器 一旦出现过 电流情况 R s 上的压降超过设定 门限 电平 I C则履行过电流保护功能 I R 2 5 2 0不需要在外部附加电流传 感电阻 它是利用 Q 2导通态电阻 R 瞧 来感测电流的 当通过功率开关的 电流增大时 在 Q 2导通电阻上的电压 降也相应增加 Q 2漏极电压 即脚 V S 升高 一旦电流波峰因数 即电流峰值 与平均值之比值 达到 3以上 通过 I C 脚 6内 V S感测电路检测和故 障逻辑 分析 则关闭其驱动输出 Q1 与 Q 2均 截止 这种过电流保护方案 是一项很 有意义的技术创新 u 控制 驱动 l F I C H O J r 1 0 1 V 5 l I 电流 L O I 0 r 1 比较器 R 1 l 0 s J T I R 2 5 2 0主要用作驱动 4 0 W 以下 的荧光灯 灯的额定功率不 同 Q1 Q 2 L 2及 C 7 等元件参数略有差异 例 如 当灯管额定功率在 1 6 2 8 W 范围 内时 Q1和 Q 2应 选 用 5 0 0 V 2 A 的 M S F E T 如 I R F C 4 2 0 等 L 2电感值 约在 1 8 mH和 3 5 m H之间 C 7容量 通常为 3 3 n F 一 5 6 n F 灯功率越大 L 2 的电感值则越小 具体通过调试确定 使灯电流接近或符合灯的额定电流 I 2 电 子 爿 作 2 o5 年 第 7 期 维普资讯 P r o j e c t s C i r c u i t s 流 过可控硅 两个 端子A 1 A 2 的电流 下 降到保持 电流 l 以下 则可 控硅 退 出闭锁状态 这一过程 的示意图 如 1 所示 从图中可以看出 双向可控硅是近 过零自动关断的 在关断时一般干扰都 0 V D D 0 V D D V D D 0 V D D 0 0 T P 5 波彩 l l I T T P 6 波形 负 载上电压波形 T 一 一 较小 所 以 减小干扰的 关键 是在交流电过零处 触发可控硅 双 向可 控硅过 零触 发电路一般 可 以分为过 零检测 和可控硅触 发两 部分 系统框图如图2 其 中过零 检测 电路 根据输入信号检测市电 的过零点 输 出过零脉 冲 I O O H z 触 发 驱动 电路 是一 个 分 频器 它 对 过 零脉 冲 实现 分 频 产 生 占 空 比 可 调 的 方 波 为 了 实 现 过 零 触 发 应该保 证驱动 可控 硅的方波上 升沿 与过 零 脉 中 对齐 这样在 负载 上就可 以得 到一 串串有 限长 度的正弦波 应用电路简介 本电路分为过零检测和可控硅触 发两部分电路 使用时基电路N E 5 5 5 实 现 电路图如图3 所示 T 1 和I C1 组成过零检测 电路 由 于 D 5 的存在 将整 流桥输 出 与滤波 电容隔离开 因而在T P 1 处 得到的是 脉 动直流 其 最接近零 值 的电就是 市 电的过零点 T 1 对该脉动直 流进 行放 大 在T P 2 得到 的是一个脉冲 l C1 接成施 密特触 发器 的组 态 形 成 过零脉冲 T P 3 I C 2 T 2和 I C 3组 成 可 控 硅 触 发 电 路 I C 2 是 一 个 单 稳 态 电 路 上 电 时 处 于 复 位 状 态 3脚 输 出 低 电 平 当 过 零 脉 冲 到 来 时 使 IC 2 的 3脚 输 出 高 电 平 C 4 开 始 充 电 充 电至 2 3 V D D时 I C 2 重 新 复 位 由此 可 知 I C 2 输 出 的是 上 升 沿 与 过 零脉 冲 对 齐 固 定 脉 宽 的 电 子 制 作 2 5 年 第 7 期 3 1 0 D耳 旧 D二 D V哇 V 挪 维普资讯 P r o j e c t s C i r c u i t s 口牛余朋 公司或企业办公室里都有电话 下 班后有些值班人员私自偷打办公室电 话 从而造成公司话费的增加 为杜绝这 种现象 笔者制作了这款控制电路 在白 天正常上班时间 