可控硅过零检测电路-KC08、KJ008、KC07、TCA785、TDA1023应用.pdf
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1、可控硅过零触发器KC08应用电路图可控硅过零触发器KC08能使双向可控硅的开关过程在电源电压为零的瞬间进行触发。这 样,负载的瞬态浪涌电流和射频干扰最小,可控硅的使用寿命也可以提高。该电路可用于恒 温箱的温度控制、单相或三相电机和电器的无触点开关,交流无触点开关,交流灯光闪耀器 等设备中作零触发用。电路内部有自生直流稳压电源,可以直接接交流电网电压使用。该电 路具有零电压触发、输出电流大等特点。电参数如下:电源电压:a.外接直流电压+(12-16)V。b.自生直流电源电压:+(12-14)Vo电源电流:13Vob.最大输出能力:30ma(脉冲宽度400口以内),可扩展。c.输出反压:BVce6
2、18V(测试条件:Ie=100|iiA)。输入控制电压:“1”电平或“0”电平。零检测输入端最大峰值电流:8mA。使用环境温度为:-1。70。141 同 网H1 151 J KC08山回回回仃KC08引脚图同步电阴氏的选抒可按卜.式计算:R 同青也叶 伯o-r-f-nRL:KIOWQ220ys KS50A2cz82H 本Ri 05i*-ioo nCi diRe仲同面疝同同而0.1)KC08100K中甲甲甲甲电甲KC08的应用电路KC08各点波形图当输出电流需扩展时其接线方法如图所示。3DK4 pF(DD14)L可控硅过零触发器KJ008作为应用零电压触发电路图可控碎过零触发器KJ008能使双向
3、可控硅的开关过程在电源电压为零或电流为零的瞬间进 行触发。这样,负载的瞬态浪涌电流和射频干扰最小,可控硅的使用寿命也可以提高。该电 路可用于恒温箱的温度控制、单相或三相电机和电器的无触点开关,交流无触点开关,交流 灯光闪耀器等设备中作零触发用。电路内部有自生直流稳压电源,可以直接接交流电网电压 使用。该电路具有零电压触发、零电流触发、输出电流大等特点。电参数如下:电源电压:a.外接直流电压+(1216)V。b.自生直流电源电压:+(1214)V。电源电流:13Vob.最大输出能力:50mA(脉冲宽度400四以内),可扩展。C.输出反压:BVce618V(测试条件:Ie勺oopA)。输入控制电压
4、灵敏度:100mV、300mV 500mVo零电流检测输出幅度:8Vo使用环境温度为四级:C:0-70 R:-5585E:-4085 M:-55125KJ008采用双列直插14脚封装,如图所示。环画冏向回回KJ0081 2 3 4 5 6 MKJ008引脚图KJ008作为零电流触发应用的电路如图所示:负载KS50A220VR3 8.2k 10W2CZ82H同 步8Ri h75-lkQCl i100kKJ008gJ甲L7JR4敏感元件十|100/1/16VC2KJ008作为应用零电压触发电路图pioLJJUJU各点波形图同步电阴&的选抒可按F式计算:R?怕粤沙:2m)KT008里塞作为零电流触发
5、应用的电路图可控硅过零触发器KJ007零电流触发电路图 可控硅过零触发器KJ007能使双向可控硅的开关过程在电源电压为零或电流为零的瞬间进 行触发。这样,负载的瞬态浪涌电流和射频干扰最小,可控硅的使用寿命也可以提高。该电 路可用于恒温箱的温度控制、单相或三相电机和电器的无触点开关,交流无触点开关,交流 灯光闪耀器等设备中作零触发用。电路内部有自生直流稳压电源,可以直接接交流电网电压 使用。该电路具有零电压触发、零电流触发、输出电流大等特点。字串4电参数如下:电源电压:a.外接直流电压+(1216)V。b.自生直流电源电压:+(1214)V。电源电流:12 mAo零检测输入端最大峰值电流:8mA
6、。输出脉冲:a.脉冲幅度:13Vob.最大输出能力:50mA(脉冲宽度400四以内),可扩展。C.输出反压:BVce应18V(测试条件:leSlOOpiA)。输入控制电压灵敏度:100mV、300mV、500mVo零电流检测输出幅度:8Vo使用环境温度为四级:C:070 R:-5585E:-4085 M:-55125KJ007采用双列直插14脚封装,如图所示:KJ007引脚图零电压触发电路及各点波形如图所示:KJ007应用电路p5H mumKJ007各点波形图零电流触发电路及各点波形如图所示:RL-22OVJ负我 R2 100k-(=3-b KS50A I-BOWHZBZS719 FlRi h
7、75限 IkQKJ007HJ回4敏感元件,&一吗二_1啖 _+.1 100/16VKJ007零电流触发电路p5pio ILJLWL1KJ007各点波形图KJ007工作时同步电阻R2选择可按下式计算:R过当输出电流需扩展时其接线方法如图所示:9|83DK4/T(DD14)输出电流扩展图脉宽调制器LZ210应用电路图LZ210是一种专用长周期脉宽调制器电路,可使控制电压幅度的变化转换成相应脉冲宽度的 变化,是和过零触发器配套作调功用的。电参数如下:电源电压:直流+15V。电源电流:12mAo锯齿波幅度:28V(测试条件:Vcc=15V)控制电压:a.0+8V b.-4+4VC.-8OVd.-8+8
