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1、河河北北农农业业大大学学 现现代代科科技技学学院院毕毕业业论论文文题题 目：目： 原油含水率在线检测仪设计学学 部：部： 工学部 专业班级：专业班级： 电气工程及其自动化 0706 班 学学 号：号： 2007614520828 学生姓名：学生姓名： 张翼鹦 指导教师姓名：指导教师姓名： 肖志刚 指导教师职称：指导教师职称： 副教授 二二 O 一一一一 年年 六六 月月 一一 日日1基于基于 TCA785TCA785 的晶闸管触发电路设计的晶闸管触发电路设计摘要摘要：晶闸管作为高速电子开关元件已广泛地应用于工业生产的各个领域，而性能价格比比较高的晶闸管触发电路目前尚未见详细报道。因此，设计廉价

2、、高可靠性、适用范围广的晶闸管触发电路是十分重要的课题。 本文给出的一种晶闸管移相触发电路已成功地用于工业现场。该电路采用集成触发芯片 TCA785 作为主控芯片，其外围电路简单，稳定性高；采用 NE555 输出调制脉冲，使系统触发更加可靠；可与 PID 仪表连接实现自动控制，输入信号可适应010V、05V、15V 电压信号和 020mA、420mA 电流信号；也可连接电位器或通过内部电位器实现手动控制；该系统可根据需要调节软启动时间，在要求相应速度极快的场合，可通过设置跳线取消软启动。关键词关键词：TCA785 晶闸管 触发电路A Design of Thyristor Trigger Ci

3、rcuit Based on TCA785 Abstract: As a high-speed electronic switching thyristor devices have been widely used in industrial fields, while a relatively high price performance of thyristor trigger circuit has yet to see a detailed report. Therefore, the design of low-cost, high reliability, wide applic

4、ation of the thyristor trigger circuit is a very important task.The paper gives a kind of phase shifting thyristor trigger circuit which has been successfully used in the industrial field. It adopts integrated circuit chip TCA785. It needs a simple circuit, but works periphery, high stability. Using

5、 NE555 modulating output pulse, system is more reliable. It can be connected with a PID controller, the signal of automatic meter input can be 010V, 05V, 15V voltage signal and 020mA, 420mA current signal. It also can be controlled by connecting a potentiometer or using the internal potentiometer. T

6、he soft start-up time can be set according to the regulation; if fast responding is needed, start-up can be cancelled by setting the jumpers.Key words: TCA785thyristortrigger circuit目目 录录1 绪论.11.1 课题来源.11.2 晶闸管触发原理.12 触发电路设计.22.1 晶闸管对触发电路的要求.22.2 系统结构框图.32.3 芯片选择.52.4 电源设计.72.5 输入信号归一化.72.6 软启动时间可调电

7、路的实现.102.7 减法器设计.112.8 脉冲调制设计.122.9 驱动电路设计.122.10 保护电路设计.133 晶闸管应用.143.1 交流调压.143.2 整流.153.2.1 单相半波整流.153.2.2 单相桥式整流.153.2.3 单相全波整流.174 调试.185 结论.19参考文献.20 11 绪论1.1 课题来源晶闸管（Thyristor）是晶体闸流管的简称，又称作可控硅整流器（Silicon Controlled Rectifier SCR） ，简称为可控硅。1956 年美国贝尔实验室（Bell Laboratories）发明了晶闸管，由于起开通时刻可以控制，而且各方

8、面性能均显胜过以前的汞弧整流器，因而立即受到普遍欢迎，从此开辟了电力电子技术的迅速发展和广泛应用的崭新时代，其标志就是以晶闸管为代表的电力半导体器件的广泛应用。目前晶闸管已得到了广泛的应用：晶闸管应用于金属冶炼炉加热装置，经 PID 调节，可实现自动精确恒温控制；电焊机恒温控制，直流电机调速，整流，调压输出，调功输出，变频输出等。研究晶闸管驱动电路具有深远的意义：(1). 实现弱电控制强电的目的。通过晶闸管驱动电路，可改变输出电压值，由此可实现由弱点控制强电。再引入智能 PID 控制可实现对强电的 PID 调节。(2). 通过电力电子技术对电能的处理，使电能的使用达到合理、高效和节约，实现了电

