基于TCA785移相触发器控制双向可控硅电路原理.doc

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1、0引言　　磁粉探伤机由于其结构相对简单、检测速度快、成本低、对环境污染较小等特点，已广泛应用于航空、机械、汽车、内燃机、铁道、船泊等部门。由于某些车轮轮对荧光磁粉探伤机的退磁不稳定，故需要对周向电流电路控制系统中的可控硅调压方案进行改进。目前，在生产中使用的磁粉探伤设备中，周向电流多采用2只可控硅反向并联组成调压电路。而本文则给出了采用TCA785移相触发器对可控硅实现调压的方法。　　1可控硅调压原理和触发方式　　可控硅具有体积小、重量轻、耐压高、价格低廉、控制灵敏和使用寿命长等优点，它使半导体器件的应用从弱电领域进入强

2、电领域，而且广泛应用于整流、逆变和调压等大功率电子电路中。可控硅是一种有源开关器件，平时它保持在非导通状态，直到一个较小的控制信号对其触发(或称“点火”)使其导通，而且一旦导通后，即使撤离触发信号，它也保持导通，而要使其关断，可在其阳极与阴极间加上反向电压或将流过可控硅二极管的电流减少到某一个阀值以下。磁粉探伤机的磁化电路绝大多采用可控硅调压方式来控制周向磁化电流。　　1．1可控硅调压原理　　可控硅导通和关断的条件是：当阳极电位高于阴极电位且控制极有足够的正向电压和电流时，即可实现从关断到导通；而阳极电位高于阴极电位且阳

3、极电流大于维持电流时，可维持可控硅的导通：阳极电位低于阴极电位或阳极电流小于维持电流时，可控硅便从导通状态变为关断。　　产生触发脉冲是可控硅导通的必要条件之一，其质量将直接对可控硅的工作情况和性能造成影响。因此，产生触发信号的触发电路的可靠性直接关系到可控硅调压装置的质量。　　1．2可控硅的触发方式　　用可控硅实现交流调压通常有两种触发方式，即过零触发方式和移相触发方式。过零触发是在电源电压零点附近触发晶闸管导通，并通过改变设定周期内晶闸管导通的周波数来实现交流调压。可控硅定周期过零触发工作波形如图l所示。图1中，Tc为

4、控制信号的周期，t1和t2分别为可控硅的通、断时间，且Tc=t1+t2。该电路是通过改变可控硅的通断时间，即改变通断的周波数来实现电压调节。通常控制电路先把负载与输入电压U在周期Tc时间接通t1秒(通n个周波)，然后再断开t2秒(断m个周波)，即通过改变通断时间来调节负载的输出电压。　移相触发是通过改变导通角来实现调压。图2所示就是触发脉冲的移相触发角分别为45°、90°和135°时的导通情况，由图2可知，负载两端的电压是随移相触发角的变化而变化的。移相触发在可控硅的每个正或负周期中都有保持通断的部分，即输出连续可调，故

5、能适应各种负载，但在控制过程中，会对电网产生电磁干扰。根据负载性质、使用条件和周围环境，本设计选择移相触发作为可控硅的触发控制方式。2可控硅移相触发器电路的设计　　随着集成电路制作技术的提高，集成触发器克服了分立元件触发器的缺点，因而得到广泛的应用。本文采用集成触发电路TCA785来改造现有设备，以提高设备性能。　　2．1TCA785移相触发器简介　　TCA785移相触发器属单片移相触发器，为双列直插式16脚大规模集成电路，与其它芯片相比，TCA785具有输出脉冲整齐度好、移相范围　　宽、输出脉冲宽且可人为调节等优点，所

6、以适用范围更为广泛。2．2TCA785的工作原理　　TCA785的原理如图3所示，其中脚11接移相控制电平V11，脚6接调制信号，脚5接同步信号，脚12通过电容接地，脚9和10分别接锯齿波斜率电阻和电容，脚15和14为脉冲输出端Q1和Q2。　　同步电压VSYNC经电阻R5到零点鉴相器ZD，当ZD检测出其过零点后，可送同步寄存器SR寄存，并由SR控制锯齿波发生器RG，RG的电容C10由电阻R9决定的恒流源SC充电，当电容C10的锯齿波电压V10大于移相控制电压V11时，便产生一个脉冲信号到输出逻辑单元，并在引脚14(Q1)

7、、引脚15(Q2)产生触发脉冲。可以看出：触发脉冲的移相受移相控制电压V11大小的控制，触发脉冲Q1、Q2可在0°～180°范围内移相，且管脚14、15输出脉冲相位差180°。　　TCA785的主要引脚波形如图4所示。其中5脚为外界同步信号端，用于检测交流电压过零点。10脚为片内产生的同步锯齿波．其斜坡最大　　及最小值由9、10两脚的外界电阻与电容决定。通过与ll脚的控制电压相比较，可在15和14脚输出同步的脉冲信号，因此，改变1l脚的控制电压，就可以实现移相控制。脉冲的宽度则由12脚的外接电容值决定，当选择双窄脉冲的驱

8、动方式时，12脚应接150pF电容。实际上，有几十个微秒的脉冲宽度即可使晶闸管正常导通。引脚8(VREF)：TCA785自身输出的高稳定基准电压端。负载能力为驱动10块CMOS集成电路，随着TCA785应用的工作电源电压VS及其输出脉冲频率的不同，VREF的变化范围为2.8~3.4V，当TCA785应用的工作电源电压