锯齿波与集成触发电路.ppt

项目三 触发电路 一 锯齿波同步触发电路 同步信号为锯齿波的触发电路 2 同步信号为锯齿波的触发电路 同步信号为锯齿波的触发电路及工作波形图 1 同步环节同步就是要求锯齿波的频率与主回路电源的频率相同 在该电路中 同步环节由同步变压器Tr 晶体管V2 二极管VD1 VD2 R1及C1等组成 锯齿波是由起开关作用的V2控制的 V2截止期间产生锯齿波 V2截止持续的时间就是锯齿波的宽度 V2开关的频率就是锯齿波的频率 要使触发脉冲与主电路电源同步 必须使V2开关的频率与主电路电源频率相同 在该电路中将同步变压器和整流变压器接在同一电源上 用同步变压器二次电压来控制V2的通断 这就保证了触发脉冲与主回路电源的同步 同步环节工作原理如下 同步变压器二次电压间接加在V2的基极上 当二次电压为负半周的下降段时 VD1导通 电容C1被迅速充电 点为负电位 V2截止 在二次电压负半周的上升段 电容C1已充至负半周的最大值 VD1截止 15V通过R1给电容C1反向充电 当 点电位上升至1 4V时 V2导通 点电位被钳位在1 4V 以上分析可见 V2截止的时间长短 与C1反充电的时间常数R1C1有关 直到同步变压器二次电压的下一个负半周到来时 VD1重新导通 C1迅速放电后又被充电 V2又变为截止 如此周而复始 在一个正弦波周期内 V2具有截止与导通两个状态 对应的锯齿波恰好是一个周期 与主电路电源频率完全一致 达到同步的目的 2 锯齿波形成及脉冲移相环节该环节由晶体管V1组成恒流源向电容C2充电 晶体管V2作为同步开关控制恒流源对C2的充 放电过程 晶体管V3为射极跟随器 起阻抗变换和前后级隔离作用 减小后级对锯齿波线性的影响 工作原理如下 当V2截止时 由V1管 VS稳压二极管 R3 R4组成的恒流源以恒流Ic1对C2充电 C2两端电压uc2为uc2随时间t线性增长 Ic1 C2为充电斜率 调节R3可改变Ic1 从而调节锯齿波的斜率 当V2导通时 因R5阻值很小 电容C2经R5 V2管迅速放电到零 所以 只要V2管周期性关断 导通 电容C2两端就能得到线性很好的锯齿波电压 为了减小锯齿波电压与控制电压Uc 偏移电压Ub之间的影响 锯齿波电压uc2经射极跟随器输出 锯齿波电压ue3 与Uc Ub进行并联叠加 它们分别通过R7 R8 R9与V4的基极相接 根据叠加原理 分析V3管基极电位时 可看成锯齿波电压ue3 控制电压Uc 正值 和偏移电压Ub 负值 三者单独作用的叠加 当三者合成电压ub4为负时 V4管截止 合成电压ub4由负过零变正时 V4由截止转为饱和导通 ub4被钳位到0 7v 3 脉冲形成 放大和输出环节脉冲形成环节由晶体管V4 V5 V6组成 放大和输出环节由V7 V8组成 同步移相电压加在晶体管V4的基极 触发脉冲由脉冲变压器二次侧输出 工作原理如下 当V4的基极电位ub4 0 7V时 V4截止 V5 V6分别经R14 R13提供足够的基极电流使之饱和导通 因此 点电位为 13 7V 二极管正向压降按0 7V 晶体管饱和压降按0 3V计算 V7 V8截止 脉冲变压器无电流流过 二次侧无触发脉冲输出 此时电容C3充电 充电回路为 由电源 15V端经R11 V5发射极 V6 VD4 电源 15V端 C3充电电压为28 3V 极性为左正右负 当ub4 0 7V时 V4导通 点电位由 15V迅速降低至1V左右 由于电容C3两端电压不能突变 使V5的基极电位 点跟着突降到 27 3V 导致V5截止 它的集电极电压升至2 1V 于是V7 V8导通 脉冲变压器输出脉冲 与此同时 电容C3由15V经R14 