鋸齒波與集成觸發(fā)電路.ppt

項目三 觸發(fā)電路 一 鋸齒波同步觸發(fā)電路 同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路 2 同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路 同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路及工作波形圖 1 同步環(huán)節(jié)同步就是要求鋸齒波的頻率與主回路電源的頻率相同 在該電路中 同步環(huán)節(jié)由同步變壓器Tr 晶體管V2 二極管VD1 VD2 R1及C1等組成 鋸齒波是由起開關(guān)作用的V2控制的 V2截止期間產(chǎn)生鋸齒波 V2截止持續(xù)的時間就是鋸齒波的寬度 V2開關(guān)的頻率就是鋸齒波的頻率 要使觸發(fā)脈沖與主電路電源同步 必須使V2開關(guān)的頻率與主電路電源頻率相同 在該電路中將同步變壓器和整流變壓器接在同一電源上 用同步變壓器二次電壓來控制V2的通斷 這就保證了觸發(fā)脈沖與主回路電源的同步 同步環(huán)節(jié)工作原理如下 同步變壓器二次電壓間接加在V2的基極上 當二次電壓為負半周的下降段時 VD1導通 電容C1被迅速充電 點為負電位 V2截止 在二次電壓負半周的上升段 電容C1已充至負半周的最大值 VD1截止 15V通過R1給電容C1反向充電 當 點電位上升至1 4V時 V2導通 點電位被鉗位在1 4V 以上分析可見 V2截止的時間長短 與C1反充電的時間常數(shù)R1C1有關(guān) 直到同步變壓器二次電壓的下一個負半周到來時 VD1重新導通 C1迅速放電后又被充電 V2又變?yōu)榻刂?如此周而復始 在一個正弦波周期內(nèi) V2具有截止與導通兩個狀態(tài) 對應(yīng)的鋸齒波恰好是一個周期 與主電路電源頻率完全一致 達到同步的目的 2 鋸齒波形成及脈沖移相環(huán)節(jié)該環(huán)節(jié)由晶體管V1組成恒流源向電容C2充電 晶體管V2作為同步開關(guān)控制恒流源對C2的充 放電過程 晶體管V3為射極跟隨器 起阻抗變換和前后級隔離作用 減小后級對鋸齒波線性的影響 工作原理如下 當V2截止時 由V1管 VS穩(wěn)壓二極管 R3 R4組成的恒流源以恒流Ic1對C2充電 C2兩端電壓uc2為uc2隨時間t線性增長 Ic1 C2為充電斜率 調(diào)節(jié)R3可改變Ic1 從而調(diào)節(jié)鋸齒波的斜率 當V2導通時 因R5阻值很小 電容C2經(jīng)R5 V2管迅速放電到零 所以 只要V2管周期性關(guān)斷 導通 電容C2兩端就能得到線性很好的鋸齒波電壓 為了減小鋸齒波電壓與控制電壓Uc 偏移電壓Ub之間的影響 鋸齒波電壓uc2經(jīng)射極跟隨器輸出 鋸齒波電壓ue3 與Uc Ub進行并聯(lián)疊加 它們分別通過R7 R8 R9與V4的基極相接 根據(jù)疊加原理 分析V3管基極電位時 可看成鋸齒波電壓ue3 控制電壓Uc 正值 和偏移電壓Ub 負值 三者單獨作用的疊加 當三者合成電壓ub4為負時 V4管截止 合成電壓ub4由負過零變正時 V4由截止轉(zhuǎn)為飽和導通 ub4被鉗位到0 7v 3 脈沖形成 放大和輸出環(huán)節(jié)脈沖形成環(huán)節(jié)由晶體管V4 V5 V6組成 放大和輸出環(huán)節(jié)由V7 V8組成 同步移相電壓加在晶體管V4的基極 觸發(fā)脈沖由脈沖變壓器二次側(cè)輸出 工作原理如下 當V4的基極電位ub4 0 7V時 V4截止 V5 V6分別經(jīng)R14 R13提供足夠的基極電流使之飽和導通 因此 點電位為 13 7V 二極管正向壓降按0 7V 晶體管飽和壓降按0 3V計算 V7 V8截止 脈沖變壓器無電流流過 二次側(cè)無觸發(fā)脈沖輸出 此時電容C3充電 充電回路為 由電源 15V端經(jīng)R11 V5發(fā)射極 V6 VD4 電源 15V端 C3充電電壓為28 3V 極性為左正右負 當ub4 0 7V時 V4導通 點電位由 15V迅速降低至1V左右 由于電容C3兩端電壓不能突變 使V5的基極電位 點跟著突降到 27 3V 導致V5截止 它的集電極電壓升至2 