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一种简约整流电路的设计

2022-11-04 02:07:18

0 引言
??? 整流电路是电源的重要组成部分,它可将交流电变为直流电,应用十分广泛。可控硅整流电路广泛应用于机械制造工业和冶金工业中,它不仅要求电源的技术指标高,还要求体积小、重量轻、可靠性高。如果采用可控硅(SCR)作为整流元件,可以通过控制门极触发脉冲的时刻来控制输出电压的大小,这种整流称为可控整流。目前由于SCR能承受的电压,电流容量仍是目前器件中最高的,而且工作可靠,所以许多大容量场合仍大量使用SCR。
??? 可控硅整流电路中的可控硅是由触发电路提供触发信号而导通的,触发电路的工作性能直接影响着可控硅的工作。因此,触发电路是可控硅电路可靠、有效工作的关键。
??? 触发电路主要采用两种方法:采用分离元件设计的触发电路存在各相电路分散性大、调试不方便、稳定性和可靠性差等缺点;采用专门集成触发电路芯片设计的触发电路成本高,芯片的质量难以保证。在此利用通用集成电路设计了一种简约整流触发电路,触发三相桥式全控整流电路。

1 电路的拓扑结构
??? 整流电路的结构如图1所示。


1.1 同步移相电路
??? 同步移相电路由锯齿波发生器和电压比较器组成。
同步变压器和整流变压器接在同一电源上,用同步变压器的次级电压控制锯齿波的发生器中三极管的导通,从而保证了触发脉冲和主电路电源同步。
??? 锯齿波与直流电平通过电压比较器比较可得到宽度变化的矩形波。调节电压比较器的输入电压即可改变输出波形的前沿位置,从而达到了移相的目的。
??? 该设计由LM311构成电压比较器。LM311在使用应注意:电源由0.01μF的瓷片电容旁路;两个输入脚之间接一个100~1 000 pF的电容,以便产生更整齐的比较器输出波形;短接管脚5和管脚6;为滤除和减弱输出信号的震荡,在比较器输出端的上拉电阻两端并接一个容量适当的电容。如图2所示。

1.2 宽脉冲的形成电路
??? 锁相环与CD4017组成的6倍频电路,是利用分频器实现倍频功能的电路,倍频电路的输出信号频率是输入信号频率的6倍。电路原理图如图3所示。

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??? 6分频器CD4017可输出Q0~Q5六路间隔、脉宽都为60°的脉冲,通过或门关系可得到与之相对应的6路信号,彼此间隔为60°,脉宽为120°的脉冲,波形图如图4所示。


??? 触发电路根据触发脉冲的宽度有单宽触发和双窄触发。实践证明单宽触发比双窄触发稳定。
??? 锁相环入锁时,具有“捕捉”信号的能力,可在某一范围内自动跟踪输入信号的变化。若电网频率变化时,锁相环会自动追踪,增强了电路的可靠性。