零電流觸髮型可控矽單相調功器的製作方法
2024-04-01 04:24:05
專利名稱：零電流觸髮型可控矽單相調功器的製作方法
技術領域：
本實用新型是關於一種採用集成電路和雙向可控矽構成的零電流觸髮型可控矽單相調功器，適用於對電阻性、電感性、電容性負載進行單相調功。
一個典型的現有技術是採用多功能可控矽觸發集成電路GY03為核心，配以其它輔助電路構成的電感負載零觸發可控矽單相調功器(見實用新型專利申請說明書，專利申請號為CN87201177U)，這種調功器只適用於對電阻性、電感性負載進行單相調功，不適用於電容性負載，並且，這種調功器工作時需另外接直流穩壓電源。
本實用新型的目的是提供一種與現有技術相比，既適用於電阻性和電感性負載，又適用於電容性負載，電路更為簡單、電路成本更為低廉、控制精度高、並不需另外接直流穩壓電源、與負載接線簡單的零電流觸髮型可控矽單相調功器。
本實用新型的任務是這樣實現的。調功器內設的直流穩壓電路為調功器的其它電路提供穩定的直流電源，電流過零同步跟蹤電路產生電流過零同步跟蹤電壓，調功波形發生器產生一種電壓變化受控於電流過零同步跟蹤電壓的電壓波形，該電壓波形與電流過零同步跟蹤電壓經過或門電路送入調功控制電路的一個輸入端，外界調功電壓送入調功控制電路的另一個輸入端，在調功控制電路的作用下，通過雙觸發脈衝和觸發隔離電路，在負載及可控矽的電流過零點產生觸發脈衝，可控矽受觸發導通，負載得電，如果在下一個電流過零點沒有觸發脈衝，可控矽關斷，負載失電。在單位時間內產生的觸發脈衝量受外界調功控制電壓所控制，改變外界調功控制電壓，在單位時間內產生的觸發脈衝量隨之改變，也就改變了可控矽導通時間與關斷時間的比例，從而使負載兩端的平均電壓隨之改變，完成了本實用新型所提出的調功目的。
本調功器較好的技術方案是調功波形發生器採用同步計數器電路與D／A轉換電路組成，電流過零同步跟蹤電路產生的電流過零同步跟蹤電壓送入同步計數器的脈衝輸入端，同步計數器的輸出端經D／A轉換電路，形成一種電壓變化受控於電流過零同步跟蹤電壓的電壓波形。
本調功器最好的技術方案是調功波形發生器採用一種波形發生電路與電子開關構成。波形發生電路輸出的電壓波形，經過受電流過零同步跟蹤電路所產生的電流過零同步跟蹤電壓所控制的電子開關，輸出一種電壓變化受控於電流過零同步跟蹤電壓的電壓波形。調功波形發生器中的電子開關可以是電晶體構成的，也可以由集成電路構成的。
本實用新型所述的調功器中的內設直流穩壓電路可以是電晶體構成的，也可以是集成電路構成的。
本實用新型所述的調功器中的觸發隔離電路可以採用變壓器隔離法，也可以採用光電隔離法。
本實用新型的特點是調功器可以對電阻性、電感性、電容性負載進行單相調功，通過負載的電流為完整的正弦波，本調功器與負載串聯工作，並內設直流穩壓電路，不需另外接直流穩壓電源，調功器與負載及交流電源的接線只需兩條，體積小，電路簡單，不產生射頻幹擾，對電網沒有公害，可靠性高。
本實用新型的實施情況現通過一個優先選用的實施例並參照以下附圖逐一說明。
圖1為本零電流觸髮型可控矽單相調功器與負載的接線原理圖。圖中I為本調功器，Ⅱ為負載。
圖2為本零電流觸髮型可控矽單相調功器的工作原理框圖。圖中a為調功波形發生器，b為電流過零同步跟蹤電路，c為外界調功控制電壓，d為調功控制器，e為雙脈衝觸發電路，f為觸發隔離電路，g為內設直流穩壓電路，h為可控矽，i為負載。
圖3為本零電流觸髮型可控矽單相調功器的優先選用實施例的電路原理圖。
圖4為圖3中各點電壓波形圖及通過負載的電流波形圖。
