×
嵌入式 > 技术百科 > 详情

一种简约整流电路的设计

发布时间:2020-06-20 发布时间:
|
    整流电路是电源的重要组成部分,它可将交流电变为直流电,应用十分广泛。可控硅整流电路广泛应用于机械制造工业和冶金工业中,它不仅要求电源的技术指标高,还要求体积小、重量轻、可靠性高。如果采用可控硅(SCR)作为整流元件,可以通过控制门极触发脉冲的时刻来控制输出电压的大小,这种整流称为可控整流。目前由于SCR能承受的电压,电流容量仍是目前器件中最高的,而且工作可靠,所以许多大容量场合仍大量使用SCR。

    可控硅整流电路中的可控硅是由触发电路提供触发信号而导通的,触发电路的工作性能直接影响着可控硅的工作。因此,触发电路是可控硅电路可靠、有效工作的关键。

    触发电路主要采用两种方法:采用分离元件设计的触发电路存在各相电路分散性大、调试不方便、稳定性和可靠性差等缺点;采用专门集成触发电路芯片设计的触发电路成本高,芯片的质量难以保证。在此利用通用集成电路设计了一种简约整流触发电路,触发三相桥式全控整流电路。

    1 电路的拓扑结构

    整流电路的结构如图1所示。


    1.1 同步移相电路

    同步移相电路由锯齿波发生器和电压比较器组成。同步变压器和整流变压器接在同一电源上,用同步变压器的次级电压控制锯齿波的发生器中三极管的导通,从而保证了触发脉冲和主电路电源同步。

    锯齿波与直流电平通过电压比较器比较可得到宽度变化的矩形波。调节电压比较器的输入电压即可改变输出波形的前沿位置,从而达到了移相的目的。

    该设计由LM311构成电压比较器。LM311在使用应注意:电源由0.01μF的瓷片电容旁路;两个输入脚之间接一个100~1 000 pF的电容,以便产生更整齐的比较器输出波形;短接管脚5和管脚6;为滤除和减弱输出信号的震荡,在比较器输出端的上拉电阻两端并接一个容量适当的电容。如图2所示。

    1.2 宽脉冲的形成电路
    锁相环与CD4017组成的6倍频电路,是利用分频器实现倍频功能的电路,倍频电路的输出信号频率是输入信号频率的6倍。电路原理图如图3所示。


    6分频器CD4017可输出Q0~Q5六路间隔、脉宽都为60°的脉冲,通过或门关系可得到与之相对应的6路信号,彼此间隔为60°,脉宽为120°的脉冲,波形图如图4所示。


    触发电路根据触发脉冲的宽度有单宽触发和双窄触发。实践证明单宽触发比双窄触发稳定。
    锁相环入锁时,具有“捕捉”信号的能力,可在某一范围内自动跟踪输入信号的变化。若电网频率变化时,锁相环会自动追踪,增强了电路的可靠性。

    1.3 脉冲列触发原理

    在触发脉冲装置中,单宽触发一般用光耦隔离,脉冲宽度可得到保持,但光耦需独立电源供电,增加了相应的配套设备;双窄触发一般用脉冲变压器隔离。若单宽用脉冲变压器隔离,会出现过饱和现象。为了避免过饱和现象,采用一高频信号分别和宽脉冲相与,得出与之相对用的6组脉冲信号。

    1.4 放大驱动电路

    放大驱动电路是由三极管和脉冲变压器组成。该电路的作用是对6组脉冲信号进行放大隔离,得到具有足够功率、可靠触发可控硅的触发信号。

    2 与传统整流电路的比较
    与传统六脉波整流电路相比,此电路的复杂程度很低,如表1所示。

3 实验波形
    图5(a)的波形是同步移相电路中LM311的两个输入端的波形,调节同步移相电路的R3,得到波形较陡的锯齿波;调节R7,可改变它第3脚的输入电平,得到前沿位置的变化的矩形波,从而达到移相的目的,且频率为工频频率50 Hz,如图5(b)所示的信号线1。信号线1输入到6倍频电路中,可得到是对应的倍频波形,即图5(b)所示的信号线2,它的频率是300 Hz,是输入信号1的6倍。


    为了安全,采用峰值为40 V的三相交流电源进行整流。当三相桥式全控整流电路的负载是电阻时,可得到如图6所示的整流波形,可发现每一个周期中整流输出电压波形都由6段线电压组成。图6(a)是控制角α=30°时的整流波形,最大值为40 V;图6(b)是α=60°时的整流波形,此时整流输出电压仍连续。α=60°是整流输出电压连续和断续的临界点,当α>60°时,整流输出电压断续。图6中示波器的参数:CH120.0 V,M5.00ms。

    4 结语

    该电路的核心是利用锁相环的倍频原理产生6组触发信号。实验证明,设计的电路结构简单,调试少,元件少,故障少,成本低,经济效益高。若加以完善,会带来很高的社会价值。

 

『本文转载自网络,版权归原作者所有,如有侵权请联系删除』

热门文章 更多
NTMD6N03R2G的技术参数