基于专用芯片TC787的三相六脉冲晶闸管触发板的研制

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1、基于专用芯片T787的三相六脉冲晶闸管触发板的研制苏州大学机电工程学院 吴坚张茂青 胡庆何 秦强 陈德炯（电子工程师87/17)摘要:本文简介了以TC787专用集成电路为核心的三相六脉冲晶闸管触发板的设计和调试,对787专用集成电路的性能特点、工作原理和使用注意事项也作了简要简介。核心词:TC787 晶闸管 触发电路 一、引言 T78是参照国外最新集成移相触发集成电路而设计的单片专用集成电路。它可单电源工作，亦可双电源工作,合用于三相晶闸管移相触发，它是目前国内外市场上广泛使用的TC785及KJ(或KC）系列移相触发集成电路的换代产品，与CA78及KJ（或KC)系列移相触发集成电路相比,具有功

2、耗小、功能强、输入阻抗高、抗干扰性能好、移相范畴宽、外接元件少等长处。只需要一块这样的集成电路，就可以完毕三块TC785与一块41、一块J02或五块K(三块KJ004、一块KJ02、一块J041、或KC)系列器件组合才干具有的三相移相功能。因此T78可广泛应用于三相全控、三相半控、三相过零等电力电子、机电一体化产品的移相触发系统,从而取代TCA5、KJ00、KJ004、KJ04、KJ04等同类电路,可提高触发板的可靠性、缩小体积和减少成本。二、TC77基本构造及其工作原理1.基本参数和特点 电路单双源均可工作,单电源8-1,双电源49V。 三相触发脉冲调相角可在0-1之间持续同步变化。 辨认零

3、点可靠，可以便地用作过零开关。 器件内部设计有交相锁定电路，抗干扰能力强。可用于三相全控触发(6脚接VDD）,也可用于三相半控触发(6脚接地)。电路具有输出保护严禁端，可在过流过压时保护系统安全。 T787输出为调制脉冲列,合用于触发晶闸管及感性负载。 型器件典型应用于同步信号为50Hz，型器件典型应用于同步信号为00Hz。 调制脉冲或方波的宽度可根据需要通过变化电容Cx而选择。（1） TC787合用于主功率器件是晶闸管的三相全控桥或其她拓扑电路构造的系统中作为功率晶闸管的移相触发电路。它可同步产生六路相序互差6的输出脉冲。（2） C787在单双电源下均可工作，使其合用电源的范畴较广泛。输出三

4、相触发脉冲的触发控制角可在010范畴内之间持续同步变化。对零点的辨认可靠,使它也可作为过零开关使用。器件内部设计有移相控制电压与同步锯齿波电压交点(交相)的锁定电路,抗干扰能力强。电路自身具有输出严禁端，使顾客可在过电流、过电压时进行保护，保证系统安全。（3） TC具有A型及B型器件，使顾客可以便地根据自己应用系统所需要的工作频率来选择(工频时选A型器件，中频0040时选B型器件）。TC77输出为脉冲列,合用于触发晶闸管及感性负载.（4） TC787可以便地通过变化引脚6的电平高下来设立其输出为双脉冲还是单脉冲。2.引脚排列、功能和用法 T78是一原则双列直插式18引脚的集成电路。它的引脚排列

5、见图1，引脚的名称、功能及用法如下。图 C787的引脚排列(1）同步电压输入端：引脚(Vc）、引脚2(b)及引脚18(Va)分别为三相似步输入电压连接端,应用中分别经输入滤波后的同步电压，同步电压的峰峰值应不超过T787或TC7的工作电源电压VDD。（2)脉冲输出端：在半控单脉冲工作模式下,引脚8（C）、引脚1（B)、引脚（A）分别为与三相似步电压正半周相应的同相触发脉冲输出端,而引脚（-B)，引脚9(）,引脚11(C）分别为与三相似步电压负半周相应的反相触发脉冲输出端。当78被设立为全控双窄脉冲工作方式时(双窄脉冲相隔60)，引脚8为与三相似步电压中C相正半周及B相负半周相应的两个脉冲输出端