8、V振荡周期:当Vcc=15V,RT=100kQ(见图2-26)时振荡周期为T=0.060.12 ms(C t=200p)T=976 ms(C t=0.1|n)T=1-800 ms(C 仁加)T=9006 400ms(C t=10|Li)T=24 000 120 000ms(C t=220|j)LZ210采用双列直插8脚封装,如图所示。LZ210引脚图LZ210应用电路图可控硅过零触发器KC07应用电路图可控硅过零触发器KC07能使双向可控硅的开关过程在电源电压为零或电流为零的瞬间进 行触发。这样,负载的瞬态浪涌电流和射频干扰最小,可控硅的使用寿命也可以提高。该电 路可作单相或三相电机和电器的无
9、触点开关。适用于电感性负载的过零触发及感性负载的调 功触发。KC07可采用自生直流稳压电源,也可以采用外接电源。电参数如下:电源电压:a.外接直流电压+(1216)V。b.自生直流电源电压:+(1214)V。电源电流:18mAo零检测输入端最大峰值电流:10mA。输出脉冲:a.脉冲幅度:13Vob.最大输出能力:50mA(脉冲宽度400”以内),可扩展。C.输出反压:BVce618V(测试条件:Ie=100pA)。输入控制电压:“电平或0”电平。自生电压输入峰值电流:8mAo允许使用环境温度:-1070。KC07LU I2J L34 5 6KC07引脚图零电流检测限流电阻R2的选择可按下式计算
10、:K 1X)OKC07的应用电路PzP5KC07各点波形图如果要得到大于200mA的触发电流,按下图所示接法。单极性SPWM的两种控制方法与过零点输出特性比较摘要:对于采用SPWM的逆变器,其中单极性逆变方式仅用到一对高频开关,相对于双极 性逆变具有损耗低、电磁干扰少等优点。分别介绍了单极性逆变中的单边与双边SPWM的 产生方法以及各自的控制方法,分析了这两种控制方法在正弦波电压过零点附近的振荡情 况,经过仿真与电路试验证明了双边SPWM方式性能更为优越。关键词:单极性;正弦波脉宽调制;过零点振荡Fig.1 Main bNeiWV引言字串6随着控制技术的发展和对设备性能要求的不断提高,许多行业
11、的用电设备不再直接接入交流 电网,而是通过电力电子功率变换得到电能,它们的幅值、频率、稳定度及变化形式因用电 设备的不同而不尽相同。如通信电源、电弧焊电源、电动机变频调速器、加热电源、汽车电 源、绿色照明电源、不间断电源、医用电源、充电器等等,它们所使用的电能都是通过对电 网电能进行整流和逆变变换后得到的。因此,高质量的逆变电源已经成为电源技术的重要研 究对象。1工作原理字串61.1 主电路拓扑与SPWM的产生字串7单极性SPWM逆变电路的拓扑如图1所示,字串4由全桥4个开关管组成的2路桥臂所构成,一路以高频开关工作频率工作,称为高频臂(S3,S4;另一路以输出的正弦波频率进行切换,成为低频臂
12、 SI,S2。字串2单极性逆变有两种产生SPWM的方法。第一种控制方法是将给定的载波(正弦波)整流成正的,调制波(三角波)也是正的,如图2 a 所示,称为单边SPWM控制;第二种控制 方法是给定的载波(正弦波)是一个完整的正弦波,调制波(三角波)当正弦波为正时是正的,当正弦波为负时是负的,如图2(b)所示,称为双边SPWM控制。I,ig.2(b)调制波极性随我给工人图2 两种SPWM产生或理H东电子技代玷(L)mp;nisun tif Iwo SP用Jiggi上述两种控制方法产生SPWM的机理不一样,各自的控制电路也有所不同。字串61.2 单极性SPWM的两种控制方法字串61.2.1 单边SP
13、WM控制Fig.3 Control Circuit of asym币身乂力1,町()川单边SPWM的控制电路如图3所示。图3中的Sg3及Sg4分别对应高频臂上下管的驱动 信号;Sgl及Sg2分别对应低频臂上下管的驱动信号。由于低频臂的切换作用,高频臂PWM 输出性质随之改变。例如,原来过零时Sgl的窄脉冲对应输出低电压,低频臂切换后突然 成为高电压。因此,PWM有一突变过程。字串3图4所示的是单边SPWM控制方法在过零点时的示意图。图4中E1为理论上跟基准(电 压波形)同相位的误差信号,由于在电压环和电流环两个环节中存在积分环节,根据负载的 性质和轻重,实际的输出误差信号E2与基准信号有一个相