VD3 V4放电后又反向充电 使 点电位逐渐升高 当 点电位升到 13 3v时 V5发射结正偏导通 使 点电位从2 1V又降为 13 7V 迫使V7 V8截止 输出脉冲结束 由以上分析可知 V4开始导通的瞬时是输出脉冲产生的时刻 也是V5转为截止的瞬时 V5截止的持续时间就是输出脉冲的宽度 脉冲宽度由C3反向充电的时间常数 3 C3R14 来决定 输出窄脉冲时 脉宽通常为1ms 4 双脉冲形成环节双脉冲形成环节的工作原理如下 V5 V6两个晶体管构成 或门 电路 当V5 V6都导通时 V7 V8都截止 没有脉冲输出 但只要V5 V6中有一个截止 就会使V7 V8导通 脉冲就可以输出 V5基极端由本相同步移相环节送来的负脉冲信号使其截止 导致V8导通 送出第 个窄脉冲 接着由滞后的后相触发电路在产生其本相脉冲的同时 由V4管的集电极经R12的X端送到本相的Y端 经电容C4微分产生负脉冲送到V6基极 使V6截止 于是本相的V8又导通一次 输出滞后的第二个窄脉冲 VD3 R12的作用是为了防止双脉冲信号的相互于扰 5 强触发及脉冲封锁环节强触发环节为图2 2中右上角那部分电路 工作原理如下 变压器二次侧30V电压经桥式整流 电容和电阻 形滤波 得到近似50V的直流电压 当V8导通时 C6经过脉冲变压器 R17 C5 V8迅速放电 由于放电回路电阻较小 电容C6两端电压衰减很快 N点电位迅速下降 当N点电位稍低于15V时 二极管VD10由截止变为导通 这时虽然50V电源电压较高 但它向V8提供较大电流时 在R19上的压降较大 使R19的左端不可能超过15V 因此N点电位被钳制在15V 当V8由导通变为截止时 50V电源又通过R19向C6充电 使N点电位再次升到50V 为下一次强触发做准备 电路中的脉冲封锁信号为零电位或负电位 是通过VD5加到V5集电极的 当封锁信号接入时 晶体管V7 V8就不能导通 触发脉冲无法输出 二极管VD5的作用是防止封锁信号接地时 经V5 V6和VD4到 15V之间产生大电流通路 KC04组成的移相式触发电路 二 KC04集成移相触发器 可分为同步 锯齿波形成 移相 脉冲形成 脉冲输出等几部分电路 KC04组成的移相式触发电路及电压波形图 KC04组成的移相式触发电路 1 同步电路 同步电路由晶体管T1 T4等元件组成 正弦波同步电压uT经限流电阻加到T1 T2基极 在uT正半周 T2截止 T1导通 1导通 T4得不到足够的基极电压而截止 在uT的负半周 截止 导通 导通 4同样得不到足够的基极电压而截止 在上述uT的正 负半周内 当 us 0 7V时 T1 均截止 也截止 于是 4从电源 15V经R3 R4获得足够的基极电流而饱和导通 形成图2 7 6所示的与正弦波同步电压uT同步的脉冲uc4 KC04组成的移相式触发电路 2 锯齿波形成电路 锯齿波发生器由三极管 5 电容 1等组成 当 4截止时 15V电源通过R6 R22 Rw 15V对C1充电 当T4导通时 通过 4 4迅速放电 在KC04的第 脚 也就是T5的集电极 形成锯齿波电压uc5 锯齿波的斜率取决于R22 Rw与C1的大小 锯齿波的相位与uc4相同 KC04组成的移相式触发电路 3 移相电路 晶体管 与外围元件组成移相电路 锯齿波电压uc5 控制电压Uk 偏移电压Up分别通过电阻R24 R23 R25在T6的基极叠加成ube6 当ube6 0 7V时 T6导通 即uc5 Up Uk控制了 的导通与截止时刻 也就是控制了脉冲的移相 KC04组成的移相式触发电路 4 脉冲形成电路 7与外围元件组成脉冲形成电路 当 截止时 15V电源通过 7 7的b