1V 于是V7 V8導通 脈沖變壓器輸出脈沖 與此同時 電容C3由15V經(jīng)R14 VD3 V4放電后又反向充電 使 點電位逐漸升高 當 點電位升到 13 3v時 V5發(fā)射結(jié)正偏導通 使 點電位從2 1V又降為 13 7V 迫使V7 V8截止 輸出脈沖結(jié)束 由以上分析可知 V4開始導通的瞬時是輸出脈沖產(chǎn)生的時刻 也是V5轉(zhuǎn)為截止的瞬時 V5截止的持續(xù)時間就是輸出脈沖的寬度 脈沖寬度由C3反向充電的時間常數(shù) 3 C3R14 來決定 輸出窄脈沖時 脈寬通常為1ms 4 雙脈沖形成環(huán)節(jié)雙脈沖形成環(huán)節(jié)的工作原理如下 V5 V6兩個晶體管構(gòu)成 或門 電路 當V5 V6都導通時 V7 V8都截止 沒有脈沖輸出 但只要V5 V6中有一個截止 就會使V7 V8導通 脈沖就可以輸出 V5基極端由本相同步移相環(huán)節(jié)送來的負脈沖信號使其截止 導致V8導通 送出第 個窄脈沖 接著由滯后的后相觸發(fā)電路在產(chǎn)生其本相脈沖的同時 由V4管的集電極經(jīng)R12的X端送到本相的Y端 經(jīng)電容C4微分產(chǎn)生負脈沖送到V6基極 使V6截止 于是本相的V8又導通一次 輸出滯后的第二個窄脈沖 VD3 R12的作用是為了防止雙脈沖信號的相互于擾 5 強觸發(fā)及脈沖封鎖環(huán)節(jié)強觸發(fā)環(huán)節(jié)為圖2 2中右上角那部分電路 工作原理如下 變壓器二次側(cè)30V電壓經(jīng)橋式整流 電容和電阻 形濾波 得到近似50V的直流電壓 當V8導通時 C6經(jīng)過脈沖變壓器 R17 C5 V8迅速放電 由于放電回路電阻較小 電容C6兩端電壓衰減很快 N點電位迅速下降 當N點電位稍低于15V時 二極管VD10由截止變?yōu)閷?這時雖然50V電源電壓較高 但它向V8提供較大電流時 在R19上的壓降較大 使R19的左端不可能超過15V 因此N點電位被鉗制在15V 當V8由導通變?yōu)榻刂箷r 50V電源又通過R19向C6充電 使N點電位再次升到50V 為下一次強觸發(fā)做準備 電路中的脈沖封鎖信號為零電位或負電位 是通過VD5加到V5集電極的 當封鎖信號接入時 晶體管V7 V8就不能導通 觸發(fā)脈沖無法輸出 二極管VD5的作用是防止封鎖信號接地時 經(jīng)V5 V6和VD4到 15V之間產(chǎn)生大電流通路 KC04組成的移相式觸發(fā)電路 二 KC04集成移相觸發(fā)器 可分為同步 鋸齒波形成 移相 脈沖形成 脈沖輸出等幾部分電路 KC04組成的移相式觸發(fā)電路及電壓波形圖 KC04組成的移相式觸發(fā)電路 1 同步電路 同步電路由晶體管T1 T4等元件組成 正弦波同步電壓uT經(jīng)限流電阻加到T1 T2基極 在uT正半周 T2截止 T1導通 1導通 T4得不到足夠的基極電壓而截止 在uT的負半周 截止 導通 導通 4同樣得不到足夠的基極電壓而截止 在上述uT的正 負半周內(nèi) 當 us 0 7V時 T1 均截止 也截止 于是 4從電源 15V經(jīng)R3 R4獲得足夠的基極電流而飽和導通 形成圖2 7 6所示的與正弦波同步電壓uT同步的脈沖uc4 KC04組成的移相式觸發(fā)電路 2 鋸齒波形成電路 鋸齒波發(fā)生器由三極管 5 電容 1等組成 當 4截止時 15V電源通過R6 R22 Rw 15V對C1充電 當T4導通時 通過 4 4迅速放電 在KC04的第 腳 也就是T5的集電極 形成鋸齒波電壓uc5 鋸齒波的斜率取決于R22 Rw與C1的大小 鋸齒波的相位與uc4相同 KC04組成的移相式觸發(fā)電路 3 移相電路 晶體管 與外圍元件組成移相電路 鋸齒波電壓uc5 控制電壓Uk 偏移電壓Up分別通過電阻R24 R23 R25在T6的基極疊加成ube6 當ube6 0 7V時 T6導通 即uc5 Up Uk控制了 的導通與截止時刻 也就是控制了脈沖的移相 KC04組成的移相式觸發(fā)電路 4 脈沖形成電路 7與外圍元件組成脈沖形成電路 當 截止時 15V電源通過 7 7的b e對 充電 左正右負 同時 7經(jīng)R26獲得基極電流而導通 當T6導通時 上的充電電壓成為 7的b e結(jié)的反偏電壓 T7截止 