9、能使用最佳化。例如，电机的工作过程中，大部分的电能消耗在了启动期间。而在实际运行过程中，需要维持其运转的电能很少；采用调压控制以后，根据需要，电机在不同的电压下运行，可大大减少启动过程中的消耗。(3). 晶闸管其他用途：可以构成可控整流电路、逆变、电机调速、电机励磁、无触点开关及自动控制等方面。目前，市场上的晶闸管触发器产品已经趋于成熟。但由于不同的工作场合对于晶闸管的 触发要求相差甚大。首先，大多数产品只能识别一种自动控制信号。而市场上的PID 仪表却不尽相同，包括电压输出、电流输出、继电器输出等等。因此，急需一款能兼容市场上大部分仪表的驱动电路。其次，针对不同的负载，系统的软启动时间要求差

10、异很大。有的设备要求有极快的反应速度，如电磁铁装置；而有的却要求时间越长越好，如电容充电的逆变器。驱动电路的软启动时间可消灭、可调接的设备目前市场上还是空缺。因此，设计多输入、软启动时间可调的晶闸管的驱动电路是具有实际应用价值。1.2 晶闸管触发原理晶闸管结构： (a)电气符号 (b)内部结构示意图 (c)工作原理图图 1-1晶闸管电气符号及内部结构晶闸管的工作原理：2晶闸管在工作过程中,阳极 A、阴极 K 和电源、负载相连,组成了晶闸管的主电路,门板G、阴极 K 和控制装置相连,组成了晶闸管的控制电路(或称触发电路)。当阳阴极间加正向电压 VAK(EA),同时控制栅极阴极间加正向电压 VGK

11、(EG)时,就产生控制极电流 IG,经 V2 放大后,形成集电极电流 IC2=2* IB2 ,这个电流又是 V1 的基极电流,即, IB1 = IC2 同样经 V1 放大,产生集电极电流 IC1 = 1 *2* IB2 ,此电流又作为 V2 的基极电流再行放大,如此循环往复,形成正反馈过程,从而使晶闸管完全导通(电流的大小由外加电源电压和负载电阻决定)这个导通过程是在极短的时间内完成的,一般不超过几微秒,称为触发导通过程。导通后即使去掉 EG ,晶闸管依靠自身的正反馈作用仍然可以维持导通。并成为不可控。因此, EG 只起触发导通的作用,一经触发后, EG 不管存在与否,晶闸管仍将导通。晶闸管具

12、有以下特性：（1） 承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。（2） 承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通。（3） 晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。（4） 要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下 。2 触发电路设计2.1 晶闸管对触发电路的要求为了保证晶闸管的可靠触发，晶闸管对触发电路有一定的要求。概括起来有：（1）触发电路应能供给足够大的触发电压和触发电流，一般要求触发电压在 4V 以上，10V 以下；（2）由于晶闸管从截止状态到完全导通需要一定的时间（一般在 10 微妙以下） ，因此，触发脉冲的宽度必须在 10 微妙以上（最好有

13、 20 到 50 微妙） ，才能保证晶闸管可靠触发，如果负载是大电感，电流上升比较慢，那么，触发脉冲的宽度还应该增大；（3）不触发时，触发电路的输出电压应该小于 0.15V0.20V,为了提高抗干扰能力,避免误触发,必要时可在控制极上加上一个 1V2V 的负偏压（就是在控制极上加一个对阴极为负的电压） ；（4）触发脉冲的前沿要陡，前沿最好在 10 微妙以下，否则将会因温度、电压等因素的变化而造成晶闸管的触发时间前后不一致;（5）在晶闸管整流等移相控制的触发电路中，触发脉冲应该和主电路同步，脉冲发出的时间应该能够平稳地前后移动（移相） ，移相的范围要足够宽。该系统根据实际需要，具体要求为：输出调

14、制脉冲；可与 PID 仪表连接实现自动控制，输入信号可适应 010V、05V、15V 电压信号和 020mA、420mA 电流信号；也可连接电位器或通过内部电位器实现手动控制；可根据需要调节软启动时间，在要求响应速度极快的场合，可取消软启动。2.2 系统结构框图该系统由以下部分组成：电源部分、信号转化部分、软启动电路、移相触发电路、3脉冲调制、脉冲隔离输出、热保护及指示电路、过流保护及指示电路、报警电路。系统结构图如图 2-1 所示：图 2-1系统结构各部分作用及功能：（1） 电源部分：为系统供电，可将 AC220V 或 AC380V 交流电转化成系统所需的电源。该系统芯片及主电路所需的电源为

