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基于TCA785移相触发器的感应加热电源设计

2016-01-22 09:07 来源:电源网综合 编辑:柚子

中频感应加热电源在目前的工业领域和制造领域中已经得到了较大规模的应用普及,并且数字化、集成化的趋势也越发明显。为了能够进一步的控制中频感应加热电源的体积规模,本文提出了一种基于移相触发器的中频感应加热电源电路系统设计方案,希望能够为各位工程师的研发工作提供一些帮助。

主电路原理设计

在本方案中,这一中频感应加热电源的电路系统主要是利用了移相触发器TCA785而设计的,通过对这一芯片的利用而设计了一种新型的三相全控桥整流电路,以此来作为中频电源的主要电路系统,其主电路原理如下图图1所示,在现场使用中收到了良好的效果。

三相全控整流桥电路原理图
图1 三相全控整流桥电路原理图

TCA785芯片
图2 TCA785芯片

TCA785芯片特性简介

上图图2所展示的移相触发器TCA785的芯片结构,从图2中可以看到,TCA785芯片为双列直插式16引脚大规模集成电路,芯片的5、10、14和15几个主要引脚的输入、输出波形如下图图3所示。TCA785移相触发器的主要参数包括:电源电压8~18V或±(4~9)V,移相电压范围0.2~(Vcc-2)V,输出脉冲最大宽度180°,最高工作频率10~500Hz,最大负载电流400mA,输出脉冲高、低电平Vcc和0.3V。

部分引脚的输入、输出波形图
图3 部分引脚的输入、输出波形图


TCA785移相触发器在中频感应加热电源上的应用

在了解了移相触发器TCA785的芯片结构以及相应的主要参数后,接下来就需要利用这一芯片的工作特性,对中频感应加热电源的电路系统进行合理设计和修正。下图图4是利用TCA785移相触发器构成的触发控制电路,然而图4中仅给出了一只TCA785触发两只晶闸管的电路原理图,因此,在这一原理图的基础上,工程师可以选择应用相同的三套电路,这样就能够构成三相全控整流桥电路,通过引脚复用可实现双窄脉冲方式触发。

上文中所介绍的这种双窄脉冲方式触发的方法,在实际应用中由于驱动脉宽窄,因此能够有效地减小驱动用脉冲变压器体积,同时还可以防止磁芯饱和。为了增强触发能力,可靠触发大功率晶闸管,对TCA785的输出进行放大,并且采用脉冲变压器隔离,使主电路与控制电路完全分开,以此来增强电路系统的抗干扰能力。

由TCA785构成的触发脉冲发生电路
图4 由TCA785构成的触发脉冲发生电路

在图4所展示的触发脉冲发生电路设计过程中,本方案的三相全控桥整流方式采用正弦波同步、移相整流方式,其移相控制端有一个较小的直流低电压控制范围VT,VT值的实际数值一般保持在0.8~6.9V左右,这一数值与晶闸管的导通角区域(三相整流时为0°~120°)一一对应。输出经过整流和中间控制电路后去调节这一直流移相电平VT,来控制整流输出电压从0~315V全程可调,TCA785对环境温度的适应性较强,可在-25℃~+85℃的范围内应用。

直流电平移动控制电路设计

在这一中频感应加热电源的电路系统设计过程中,本文所设计的直流电平移动控制电路如下图图5所示。由于来自司钻的交流电经整流后所形成的直流电平,其可调范围并不是正好对应于0°~120°的移相范围,因此正好能够充分利用图5所示的直流电平移动电路进行移相角度限制和匹配,即调节滑动变阻器RP15就可以使直流电平VT的范围整体向上移动或向下移动,在晶闸管导通角不变的情况下使α角同时向前或向后移动。

直流电平VT移动电路
图5 直流电平VT移动电路

在图5所所展示的这一中频感应加热电源的直流电平VT移动电路系统设计中,如果想要对RP17的调节,例如想要增加其阻值,则可以直接使直流电平VT向上移动,这样就可以限制了它的最大值,亦即限制了α的最大值。而如果想要对RP16的调节,例如要增加其阻值,则可以控制直流电平VT向下移动,这样就限制了它的最小值,亦即限制了α的最小值。因此移相范围的界定由此电路可方便的调节和控制,即使在调试时由于电路的参数选择不太恰当以致对α的大小限制不好协调控制时,可通过调节TCA785的引脚9外接的可变电阻来控制其内部所产生的锯齿波的斜率,二者兼顾,即可满足要求。

以上就是本文分享的一种中频感应加热电源的电路系统设计方案,希望通过本文的分享,对各位工程师和研发人员的日常工作有所帮助。

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