此后 15V經(jīng)R26 T6對 充電 左負右正 當反向充電電壓大于1 4V時 7又恢復導通 這樣在 7的集電極得到了脈沖uc7 其脈寬由時間常數(shù)R26C2大小決定 KC04組成的移相式觸發(fā)電路 5 脈沖輸出電路 8 15組成脈沖輸出電路 在同步電壓uT的一個周期內(nèi) 7的集電極輸出兩個相位差180 的脈沖 在uT的正半周 T1導通 點為低電位 點為高電位 使 8截止 導通 的導通使Dw4截止 由T13 T14 T15組成的放大電路無脈沖輸出 8的截止 使 w3導通 7集電極的脈沖經(jīng)T9 T10 T11組成的電路放大后由 腳輸出 在uT的負半周 同理可知 8導通 12截止 7的正脈沖經(jīng) 14 組成電路放大后由 15 腳輸出 13 腳為脈沖列調(diào)制端 14 腳為脈沖封鎖控制端 KC41C原理圖及其外部接線圖 三 六路雙脈沖發(fā)生器KC41C 腳是六路脈沖輸入端 如三片KC04的六個輸出脈沖 每路脈沖由輸入二極管送給本相和前相 再由T1 T6組成的六路電流放大器 分六路輸出 T7組成電子開關(guān) 當控制端 腳接低電平時 T7截止 腳有脈沖輸出 當 腳接高電平時 T7導通 各路輸出脈沖被封鎖 三相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路 四 三相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路 五 西門子TCA785集成觸發(fā)器西門子TCA785集成觸發(fā)器的內(nèi)部框圖如圖2 8所示 該集成塊內(nèi)部主要由 同步寄存器 基準電源 鋸齒波形成電路 移相電壓 和 鋸齒波比較電路 和 邏輯控制功率放大 等功能塊組成 同步信號從TCA785集成觸發(fā)器的第5腳輸入 過零檢測 部分對同步電壓信號進行檢測 當檢測到同步信號過零時 信號送 同步寄存器 同步寄存器 輸出控制鋸齒波發(fā)生電路 鋸齒波的斜率大小由第9腳外接電阻和10腳外接電容決定 輸出脈沖寬度由12腳外接電容的大小決定 14 15腳輸出對應(yīng)負半周和正半周的觸發(fā)脈沖 移相控制電壓從11腳輸入 五 TCA785集成觸發(fā)電路電位器RP1主要調(diào)節(jié)鋸齒波的斜率 電位器RP2則調(diào)節(jié)輸入的移相控制電壓 脈沖從14 15腳輸出 輸出的脈沖恰好互差 各點波形如圖 六 數(shù)字觸發(fā)電路數(shù)字觸發(fā)電路的形式很多 采用微機控制的數(shù)字觸發(fā)電路電路簡單 控制靈活 準確可靠 圖2 11所示為微機控制數(shù)字觸發(fā)系統(tǒng)組成框圖 圖中 觸發(fā)延遲角設(shè)定值以數(shù)字形式通過接口電路送給微機 微機以基準點作為計時起點開始計數(shù) 當計數(shù)值與觸發(fā)延遲角對應(yīng)的數(shù)值一致時 微機就發(fā)出觸發(fā)信號 該信號經(jīng)輸出脈沖放大 由隔離電路送至晶閘管 1 以8031單片機組成的三相橋式全控整流電路的觸發(fā)系統(tǒng)工作原理8031單片機內(nèi)部有兩個16位可編程定時器 計數(shù)器T0 T1 將其設(shè)置為定時器方式1 則16位對機器周期進行計數(shù) 首先將初值裝入TL 低8位 及TH 高8位 啟動定時器 即開始從初值加1計數(shù) 當計數(shù)值溢出時 向CPU發(fā)出中斷申請 CPU響應(yīng)后執(zhí)行相應(yīng)的中斷程序 在中斷程序中 讓單片機發(fā)出觸發(fā)信號 因此改變計數(shù)器的初值 就可改變定時長短 該電路在一個工頻周期內(nèi) 6只晶閘管的組合觸發(fā)順序為 6 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 若系統(tǒng)采用雙脈沖觸發(fā)方式 則每工頻周期要發(fā)出6對脈沖 如圖2 12 b 所示 為了使微機輸出的脈沖與晶閘管承受的電源電壓同步 必須設(shè)法在交流電源的每一周期產(chǎn)生一個同步基準信號 本系統(tǒng)采用線電壓過零點作為同步參考點 如圖2 12 b 所示的A點 即是線電壓Uuv的過零點 2 微機觸發(fā)系統(tǒng)的硬件設(shè)置系