6、;引脚11为与三相似步电压中C相负半周及B相正半周相应的两个脉冲输出端;引脚9为与三相似步电压中A相似步电压负半周及C相电压正半周相应的两个脉冲输出端;引脚7为与三相似步电压中B相电压负半周及A相正半周应的两个脉冲输出端；引脚10为与三相似步电压中B相电压正半周及A相负半周相应的两个脉冲输出端。（3）控制端1） 引脚(Pi)为输出脉冲严禁端。该端用来进行故障状态下封锁TC787的输出,高电平有效，应用中接保护电路的输出。2） 引脚1（Cb）、引脚(C）、引脚16(a)分别为相应三相似步电压的锯齿波电容值的大小决定了移相锯齿波的斜率及幅值，应用中分别通过一种相似容量的电容接地。3） 引脚6(c)

7、为TC787工作方式设立端。当该端接到电平时,TC78输出双脉冲;而当该端接低电平时,输出单脉冲。4） 引脚4(Vr）为移相控制电压输入端。该端输入电压的高下,决定了T787输出脉冲的移相角，应用中接给定环节的输出，其电压幅值最大为C787的工作电源电压。5） 引脚（Cx)。该端连接的电容的容量决定着7输出脉冲的宽度,电容的容量越大，则脉冲宽度越宽。（）电源端该芯片可单电源工作，亦可双电源工作。单电源工作时引脚（Vss）接地，而引脚17（VD）容许施加的电压为81V。双电源工作时,引脚3(s)接负电源,其容许施加的电压幅值为-49V，引脚(VDD)接正电源，容许施加的电压为+4+9。3. 内部

8、构造及工作原理简介 TC8的原理框图见图2。图2 TC87原理框图由图可见,在它们内部集成了三个过零和极性检测单元、三个锯齿波形成单元、三个比较器、一种脉冲发生器、一种抗干扰锁定电路、一种脉冲形成电路、一种脉冲分派及驱动电路。它们的工作原理可简述如下:经滤波后的三相似步电压通过过零和极性检测单元检测出零点和极性后，作为内部三个恒流源的控制信号。三个恒流源输出的恒值电流给三个等值电容C、c恒流充电,形成良好的等斜率锯齿波。锯齿波形成单元输出的锯齿波与移相控制电压比较后获得交相点经集成块内部的抗干扰锁定电路锁定,保证交相唯一而稳定,使交相点后来的锯齿波后移相电压的波动不影响输出。该交相信号与脉冲发

9、生器输出的脉冲（TC77为调制脉冲)信号经脉冲形成电路解决变为三相输入同步信号相位相应且与移相电压大小适应的脉冲信号送到脉冲分派及驱动电路。假设系统未发生过电流、过电压后其她非正常状况，则引脚5严禁端的信号无效,此时脉冲分派电路根据拥护在引脚设定的状态完毕双脉冲（引脚6为高电平)或单脉冲(引脚6为低电平)的分派功能，并经输出驱动电路功率放大后输出，一旦系统发生过电流、过电压或其她非正常状况,则引脚5严禁信号有效,脉冲分派及驱动电路内部的逻辑电路动作,封锁脉冲输出，保证集成块12、11、10、7六个引脚输出全为低电平。、元件选择注意事项 、在同步信号为50HZ时，电容C、Cb、C建议采用015F

10、电容，相对误差不不小于5%,以锯齿波线性好，幅度大,不平顶为宜,幅度小可减小电容值，产生平顶则增大电容值。 、电容x决定调制脉冲或输出方波的宽度,用00电容,脉冲宽度约为1mS。、在同步信号为50HZ的状况下，如但愿输出调制脉冲或方波在080范畴满幅可调,则Cx的值应不小于0.1F。三、三相六脉冲晶闸管触发板的设计与调试 由TC787构成的三相六脉冲晶闸管触发板原理框图如图3所示。该装置可提成直流稳压电源、触发器和主电路三部分。稳压电源由整流桥、7815和7915构成 ,可提供应 TC787的5工作电压和脉冲变压器的4电压。 触发器为一块 T787和少量外接元件构成。其三相似步信号,，C从电位

