CN101984547B - 一种可控硅斩波调功驱动装置 - Google Patents

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Abstract

一种可控硅斩波调功驱动装置，电源工频信号经过交流电源过零检测电路的第八电阻输入，经过第一三极管、第二三极管生成斜面向左的正半周准锯齿波和负半周准锯齿波，正半周准锯齿波和负半周准锯齿波经过电压时间转换器的第一比较器、第二比较器分别转化为正半周准锯齿矩形波和负半周准锯齿矩形波，正半周准锯齿矩形波和负半周准锯齿矩形波经过微分电路对正半周准锯齿矩形波和负半周准锯齿矩形波的波形进行合成，再经过波形整形电路的第三电压比较器重新进行波形整形，整形后的波形驱动可控硅输出斩波信号。它实现成本低、输出效率高、功率调节范围大、调节精细度高和容易模块化实现等特性。特别适合于电机调速和台灯亮度调节等需要调节功率、功能简单且对成本敏感的应用领域中。

Description

一种可控硅斩波调功驱动装置
技术领域：
本发明涉及可控硅控制技术领域，更具体地说涉及可控硅调功驱动装置，特别适合于电机调速和台灯亮度调节所用的可控硅调功驱动装置。
背景技术：
目前，可控硅调相调节功率的应用已非常普遍，用此方法调节功率的特点是可以获得比较高的能源输出效率，目前这种调功的方法可以分为2种，一种是硬件移相调功技术，另一种是依靠单片机软件控制来实现斩波调功。但是目前硬件移相调功电路的移相范围只能做到小于90度，即功率调节范围只能做到输出功率的50％到100％之间的范围。而单片机软件调功则可以输出0％-100％的全功率范围，但是单片机软件方案的实现成本相对较高，且精确度不高。
发明内容：
本发明的目的在于克服上述之足，而提供一种可控硅斩波调功驱动装置，它实现成本却介乎现有技术两种方案之间，具有电路简单可靠、实现成本低、输出效率高、功率调节范围大(0％-100％功率调节范围)和容易模块化实现等特性。
本发明的技术解决措施如下：
一种可控硅斩波调功驱动装置，包括可控硅，它由交流电源过零检测电路、准锯齿波整形电路、电压时间转换器、微分电路、波形整形电路和可控硅组成；
交流电源过零检测电路由第一三级管、第二三极管及其外围元件第一电阻、第八电阻、第九电阻、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一稳压二极管组成；电源工频信号经过第八电阻输入第一三级管的基极，第一三级管的集电极电连接外围元件第一电阻和第一二极管，第一三级管的发射极经过第九电阻电连接第二三极管和第一稳压二极管，第二二极管电连接在第二三极管的集电极，第三二极管一端电连接第一三级管的集电极、另一端连接第一三级管的发射极；
准锯齿波整形电路由第一电容、第二电容、第六电阻、第七电阻组成；第一电容一端电连接第一三级管的发射极、另一端电连接第六电阻，第二电容一端电连接第一三级管的发射极、另一端电连接第二二极管和第七电阻；
电压时间转换器由第一比较器、第二比较器及第二电阻、第五电阻、电位器组成；第二电阻、第五电阻和电位器串联在一起，第一比较器采样第一电容的信号，第二比较器采样第二电容的信号；
微分电路由第三电容、第四电容、第十四电阻、第十五电阻组成；第三电容一端电连接第一比较器、另一端电连接第十四电阻，第四电容一端电连接第二比较器、另一端电连接第十五电阻；
波形整形电路由第三电压比较器、第二稳压二极管、第三电阻、第四电阻组成；第三电阻端电连接第三电容、另一端电连接第二比较器，第四电阻一端电连接第四电容、另一端电连接第二比较器；
电源工频信号经过交流电源过零检测电路的第八电阻输入，经过第一三极管、第二三极管生成斜面向左的正半周准锯齿波和负半周准锯齿波，正半周准锯齿波和负半周准锯齿波经过电压时间转换器的第一比较器、第二比较器分别转化为正半周准锯齿矩形波和负半周准锯齿矩形波，正半周准锯齿矩形波和负半周准锯齿矩形波经过微分电路对正半周准锯齿矩形波和负半周准锯齿矩形波的波形进行合成，再经过波形整形电路的第三电压比较器重新进行波形整形，整形后的波形驱动可控硅输出斩波信号。
所述整形后的波形为脉冲宽度为0.5～1.2mS的可控硅驱动信号。
本发明采用的技术方案与现有技术相比，有如下有益的效果：