15、15V，还需提供经电桥整流后的直流24V 电源用于驱动继电器。该系统同步信号也需从变压器二次侧取出；（2） 信号转化部分：将不同的输入信号转化为系统内部通用的信号；（3） 软启动电路：实现上电软启动及开关量控制的软启动、软停止；（4） 移相触发电路：通过集成芯片 TCA785，输出触发晶闸管所需要的脉冲信号；（5） 脉冲调制：将脉冲信号转化为脉冲列信号，保证触发的可靠性；同时，在不经过软启动电路时，通过开关量控制脉冲输出的封锁与输出；（6） 脉冲隔离输出：将脉冲信号进行驱动放大，同时，还通过脉冲隔离变压器将内部电路与外部电路隔离，保护系统内部电路；（7） 热保护及指示电路：对主电路的晶闸管或主

16、线路进行保护，防止温度过高时烧毁线路或晶闸管；（8） 过流保护及指示电路：保护主电路上的设备，防止电流过大；（9） 报警电路：通过继电器的常开触点，输出开关量报警。报警时，继电器常开触点闭合。可连接声光报警装置，及时采取措施。系统原理图：412345678ABCD87654321DCBATitleNumberRevisionSizeA2Date:5-Jun-2010 Sheet of File:D:、sch.DDBDrawn By:R45.1KR5750R68.2KR7200+15VR843KR910KR1010KR11100R1243KDv11N4740AC1050V10uF+15V-15V

17、-15V+15VV11DB1 1A 600VR25.1KR320KC9224D11N4148D21N4148C150V470uFC250V470uFC30.1uFC40.1uFC550V22uFC650V22uFC70.1uFC80.1uFR15.1KDS1POWER5511116613131212101099118877332215154414141616VsyncV11INHIBITLC12C10R9Q1Q1Q2Q2QUQZVREFVSGNDU5TCA785C112.2uFC120.1uF+15VR2622KR27100KC1647nFC156.8nF+15VC170.1uFVsync+1

18、5VVsyncV11D41N4148D51N4148R283KR3010KR293KR3110KD61N5819D71N5819+24VR322W15R332W33R342W33C1822uFT2Trans CuplT3Trans CuplC200.1uFC190.1uFD81N4007D91N4007Q1Q2Q1Q24115672U6BLM324AD2314111U6ALM324AD41181093U6CLM324ADR1322KR1522KR1422KR172KR1610KDv21N4740A 10V-15V-15V+15VR182K4111412134U6DLM324ADR36R383K

19、R3910KR415.1KC211uFR4010K+15VD111N4148D121N4148D151N4148R4222KR432KD101N4148DS2IH+15VS2S3S1R4422KR4510KD161N4007K1+15VR4622KR4710KD131N4148C220.22uFDv51N4740AR4822KR49300+15VDS3THRR502KD141N4148R5122KD171N4148R522KPROR372KDB2W06GIN12OUT3GNDU17815IN21OUT3GNDU27915R6310KD181N4007K2R5327KR5422K-15VC234

20、74R5512KR562.2MR572.2MR5922KR6122K2314111U3ALM324AD4115672U3BLM324AD41181093U3CLM324AD4111412134U3DLM324AD+15V-15VDv61N4740AR6039KR5810KR62510R64470KC24225+VVGLOC-15VR6522KR6622KR6710KSST INX1X2V0SSTR352K+15VR685.1KR71300R6927KR701KR72300Dv71N4740AMTHRVGSST INSSTC1MC1MLOCVGMAL1AL1AL2KGM+15VM-15V+24V

21、A11A22A33A44A55A66A77GND8K9Y710Y611Y512Y413Y314Y215Y116U7MC1413BD-24V12345P2、-24VG1K1G2K2R73300R-361234567891011P3V0123P4、AL2+24VT13P4SANB、220V、380V+24V+15V-24V-15V+15VR2315K+15VR2251KC141nFC130.1uFR2415KR2520K+15VINHIBITGND1TR2Q3R4CV5TH6DC7VCC8U4NE555U8:GMC1413D31N4148Dv31N4728R1910KR2020KR2110K+15

