专利名称：可控式调功型可控硅过零触发器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种改进的可控硅触发控制器件，特别是一种具有电压补偿和过压保护及多种控制功能的可控式可控硅过零触发器。
现有市售的可控硅过零触发器，例如KC07、KC08及uA1016型产品等，其共有缺点是功耗大，通用性差。这些过零触发器虽有调功功能，但无专用的开关量控制输入端，所以只能用于模拟量输入控制的场合。近年来问世的固态继电器，虽有通／断开关量控制输入端，但无调功功能，因而使用时仍有很大的局限性。
本实用新型的目的是要提供一种集现有的可控硅调功型过零触发器和固态继电器功能于一体，使用时更为方便、安全可靠和通用性强的可控式调功型可控硅过零触发器。
本实用新型是这样实现的在控制电路中设置有桥式全波整流电路，对整流输出的脉动电压采取了隔离、滤波和稳压等措施，使内部工作电源和工作设定电压的质量大为提高，从而有利于提高工作的稳定可靠性；适当地调配延时电路的时间常数，使触发脉冲在电源电压过零前的无效部分尽可能地狭，而过零后的有效工作部分尽可能地宽，以便在确保可靠触发的前提下，有效地降低功耗；在工作电路中还采取了电压补偿和过压保护措施，利用积分器的非线性工作区特性，补偿电源电压变化所引起的负载功率变化，使输出稳定，并具有过压保护功能；同时，还设置有可供开关量和模拟量输入的专用控制端，便于对可控硅进行接通、断开和调功三种工作状态控制。
基于上述构思的本实用新型可控式调功型可控硅过零触发器，控制方式灵活，控制功能多，功耗低、通用性强、外围元件少、使用时安全、可靠、方便。
以下结合附图作进一步详细说明。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是本实用新型的电气工作原理框图；图3是本实用新型的电气工作原理图；图4是本实用新型中积分器的输出－时间特性曲线图；图5是本实用新型的典型应用实例之一的接线示意图；图6是本实用新型的典型应用之二的接线示意图。
参阅图1，本实用新型的可控硅触发器件主要由引出脚1～9、塑料外壳10、印刷线路板11及封填物12组成。
参阅图2、图3，本实用新型的电气部分主要有由二极管D1～D4组成的桥式整流电路13；由运算放大器IC4、二极管D10和电阻器R1、R2组成的过零检出电路14；由二极管D5充任的隔离电路15；由电容器C1充任的滤波电路16；由稳压管DW和电阻器R14组成的稳压电路17；由电阻器R6充任的电源电压采样电路18；由稳压二极管D9和电阻器R3、R4组成的启动电压电路19；由可控硅T等组成的负载电路20；脉冲变压器21；由三极管Q充任的脉冲放大电路22；由二极管D8和电阻器R5、电容器C2组成的延时与门电路23；由运算放大器IC1和IC2、电容器C3、电阻器R10～R13及二极管D6和D7组成的压控锯齿波发生器电路24；由运算放大器IC3和电阻器R7、R8组成的比较电路25和由电阻器R8、可变电阻器W组成的控制设定电路26。
由图3可见，带交流电源输入端3、4的桥式整流电路13的一个输出端与隔离二极管D5正端、电阻器R1一端相连，另一端与电阻器R2、R4及二极管D9正端、电容器C2一端、和IC3电源端及引出脚9的共接点相连；带次级输出脚1、2的脉冲变压器21初级的一端与二极管D5负端、电容器C1的一端相连，另一端与三极管Q的集电极相连；三极管Q的基极与电阻器R5一端、二极管D8正端和电容器C2共接点相连，发射极与电阻器R3、R6的共接点相连；运算放大器IC4的同相端与电阻器R3、R4及二极管D9的共接点相连，输出端与二极管D8负端相连；运算放大器IC1的反相端、IC2的同相端与电阻器R6一端及引出脚8相连，输出端与电阻器R7的一端相连；运算放大器IC3的同相端与引出脚7相连。