电话可以用 能接能 打 下班后电话自动上锁 只能接不能 打 第二天上班后 电话又自动解锁 正 常接打 从而有效的解决了上述问题 端 使由其构成的单稳态电路被触发翻 转为高电平 再利用此上升沿使由第二 个D 触发器构成 的双稳 态电路翻转 为 高电平 Q 2 输出高电平 光电耦合器得 电导通 这样 电阻R 8 两端的电压便直 接加在了可控硅V S 的控制极 使其被 触发导通 电话便可 以正常拨打 晚上 下班后 电子表第二次 闹铃响 整个电 的听筒中还会有微弱的电流声 这样便 会迷惑偷打电话之人 以为是电话有故 障 从而放弃拨打 二 电路制作与调试 制作时 只要按照图中所给的元件 参数连接好电路 一般不需过多调试便 可实现文中所述功能 但需要注意一 点 就是第一个D 触发器的定时时间一 I 1 I 4 7 n f D vv L 1 B T Z 一 躺 刊 T 30V R 9 05l 盛 1 0 u I L 4 N 2 5 一 电路原理 如图所示 两个D 触发器分别构成 单稳态和双稳态电路形式 平时 两触 发器不工作 其输出端均为零 光电耦 合器不导通 电话线上的4 8 V 直流电压 在电阻R 8 上的压降不足 以将稳压管击 穿 可控硅截止 电话无法拨出 当早上 上班时 电子表 闹铃响 其铃声信号经 电容C 1 耦合 三极管放大 并经电容 C 2 加在第一个D 触发器的直接置位 路状态翻转 光电耦合器截止 可控硅 也随之截止 电话便 无法拨出了 但这 时可以接听 原因是当有电话打进时 电话线上的9 0 V 交流电压经整流 R 7 R 8 分压后足可 以使稳压管D W击 穿导 通 这时便可 以接听电话 接听完毕挂 机后 可控硅因无维持电流 自行关断 另外 笔者在可控硅的两端并联了一个 大电阻 这样 当非正常上班时间时 即 使可控硅不导通 电话打不出 但 电话 定要长于电子表一次闹铃的时间 只有 这样 才能保证第二个D 触发器只被触 发翻转一次 这就需要根据实际情况来 调整电阻R 5 或电容C 3 的大小 另外 电 子表的闹铃也要预定好启动时间 比如 设在早上八点和晚上六点 如果电子表 没有多时刻设置 则可以将其统一设定 在六点 这样便是早上六点电话解锁 晚上六点电话上锁 也未尝不可 读者 根据具体情况 自己预定时间 方 波 信 号 它 实 现 了 对 过 零 脉 冲 的 分 频 I C 2的 输 出 经 T 2反 向 C 6 R 8 微 分 后 触 发 I C 3 I C 3被 触 发 置 位 的 同 时 其 6 脚 的 电 位 也 随 着 C 4的 充 电 而 上 升 当 I C 3 的 6脚 电 位 上 升 到 与 5 脚 电 位 相 等 时 I C 3 便 被 复 位 调 整 I C 3 的5 脚 电位 就 能 调 整 I C 3从 置 位 到 复 位 的 时 间 间 隔 从 而 调 整 输 出 方 波 的 占空 比 各 测 试 点 波 形 图 见 图4 元件选择与制作 这 里 l C1 IC 3 选 用 N E 5 5 5 P 双 列 直 插 T 1 T 2 选 用 9 0 1 4 如 果 要 使 过 零 脉 冲 更 接 近 实 际 的过 零 点 T 1 可 使 用 导 通 阈 值 电 压 更 低 的锗 管 电源 变压 器 功 率 有 1 W 即 可 次 级 电压 6至 1 O V均 可 双 向 可 控 硅 这 里 选 用 B T A 0 6 C 其 引脚 排 列 如 图5所 示 B T A 0 6 C 是散热片绝缘型可控硅 其散热片与所有电极都是绝缘的 触发 A 电流2 5 m A 额定电流6 A 电路的调试是非常简单的 一般只 需调整T 1 的工作状态 使之处于对过零 点最灵敏的状态 同时不误触发 这可 以通过调整R 2 R 3 实现 其他部分一般 不用调整 f 电 子 制 作 2oos 年 第 7 期 维普资讯

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