CN2031973U - 可控硅整流设备的移相脉冲发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种交直流电功率变换的设备，特别是可控硅整流设备中的移相脉冲发生器。该发生器一般包括锯齿波发生、移相控制和脉冲形成、放大电路。本实用新型在Kc-1型集成移相脉冲发生器线路原理的基础上，采用一块双集成运算放大器及稳压管、电阻、电容等，使产生高线性度锯齿波、移相控制简单、准确，使理论计算与实际制作有较好的一致性。

Description

本实用新型涉及一种用于控制或调节交、直流电功率变换的设备，更确切地说是一种可控硅整流器中可控硅控制极的触发器。

现有的可控硅整流器如通信企业中广泛应用的DZ603系列自动稳压稳流可控硅整流器，采用三相桥式半控整流电路，其系统方案可见《通信用可控硅整流器》一书中P96所示框图。其中移相脉冲发生器，用以控制整流电路中可控硅的控制极，改变移相脉冲发生器输出电压的相位，则可改变可控硅的导通时间，从而获得大小可调的直流输出电压。

可控硅整流设备中，常用的产生可控硅触发极触发电压的移相脉冲发生器有阻容移相式电路、单结晶体管触发电路、利用三极管构成锯齿波同步电压的触发电路以及利用交直流迭加进行移相的晶体管触发电路等。DZ603系列自动稳压稳流整流设备则采用由锯齿波发生器、移相控制电路和脉冲形成电路组成的锯齿波同步移相脉冲发生器。这些触发电路存在的共同问题是元件互换性差，控制的非线性，不易准确掌握设计计算精度。

标准的集成化移相脉冲发生器，如国内常用的kc－1、kc－4型等，有耗电少、调试维修方便等优点，但仍有计算不精确、输出幅度不定等缺点。其内部电路及其工作原理分析可见《现代通信电源》一书的P80－P89。

本实用新型的目的是在kc－1型集成移相脉冲发生器内部线路原理的基础上，用一块双集成运算放大器及适当的电阻、电容、二极管组成高线性控制、可以简单精确计算可控硅通导时间的可控硅移相脉冲发生器，并在DZW11型程控电话交换机专用稳压稳流可控硅整流设备中用作移相脉冲发生器。

下面结合附图详细说明本实用新型的技术。

附图1：已有技术采用kc－1型集成触发器构成的可控硅移相脉冲发生器电路图。

附图2：改进的可控硅移相脉冲发生器电路图。

附图3：改进的可控硅移相脉冲发生器电路各点波形图。

附图4：本实用新型在DZW11型可控硅整流设备中的实施连接图。

附图1，已有技术采用kc－1型集成触发器构成的可控硅移相脉冲发生器电路图。

图中，虚线框内为kc－1型集成触发器内部电路，包括同步开关电路、锯齿波形成电路、比较放大电路、脉冲形成电路。框外为外部电路，包括外接电阻、电容及脉冲放大电路。D₁、D₂、D₃、R₁、R₂、R₃、R₄和T₁组成同步开关电路，5.6端子引入两相正弦同步电压U_T1和U_T2。锯齿波形成电路采用积分器电路，其运算放大器由T₂、T₃、T₄、T₅、T₆、C₃、组成。当U_T1或U_T2为负半周时，T₁截止。15v电源通过R₅、T₅、T₆、RY₁、WY₁、DY₄以及R₈对电容C₃充电，在C₃、RY₁数值固定的情况下，其充电时间常数由WY₁数值调整，达到改变C₃端电压上升率的目的。当U_T1或U_T2为正半周时，T₁导通，C₃经R₄和T₁迅速放电，这样在C₃两端便得到锯齿波电压。由于C₃的充电电流随着电容端电压的升高而不断减小，因此输出锯齿波电压不能保持线性增长，充电电流也不能准确计算。更换集成电路kc－1，R₅、T₅、T₆的参数差异，将会给批量生产调测带来麻烦。

由图示可知，由于运算放大器中T₃的基极接地，因此在正弦同步电压U_T1或U_T2负半周时，T₁截止时的基极电位约为－0.7V，此时对C₃开始充电。

比较放大电路包括由T₇、T₈、T₉组成的放大器和由T₁₀、T₁₁组成的射极输出器、倒相器。比较放大器的一端由T₈固定接地，另一端T₇的基极电位由偏移信号Vp、移相控制信号V_y和锯齿波同步电压共同控制作用，以控制移相脉冲的产生时间。脉冲形成电路采用由T₁₂、T₁₃、T₁₄和C₄等元件组成的单稳态电路。改变电容C₄的容量，便可改变输出脉冲的宽度。外接晶体管T_y1和T_y2，组成脉冲放大电路。脉冲变压器T_r的次级可产生前沿较陡的脉冲电压U_g，上述电路的移相范围可略大于180°。