电源的工频信号由第八电阻输入，经过第一三极管放大整形成过零脉冲信号，此信号再经过第六电阻和第一电容整形成锯齿波，而本发明就是利用了锯齿波和时间的相关性，从而实现了用调电压的办法来控制可控硅的导通角。信号再经过第二三极管反相后，也输出另一路锯齿波，这路锯齿波正好可以控制交流电副半周的导通角，从而实现了全波段全功率范围的控制能力。而由这些元件构成的电路成本较低，故此方案的成本还是比较低的，如果将这些元件封装在一个集成电路里面，将可以使本发明的外围元件非常少，从而使调功方案变得极其简单。
附图说明：
图1为实施例的电路原理方框图
图2为实施例的电路图中交流电源过零检测电路、准锯齿波整形电路、电压时间转换器和微分电路部分的电路图
图3为实施例的电路图中波形整形电路和可控硅部分的电路图
图4为实施例电路图中A、B、C、D、E、F、G点处的波形对比图
图中图2和图3以节点a电连接
具体实施方式：
实施例：见图1～4所示，一种可控硅斩波调功驱动装置，包括可控硅SCR1，它由交流电源过零检测电路、准锯齿波整形电路、电压时间转换器、微分电路、波形整形电路和可控硅SCR1组成；
交流电源过零检测电路由第一三级管Q1、第二三极管Q2及其外围元件第一电阻R1、第八电阻R8、第九电阻R9、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第一稳压二极管Z1组成；电源工频信号经过第八电阻R8输入第一三级管Q1的基极，第一三级管Q1的集电极电连接外围元件第一电阻R1和第一二极管D1，第一三级管Q1的发射极经过第九电阻R9电连接第二三极管Q2和第一稳压二极管Z1，第二二极管D2电连接在第二三极管Q2的集电极，第三二极管D3一端电连接第一三级管Q1的集电极、另一端连接第一三级管Q1的发射极；
准锯齿波整形电路由第一电容C1、第二电容C2、第六电阻R6、第七电阻R7组成；第一电容C1一端电连接第一三级管Q1的发射极、另一端电连接第六电阻R6，第二电容C2一端电连接第一三级管Q1的发射极、另一端电连接第二二极管D2和第七电阻R7；
电压时间转换器由第一比较器U1A、第二比较器U2B及第二电阻R2、第五电阻R5、电位器VR1组成；第二电阻R2、第五电阻R5和电位器VR1串联在一起，第一比较器U1A采样第一电容C1的信号，第二比较器U2B采样第二电容C2的信号；
微分电路由第三电容C3、第四电容C4、第十四电阻R14、第十五电阻R15组成；第三电容C3一端电连接第一比较器U1A、另一端电连接第十四电阻R14，第四电容C4一端电连接第二比较器U2B、另一端电连接第十五电阻R15；
波形整形电路由第三电压比较器U2A、第二稳压二极管Z2、第三电阻R3、第四电阻R4组成；第三电阻R3一端电连接第三电容C3、另一端电连接第二比较器U2B，第四电阻R4一端电连接第四电容C4、另一端电连接第二比较器U2B；
电源工频信号经过交流电源过零检测电路的第八电阻R8输入，经过第一三极管Q1、第二三极管Q2生成斜面向左的正半周准锯齿波和负半周准锯齿波，正半周准锯齿波和负半周准锯齿波经过电压时间转换器的第一比较器U1A、第二比较器U2B分别转化为正半周准锯齿矩形波和负半周准锯齿矩形波，正半周准锯齿矩形波和负半周准锯齿矩形波经过微分电路对正半周准锯齿矩形波和负半周准锯齿矩形波的波形进行合成，再经过波形整形电路的第三电压比较器U2A重新进行波形整形，整形后的波形驱动可控硅SCR1输出斩波信号。
所述整形后的波形为脉冲宽度为0.5～1.2mS的可控硅驱动信号。
工作原理：电源信号经过交流电源过零检测电路的第一三极管Q1、第二三极管Q2生成斜面向左的准锯齿波(如图4所示A、B点波形图)。然后这个准锯齿波经过第一比较器U1A、第二比较器U2B转化为矩形波，矩形波的上升沿触发起始时间却是由第二电阻R2、第五电阻R5和电位器VR1决定。所以此处便实现了触发起始时间可以由电位器VR1调节的目的，如图4中C、D点波形图所示。然后该波形经过微分处理，并对正负半波两路的波形进行合成，波形变成如图4中E点波形图所示，再经过第三电压比较器U2A重新进行波形整形，使波形变成触发时间随电位器VR1调节，脉冲宽度为1mS左右的可控硅驱动信号。从而实现通过电位器VR1调节可控硅导通相位角，达到控制负载输出功率的目的。

