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    基于KC05集成電路的單相交流調(diào)壓控制的研究

    2017-07-10 07:11:48梁娟
    科技風(fēng) 2017年2期
    關(guān)鍵詞:鋸齒晶閘管調(diào)壓

    摘 要:燈光明暗的調(diào)整、交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制、電熱溫度的控制和交流穩(wěn)壓器等在我們周圍隨時(shí)可見的現(xiàn)象中,看似不同的控制對(duì)象,實(shí)則都屬于電壓的控制。電壓的控制中我們常用的兩種方法便是與自耦變壓器調(diào)壓和交流電路調(diào)壓。而交流調(diào)壓電路控制比起自耦變壓器調(diào)壓具重量輕、體積小,更方便,調(diào)節(jié)速度更快的優(yōu)點(diǎn)。

    關(guān)鍵詞:集成電路;單向交流調(diào)壓控制

    一、KC05集成移相觸發(fā)器

    (一)KC05的特點(diǎn)

    在交流調(diào)壓電路中,觸發(fā)晶閘管的電路有很多,但集成移相觸發(fā)器KC05被廣泛的運(yùn)用在交流調(diào)壓電路中。KC05集成移相觸發(fā)器常用在對(duì)雙向晶閘管或兩個(gè)反向并聯(lián)的晶閘管線路的交流相位控制。KC05具有移相范圍寬、鋸齒波線性好、易于集中控制、有失交保護(hù)、控制方式簡(jiǎn)單、輸出電流大等優(yōu)點(diǎn)??梢杂迷诮涣髡{(diào)壓電路,同樣也適用于單相或三相半控或全控橋式整流線路的相位控制。

    (二)KC05內(nèi)部原理分析

    1.同步檢測(cè)電路

    由VD1-VD4和V1、V2組成同步檢測(cè)電路。交流電源同步變壓器連接芯片腳15、腳16。當(dāng)同步電壓大于或者小于3個(gè)PN結(jié)開啟電壓值和時(shí),V1、V2導(dǎo)通;當(dāng)同步電壓接近零時(shí),即小于3個(gè)PN結(jié)開啟電壓值之和時(shí),V1、V2截止, V3、V5導(dǎo)通,由此來產(chǎn)生鋸齒波電壓,二極管組成了鉗位電路,腳15、腳16之間的電壓為正負(fù)交叉出現(xiàn)的近似梯形波電壓。

    2.鋸齒波電路

    由V3、V5、V6 、Vdz1及V5發(fā)射極腳4的外接電容C1構(gòu)成鋸齒波電路。當(dāng)同步電壓過零時(shí),V1、V2截止,V3、V5導(dǎo)通并電容C1充電;當(dāng)同步電壓過零之后,V1、V2導(dǎo)通,V3、V5截止,電容C1的電荷經(jīng)V6恒流放電。電容C1的充放電作用使其兩端電壓形成鋸齒波。由于串聯(lián)Vdz1使C1兩端電壓充至穩(wěn)壓值8伏左右,成為鋸齒波電壓的峰值。鋸齒波電壓的斜率,既反映充電速度的快慢,通過V6外接偏置電阻R1的大小來改變。

    3.移相電路

    由V8、V9、V10、Vdz2、V11組成移相電路。V7、V8、V9為差動(dòng)放大電路,起到比較放大的作用。將你通過可調(diào)電阻調(diào)節(jié)的電壓通過KC05的腳6,輸入V9的基極同送入V8的鋸齒波電壓進(jìn)行比較。當(dāng)鋸齒波電壓大于移相電壓時(shí),V8導(dǎo)通,V9、V10、Vdz2、V11截止;當(dāng)鋸齒波電壓小于移相電壓時(shí),V9、V10、Vdz2、V11導(dǎo)通,V11的導(dǎo)通經(jīng)過脈沖形成環(huán)節(jié)產(chǎn)生脈沖輸出。