22、VPROU8:BMC1413QZQZINHIBITR39_110K+15VU8:EMC1413U8:DMC1413U8:CMC14134 、20mA0 、5V0、20mA1、5VS-1S-2S-3S-5S-6S-40 、10V1234P6、THRX1X2M+15V1234P5、G1G2K1K2、123P1AC220/380VABN、 S-1 S-2 S-3 S-4 S-5 S-6420mA ON OFF OFF OFF OFF ON05V OFF ON OFF OFF OFF OFF020mA OFF OFF ON OFF OFF ON15V OFF OFF OFF ON OFF OFF010

23、V OFF OFF OFF OFF ON OFF1.、Vo、VG、2.、10k、3.、/、P4 、 、4.、R63、 、5.、R35、 、6.、/、 LOC、M、 LOC、M、7.、/、 KG、M、 KG、M、8.、 、R37、 、R40、 、 、5mA、9.、 THR、 THR、 、,、THR、M、10.、 、 、 、AL1、AL2、 、VR10K+VVGMVR10K231S、/、MC1VOVG+VM、MC1、VOVG、/、VR+VVGM、VR+VVGM、VR+VVGM、VR、VR、VR、VR、 、图 2-2 系统原理图52.3 芯片选择为简化电路，采用 TCA785 作为主控芯片。TCA7

24、85 是德国西门子(Siemens)公司开发的晶闸管单片移相触发集成电路。它对零点的识别可靠，输出脉冲的齐整度更好，而移相范围更宽，且由于它输出脉冲的宽度可人为自由调节，所以适用范围较广。TCA785 的基本原理框图：图 2-3TCA785 内部结构TCA785 的主要管脚的波形及功能如下图所示：6图 2-4TCA785 各脚波形引脚 5(Usync)：同步电压输入端。引脚 6(I)：脉冲信号禁止端。该端的作用是封锁 、及 、的输出脉冲。当1Q2Q1Q2Q该端通过电阻接地或该端电压低于 2.5V 时，则封锁功能起作用，输出脉冲被封锁；而该端通过电阻接正电源或该端电压高于 4V 时，则封锁功能不

25、起作用。该脚也可作为脉冲调制端。引脚 7()：输出的是 、的 “与” 脉冲()输出端。Qz1Q2Q21QQQz引脚 9(R9)：锯齿波电阻连接端。该端的电阻 R9 决定着 C10 的充电电流，连接于引脚 9 的电阻亦决定了引脚 10 锯齿波电压幅值的高低。引脚 10(C10)：外接锯齿波电容连接端。引脚 11(U11)为输出脉冲、及 、移相控制直流电压输入端。1Q2Q1Q2Q引脚 12(C12)：输出、的脉宽控制端。当 C12 在 1501000pF 范围内变化时，1Q2Q、输出脉冲的宽度亦在变化，该两 端输出窄脉冲的最窄宽度为 100s，而输出宽脉1Q2Q冲的最宽宽度为 2000s。引脚 1

26、4()和引脚 15()：输出脉冲 1 和 2 端。该两端也可输出宽度变化的脉冲，1Q2Q相位同样互差 180。实际应用中，在外围电路完整的条件下，我们只需要调节控制电压的大小，即可得到移相控制所需的脉冲。其详细结构如下图：7R25.1K20KR3224C9D11N4148D21N41485511116613131212101099118877332215154414141616VsyncV11INHIBITLC12C10R9Q1Q1Q2Q2QUQZVREFVSGNDU5TCA78522KR26R27100K47nFC166.8nFC15+15V0.1uFC17+15VVsyncV11Q1Q2Q

27、ZINHIBIT图 2-5TCA785 外围电路设计 2.4 电源设计为增加系统的通用性，可使用 AC220 或 AC380V 供电，电源变压器为原边 3 抽头，副边 4 抽头的变压器。端子 A、N 接 AC220V 交流电源，端子 A、B 接交流 380V 电源。变压器副边中心抽头接地，可得到为有效值为两个 20V 的交流电源。经整流后得到+24V、-24 直流电源，该电源可作为继电器的电源使用。同时，经滤波后通过 7815 和7915 稳压，即可得到+15V、-15V 电源，在经过滤波，可作为该电路芯片的电源使用。图 2-6电源部分设计DB1 1A 600V470uFC150V470uFC

