單相相位觸發器TC782A的設計及應用 1引言 目前使用的單相相位觸發集成電路主要有KJ(KC)004、KJ009和TCA785,在長期的使用過程中,發現有如下幾個問題:(1)KJ電路必須采用正負電源,并且電路功耗較大。(2)KJ電路內部采用三極管比較,溫度特性差。(3)KJ004沒有交相鎖定的抗干擾設計。(4)KJ電路的輸出采用跟隨輸出,沒有采用互補輸出,可靠性差。(5)KJ和TCA785輸出阻抗低,外圍元件多。(6)輸出沒有調制脈沖,不能采用小型脈沖變壓器。由于以上諸多缺點,所以在使用中感到不便。 我們設計了一種使用單電源,可觸發單雙向可控硅,且占空比可調制并有多種保護功能的單相移位觸發集成電路。它的外接元件少,調試方便,工作可靠。這種TC782A給觸發電路增加了一個新品種,給設計人員和維修人員帶來便利。 2邏輯結構和電路工作原理 2?1邏輯結構框圖
圖1邏輯框圖 圖1示出電路的邏輯框圖,它由同步過零和極性檢測電路、鋸齒波形成電路、鋸齒波與給定電壓比較電路、抗干擾電路、調制脈沖發生電路、脈沖形成電路和脈沖輸出電路組成。 2?2工作原理 TC782A采用單電源供電,同步信號A經分壓電阻網絡進入電路的14腳,通過過零檢測和極性判別電路檢測出零點和極性,在13腳的Ca電容器上積分,形成鋸齒波,鋸齒波的大小與Ca電容器的容值成反比,12腳接大電阻器可微調鋸齒波。鋸齒波與移相電壓在比較器中比較,取得相交點即為移相角,移相電壓由1腳通過電位器或外電路調節取得。移相電壓增加,輸出導通角減小。 抗干擾鎖定電路具有鎖定功能,在交相點以后,鋸齒波或移相電壓的波動不能影響輸出,直到下一個過零點,保證交相的唯一與穩定。 脈沖形成電路是由脈沖發生器給出調制脈沖,7個脈沖形成一個脈沖列,這個脈沖列的寬度就是調制脈沖或方波的寬度,改變10腳CX電容器值以改變調制頻率,從而改變調制脈沖或方波的寬度,
圖2管腳排列 表1管腳符號及功能
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CX增大,寬度增大,CX減少,寬度減小;10腳不接CX而接低電平,可得到正負半周全占空輸出。輸出采用調制或方波可通過電路的2腳來選擇,2腳懸空或高電平為調制脈沖輸出,2腳低電平為方波輸出。
脈沖輸出從7腳、8腳和9腳引出。相對于輸入端14腳的同步電壓,8腳為同步正半周輸出脈沖,7腳為同步負半周輸出脈沖,7腳和8腳用來觸發單相可控硅;9腳為同步正負半周輸出脈沖,用來觸發雙相可控硅。輸出端可驅動功率管,經脈沖變壓器觸發可控硅;也可直接驅動光電耦合器,經隔離觸發可控硅或三極管。
3腳為不鎖定保護端,高電平禁止輸出,低電平或懸空為允許輸出;5腳為鎖定保護端,懸空時為低電平,正脈沖禁止輸出,同時3腳也為高電平,要恢復允許狀態,需要在6腳接低電平進行復位,6腳懸空為高電平。當用戶需要對過壓、過流進行處理時,可根據不同的情況選擇保護方式。
2?3電路引腳及其功能
圖2示出該電路的管腳排列。表1示出管腳符號及功能。
3電路參數和波形
表2示出電路在15V電壓下的主要參數。
圖3示出TC782A電路的波形。
4使用說明和注意事項
(1)同步正弦電壓Va必須通過電阻網絡加在電路的14腳上,14腳是以電路VCC的1/2為零線,峰?峰值是在0~VCC之間的同步電壓。
(2)鋸齒波幅值的調節可通過13腳上的電容器Ca值的大小改變,也可通過在12腳到地之間接大電阻器來改變。
(3)移相電壓的范圍應與鋸齒波幅值相一致。考慮到電路對電容器放電的壓降,移相電壓的零電位應比電路地正0.1V~0.2V。
(4)因為設計正向鋸齒波,所以移相電壓的高導通角小;如果需要移相電壓的高導通角大,應用運算放大器倒相。
(5)CX的大小可調節輸出脈沖寬度。
圖3波形圖
表2TC782A的主要電參數
主要電路參數 | |||
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IDD | 靜態電流 | <2~4 | mA |
VAIN | 同步零電壓 | 1/2Vcc | V |
IIN | 輸入電流 | <0.3 | μA |
Ioh | 輸出驅動電流 | 15 | mA |
P-top | 最大功耗 | 200 | mW |
推薦工作條件 | |||
Vcc | 電源電壓 | 8~15 | V |
Va | 同步輸入VP-P | 0~Vcc | V |
Pi,Vr | 控制輸入電壓 | 0~Vcc | V |
f | 同步信號頻率 | 10~1K | Hz |
T | 最佳工作溫度 | -25~85 | ℃ |
圖4示出的是OV8600/OV8100的歸一化光譜特性曲線。
(a)小功率雙向可控硅觸發電路
(b)反并聯或橋式可控硅觸發電路
圖4應用實例
(6)保護端懸空時為低電平,復位端懸空時為高電平。
(7)輸出端可輸出不小于25mA的電流,電路輸出的限流電阻器和管子的β應與電路相適配。
5應用
圖4示出該電路的兩種應用實例,(a)是小功率雙向可控硅觸發電路;(b)是反并聯或橋式可控硅觸發電路。