圖5為採用集電極開路型集成電路時，其輸出端需外接上拉電阻的電路原理圖。
圖3中［1］為零電流觸髮型可控矽單相調功器，［2］為文氏電橋振蕩器，［3］為雙向電子開關，［4］為或門電路，［5］為電壓比較器，［6］為觸發脈衝變壓器，［7］為雙向可控矽，［8］為負載。R9、R11、C5、C6、D5～D20、DW構成圖2中的內設直流穩壓電路，D5～D20、DW、R9、R11、可控矽［7］、負載［8］構成圖2中的電流過零同步跟蹤電路，文氏電橋振蕩器［2］與雙向電子開關［3］構成圖2中的調功波形發生器，電壓比較器［5］構成圖2中的調功控制電路，C4與觸發脈衝變壓器［6］的初級構成圖2中的雙觸發脈衝電路，觸發脈衝變壓器［6］構成圖2中的觸發隔離電路。
電路［1］的工作過程如下將電路［1］與負載［8］串聯後，接入交流電源。交流電壓經負載［8］與R11降壓，D7整流、R9限流、DW穩壓、C5、C6濾波後，向調功器的其它電路提供穩定的直流電壓，這時，如果［1］中G點存在零電流觸發脈衝電壓，可控矽［7］受觸發導通，交流電壓經負載［8］降壓後，經過可控矽［7］，D9～D20限壓，D6整流，R9限流，DW穩壓，C5、C6濾波，同樣向調功器的其它電路提供穩定的直流電壓。因此，不論可控矽［7］是否導通，本調功器內設的直流穩壓電路總能向調功器的其它電路提供穩定的直流電壓。
電流過零同步跟蹤電路的功能是獲取與負載［8］電流完全同步的電流過零同步跟蹤電壓。其工作過程如下當可控矽［7］未導通時，交流電壓經負載［8］、R11降壓、D7整流、D5隔直、R9限流、DW穩壓，在電路［1］中A點產生同步於負載［8］電流正半周的電壓波形；當可控矽［7］受觸發導通時，交流電壓經負載［8］降壓後，經過可控矽［7］，再經D9～D20限壓、D6整流、D5隔直、R9限流、DW穩壓，也在電路［1］中A點產生同步於負載［8］電流正半周的電壓波形。無論可控矽［7］是否導通，均能在A點獲取與負載電流正半周嚴格同步的電壓波形(見圖4.UA)。
電路［1］中的文氏電橋振蕩器［2］輸出正弦波(見圖4.UB)，調節W可改變文氏電橋振蕩器［2］的輸出正弦波的電壓平均值。電路［1］中的C點電壓受控於A點電壓，當A點電壓為高電平時，雙向電子開關［3］導通，C點電壓與B點電壓同步變化。當A點電壓為低電平時，C點電壓通過電容C3保持，C點電壓波形為電流過零同步跟蹤電壓所控制的電壓波形(見圖4.UC)。電路［1］中A點電壓與C點電壓經或門電路［4］在D點形成合成電壓波形(見圖4.UD)，D點電點與外界調功控制電壓(見圖4.UE)在電壓比較器［5］內進行電壓比較，電壓比較器［5］輸出脈衝電壓波形(見圖4.UF)。電路［1］中F點的脈衝電壓經C4與脈衝觸發變壓器［6］的初級構成的微分電路，在G點形成雙脈衝觸發電壓(見圖4.UG)，經脈衝觸發變壓器［6］升壓和隔離後，在可控矽［7］的電流過零點觸發可控矽［7］導通，如果可控矽［7］的電流過零點沒有觸發脈衝，既使可控矽［7］已導通，這時，也變為關斷狀態。
可控矽［7］導通後，交流電流正負半周分別經D10～D20、D9流經負載［8］(見圖4.i)。由於D9～D20與負載［8］串聯工作，使負載［8］兩端的電壓正、負半周相差5V～7V，這對於工作在220V或以上交流電壓狀態的負載［8］的正常工作沒有影響。如果負載的額定工作電壓較低，可採用變壓器降壓方法，降壓變壓器的初級取代負載［8］，負載接入變壓器的次級。