28、250V0.1uFC30.1uFC422uFC550V22uFC650V0.1uFC70.1uFC85.1KR1DS1POWERVsyncIN12OUT3GNDU17815IN21OUT3GNDU27915T13P4SANB、220V 、380V+24V+15V-24V-15V82.5 输入信号归一化根据市场调查，目前市场上较为常见的 PID 仪表的输出信号大致为以下五种：010V、05V、15V 电压信号和 020mA、420mA 电流信号。为便于后续电路的信号统一管理，需将不同的信号转换为统一的信号进行 010V。实际应用过程中，只需要调节拨码开关即可。其工作原理是：不同的输入信号，只需将

29、放大不同的倍数使得输出值为同一值。为便于后续信号处理，将不同的信号转化为统一的信号 010V。（1）05V 信号转化：Vi=05V，Vo=010V。为满足线性关系，在 Vi、Vo 取值范围内任意取出几点作为线性方程的约束条件。231411110KR1R243KRfViVo图 2-705V 信号转化电路表 2-105V 信号 Vi、Vo 对应关系Vi (V)012345Vo (V)0146810由以上约束条件可得 Vo=2*Vi;根据同相放大器的计算方法，可得：Vo = (1+Rf/R2)*Vi （2-1）由以上关系可得，R2=43k。（2）15V 信号转化：231411110KR1R243KR

30、fViVoR4R3+15VVp图 2-815V 信号转化电路表 2-215V 信号 Vi、Vo 对应关系Vi (V)12345Vo (V)02.55.07.5109Vo=（Vi-Vp）*A （2-2）代入数值可得 Vp=2.5，A=2.5；求得：R2=28k，R3=600，R4=5.1k。（3）010V 信号转化：231411110KR1ViVo图 2-9010V 信号转化电路表 2-3 010V 信号 Vi、Vo 对应关系Vi (V)0246810Vo (V)0246810由以上关系可以看出 Vo=Vi，因此只需将运放构成跟随器即可。（4）020mA 信号转化：231411110KR1R24

31、3KRfViVo图 2-10020mA 信号转化电路Vi 为电流信号经 100 采样电阻后的电压值。表 2-4 020mA 信号 Vi、Vo 对应关系Vi (V)00.40.81.21.62.0Vo (V)0246810Vo=Vi*A （2-3）代入数值求得 A=5。求得：R2=10k。（5）420mA 信号转化：10231411110KR1R243KRfViVoR4R3+15VVp图 2-11420mA 信号转化电路Vi 为电流信号经 100 采样电阻后的电压值。表 2-5 420mA 信号 Vi、Vo 对应关系Vi (V)0.40.81.21.62.0Vo (V)02.55.07.510V

32、o=（Vi-Vp）*A (2-4)代入数值求得 Vp=0.4V，A=6.25。求得：R2=8.2k，R3=200,R4=5.85k。表 2-6不同输入信号时对应的拨码开关状态S-1S-2S-3S-4S-5S-6420mAONOFFOFFOFFOFFON05VOFFONOFFOFFOFFOFF020mAOFFOFFONOFFOFFON15VOFFOFFOFFONOFFOFF010VOFFOFFOFFOFFONOFF115.1KR4750R58.2KR6200R7+15V43KR810KR910KR10100R1143KR12Dv11N4740A10uFC1050V+15V-15V2314111U

33、6ALM324ADV0R35100K+15V5.1KR68300R7127KR691KR70300R72C1M4 、20mA0 、5V0、20mA1、5VS-1S-2S-3S-5S-6S-40 、10V图 2-12信号转化电路2.6 软启动时间可调电路的实现软启动的实现方法，可用一个电容充放电电路实现。控制信号首先经过比较器将控制信号与充电之后的电压差与零值比较，相等则不再充电，软启动电路输出与输出电压相等；若不相等，则继续为电容充电，直至输入输出电压端平衡。但由于电容较小，充电时间较短，导致软启动时间不长。采用积分的方法以延长充放电时间，同时充放电的电流经过电位器调节，可实现积分时间可调。积