其中，可控硅T及负载电路20和控制设定电路26系本触发器的工作外围电路，使用时通过引出脚1、2和5、8外接。主体电路可以分立元件形式设置在印刷线路板11上，然后加上塑料外壳10及封填物12制成模块化形式，也可以以线路板形式直接接入线路中应用。
工作时，交流电源由引出脚3、4送入，经桥式整流电路13进行全波整流后，在a处得到的脉动电压，其一路经R1、R2分压后在D10的保护下与D9、R4上的电压由运算放大器IC4进行比较，当电源电压过零时，IC4输出高电平，即检出电源电压过零点；脉动电压另一路经D5隔离、C1滤波和DW稳压后送到引出脚5、8供外接的设定电路26用，利用R9、W的分压得到设定电压Es，经R8送到IC3的同相输入端7；同时，在电压采样电阻R6上得到的与电源电压成比例的采样电压与来自启动电压电路19的启动电压在b处相叠加后，送到IC4的同相输入端，同时，在引出脚8、9间形成一个压控输入电压Esr，送到IC1的反相输入端和IC2的同相输入端；在b、9间产生一取决于D9的稳定电压，考虑特殊应用需要，D9的稳压值可控制在略大于1.5V。
压控锯齿波发生器24主要由以运算放大器IC1为主的迟滞比较器和以运算放大器IC2为主的积分器组成。其正向积分时间常数为C3·R11，反向积分时间常数为C3·R10。当电源电压接通，由于启动电压的存在而使IC1的输出为零时，IC2通过C3、R11开始正向积分，其输出电压Usc上升，D6导通，此时D6上的压降为UD6，当Usc＝(1＋R12／R13)Esr－UD6·R12／R13时，IC1阶跃为正，使D6截止，D7导通，积分器便开始快速反向积分。当锯齿波电压Usc下降到等于Esr时，IC1再次翻转，重复上述过程。图4系积分器的输出－时间特性曲线图，Y轴为积分输出电压Usc，X轴为积分时间T。曲线具有指数函数特性，区域Ⅰ为近似线性工作区，区域Ⅱ为非线性饱和区。本实用新型中的积分器主要利用区域Ⅱ的非线性饱和特性，当电源电压升高时，压控输入电压Esr相应增加△Esr，积分器输出电压增量△Usc＝(1＋R12／R13)△Esr。当积分器工作于非线性饱和区时，其输出电压增加不多，但时间T却有较大增加，所以使锯齿波的幅值增加不多，而时间T却增加了很多。该锯齿波的电压Usc与设定电压Es经比较器IC3相比较后，使可控硅关断的时间相应增加。反之使可控硅关断时间相应减少，从而实现当电源电压变化时使输出的总功率恒定不变，即起到电压自动补偿的作用。当电源电压过高，上升到一定值时，积分器输出达到完全饱和，不能形成锯齿波。其输出电压Usc大于设定电压Es，所以无触发脉冲输出，可控硅处于断开状态，实现过压自动保护。当电源电压恢复正常时，即能重新产生锯齿波，触发器自动地恢复工作。
当采用模拟量控制输出时，从压控锯齿波发生器24出来的锯齿波电压经R7送到比较器IC3的反相输入端6。由设定电路26提供的模拟量设定电压Es经R8输入到比较器IC3的同相输入端7。当同相端7的电压高于反相端6的电压时，比较器25输出为正。反之为零。
当采用开关量控制输出时，由于R7、R8的隔离及压控输入电压Esr的偏置作用，使6、7二输入端间有一个阀值电压，其大小等于压控输入电压Esr，所以6、7二端间可外接各种开关量输入电路，实现可控的三种输出状态。其工作情况如真值表所示。其中“0”表示端电压低于压控输入电压Esr或与端9相短接；“1”为该端浮空或开关应用时的高电平。
从比较器25输出的电压信号与过零检出器14输出的脉冲信号经由R5、C2和D8组成的延迟与门电路23后经IC4形成一组与市电同步的过零前狭、过零后宽的触发脉冲，并由脉冲放大器Q放大，经脉冲变压器21耦合，在输出端1、2处输出触发脉冲信号，控制可控硅的工作状态。