流經負載［8］的電流，由於可控矽［7］時通時斷，使負載［8］上的電流也為時通時斷的正弦波(見圖4.i)，改變電路［1］的E點外界調功電壓UE，流經負載［8］的電流的通斷比隨之改變，改變了單位時間內負載［8］平均電流，達到了本實用新型所提出的調功目的。調節電路［1］中的W，可以對負載［8］進行功率微調。
電路［1］中的集成電路具有一個同相輸入端，一個反相輸入端和一個輸出端，輸出端可以是集電極開路型、也可以是集電極未開路型。當電路［1］中採用集電極開路型集成電路時，輸出端接上拉電阻(見圖5)。
電路［1］中，R11的阻值由(交流電源電壓有效值／3～10)KΩ給出，最佳值為(交流電源電壓有效值／5)KΩ。R11過小，將導致R11和穩壓管DW消耗功率過大，R11過大，電路［1］內設的穩壓電路不能滿足電路［1］中的其它電路的要求。
在電路［1］的一個典型的應用中，R1為100KΩ、R2為47KΩ、R3為47KΩ、R4為300KΩ、R5為100KΩ、R6為300KΩ、R7為470KΩ、R8為470KΩ、R9為27Ω、R10為2200KΩ、R11為43KΩ、R12為10Ω、C1為0.047μF、C2為0.047μF、C3為10μF、C4為22μF、C5為0.01μF、C6為470μF、C7為0.047μF、W為100KΩ可調電阻、T1、T2為2SC9014、DW為6V穩壓管、D1～D8為1N4148、D9～D20為1N4001，集成電路為LM324N，觸發脈衝變壓器［6］的初次級匝數之比為110，可控矽［7］為1A400V雙向可控矽，負載［8］的額定電流小於或等於1A，交流電源為220V，50HZ。
本實用新型在實施時，可以對電阻性、電感性、電容性負載進行調功。本調功器具備良好的外界調功控制電壓輸入接口，利於與各類遙控，程控等電路接口。可用在採用單相交流電源的各種光源控制、各種恆溫控制、單相交流電扇、電機調速，電路負載功率因數自動補償等方面。
權利要求1.一種零電流觸髮型可控矽單相調功器，包括雙向可控矽和集成電路觸發控制器，其特徵是它由內設直流穩壓電路，調功波形發生器，電流過零同步跟蹤電路，調功控制電路，雙脈衝觸發電路，觸發隔離電路構成。
2.按照權利要求1所述的零電流觸髮型可控矽單相調功器，其特徵是調功波形發生器由同步計數器電路和D／A轉換電路構成或者是由一種波形發生電路和電子開關構成。
3.按照權利要求2所述的零電流觸髮型可控矽單相調功器，其特徵是電子開關由電晶體或者集成電路構成的。
4.按照權利要求1所述的零電流觸髮型可控矽單相調功器，其特徵是觸發隔離電路採用變壓器隔離或光電隔離。
5.按照權利要求1所述的零電流觸髮型可控矽單相調功器，其特徵是內設直流穩壓電路由電晶體或者集成電路構成。
6.按照權利要求5所述的零電流觸髮型可控矽單相調功器，其特徵是R11的阻值為(交流電源電壓有效值／10)至(交流電源電壓有效值／3)KΩ。
7.按照權利要求1所述的零電流觸髮型可控矽單相調功器，其特徵是調功控制電路採用具有一個正輸入端，一個負輸入端，一個輸出端的集成電路。
專利摘要本實用新型是一種既可以帶電阻性、電感性負載，又可以帶電容性負載的零電流觸髮型可控矽單相交流調功器，它由內設直流穩壓電路，調功波形發生器、電流過零同步跟蹤電路、調功控制電路、雙脈衝觸發電路、觸發隔離電路構成。它與負載串聯工作，採用單線進出方式，不需另外接直流穩壓源，廣泛適用於電風扇、電機控速，控光，電路負載功率因數自動補償方面，它體積小、精度高，不產生射頻幹擾，能在易燃易爆環境中使用。
文檔編號H02M5/02GK2096160SQ9120761
公開日1992年2月12日 申請日期1991年5月4日 優先權日1991年5月4日
發明者周軍 申請人:周軍