34、分之后的电压作为反馈信号，充电过程直至比较器两端电压相等位置。软停止的实现方法，采用将控制信号降低为零的方法实现。该电路中采用一个继电器控制，将 LOC 与 M 短接，继电器得电，触点闭合，控制信号 VG 降为零。电容缓慢地放电，即可实验软停止功能。12R6310KD181N4007K227KR5322KR54-15V474C2312KR552.2MR562.2MR5722KR5922KR612314111U3ALM324AD4115672U3BLM324AD41181093U3CLM324AD4111412134U3DLM324AD+15V-15VDv61N4740A39KR6010KR58

35、510R62470KR64225C24VGLOC-15V22KR6522KR6610KR67SST-24V图 2-13软启动、软停止电路2.7 减法器设计由于 TCA785 移相触发器采用的是负逻辑工作方式，即控制电压增加,输出脉冲的控制角增大，可控硅导通角减小，控制电压输入端引脚 11 前面应增加倒相器。该系统应用减法器实现倒相功能。V11= -（Vi-10）V (2-5)V112.2uFC110.1uFC12+15V4115672U6BLM324AD22KR1322KR1522KR142KR1710KR16Dv21N4740A 10V-15V-15V+15V2KR18SST IN图 2-1

36、4 减法器电路为了满足调节反应速度快的要求，设计了各个单独模块，模块之间通过设置跳线，可跳过软启动电路，直接接入减法器，从而提高响应速度。SST IN 与 VG 接，为无软启动；SST IN 与 SST 接，可实现软启动，通过调节电位器 R63 调节软启动时间。2.8 脉冲调制设计为了保证晶闸管触发的可靠性，采用脉冲序列进行连续触发。该方法的工作原理是：在触发过程中，将一次触发变为连续地多次触发。即在触发脉冲区间内，当第一次或连13续几次触发失败以后，触发不会停止，而是还会有后续的脉冲进行触发。该电路采用 NE555 作为脉冲序列发生器，在 TCA785 进行脉冲触发的同时，通过控制 TCA7

37、85 的脉冲信号禁止端，使 TCA85 输出的脉冲变为断断续续的脉冲序列。根据晶闸管触发需要，脉冲序列的宽度仍为 TCA785 的触发脉冲宽度，单个脉冲的触发时间为45uS 左右，间歇 35uS 左右。为了降低功耗及防止误触发，可将触发脉冲限制在 Qz 低电平区间内。+15V15KR23+15V51KR221nFC140.1uFC1315KR2420KR25+15VINHIBITGND1TR2Q3R4CV5TH6DC7VCC8U4NE555U8:GMC1413D31N4148Dv31N472810KR1920KR2010KR21+15VPROU8:BMC1413QZ图 2-15脉冲调制电路2.

38、9 驱动电路设计该电路采用 MC1413 作为驱动芯片，该芯片驱动能力强，响应速度快。输出的脉冲列经脉冲变压器隔离后接晶闸管。变压器要求响应速度快，上升沿陡峭。为加快变压器响应速度，在变压器前加大容量电容，以保证能快速触发，使晶闸管快速导通。为防止逆电动势损害器件，在线圈处加快速二极管 1N5819，提供逆电动势泄放回路。为防止主回路损害电路器件，在隔离变压器二次侧加可通过大电流的二极管 1N4007。D41N4148D51N41483KR2810KR303KR2910KR31D61N5819D71N5819+24V15R322W33R332W33R342W22uFC18T2Trans Cup

39、lT3Trans Cupl0.1uFC200.1uFC19D81N4007D91N40071234P5OUTQ1Q2A11A22A33A44A55A66A77GND8K9Y710Y611Y512Y413Y314Y215Y116U7MC1413BD+15VG1K1G2K2图 2-16脉冲驱动隔离电路142.10 保护电路设计实际应用中，电路应当考虑热保护和过电流保护。热保护电路的输入可以是热继电器的常闭触点或温度开关，当不需要热保护时，需将 THR 与 M 短接。过流保护需从负载侧测量电流值，可采用电流互感器衰减后输入至电流输入端。电流互感器的应根据实际应用时的电流大小决定，将额定电流值应当衰减

