鋸齒波與集成觸發(fā)電路

鋸齒波與集成觸發(fā)電路第1頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四一、鋸齒波同步觸發(fā)電路

同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路第2頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四2、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)電路及工作波形圖第3頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四1．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(dāng)二次電壓為負(fù)半周的下降段時，VD1導(dǎo)通，電容C1被迅速充電，②點(diǎn)為負(fù)電位，V2截止。在二次電壓負(fù)半周的上升段，電容C1已充至負(fù)半周的最大值，VD1截止，+15V通過R1給電容C1反向充電，當(dāng)②點(diǎn)電位上升至1.4V時，V2導(dǎo)通，②點(diǎn)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(fù)半周到來時，VD1重新導(dǎo)通，C1迅速放電后又被充電，V2又變?yōu)榻刂?，如此周而?fù)始。在一個正弦波周期內(nèi)，V2具有截止與導(dǎo)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(dá)到同步的目的。第4頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四2．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(dāng)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(dāng)V2導(dǎo)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(dǎo)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(jìn)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(fù)值)三者單獨(dú)作用的疊加。當(dāng)三者合成電壓ub4為負(fù)時，V4管截止；合成電壓ub4由負(fù)過零變正時，V4由截止轉(zhuǎn)為飽和導(dǎo)通，ub4被鉗位到0.7v。第5頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四3．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(dāng)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(dǎo)通，因此⑥點(diǎn)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(jì)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(fù)。當(dāng)ub4=0.7V時，V4導(dǎo)通，④點(diǎn)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⑤點(diǎn)跟著突降到-27.3V，導(dǎo)致V5截止，它的集電極電壓升至2.1V，于是V7、V8導(dǎo)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⑤點(diǎn)電位逐漸升高，當(dāng)⑤點(diǎn)電位升到-13.3v時，V5發(fā)射結(jié)正偏導(dǎo)通，使⑥點(diǎn)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(dǎo)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)(τ3=C3R14)來決定，輸出窄脈沖時，脈寬通常為1ms。第6頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四4．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(dāng)V5、V6都導(dǎo)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(dǎo)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(fù)脈沖信號使其截止，導(dǎo)致V8導(dǎo)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(fù)脈沖送到V6基極，使V6截止，于是本相的V8又導(dǎo)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。第7頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四5．強(qiáng)觸發(fā)及脈沖封鎖環(huán)節(jié)強(qiáng)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π形濾波，得到近似50V的直流電壓，當(dāng)V8導(dǎo)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(diǎn)電位迅速下降。當(dāng)N點(diǎn)電位稍低于15V時，二極管VD10由截止變?yōu)閷?dǎo)通，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(diǎn)電位被鉗制在15V。當(dāng)V8由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r，50V電源又通過R19向C6充電，使N點(diǎn)電位再次升到50V，為下一次強(qiáng)觸發(fā)做準(zhǔn)備。電路中的脈沖封鎖信號為零電位或負(fù)電位，是通過VD5加到V5集電極的。當(dāng)封鎖信號接入時，晶體管V7、V8就不能導(dǎo)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。第8頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四

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

第9頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四

KC04組成的移相式觸發(fā)電路及電壓波形圖第10頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四

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(dǎo)通，Ｄ1導(dǎo)通，T4得不到足夠的基極電壓而截止。在uT的負(fù)半周，Ｔ１截止，Ｔ２、Ｔ３導(dǎo)通，Ｄ２導(dǎo)通，Ｔ4同樣得不到足夠的基極電壓而截止。在上述uT的正、負(fù)半周內(nèi)，當(dāng)|us|<0.7V時，T1、Ｔ２、Ｔ３均截止，Ｄ１、Ｄ２也截止，于是Ｔ4從電源+15V經(jīng)R3、R4獲得足夠的基極電流而飽和導(dǎo)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。第11頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四

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Ｔ5、電容Ｃ1等組成。當(dāng)Ｔ4截止時，+15V電源通過R6、R22、Rw、-15V對C1充電。當(dāng)T4導(dǎo)通時，Ｃ１通過Ｔ4、Ｄ4迅速放電，在KC04的第④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。

第12頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四

KC04組成的移相式觸發(fā)電路（3）移相電路

晶體管Ｔ６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(dāng)ube6>0.7V時，T6導(dǎo)通，即uc5+Up+Uk控制了Ｔ６的導(dǎo)通與截止時刻，也就是控制了脈沖的移相。第13頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四

KC04組成的移相式觸發(fā)電路（4）脈沖形成電路

Ｔ7與外圍元件組成脈沖形成電路。當(dāng)Ｔ６截止時，+15V電源通過Ｒ7、Ｔ7的b-e對Ｃ２充電（左正右負(fù)），同時Ｔ7經(jīng)R26獲得基極電流而導(dǎo)通。當(dāng)T6導(dǎo)通時，Ｃ２上的充電電壓成為Ｔ7的b-e結(jié)的反偏電壓，T7截止。此后+15V經(jīng)R26、T6對Ｃ２充電（左負(fù)右正），當(dāng)反向充電電壓大于1.4V時，Ｔ7又恢復(fù)導(dǎo)通。這樣在Ｔ7的集電極得到了脈沖uc7，其脈寬由時間常數(shù)R26C2大小決定。

第14頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四

KC04組成的移相式觸發(fā)電路（5）脈沖輸出電路

Ｔ8～Ｔ15組成脈沖輸出電路。在同步電壓uT的一個周期內(nèi)，Ｔ7的集電極輸出兩個相位差180°的脈沖。在uT的正半周，T1導(dǎo)通，Ａ點(diǎn)為低電位，Ｂ點(diǎn)為高電位，使Ｔ8截止，Ｔ１２導(dǎo)通。Ｔ１２的導(dǎo)通使Dw4截止，由T13、T14、T15組成的放大電路無脈沖輸出。Ｔ8的截止，使Ｄw3導(dǎo)通，Ｔ7集電極的脈沖經(jīng)T9、T10、T11組成的電路放大后由①腳輸出。在uT的負(fù)半周，同理可知，Ｔ8導(dǎo)通，Ｔ12截止，Ｔ7的正脈沖經(jīng)Ｔ１３、Ｔ14、Ｔ１５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第15頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四

KC41C原理圖及其外部接線圖三、六路雙脈沖發(fā)生器KC41C

①～⑥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(dāng)控制端⑦腳接低電平時，T7截止，⑾～⒃腳有脈沖輸出。當(dāng)⑦腳接高電平時，T7導(dǎo)通，各路輸出脈沖被封鎖。

第16頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四三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)電路第17頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四五、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(zhǔn)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(jìn)行檢測，當(dāng)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(fù)半周和正半周的觸發(fā)脈沖，移相控制電壓從11腳輸入。第18頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四五、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(diǎn)波形如圖。第19頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四第20頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四六、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(jī)控制的數(shù)字觸發(fā)電路電路簡單、控制靈活、準(zhǔn)確可靠，圖2-11所示為微機(jī)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(jī)，微機(jī)以基準(zhǔn)點(diǎn)作為計(jì)時起點(diǎn)開始計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值與觸發(fā)延遲角對應(yīng)的數(shù)值一致時，微機(jī)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。第21頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四1．以8031單片機(jī)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(jī)內(nèi)部有兩個16位可編程定時器／計(jì)數(shù)器T0、T1，將其設(shè)置為定時器方式1，則16位對機(jī)器周期進(jìn)行計(jì)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(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)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。