比例控制双向可控硅触发电路设计

2011-08-21 22:44:48来源: EEWORLD 关键字:比例  比例控制  控制  双向

零电压开关控制器集成电路可用作控制电阻性加热器负载。这类控制器在市电过零时产生输出脉冲、来触发与加热器串接在一起的双向可控硅,因而有最低化的射频干扰和市电电压瞬变。温度或功率零电压开关控制器有许多品种和型号,本文仅以飞利浦公司生产的TDA1023为例,来说明此类IC的工作原理及应用。

一、TDA1023的基本结构、引脚功能及其特点

    TDA1023采用16引脚DIL封装,引脚排列如图1所示。

    TDA1023芯片电路主要由电源电路、输入缓冲器、定时电路、故障一安全电路、过零检测器和输出脉冲放大器组成,如图2所示。

    TDA1023的引脚功能如附表所列。

1.电源电压Vcc直接从市电线路上获得,典型值是13.7V,平均电源电流(IRX)为10mA,并为外部温度传感桥路提供8V的稳定电压(Vz);

2.触发脉冲宽度tw(典型值为200μs)、触发脉冲串重复时间Tb(在CT=68μF下的典型值是41s)及比例区间宽度均可调节,输出电流不大于150mA(平均电流不大于30mA);

3.滞后电压及相应的滞后温度可以调节。

二、工作原理

1.电源及其操作

   

    TDA1023的电源电路及外部元件连接如图3所示。220V市电经二极管D1和电阻RD加至IC脚16与脚13之间,其中IC脚13(VEE)连接市电零线。在市电正半周,通过RD的电流对外部平滑电容器CS充电,直到IC脚16从内部稳压二极管获得稳定电压为止。RD的选择应能为IC正常工作提供电流。在市电工作负半周,电容Cs上存贮的电荷放电为电路提供工作电流。Cs容量的选择,必须能维持Vcc最低电压值(12V)。

2.温度控制

    负载平均功率通过变更触发脉冲串的持续时间变化,而触发脉冲串的持续时间取决于控制输入C1(⑥脚)与参考输入UR(⑦脚)或BR(⑨脚)之间的电位差。对于5℃~30℃的最佳化室温控制可利用IC转换电路实现。当IC的QR(⑧)脚连接到URC(⑦脚)时,BR(⑨)脚用作参考输入,保证有一个精确的线性室温设置。若不需用转换电路,UR(⑦脚)用作参考输入,BR(⑨脚)必须连接到Vz({11}脚)。对于比例功率控制,UR({7}脚)必须连接到TB(脚{12}),BR({9}脚)必须连接到Vz({11}脚)。

3.比例范围控制

    如果比例范围控制输入PR({5}脚)开路,在C1({6}脚)上的80mV信号变化,可使占空比从0%到100%变化,相应的温度差为1K。如果{5}脚接地,比例范围增加到400mV(即5K)。如果在{5}脚与地之间连接一只电阻,当其为3.3kΩ时,比例范围为160mV;若电阻阻值是430Ω,比例范围则为320mV。

4.滞后控制

    当滞后控制输入HYS({4}脚)开路时,器件内部带一个20mV的滞后,相应的温度控制为0.25K。若{4}脚接地,滞后增加到320mV(相应的温度增加到4K)。如果在{4}脚与地之间连接一支1.8kΩ到9.1kΩ的电阻,滞后则从100mV变化到40mV。

5.触发脉冲宽度调节

    TDA1023的输出触发脉冲宽度tw可以通过{10}脚外部同步电阻Rs来调节。在市电电压(Vs)一定时,tw随Rs增加而增大,与{10}脚上的输入电流成反比。图4示出了tw随Rs和Vs变化而变化的关系曲线。

6.输出电流调节

    TDA1023的输出级是开路发射极输出,产生正向触发脉冲。输出级带最大电流限制和短路保护功能。当输出脉冲稳定在10V时,最大输出电流为150mA。为减小总电源电流和功率耗散,必须在IC的{3}脚与可控硅的门极之间连接一支电阻RG,以限制输出电流。在220V、50Hz的市电电压下,IC{3}脚(Q)上的平均输出电流I3(AV)与RG及RS之间的关系曲线如图5所示。

三、应用电路实例

   

    图6示出的是1.2kW~2kW加热器控制电路。Vs为220V(50Hz),温度范围为5℃~30℃。TDA1023{6}脚与{13}脚之间连接的NTC热敏电阻RT1,在25℃下的阻值是22kΩ,用做温度感测。双向可控硅采用BT139,在25℃下,Vft<1.5V,Ift>70mA。

    TDA1023的应用电路比较简单,成本很低,并且设计简单。

关键字:比例  比例控制  控制  双向

编辑:eeleader 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/2011/0821/article_8129.html
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