參賽類別：數(shù)字電源
PTC7876是一種可控硅移相觸發(fā)專用模塊，該模塊采用先進(jìn)的數(shù)字波形合成技術(shù)，移相精度高外圍電路簡(jiǎn)單，圖（1）是采用PTC7876（下文簡(jiǎn)稱模塊）設(shè)計(jì)的三相移相觸發(fā)器電路圖，可用于電壓調(diào)節(jié)、電機(jī)控制、電鍍電源、電加熱等工業(yè)設(shè)備中。
電路分析
參照?qǐng)D（1）電路圖，三相380v電壓從A、B、C端輸入，經(jīng)電阻R8、R9、R10限流后送到光耦IC4、IC5、IC6，經(jīng)光耦隔離后輸出3路與市電同步的三相脈沖信號(hào)，A相信號(hào)經(jīng)IC6光耦隔離轉(zhuǎn)換成50Hz方波同步信號(hào)送PTC7876的1腳，該信號(hào)是模塊的唯一同步信號(hào)，其它兩路脈沖信號(hào)送到模塊的2、3腳，這兩路脈沖為模塊提供相序識(shí)別信號(hào)，當(dāng)模塊用于單相觸發(fā)電路時(shí)這兩路信號(hào)可以省略，直接將模塊的2、3腳接地。
模塊4腳是故障輸出信號(hào)，當(dāng)模塊發(fā)現(xiàn)同步異常時(shí)輸出低電平，并且自動(dòng)關(guān)閉6路移相觸發(fā)脈沖，剛接通電源時(shí)模塊內(nèi)部鎖相環(huán)還未進(jìn)入同步狀態(tài)，模塊4腳輸出低電平保護(hù)信號(hào)，0.5-1.5秒后模塊進(jìn)入同步狀態(tài)，4腳輸出高電平，再延時(shí)1秒左右模塊輸出6路移相觸發(fā)脈沖。
模塊5腳為關(guān)閉控制端。低電平時(shí)允許輸出，高電平時(shí)關(guān)閉6路移相觸發(fā)脈沖，并且模塊4腳輸出低電平故障保護(hù)信號(hào)，5腳恢復(fù)為低電平后再延時(shí)1秒左右輸出觸發(fā)脈沖。模塊5腳一般外接一只常閉型急停開(kāi)關(guān)，用于緊急情況下迅速關(guān)閉觸發(fā)脈沖。
模塊6、7腳是內(nèi)部數(shù)字電路接地端，9腳是模擬電路接地端，8腳是移相控制電壓輸入端，電容C5和R2組成軟啟動(dòng)和軟關(guān)閉延時(shí)電路，加大R2阻值和C5容量可以增加延時(shí)時(shí)間。R3是輸入阻抗調(diào)整電阻，由于模塊的輸入阻抗很高，通過(guò)R3把輸入阻抗降低到47KΩ，低輸入阻抗有利于減小外圍干擾的引入。當(dāng)外接控制信號(hào)是4-20mA電流信號(hào)時(shí)，R3取值為250Ω，4-20mA電流信號(hào)通過(guò)R3時(shí)產(chǎn)生1-5v的電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)運(yùn)放等輔助電路把1-5v轉(zhuǎn)換成0-5v送模塊控制端（有些型號(hào)的PTC7876-**模塊直接支持4-20Ma輸入信號(hào)），0-5v電壓對(duì)應(yīng)的移相范圍為180°~ -10°，移相控制電壓與移相角不構(gòu)成線性關(guān)系，模塊內(nèi)含256段線性校正功能，經(jīng)校正后控制電壓與輸出電壓的有效值成線性關(guān)系，更符合操作習(xí)慣。當(dāng)采用外接電位器進(jìn)行移相調(diào)節(jié)時(shí)，電位器的阻值選擇為1.0K-10K比較合適。
