逆變器時序觸發脈衝(chong) 產(chan) 生電路

         在大功率直流-交流三相逆變電源係統中，為(wei) 達到將直流逆變為(wei) 三相交流電的目的，對可控矽組係列的觸發脈衝(chong) 是有嚴(yan) 格要求的。如：要求每隻可控矽的導通角相等，以保持相與(yu) 相之間的波形一致；觸發脈衝(chong) 占空比為(wei) 0．5，以保持波形的對稱性；觸發脈衝(chong) 的時序相差為(wei) T／6（即60°），以保證其相位差為(wei) 120°；觸發脈衝(chong) 的波形為(wei) 方波並有足夠的脈寬，以滿足大電流可控矽的觸發需要；以及觸發脈衝(chong) 應用隔離方式輸出，來實現可控矽的不同聯接方式等。

        鑒於(yu) 對觸發脈衝(chong) 的要求條件十分苛刻，一般的時序觸發脈衝(chong) 產(chan) 生電路都較複雜，可靠性也差，故采用時基電路555為(wei) 核心組成的逆變時序觸發脈衝(chong) 產(chan) 生電路，不僅(jin) 時序準確，工作可靠性高、功耗小，而且電路簡單、元件少、成本低，適於(yu) 批量生產(chan) 和新產(chan) 品開發。

      逆變時序觸發脈衝(chong) 產(chan) 生電路如圖39-17所示。

圖39-17

（1）電路組成

IC1時基電路組成50Hz方波發生器；

BG1、C2、D2形成線性鋸齒波；

IC2、IC3時基電路組成脈衝(chong) 移相；

IC4、IC5時基電路組成脈衝(chong) 展寬；

三極管BG2～BG7組成脈衝(chong) 功率放大。

（2）工作原理

①50Hz方波發生器

          當電容C1以τ1＝R1·C1速率充電，且充電電壓＜2／3電源電壓時，IC1處於(yu) 置位狀態，其③腳輸出高電平；當C1上的充電電壓上升到2／3電源電壓時，IC1由置位狀態轉為(wei) 複位狀態，則③腳輸出低電平，電容C1經IC1內(nei) 部的放電管，以τ＝R2·C1的速率放電。當電容C1的放電電壓降至1／3電源電壓時，IC1又由複位狀態轉為(wei) 置位狀態，開始周而複始地循環，IC1③腳便輸出與(yu) 電源電壓高低無關(guan) 的50Hz方波。

②鋸齒波的形成

         場效應管BG1與(yu) 電位器W組成恒流源，提供一個(ge) 恒定的漏極電流，隨時間增加，電容C2上的充電電壓以K·t（斜率K＝漏極電流 C2）的直線規律上升。當時間達到方波結束財，輸入電壓躍變為(wei) 零，C2又以K·T充的速率經二極管D2和IC1內(nei) 部的RS觸發器迅速放電，使電容C2兩(liang) 端形成與(yu) 輸入脈衝(chong) 寬度，頻率均相等的50Hz斜率為(wei) K的鋸齒波形。

③脈衝(chong) 移相

        時基電路IC2、IC3為(wei) 移相電路。其中IC2時基移相電路，其電源是取自穩壓管D3、D4，穩壓值為(wei) 十10V。當鋸齒波電壓＜2／3穩壓值時，IC2處於(yu) 置位狀態，③腳輸出高電平；當鋸齒波電壓≥2／3穩壓值時，IC2由置位狀態轉為(wei) 複位狀態，③腳輸出低電平。

        對於(yu) IC3時基移相電路，電源電壓是取自穩壓管D4，穩壓值為(wei) 十5V。當鋸齒波電壓＜2／3穩壓值時，IC3處於(yu) 置位狀態，③腳輸出高電平；當鋸齒波電壓≥2／3穩壓值時，IC3由置位狀態轉為(wei) 複位狀態，③腳輸出低電平。

       顯而易見，IC2的③腳輸出脈衝(chong) 下降沿比IC3③腳輸出脈衝(chong) 下降沿滯後T／6時間（相當60°），而IC1③腳輸出脈衝(chong) 下降沿又滯後IC2③腳輸出脈衝(chong) 下降沿T／6時間，故完成三脈衝(chong) 移相任務。

④脈衝(chong) 展寬

        脈衝(chong) 展寬，是為(wei) 了實現每個(ge) 係列脈衝(chong) 串的寬度及占空比的一致性。IC2、IC3輸出的脈衝(chong) 下降沿為(wei) 後一級的觸發信號，使IC4、IC5輸出相應的脈衝(chong) 寬度，IC4、IC5時基電路均工作在單穩狀態。