11、器W1,W2,W3经RC T型网络滤波 ,产生30的相位移。电位器 1，2，W可微调各相电压的相位,以保证同步信号与主系统的适配。同步电压取30V。TC787为单电源供电且同步电压的零点为1 电源电压，将同步电压 Va，Vb,Vc输入电路的18，2,1脚。a,b, c为积分电容。变化电容值 ,可变化锯齿波的斜率。Cx 决定脉冲宽度。图3 三相六脉冲晶闸管触发板原理框图 调节号脚输入电压使移相电压在 (0 12 ) V之间持续变化 ,其输出脉冲应在 0 8之间变化。为输出控制开关。拨动 Kk,可以便地选择全控双脉冲输出或半控单脉冲输出。7 12脚的输出端有不小于2 5m A的输出能力 ,采用 6

12、只驱动管扩展电流 ,经脉冲变压器隔离后将脉冲接到晶闸管的控制极(G)和阴极(K）之间,以触发晶闸管。完整的电路图如图4所示。标有脉冲变压器组的框体中有6个如图5所示的隔离及释放电路。图5 脉冲变压器构成的隔离及释放电路图4 完整的电路图图中使用了2个N42(12V）稳压管串联。其作用是当开关管关断时，脉冲变压器原边感应出高于24V电压时其释放回路有一动态电阻限流。在实际使用过程中我们发现锯齿波形成环节是保证整流输出电压波形稳定的重要条件。由于TC787芯片的锯齿波的线性、幅度由Ca，b, Cc电容决定,因此为了保证锯齿波有良好的线性及三相锯齿波斜率的一致性,选择 Ca, C, C时规定其3个电

13、容值的相对误差要非常小(必须进行筛选)，以产生的锯齿波线性好、幅度大且不平顶为宜, Ca、Cb、Cc电容量的参照值为 0 .15F。若规定锯齿波幅度小 ,可减小Ca、Cb、Cc电容值 ;若规定锯齿波产生平顶 ，则增大Ca、C、c电容值。脉冲宽度是由C 电容来决定的。当C为0 1 F时 ,所产生的脉冲宽度约为 m。若需加大或减小脉宽 ,可增大或减小 x 电容值。本触发板中Cx电容值为470P。在调试过程中,一方面接上直流电源，不加三相似步电压,此时,测量1脚,脚,2脚的直流电平与否近似相等,参照值为1伏左右。然后加上同步电压，调节电位器 W1，W2,W3使18脚、脚、2脚的三相似步电压对称,并且

14、使1脚、1脚、2脚的同步信号滞后同步变压器付边相应同步信号0，最后检查6个输出引脚与否互差60的脉冲信号输出。四、结束语 我们在某一电机调速柜上采用了该触发板,在使用过程中发现,C787单片三相移相控制电路具有设计合理、使用灵活以便、可靠性高等特点。以T8单片三相移相控制电路为核心的三相六脉冲晶闸管触发板使用外接元件少 ,因此整板的故障率大大减少。由于它采用了同步电压滤波电路,增强了其抗干扰能力。参照资料:、谭建成 主编 电机控制专用集成电路 机械工业出版社 97年8月2、黄 俊 主编 电力电子变流技术(第3版） 机械工业出版社 994年、徐以荣、冷增祥 电力电子学基本（第2版） 东南大学出版

15、社 9年4、莫正康 主编 半导体变流技术（第2版) 机械工业出版社 199年作者简介：吴坚,男,江苏省苏州市人，（178)，苏州大学机电工程学院自动化系级研究生研究生 联系电话:(o) 手机:(0) 苏州市干将东路178号（苏州大学北校区）8号信箱 邮编：25021张茂青,胡庆何, 秦强， 陈德炯,苏州大学机电工程学院自动化系Th Deign ee hase ad ix Pulse ThyorTrgger Boardn T787W in , Zhngmaqg ,u qing , Qn qang ,Chen dejingAbtract: Thi artle descrbes te design an debugging ofthree phased nd ix pused tyristotiger rd sedon T787prfomance nd apion normtion o TC87 are ao ntind.Ke word: C77 ;Tyristor; rigger ciri Wu jia,Male,raduatestdent o Mehnicaland Electric Clle of oow niersiy