可控硅过零触发调压电路的设计知识

可控硅调压器广泛应用于风扇调速、灯具调光等场合。由于可控硅是开关器件，本身损耗小，比较起变压器调压来，可以节省不少电力，同时体积小、重量轻、稳定可靠。目前常见的民用可控硅调压器普遍使用移相触发的方式，这种触发方式电路简单，成本低廉，调压范围宽。但是这种方式，负载上得到的是不完整的正弦波，因而含有很大的高次谐波分量，对周围电器易造成干扰。同时，负载上波形失真大。虽然对于电热器具而言没有什么影响，但是对于电动机如电风扇而言，在导通角偏离0度较大时效率明显降低，发热加重，且发出较大“嗡嗡”声。所以有必要改进移相触发的可控硅调压方式。

过零触发是可控硅的另一种触发方式，它虽然电路较复杂，但由于是在正弦波过零时触发，所以对电网的干扰小。是更为“清洁”的调压方式。下面简单介绍双向可控硅过零触发及其电路。

我们知道，双向可控硅两端可以加上不同极性的电压，门极的电压亦可正可负，只要门极的电压、电流VGT、IGT达到一定的要求，均可使可控硅导通。因而。使用双向可控硅可以很方便地实现对交流电的导通和关断。

双向可控硅的触发原理与单向可控硅类似。当门极中流过的电流大于触发电流lGr时，可控硅导通；这时，若流过可控硅两个端子A1、A2的电流大于闭锁电流IL。则可控硅被闭锁在导通状态，撤去门极电压后仍能维持导通；但若流过可控硅两个端子A1、A2的电流下降到保持电流IH以下，则可控硅退出闭锁状态。这一过程的示意图如下图所示。

从图中可以看出。双向可控硅是近过零自动关断的，在关断时一般干扰都较小。所以，减小干扰的关键，是在交流电过零处触发可控硅。

双向可控硅过零触发电路一般可以分为过零检测和可控硅触发两部分。系统框图如下图。

其中过零检测电路根据输入信号检测市电的过零点，输出过零脉冲(100Hz)。触发驱动电路是一个分频器，它对过零脉冲实现分频。

产生占空比可调的方波。为了实现过零触发，应该保证驱动可控硅的方波上升沿与过零脉冲对齐。这样在负载上就可以得到一串串有限长度的正弦波。

应用电路简介

本电路分为过零检测和可控硅触发两部分电路，使用时基电路NE555实现。电路图如下图所示。

可控硅过零触发调压电路

T1和ICl组成过零检测电路。由于D5的存在，将整流桥输出与滤波电容隔离开，因而在TPl处得到的是脉动直流，其最接近零值的电就是市电的过零点。T1对该脉动直流进行放大，在TP2得到的是一个脉冲。

ICl接成施密特触发器的组态，形成过零脉冲(TP3)。

IC2、T2和IC3组成可控硅触发电路。IC2是一个单稳态电路，上电时处于复位状态，3脚输出低电平。当过零脉冲到来时。使IC2的3脚输出高电平，C4开始充电。充电至2／3VDD时，IC2重新复位。由此可知，IC2输出的是上升沿与过零脉冲对齐，固定脉宽的方波信号，它实现了对过零脉；中的分频。IC2的输出经T2反向，C6、R8微分后，触发IC3。IC3被触发置位的同时，其6脚的电位也随着C4的充电而上升。当IC3的6脚电位上升到与5脚电位相等时，IC3便被复位。调整IC3的5脚电位，就能调整IC3从置位到复位的时间间隔，从而调整输出方波的占空比。各测试点波形图见下图。

调压、定时两用控制器电路这是一种电路简单、制作容易、使用方便的调压与定时两用控制器。其指标为：调压范围30—215V AC，定时5—60分钟，功率500W。可对各种家用电器进行调压（调光、调温、调速）或定时关闭。（站长提示：“调压”功能绝不能用于采用开关电源的电器！如电脑、彩电、手机充电器等。） 工作原理  

该两用控制器的电路原理见图1。调压、定时选择开关S2置于1时，NE555和S、C3、RP2及VS等组成定时控制电路。使用时，按一下AN，C3通过R2、AN迅速放电，这时，NE555的②、⑥端为高电平，③端输出低电平，双向可控硅VS导通，输出插座CZ有电压输出。直流电源经RP2、R3对C3充电，C3充满电后，NE555的②、⑥端电压降低到直流电源电压的1/3，此时，NE555置位，③端输出高电平，VS截止，CZ无电压输出。 当开关S置于2时，NE555和RP1、R1、C2等组成触发脉冲产生电路，NE555的③端输出频率约13Hz、占空比可调的触发脉冲。调整RP1即可改变触发脉冲的宽度，然后再用该脉冲去控制VS的导通角，使CZ上的输出电压随着导通角的变化而变化，从而达到调压的目的。VD1的作用是当调整RP1时，使振荡周期不变，而触发脉冲宽度改变。C5和VDW、VD2组成降压、整流电路，为NE555提供12V左右的直流工作电压。C5是降压电容。R2、R4是限流电阻。 元器件选择与制作 元器件清单见下表。 编　号 名　称 型　号 数　量 R1 电阻 47K 1 R2 电阻 100Ω 1 R3 电阻 100K 1 R4 电阻 470Ω 1 RP1 电位器 1M线性电位器 1 RP2 电位器 3.3M　线性电位器 1 C1 电解电容 470uF 1 C2 涤纶电容 0.1u 1 C3 电解电容 1000uF 1 C4 涤纶电容 0.01u 1 C5 金属化电容 0.47uF 耐压≥400V 1 VD1 开关二极管 IN4148 1 VD2 整流二极管 IN4007 1 VDW 稳压二极管 12V 1 VS 双向可控硅 3A　600V 1 IC 时基电路 NE555 1 S 转换开关 1×2小型钮子开关 1 CZ 电源插座 10A　250V 1 RP2用于调节定时时间，装好后，可在外壳上按时间与角度的关系标示好刻度。 该两用控制器安装完毕，只要选用符合要求的正品元件、安装无误，一般不用调试就可正常工作

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