模塊10---15腳為6路移相脈沖輸出端，移相范圍180°~ -10°，脈沖頻率25KHZ，占空比50%，輸出電流±20mA，脈沖串長(zhǎng)度90°~270°隨負(fù)載特性動(dòng)態(tài)改變，這種動(dòng)態(tài)改變脈沖串長(zhǎng)度的觸發(fā)方式對(duì)感性負(fù)載非常有意義，可以大幅降低輸出電壓中的尖刺脈沖，減少可控硅反向擊穿現(xiàn)象。-10°移相觸發(fā)是專門為可控硅全開(kāi)通而設(shè)計(jì)的，可控硅在≤0°觸發(fā)時(shí)為全開(kāi)通狀態(tài)，可在實(shí)際應(yīng)用中（如：模擬移相電路）很難達(dá)到0°，PTC7876采用數(shù)字移相技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)＜0°的移相，-10°移相使可控硅在交流電壓過(guò)零之前就打開(kāi)，完美實(shí)現(xiàn)可控硅的軟開(kāi)通和全開(kāi)通，降低可控硅的開(kāi)通損耗，減小發(fā)熱溫度。
模塊16、17腳是擴(kuò)展功能預(yù)留端，模塊18腳是+5v電源端，模塊正常工作時(shí)消耗電流約60mA，在移相控制電壓接近0v時(shí)（移相角接近180°）模塊自動(dòng)關(guān)閉觸發(fā)脈沖，使可控硅關(guān)閉更可靠。
電路調(diào)試：
圖（2）是可控硅的幾種常見(jiàn)應(yīng)用電路：三相交流調(diào)壓電路、三相全橋整流電路、三相半橋整流電路，根據(jù)工作需要選擇相應(yīng)的應(yīng)用電路。參照?qǐng)D（2）中的“三相交流調(diào)壓電路”把觸發(fā)器與6只單向可控硅按圖紙標(biāo)識(shí)連接好，負(fù)載采用3只200W白熾燈接成“Y”接法，可控硅的電源輸入端必須與觸發(fā)器的A、B、C端保持一致，對(duì)輸入電源無(wú)相序要求。調(diào)節(jié)移相控制電壓，白熾燈亮度隨控制電壓的高低產(chǎn)生變化，三只白熾燈亮度一致，變化平滑無(wú)閃爍，說(shuō)明觸發(fā)器已基本工作正常，下面對(duì)觸發(fā)器的一些技術(shù)參數(shù)作進(jìn)一步測(cè)試。
1. 三相平衡度測(cè)試方法：調(diào)節(jié)電位器，在整個(gè)移相范圍內(nèi)，分別測(cè)量三相輸出電壓，比較三個(gè)電壓是否一致。差值越小表示三相平衡度越好，由于PTC7876采用單相數(shù)字同步技術(shù)，省略了三相平衡調(diào)整電位器，三相平衡度誤差很小，要求小于0.5%。
2. 交流對(duì)稱度測(cè)試方法：用普通指針萬(wàn)用表(部分?jǐn)?shù)字表測(cè)量不準(zhǔn)確)交流檔測(cè)量各相電壓，然后交換紅、黑表筆后再次測(cè)量，比較兩次測(cè)量值，調(diào)節(jié)移相電位器，在整個(gè)移相范圍內(nèi)，兩次測(cè)量的差值越小表示交流對(duì)稱度越高，要求小于0.5%。
3. 感性負(fù)載波形測(cè)試：在原白熾燈電路中串聯(lián)一只40W日光燈整流器，可控硅的A極和K極之間可以暫時(shí)不接RC吸收電路，用示波器測(cè)量輸出電壓波形，模塊采用動(dòng)態(tài)改變脈沖串長(zhǎng)度的觸發(fā)方式，大幅降低了輸出電壓中的尖刺脈沖，調(diào)節(jié)移相控制電位器，波形變化非常復(fù)雜，這是感性負(fù)載電流滯后引起的，但是無(wú)論如何變化，波形應(yīng)該光滑無(wú)尖刺，任何大于電源電壓的脈沖均視為異常波形，如圖（3）。品質(zhì)優(yōu)秀的移相觸發(fā)器輸出的電壓波形非常干凈，這種無(wú)尖刺的光滑波形降低了可控硅上的電壓應(yīng)力，大幅減少可控硅的故障率，提高整體設(shè)備的可靠性。