14、位差。图中SPWM1是理论上的 高频臂上管的驱动信号,SPWM2则是实际的高频臂上管的驱动信号。图4 单边SPWM控制在过零点附近6舞N小的赛麴Fig.4 SPWM waveform of zero point for 服加/而卜 ifW/T1)tO-tl时刻由图4可以看到,在tO-tl时刻,由于给定的低频臂信号是1,对应图3 可以知道主电路低频臂下管导通,图4中SPWM对应的是高频臂上管的驱动信号,上管的 SPWM驱动信号逐渐变小。由图1可以知道在tOtl时亥I输出正弦波信号由正逐渐变为Oo 字串52)tl时刻在tl时刻,低频臂信号由1变为0,所以,低频臂由下管导通变为上管导通,由 图3可以
15、分析出,在低频臂切换的同时,产生SPWM的比较器也进行了切换,所以,由E1 误差信号产生的SPWM(高频臂上管)在tl时刻马上变为接近100%的SPWM,然后逐渐变 小。高频臂下管的驱动互补于高频臂上管的驱动,所以高频臂下管的驱动由。逐渐变大。由 图1可以得知,输出正弦波信号由。逐渐变负。图5双边SPWM控制制落个电子技Fig.5Control circuitof sym睬际3)tlt2时刻实际的输出误差信号E2会与El相差一个相位,所以,产生的SPWM2与 SPWM1是不同的。由图4可以看出:tl时刻以后,SPWM2马上就为0,由于高频臂下管 信号互补于SPWM2,对应于主电路,在tl时刻高
16、频臂下管马上以一个比较大的占空比导通,然后占空比慢慢变小(图中SPWM2逐渐变大),高频臂下管信号并不是由0逐渐变大,SPWM 的突变必然会引起输出正弦波信号在过零点的振荡。可供选择的解决方案如下:字串2(1)在低频臂切换的同时,把输出误差信号人为地放电,使其为0,这样就可以减弱在过 零点时刻所引起的振荡;rnnrrnriEi0低频杵信号:J t fs-tl,2图6 双边SPWM控制在过零点附近威闻A1乐诺康Fig.6 SPWM waveform of zero point forK M(2)人为地把低频臂信号超前或滞后一定相位,但是,这一方案由于低频臂信号的相位 受负载轻重的影响,实际上难以
17、做到准确。字串11.2.2双边SPWM控制字串8双边SPWM的控制电路如图5所示。由于低频臂的切换作用,高频臂PWM输出性质随之 改变。例如,过零前Sgl的窄脉冲对应为输出低电压,低频臂切换后突然成为高电压。然 而与单边SPWM控制所不同的是,双边SPWM中的反相动作是与低频臂同时进行的。由于 控制器中的输出没有突变,低频臂的切换也不会造成输出的突变。50V/div,20ms/div图7 单边SPWM控N方法秋斐耍邓2.Fig.7 Simulation waveforri-4cMV M字串6图6所示的是双边SPWM控制方法在过零点附近的SPWM示意图。图6中E1为理论上跟 基准(电压波形)同相
18、位的误差信号,由于在电压环和电流环两个环节中存在积分环节,实 际的误差信号E2会与基准信号相差一个相位。图中SPWM1是理论上的高频臂上管的驱动 信号,SPWM2则是实际的高频臂上管的驱动信号。1 tO-tl时刻由图6可以看到,在tO-tl时刻,由于给定的低频臂信号是1,对应图5 可以知道主电路低频臂下管导通,图6中SPWM对应的高频臂上管的驱动信号,由图1可 以知道在tOtO时刻,输出正弦波信号由正逐渐变为Oo字串52 tl时刻在tl时刻,低频臂信号由1变为0,所以低频臂由下管导通变为上管导通,由图 5可以分析出,在低频臂切换的同时,产生SPWM的比较器也进行了切换,所以,由E1误 差信号产
19、生的SPWM(高频臂上管)在tl时刻马上变为100%的SPWM,然后逐渐变小。高 频臂下管的驱动互补于高频臂上管的驱动,所以,高频臂下管的驱动由。逐渐变大。由图1 可以得知,输出正弦波信号由。逐渐变负。3 tlt2时刻实际的输出误差信号E2会与E1 相差一个相位,所以,产生的SPWM2与SPWM1是不同的,由图6可以看出,在tl到t2 时刻,高频臂上管驱动一直都是高电平,由于高频臂下管互补于上管驱动,所以,在tl到 t2时刻,高频臂下管是不导通的,此后有一软开通过程。由图6中SPWM1与SPWM2的比 较可以看出,误差信号滞后于基准信号有利于抑制正弦波输出信号在过零点的振荡。字串 22计算机仿
20、真与实验结果50V/div,20ms/div图8双边SPWM控扃务岁用爱移本站Fi父.8 simulation wavefoiWOT字串5应用电子电路计算机辅助分析于设计软件Matlab,分别对上述两种控制方法进行了仿真。字 串4仿真条件:输出220V,f=25Hz字串92.1 单边SPWM控制的仿真波形字串3单边SPWM控制的仿真波形如图7所示。从图7可以明显地看到,正弦波在过零点的时候 有明显的振荡,跟理论分析完全吻合。字串42.2 双边控制方法之仿真波形字串7双边SPWM控制的仿真波形如图8所示。从图8可以明显地看到,正弦波在过零点的时候 没有振荡,跟理论分析完全吻合。字串23实验结果与
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