e对 充电 左正右负 同时 7经R26获得基极电流而导通 当T6导通时 上的充电电压成为 7的b e结的反偏电压 T7截止 此后 15V经R26 T6对 充电 左负右正 当反向充电电压大于1 4V时 7又恢复导通 这样在 7的集电极得到了脉冲uc7 其脉宽由时间常数R26C2大小决定 KC04组成的移相式触发电路 5 脉冲输出电路 8 15组成脉冲输出电路 在同步电压uT的一个周期内 7的集电极输出两个相位差180 的脉冲 在uT的正半周 T1导通 点为低电位 点为高电位 使 8截止 导通 的导通使Dw4截止 由T13 T14 T15组成的放大电路无脉冲输出 8的截止 使 w3导通 7集电极的脉冲经T9 T10 T11组成的电路放大后由 脚输出 在uT的负半周 同理可知 8导通 12截止 7的正脉冲经 14 组成电路放大后由 15 脚输出 13 脚为脉冲列调制端 14 脚为脉冲封锁控制端 KC41C原理图及其外部接线图 三 六路双脉冲发生器KC41C 脚是六路脉冲输入端 如三片KC04的六个输出脉冲 每路脉冲由输入二极管送给本相和前相 再由T1 T6组成的六路电流放大器 分六路输出 T7组成电子开关 当控制端 脚接低电平时 T7截止 脚有脉冲输出 当 脚接高电平时 T7导通 各路输出脉冲被封锁 三相全控桥整流电路的集成触发电路 四 三相全控桥整流电路的集成触发电路 五 西门子TCA785集成触发器西门子TCA785集成触发器的内部框图如图2 8所示 该集成块内部主要由 同步寄存器 基准电源 锯齿波形成电路 移相电压 和 锯齿波比较电路 和 逻辑控制功率放大 等功能块组成 同步信号从TCA785集成触发器的第5脚输入 过零检测 部分对同步电压信号进行检测 当检测到同步信号过零时 信号送 同步寄存器 同步寄存器 输出控制锯齿波发生电路 锯齿波的斜率大小由第9脚外接电阻和10脚外接电容决定 输出脉冲宽度由12脚外接电容的大小决定 14 15脚输出对应负半周和正半周的触发脉冲 移相控制电压从11脚输入 五 TCA785集成触发电路电位器RP1主要调节锯齿波的斜率 电位器RP2则调节输入的移相控制电压 脉冲从14 15脚输出 输出的脉冲恰好互差 各点波形如图 六 数字触发电路数字触发电路的形式很多 采用微机控制的数字触发电路电路简单 控制灵活 准确可靠 图2 11所示为微机控制数字触发系统组成框图 图中 触发延迟角设定值以数字形式通过接口电路送给微机 微机以基准点作为计时起点开始计数 当计数值与触发延迟角对应的数值一致时 微机就发出触发信号 该信号经输出脉冲放大 由隔离电路送至晶闸管 1 以8031单片机组成的三相桥式全控整流电路的触发系统工作原理8031单片机内部有两个16位可编程定时器 计数器T0 T1 将其设置为定时器方式1 则16位对机器周期进行计数 首先将初值装入TL 低8位 及TH 高8位 启动定时器 即开始从初值加1计数 当计数值溢出时 向CPU发出中断申请 CPU响应后执行相应的中断程序 在中断程序中 让单片机发出触发信号 因此改变计数器的初值 就可改变定时长短 该电路在一个工频周期内 6只晶闸管的组合触发顺序为 6 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 若系统采用双脉冲触发方式 则每工频周期要发出6对脉冲 如图2 12 b 所示 为了使微机输出的脉冲与晶闸管承受的电源电压同步 必须设法在交流电源的每一周期产生一个同步基准信号 本系统采用线电压过零点作为同步参考点 如图2 12 b 所示的A点 即是线电压Uuv的过零点 2 微机触发系统的硬件设置系