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触发器是晶闸管类电力电子设备中必不可少的单元。自从1957年晶闸管问世至今,经过近50年的研究和探索,伴随着晶闸管容量的不断增大,派生器件的日益增多,有关晶闸管触发器的研究也在不断发展,尽管如今可供电力电子行业工程技术人员使用的晶闸管触发器种类繁多,但从大的方面可把它们归纳为模拟式、数字式、数模混合式3大类。
对模拟式晶闸管触发器来说,常用的又可分为正弦波同步和锯齿波同步的两大家族。采用正弦波同步的触发器,由于对同步信号幅值和正弦波的波形要求较严,如今已较少应用,而锯齿波同步的模拟式触发器在当今晶闸管电力电子设备中获得了甚为广泛的应用。然而这种触发器由于是通过恒流源对电容充电来得到锯齿波的,往往电容和恒流源输出电流在触发器制作过程中便设定为定值,当同步电压频率降低时,则锯齿波宽度增加,充电时间变长,造成锯齿波幅值增高,相反当同步电压频率升高时,锯齿波宽度变窄,充电时间变短,造成锯齿波幅值降低,因此,当移相控制电压一定时,由于同步电压频率变化,导致输出触发脉冲的控制角不相同,便很难达到稳定输出的要求,自然很难适应同步电压频率的变化,本文介绍的新型晶闸管触发器可以弥补这些不足。
1 实现适应宽频率范围触发器的关键
常规模拟式锯齿波同步触发器不能适应同步电压频率宽范围变化的根本原因在于,这种触发器是以恒流源给定值电容充电来形成锯齿波的,因而当同步电压频率大范围变化时,给该电容充电的时间便有较大的变化,导致了锯齿波幅值随频率变化而大幅度变化,这种触发器要适应同步电压的宽范围变化,必须保证锯齿波的宽度跟随同步电压的频率变化。要求锯齿波的幅值保持恒定,可以通过两种方法来实现:一是维持恒流源输出电流不变,而使电容的电容量跟随同步电压频率变化,当同步电压频率增加时,使电容的电容量减小,而当同步电压频率降低时,使电容的电容量增加,从而实现电压的幅值不变;另一种办法是保持电容的电容量不变,而使给电容充电的恒流源输出电流随同步电压的频率变化,当同步电压频率增加时,使该恒流源输出电流增加,而当同步电压频率降低时,使该恒流源输出电流减小。实际上要实现电容量随同步电压频率连续变化的可变电容是极为困难的,而构成输出电流随同步电压频率连续变化的恒流源却较容易,本文介绍的宽频率范围晶闸管触发器正是按后者来T作的。
2 适应宽频率范围的单相晶闸管触发器实现电路
图1给出了可适应宽频率范围的单相晶闸管触发器的电路原理图,从图l可知,该触发器共使用了一片LM324四运算放大器、一个LM331频率/电压变换器和一个单相晶闸管触发器集成电路TCA785,图2给出了该触发器各主要部分的工作波形,其工作原理可分析如下。
TCA785
国产