    4.脈沖電路

    由VD8、V12、V13、V14,腳13外接電容C2、腳10外接電阻R2組成脈沖電路。當(dāng)V11導(dǎo)通時(shí),調(diào)整偏置電阻大小R2使V12導(dǎo)通,此時(shí)腳13的電壓大于腳12的電壓,C2經(jīng)VD8、V12進(jìn)行充電。當(dāng)V11導(dǎo)通時(shí),電容C2上的電荷以反壓的形式加于VD8與V12發(fā)射結(jié)兩端,迫使V12截止。此時(shí)V13、V14導(dǎo)通,通過外接驅(qū)動(dòng)電路觸發(fā)雙向晶閘管。同時(shí)C2由15伏電源、R2、V11反向充電左負(fù)右正,腳10電壓逐步上升,當(dāng)該電壓大于VD8和V12開啟電壓時(shí),V12導(dǎo)通,V13、V14截止,輸出脈沖終止。

    二、單相交流調(diào)壓電路

    (一)電路組成

    該電路由KC05為核心組成的單相交流調(diào)壓系統(tǒng),通過觸發(fā)雙向晶閘管VT1達(dá)到調(diào)節(jié)燈泡兩端交流電壓的目的,從而調(diào)節(jié)燈泡的亮度。該電路由主電路、觸發(fā)電路等幾部分組成。

    主電路220V單相交流電壓經(jīng)過變壓器調(diào)壓至50V交流電壓,由雙向晶閘管VT1、燈泡和熔斷器FU串接后接入單相交流50V電路中,由KC05腳9輸出的脈沖導(dǎo)通雙向晶閘管在正負(fù)半周,從而起到改變燈泡兩端的交流電壓的作用。

    觸發(fā)電路由KC05和外圍電路組成。通過變壓器降壓到30V加到腳15、腳16兩端形成同步控制電壓;將腳2和腳12短接,形成失交保護(hù);腳4外接電容C1通過電容充放電形成鋸齒波;腳5接可調(diào)電阻控制移相范圍;腳6外接通過可調(diào)電阻RP2調(diào)節(jié)后的移相電壓,移相電壓與KC05腳4的鋸齒波電壓進(jìn)行比較,在它們的交點(diǎn)處,使產(chǎn)生觸發(fā)脈沖。

    (二)純電阻負(fù)載

    燈泡屬于純電阻負(fù)載,交流調(diào)壓電路輸入電壓ui、輸出電壓uo、觸發(fā)脈沖的波形如圖所示。

    當(dāng)α=0時(shí),輸出電壓與輸入電壓相同,此時(shí)最大;當(dāng)α=π時(shí),改輸出電壓為0,通過改變控制角α大小,改變輸出電壓的波形,使輸出波形變得殘缺,因此輸出電壓的有效值隨控制角的不同而不同,但波形也因非正弦引起了諧波的問題。

    交流輸出電壓u0,有效值U與控制角α的關(guān)系為:

    電阻負(fù)載下單相交流調(diào)壓輸出電壓諧波比例。

    基波和各次諧波電壓有效值為:

    可以看出基波和各次諧波電壓標(biāo)么值是隨控制角α的變化曲線,其電壓基值取為U1??梢钥闯?,隨α增大,波形畸變嚴(yán)重,諧波含量增大。

    隨著電子產(chǎn)業(yè)向體積更小、響應(yīng)更快、穩(wěn)定性更好的方便迅速發(fā)展,交流調(diào)速技術(shù)更廣的運(yùn)用在電機(jī)調(diào)速的方面,以其更寬的調(diào)速范圍、更高的穩(wěn)定精度、更快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)以及在四象限作可逆運(yùn)行等良好的技術(shù)性能,取代串電阻、串頻敏、自耦變壓器等調(diào)速方式。從交流調(diào)速傳動(dòng)的客觀發(fā)展趨勢(shì)我們看到,今后它完全可以和直流傳動(dòng)相媲美、相抗衡,并有取代的趨勢(shì)。

    作者簡(jiǎn)介:

    梁娟(1982-),女,甘肅人,碩士,電氣講師,主要研究方向:電氣自動(dòng)化、電子信息。

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