Q管的发射极与启动电压电路19相连，R3的作用是限止Q管的导通电流，同时R3上的电压增量又补偿了因该管的导通而引起R6上的电压减量，使压控输入电压Esr保持不变。D9提供反向偏压，提高了该管的开关性能。R4为分流电阻。采取上述措施后，使Q管在高电压小电流的状态下可靠地工作，且也有利于降低功耗。
参阅图1、图3，引出脚1、2为触发器的输出端；3、4为交流电源输入端；5、8为控制设定电路26的接线脚；6为比较器25的反相输入端；7为比较器25的同相输入端；9为内部电源接零端。其中，引出脚6和7也即为本实用新型触发器的二个开关量输入专用控制端，同时，引出脚7还兼负有模拟量输入的专用控制端的作用。
图5给示了用开关量输入控制时的曲型应用实例┄路灯自动控制开关系统。按图所示接线，F为CMOS反相器，用5、9二端供电，比较器同相端7与压控输入电压Esr接线端8相连。白天光照较强时，光敏管Tc导通，F输出高电平，大于Esr，1、2端无触发脉冲输出；天黑光线较暗时，光敏管Tc与R2的分压大于7、8二端电压的一半，F输出为零，低于Esr，1、2端有触发脉冲输出，可控硅T被触发导通，负载电路接通，路灯RL发亮。
图6给示了用模拟量输入控制时的曲型应用实例┄比例式温度控制器。按图示方式接线，用负温度系数热敏电阻器Rt采样。当加热器温度升高时，Rt阻值减少，使其分压值变小，从而使触发器的调功输出按比例减少，反之使其输出增加，直到热平衡为止。由于采用本实用新型的触发器后，电源电压的波动得到补偿，所以控温性能得到进一步提高。
权利要求1.一种由桥式整流电路、过零检出电路、隔离电路、滤波电路、稳压电路、电源电压采样电路、启动电压电路、可控硅及负载电路、脉冲变压器、脉冲放大电路、延时与门电路、锯齿波发生器电路、比较电路及控制设定电路组成的可控式调功型可控硅过零触发器，其特征在于带交流电源输入端3、4的桥式整流电路13的一个输出端与隔离二极管D5正端、电阻器R1一端相连，另一端与电阻器R2、R4及二极管D9正端、电容器C2一端、和IC3电源端及引出脚9的共接点相连；带次级输出脚1、2的脉冲变压器21初级的一端与二极管D5负端、电容器C1的一端相连，另一端与三极管Q的集电极相连；三极管Q的基极与电阻器R5一端、二极管D8正端和电容器C2共接点相连，发射极与电阻器R3、R6的共接点相连；运算放大器IC4的同相端与电阻器R3、R4及二极管D9的共接点相连，输出端与二极管D8负端相连；运算放大器IC1的反相端、IC2的同相端与电阻器R6一端及引出脚8相连，输出端与电阻器R7的一端相连；运算放大器IC3的同相端与引出脚7相连。
2.根据权利要求1所述的可控硅过零触发器，其特征在于所述的压控锯齿波发生器24由以运算放大器IC1为主的迟滞比较器和以运算放大器IC2为主的积分器组成。
3.根据权利要求1所述的可控硅过零触发器，其特征在于所述的比较器25的输入端设置有开关量输入的专用控制端6和兼作开关量和模拟量输入的专用控制端7。
专利摘要本实用新型涉及一种具有多种控制方式的调功型可控硅过零触发器，主要由桥式整流、过零检出、滤波、稳压、电压采样、锯齿波发生及比较等电路组成。设置有专用的模拟量和开关量输入控制端。可对可控硅进行接通、断开和调功三种工作状态控制，且具有电压补偿和过压保护功能。使用时控制方式灵活、控制功能多、外围元件少、通用性强且功耗低、安全可靠。
文档编号H03K17/13GK2137840SQ9221590
公开日1993年7月7日 申请日期1992年7月21日 优先权日1992年7月21日
发明者余仁昌 申请人:上海环球日用电器实业公司