Claims (2)

1.一种可控硅斩波调功驱动装置，包括可控硅(SCR1)，其特征在于：
它由交流电源过零检测电路、准锯齿波整形电路、电压时间转换器、微分电路、波形整形电路和可控硅(SCR1)组成；
交流电源过零检测电路由第一三级管(Q1)、第二三极管(Q2)及其外围元件第一电阻(R1)、第八电阻(R8)、第九电阻(R9)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)、第一稳压二极管(Z1)组成；电源工频信号经过第八电阻(R8)输入第一三级管(Q1)的基极，第一三级管(Q1)的集电极电连接外围元件第一电阻(R1)和第一二极管(D1)，第一三级管(Q1)的发射极经过第九电阻(R9)电连接第二三极管(Q2)和第一稳压二极管(Z1)，第二二极管(D2)电连接在第二三极管(Q2)的集电极，第三二极管(D3)一端电连接第一三级管(Q1)的集电极、另一端连接第一三级管(Q1)的发射极；
准锯齿波整形电路由第一电容(C1)、第二电容(C2)、第六电阻(R6)、第七电阻(R7)组成；第一电容(C1)一端电连接第一三级管(Q1)的发射极、另一端电连接第六电阻(R6)，第二电容(C2)一端电连接第一三级管(Q1)的发射极、另一端电连接第二二极管(D2)和第七电阻(R7)；
电压时间转换器由第一比较器(U1A)、第二比较器(U2B)及第二电阻(R2)、第五电阻(R5)、电位器(VR1)组成；第二电阻(R2)、第五电阻(R5)和电位器(VR1)串联在一起，第一比较器(U1A)采样第一电容(C1)的信号，第二比较器(U2B)采样第二电容(C2)的信号；
微分电路由第三电容(C3)、第四电容(C4)、第十四电阻(R14)、第十五电阻(R15)组成；第三电容(C3)一端电连接第一比较器(U1A)、另一端电连接第十四电阻(R14)，第四电容(C4)一端电连接第二比较器(U2B)、另一端电连接第十五电阻(R15)；
波形整形电路由第三电压比较器(U2A)、第二稳压二极管(Z2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)组成；第三电阻(R3)一端电连接第三电容(C3)、另一端电连接第二比较器(U2B)，第四电阻(R4)一端电连接第四电容(C4)、另一端电连接第二比较器(U2B)；
电源工频信号经过交流电源过零检测电路的第八电阻(R8)输入，经过第一三极管(Q1)、第二三极管(Q2)生成斜面向左的正半周准锯齿波和负半周准锯齿波，正半周准锯齿波和负半周准锯齿波经过电压时间转换器的第一比较器(U1A)、第二比较器(U2B)分别转化为正半周准锯齿矩形波和负半周准锯齿矩形波，正半周准锯齿矩形波和负半周准锯齿矩形波经过微分电路对正半周准锯齿矩形波和负半周准锯齿矩形波的波形进行合成，再经过波形整形电路的第三电压比较器(U2A)重新进行波形整形，整形后的波形驱动可控硅(SCR1)输出斩波信号。
2.根据权利要求1所述的一种可控硅斩波调功驱动装置，其特征在于：整形后的波形为脉冲宽度为0.5～1.2mS的可控硅驱动信号。
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