附图2，改进的可控硅移相脉冲发生器电路图。

附图3，改进的可控硅移相脉冲发生器电路各点波形图。

图2主要包括同步二极管D₁₀、D₁₁，超线性锯齿波发生器，比较移相矩形波发生器及移相脉冲变压器B。

由电源变压器次级输出的与电源同步的正弦电压，经二极管D₁₀、D₁₁全波整流，其波形如图3（a）虚线所示。集成运算放大器A₁作为比较放大器，其反相输入端接一固定正电压Ec。由于其正相输入端稳压管DW₁、电阻R₁₀的削波作用，因此在A₁的正相输入端输入为梯形波，如图3（a）所示。设计时取DW₁的稳压值略高于DW₂（V_DW1＞V_DW2）这样，梯形波的平顶部分电压值也略高于A₁反相输入端的电压。在t₀－t₁、t₃－t₅期间内，A₁正相输入电压低于反相输入电压，A₁输出为最大负压。在t₁－t₃、t₅－t₇期间内，A₁正相输入电压高于反相输入电压，A₁输出应为最大正向。但由于积分电容C₁₀的存在，电容两端电压不能突变，恒定电流I= (V_{D W I}- V_{D W 2})/(R₁₄+ R₁₅) 对C₁₀充电，从而产生高线性度的锯齿波电压，如图3（b）所示。C₁₀反向放电时，电流经R₁₄、R₁₅及与之并联的电阻R₁₆，使锯齿波下降速度加快，适当调节R₁₄、可以使正向锯齿波幅度在t₁～t₃期间达到最大，上部不产生平顶，以保证最大移相范围。

集成运算放大器A₂也作为比较放大器。其正相输入端的锯齿波电压与反相输入端上施加的移相控制电压V_控相比较，当两输入端的电压发生相互交越时，如图3（c）所示t₂、t₄、t₆、t₈，其输出发生跳变，产生矩形波，如图3（d）所示。改变V_控，即可改变它们的交越时间，实现在t₁～t₃、t₅～t₇时域中的移相，接近180°，该矩形波经电阻R₂₀、电容C₁₁、微分脉冲变压器B的次级输出正脉冲经二极管D₁₄、D₁₅，电阻R₂₁、R₂₂分别送至电源主回路中两个可控硅的触发控制极U_g1和U_g2，如图3（e）所示。二极管D13吸收负脉冲。

本实用新型在实施时，A₁、A₂取双运算放大器747，电阻、电容取值如图2中所示，DW1稳压值为6.2V，DW2稳压值为5.1V。

图4，本实用新型在DZW11型可控硅整流设备中的实施连接图。

DZW11型可控硅整流设备，是一种专门设计用来满足如程控电话交换机等一类有各种特殊要求的通信电源设备，采用双相桥式半控整流电路，输入220V交流供电，进入设备后分成两路。一路经面板开关K，熔断器RD₁，至变压器B₁初级，其次级经桥式全波整流、滤波、由正负三端集成稳压电路输出±15V稳压电源供设备内各部分电路工作用，同时向移相脉冲发生器提供同步正弦信号至图2中D₁₀、D₁₁。另一路经断路器丁的动合接点（过压保护）、熔断器RD₂至主回路变压器B₂。主电源电路由整流二极管D_Z1、D_Z2，可控硅SCR₁、SCR₂组成桥式半控整流电路、经滤波稳压稳流等输出直流，图2中输出的移相泳冲U_g1、U_g2分别控制SCR₁、SCR₂的触发控制极，图2中G端与图4中SCR₁、SCR₂的阴极相连。U_控来自稳压电路中集成运算放大器A₃的输出，其正相输入接设备内基准电压，负相输入端施加直流输出取样电压、两输入电压比较，控制可控硅的导通时间，达到稳压输出目的。

本实用新型的优点在于：由于移相脉冲发生器中A₁的两输入端引入了稳压管DW₁、DW₂，且VDW₁＞VDW₂，即适当地加大了t₀～t₁、t₃～t₅的间隔，以保证可控硅有充分的关断时间，增加了工作可靠性，此关断时间可调；同时在锯齿波正扫期间，由于对电容C₁₀的充电电流为恒定电流，锯齿波幅度与充电时间成正比，有良好的线性，而且与A₁器件本身的参数无关，使电路有好的互换性；该锯齿波与A₂负输入端输入的V_控进行比较移相时，在运算放大器A₁、A₂、A₃正负工作电源确定的条件下，给定V_控可以得出预期的相移，即相移与V_控成正比，由于都采用集成运算放大器，可以方便地取V_控的电压范围与锯齿波相同，即获得接近0～180°范围内的相移。

本实用新型除了用作通信用稳压、稳流可控硅整流器的移相脉冲发生器外，还可用于其他用途的可控硅移相脉冲发生器。

Claims (2)

1、一种用于控制或调节交直流电功率变换的可控硅整流设备，主电源回路的整流电路由整流二极管和可控硅组成，触发可控硅控制极的移相脉冲发生器，以kc-1型集成触发器为核心(包括引入与主电源同步的正弦信号的同步开关电路，采用积分电路产生锯齿波的锯齿波形成电路，采用差动放大器控制移相范围的比较放大电路，采用单稳态电路产生触发可控硅控制极的脉冲形成电路)和采用晶体管、脉冲变压器的脉冲放大电路，其特征在于：移相脉冲发生器以双集成运算放大器为核心，包括引入与主电源同步的正弦信号的二极管全波整流电路；锯齿波形成电路采用一个集成运算放大器作比较放大器，其正负输入端分别并接稳压管DW₁和DW₂，并使V_DW1＞V_DW2，可调电阻R与负相输入端串接，积分电容并接在输出与负相输入端间，在锯齿波正扫期间以恒定电流I= (V_{D W I}- V_{D W 2})/(R) 对电容C充电；采用另一个集成运算放大器作电压比较、放大，其正相输入端接锯齿波电压，负相输入端接移相控制电压V_控，产生触发可控硅控制极并同时实现移相的脉冲形成电路和采用电阻、电容、脉冲变压器的微分电路。

2、根据权利要求1所述的用于控制或调节交、直流电功率变换的可控硅整流设备，其特征在于所述的移相脉冲发生器中移相控制电压V_控，是集成运算放大器的输出，其电压范围与锯齿波输出幅度相同。

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