逆变器时序触发脉冲产生电路

逆变器时序触发脉冲产生电路

在大功率直流-交流三相逆变电源系统中，为达到将直流逆变为三相交流电的目的，对可控硅组系列的触发脉冲是有严格要求的。如：要求每只可控硅的导通角相等，以保持相与相之间的波形一致；触发脉冲占空比为0．5，以保持波形的对称性；触发脉冲的时序相差为T／6（即60°），以保证其相位差为120°；触发脉冲的波形为方波并有足够的脉宽，以满足大电流可控硅的触发需要；以及触发脉冲应用隔离方式输出，来实现可控硅的不同联接方式等。

鉴于对触发脉冲的要求条件十分苛刻，一般的时序触发脉冲产生电路都较复杂，可靠性也差，故采用时基电路555为核心组成的逆变时序触发脉冲产生电路，不仅时序准确，工作可靠性高、功耗小，而且电路简单、元件少、成本低，适于批量生产和新产品开发。

逆变时序触发脉冲产生电路如图39-17所示。


图39-17

（1）电路组成

IC1时基电路组成50Hz方波发生器；

BG1、C2、D2形成线性锯齿波；

IC2、IC3时基电路组成脉冲移相；

IC4、IC5时基电路组成脉冲展宽；

三极管BG2～BG7组成脉冲功率放大。

（2）工作原理

①50Hz方波发生器

当电容C1以τ1＝R1·C1速率充电，且充电电压＜2／3电源电压时，IC1处于置位状态，其③脚输出高电平；当C1上的充电电压上升到2／3电源电压时，IC1由置位状态转为复位状态，则③脚输出低电平，电容C1经IC1内部的放电管，以τ＝R2·C1的速率放电。当电容C1的放电电压降至1／3电源电压时，IC1又由复位状态转为置位状态，开始周而复始地循环，IC1③脚便输出与电源电压高低无关的50Hz方波。

②锯齿波的形成

场效应管BG1与电位器W组成恒流源，提供一个恒定的漏极电流，随时间增加，电容C2上的充电电压以K·t（斜率K＝漏极电流 C2）的直线规律上升。当时间达到方波结束财，输入电压跃变为零，C2又以K·T充的速率经二极管D2和IC1内部的RS触发器迅速放电，使电容C2两端形成与输入脉冲宽度，频率均相等的50Hz斜率为K的锯齿波形。

③脉冲移相

时基电路IC2、IC3为移相电路。其中IC2时基移相电路，其电源是取自稳压管D3、D4，稳压值为十10V。当锯齿波电压＜2／3稳压值时，IC2处于置位状态，③脚输出高电平；当锯齿波电压≥2／3稳压值时，IC2由置位状态转为复位状态，③脚输出低电平。

对于IC3时基移相电路，电源电压是取自稳压管D4，稳压值为十5V。当锯齿波电压＜2／3稳压值时，IC3处于置位状态，③脚输出高电平；当锯齿波电压≥2／3稳压值时，IC3由置位状态转为复位状态，③脚输出低电平。

显而易见，IC2的③脚输出脉冲下降沿比IC3③脚输出脉冲下降沿滞后T／6时间（相当60°），而IC1③脚输出脉冲下降沿又滞后IC2③脚输出脉冲下降沿T／6时间，故完成三脉冲移相任务。

④脉冲展宽

脉冲展宽，是为了实现每个系列脉冲串的宽度及占空比的一致性。IC2、IC3输出的脉冲下降沿为后一级的触发信号，使IC4、IC5输出相应的脉冲宽度，IC4、IC5时基电路均工作在单稳状态。

对于IC5单稳电路，当锯齿波电压＜2／3稳压值时，由于电容C5不与IC5的②脚相连，③脚输出高电平的时间里，IC5是处于复位状态，而电容C5处于充电状态时，则IC5的③脚输出低电平。当时间到达一定时刻时，输出的脉冲产生负跳变，使IC5由复位转为置位，③脚输出高电平，电容C5以τ=R9·C5的速率充电，待C5上的充电电压达到2／3电源电压时，IC3又转为复位状态，③脚输出低电平，达到脉冲展宽的目的。

对于IC4单稳电路，所不同的是IC4被置位的时间滞后T／6，IC4的②脚置位输入端接的是分压器R6、R7，以获得与IC5一致的触发脉冲幅度。

⑤脉冲功率放大及脉冲分配

由图39-17可知，U1与U4、U2与U5、U3与U6的正脉冲均是交替出现，利用这一规律，可以使三相脉冲变为6组功率放大的顺序脉冲，使电路简化。

以IC1和三极管BG6、BG7电路为例：当IC1③脚输出高电平正脉冲时，三极管BG6反偏截止，BG7管正偏导通，其集电极电流以线性增大，经脉冲变压器互感耦合，在次级上输出矩形脉冲；当IC1的③脚为低电平输出时，BG，管零偏截止，BG6管因发射极电位升高而导通，其集电极电流也以线性增大，经脉冲变压器在次级上输出矩形脉冲。由此可见，BG6、BG7两管交替地导通与截止，在次级上输出的U4滞后U1180°。同理U5滞后U2180°，U6滞后U3180°，而输入脉冲U2滞后U160°，U3滞后U460°，U6滞后U560°，完成整个系列触发脉冲时序分配及脉冲功率放大的任务。

（3）元件作用

电位器W，用来调整场效管恒流值，控制充电速度，确保可靠移相。

电阻R4、R5，分别用来改变IC2、IC3的触发灵敏度，以补偿稳压管D3、D4的参数不一致性。

二极管D5～D10，是用来吸收脉冲变压器产生的反峰电压，保护三极管BG2～BG7。

二极管D11、D12，是用来降低BG2、BG4、BG6的发射极电位，以保证在输入为高电平情况下可靠地截止。

电容C6、C7，是确保在电源接通后，时基电路IC4、IC5工作在复位状态。

电容C3、C4，为电源去耦电容。

（4）元件选择

IC为时基集成电路，选用NE555或5G1555。

二极管D1、D2，选用反向电压大于20V、反向电流小于20μA型的2AK2开关管。

D3、D4为稳压管，稳压值为5V，温度系数小于士0．04％的2CW12。

电容C1、C2、C4、C5为CA型钽电容，切记勿使用电解电容。

BG1为场效应管，选用IDSS＞2mA的3DJ6F。

BG2、BG4、BG6选用ICBO＜10μA、β＞70、BVCEO≥20V的PNP型3CK系列中功率管。

BG3、BG5、BG7选用β＞70、BVCEO≥20V的PNP型中功率管3DG12A。