40、至 5mA。由温度转化的电压值与 10V 作比较，大于 10V 则认为过热；过热时，指示灯亮，报警输出继电器动作，报警触点闭合，同时，还控制 NE555 停止工作，封锁 TCA785 的输出端，使晶闸管不再工作。-15V+15V41181093U6CLM324AD4111412134U6DLM324ADR363KR3810KR395.1KR411uFC2110KR40+15VD111N4148D121N4148D151N414822KR422KR43D101N4148DS2IH+15VS2S3S122KR4410KR45D161N4007K1+15V22KR4610KR47D131N41480

41、.22uFC22Dv51N4740A22KR48300R49+15VDS3THR2KR50D141N414822KR51D171N41482KR52PRO2KR37DB2W06GX1X2MTHRAL1AL2R-36+24V10KR39_1+15VU8:EMC1413U8:DMC1413U8:CMC1413图 2-17保护、报警电路153 晶闸管应用3.1 交流调压图 3-1 交流调压电路及波形 RudidANuAVT21(a)原理图tt12uAug1uduVTg2utttt(b)波形图从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的电角度,用 a 表示,也称触发角或控制角。晶闸管在一个电源周期

42、中处于通态的电角度，用 表示 。VT 的 a 移相范围为 180通过控制触发脉冲的相位来控制输出电压大小的方式称为相位控制方式，简称相控方式。输出电压的平均值为 (3-1)2cos19.0)cos1(2)(sin21AAAUUttdUUd163.2 整流3.2.1 单相半波整流TVTR(a)原理图u1u2uVTudid (b)波形图t0t12 tttu2uguduVT000图 3-2 单相半波整流电路及波形单相半波整流电流电路仅需要一个晶闸管，因此，仅需要其中任意一个触发脉冲，即可完成整流。输出电压的平均值为： (3-2)2cos145. 0)cos1 (22)(sin221AAAUUttdU

43、Ud3.2.2 单相桥式整流VT1 和 VT4 组成一对桥臂，在 u2 正半周承受电压 u2，得到触发脉冲即导通，当 u2过零时关断。VT2 和 VT3 组成另一对桥臂，在 u2 正半周承受电压-u2，得到触发脉冲即导通，当 u2 过零时关断。17图 3-3 单项桥式整流电路及波形 (a)原理图u (i )ttt000i2udiddduVT1,4(b)波形图 (3-3)2cos19.02cos122)(dsin21222UUttUUda 角的移相范围为 180。向负载输出的平均电流值为： (3-4)2cos19.02cos12222ddRURURUI流过晶闸管的电流平均值只有输出直流平均值的一

44、半，即： (3-5)2cos145.0212ddVTRUII183.2.3 单相全波整流t(b)波形图udi1OOt图 3-4 单相全波整流电路及波形 (a)原理图单相全波中变压器结构较复杂，材料的消耗多。单相全波只用 2 个晶闸管，比单相全控桥少 2 个，相应地，门极驱动电路也少 2 个；但是晶闸管承受的最大电压是单相全控桥的 2 倍。单相全波导电回路只含 1 个晶闸管，比单相桥少 1 个，因而管压降也少 1 个。单相全波电路有利于在低输出电压的场合应用。194 调试本系统在调试过程中，需用假小负载（如：灯泡）进行调试。采用交流调压方式，调试过程中灯泡亮度反应电流或电压的大小。在接线过程中应

45、注意相位关系。触发板的进线端 A 端应与晶闸管 T1 的阳极保持同相序。T2SCRT1SCRLAMP、LN、+ -C1MVO +V VG LOC MKG M AL1 AL2ANBK1G2G1K2THRX1MX2、R37R35R40、R27R63S1S2S3P4、S1-1S1-2S1-3S1-4S1-5S1-6、图 4-1 系统应用实例205 结论本文设计的晶闸管驱动电路，已经实际验证，在点焊机、炉温控制等领域得到了应用，目前运行状态良好。但该设备仍有不足之处，在电网电压波动较大时，输出电压将跟随电网电压波动。为保证负载侧电压、电流或功率的稳定，需加入电压、电流或功率的反馈，构成闭环控制系统。同时，该系统的电源为线性电源，稳定性较差；该系统可引入开关电源，以保证该电源在电网电压波动大的场合仍能正常供电。电力控制设备引起的交流高次谐波问题仍是该