        對於(yu) IC5單穩電路，當鋸齒波電壓＜2／3穩壓值時，由於(yu) 電容C5不與(yu) IC5的②腳相連，③腳輸出高電平的時間裏，IC5是處於(yu) 複位狀態，而電容C5處於(yu) 充電狀態時，則IC5的③腳輸出低電平。當時間到達一定時刻時，輸出的脈衝(chong) 產(chan) 生負跳變，使IC5由複位轉為(wei) 置位，③腳輸出高電平，電容C5以τ=R9·C5的速率充電，待C5上的充電電壓達到2／3電源電壓時，IC3又轉為(wei) 複位狀態，③腳輸出低電平，達到脈衝(chong) 展寬的目的。

       對於(yu) IC4單穩電路，所不同的是IC4被置位的時間滯後T／6，IC4的②腳置位輸入端接的是分壓器R6、R7，以獲得與(yu) IC5一致的觸發脈衝(chong) 幅度。

⑤脈衝(chong) 功率放大及脈衝(chong) 分配

      由圖39-17可知，U1與(yu) U4、U2與(yu) U5、U3與(yu) U6的正脈衝(chong) 均是交替出現，利用這一規律，可以使三相脈衝(chong) 變為(wei) 6組功率放大的順序脈衝(chong) ，使電路簡化。

        以IC1和三極管BG6、BG7電路為(wei) 例：當IC1③腳輸出高電平正脈衝(chong) 時，三極管BG6反偏截止，BG7管正偏導通，其集電極電流以線性增大，經脈衝(chong) 變壓器互感耦合，在次級上輸出矩形脈衝(chong) ；當IC1的③腳為(wei) 低電平輸出時，BG，管零偏截止，BG6管因發射極電位升高而導通，其集電極電流也以線性增大，經脈衝(chong) 變壓器在次級上輸出矩形脈衝(chong) 。由此可見，BG6、BG7兩(liang) 管交替地導通與(yu) 截止，在次級上輸出的U4滯後U1180°。同理U5滯後U2180°，U6滯後U3180°，而輸入脈衝(chong) U2滯後U160°，U3滯後U460°，U6滯後U560°，完成整個(ge) 係列觸發脈衝(chong) 時序分配及脈衝(chong) 功率放大的任務。

（3）元件作用

       電位器W，用來調整場效管恒流值，控製充電速度，確保可靠移相。

       電阻R4、R5，分別用來改變IC2、IC3的觸發靈敏度，以補償(chang) 穩壓管D3、D4的參數不一致性。

       二極管D5～D10，是用來吸收脈衝(chong) 變壓器產(chan) 生的反峰電壓，保護三極管BG2～BG7。

       二極管D11、D12，是用來降低BG2、BG4、BG6的發射極電位，以保證在輸入為(wei) 高電平情況下可靠地截止。

        電容C6、C7，是確保在電源接通後，時基電路IC4、IC5工作在複位狀態。

       電容C3、C4，為(wei) 電源去耦電容。

（4）元件選擇

      IC為(wei) 時基集成電路，選用NE555或5G1555。

二極管D1、D2，選用反向電壓大於(yu) 20V、反向電流小於(yu) 20μA型的2AK2開關(guan) 管。

D3、D4為(wei) 穩壓管，穩壓值為(wei) 5V，溫度係數小於(yu) 士0．04％的2CW12。

電容C1、C2、C4、C5為(wei) CA型鉭電容，切記勿使用電解電容。

BG1為(wei) 場效應管，選用IDSS＞2mA的3DJ6F。

BG2、BG4、BG6選用ICBO＜10μA、β＞70、BVCEO≥20V的PNP型3CK係列中功率管。

BG3、BG5、BG7選用β＞70、BVCEO≥20V的PNP型中功率管3DG12A。

D11、D12為(wei) 整流二極管，可選用最大整流電流300mA的2CP係列管。

        脈衝(chong) 變壓器B的參數，由逆變可控矽最大觸發電流決(jue) 定，對於(yu) 100A以下的可控矽，可用XE8X16型鐵芯，初級繞組用φ0．2mm的漆包線繞150圈；次級繞組用φ0．38mm的漆包線繞75圈。

R1、R2、R8、R914．3kΩ

R3100ΩR4、R568kΩ

R6、R710kΩR10～R151kΩ

C1、C2、C4、C51μF

C3、C8220μFC6、C70．047μF

三相逆變電源可控矽序號圖如圖39-18所示。

圖39-18

逆變時序觸發脈衝(chong) 產(chan) 生電路的印刷電路如圖39-19所示。

圖39-19

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