三相全數(shù)字移相觸發(fā)電路

作者：上海交通大學(xué) 馮 暈 林爭輝 來源：《國外電子元器件》 摘要：介紹了一種具有單脈沖和雙脈沖模式，并具餓缺相保護(hù)功能和三相全數(shù)字移相觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)方案，該移相觸發(fā)電路的相移由輸入直流電平連續(xù)調(diào)節(jié)，而輸出脈沖則使用100～125khz方波調(diào)制。文中闡述了電路工作原理，并給出了部分模擬結(jié)果。 關(guān)鍵詞：移相觸發(fā)電路 a/d轉(zhuǎn)換 缺相保護(hù) 移相觸發(fā)電路可廣泛應(yīng)用在各種控制電路中。但傳統(tǒng)的模擬多相觸發(fā)電路存在著電路復(fù)雜、線性差、精度低于螽等缺點(diǎn)。本文介紹了一種三相全數(shù)字移相觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)方案。該電路由一個(gè)直流電平控制，輸出的脈制沖對應(yīng)于輸入正弦信號的正負(fù)半周平滑地由0°到180°。其主要電路特點(diǎn)如下： ●相移可由輸入直流電平連續(xù)調(diào)節(jié)； ●輸出脈沖用100～125khz方波調(diào)制，具餓雙窄脈沖和單窄脈沖兩種模式； ●具餓缺相保護(hù)功能。 1 移相觸發(fā)電路工作原理 整個(gè)電路按功能可分為a/d轉(zhuǎn)換模塊（9bit-a/d）、移相模塊（phase-shift）、脈沖產(chǎn)生模塊（pulse-gen）、缺相保護(hù)模塊（portect）、時(shí)鐘模塊（clock）、輸出模塊（out）等六個(gè)模塊。其電路原理框圖如圖1所示。 該電路在工作時(shí)，首先使正弦交流電壓經(jīng)過過零比較器以產(chǎn)生工頻方波a并進(jìn)入移相模塊，同時(shí)將外部控制電壓經(jīng)過a/d轉(zhuǎn)換的數(shù)字量也送入移相模塊，然后由移相電路根據(jù)a/d轉(zhuǎn)換的結(jié)果和相對于工頻方波的正負(fù)半周移動(dòng)相應(yīng)的角度后產(chǎn)生一窄脈沖pa（pa1、pa2）；再在pa的上升沿來觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路以在相同的位置產(chǎn)生要求的脈寬的脈沖ga（ga1、ga2）；此脈沖經(jīng)過時(shí)鐘電路調(diào)制后產(chǎn)生要求的輸出out（oa1，oa2）。其工作波形如圖2所示（移相150°，雙窄脈沖模式）。 另外，缺相保護(hù)電路可對三相電源的相序和缺相進(jìn)行檢測，當(dāng)缺相或相序混亂時(shí)，保護(hù)模塊將輸出控制信號，禁止輸出并給出相應(yīng)的指示。 移相角度由外界控制電壓vcon控制；采樣脈沖sample-pulse可由施密特電路產(chǎn)生，通過調(diào)整電阻和電容值可獲得任意的采樣頻率。 2 移相模塊的設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)思想 如前所述，移相電路功能在外界控制電壓的控制下相對于輸入工頻方波信號移動(dòng)相應(yīng)的角度后產(chǎn)生一觸發(fā)脈沖。因此，關(guān)鍵問題是如何將控制電壓轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的角度。 首先將控制電壓設(shè)定為0～2.93v，然后采用9bit a/d對其進(jìn)行量化。、由于9bit a/d的分辨率為0.01v，所以在0～2.93v之間將會(huì)餓300個(gè)二進(jìn)制數(shù)。如果clk的頻率為30khz，那么當(dāng)輸入滿度控制電壓為2.93v時(shí)，其a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果將 300，此時(shí)減法計(jì)數(shù)器輸出信號的翻傳將會(huì)出現(xiàn)在10ms處，這一點(diǎn)恰好對應(yīng)于工頻方波的180°處。這樣，當(dāng)控制電壓在0～2.93v之間變化時(shí)，計(jì)數(shù)器信號的翻轉(zhuǎn)將會(huì)平滑地出現(xiàn)在0～180°之間。 2.2 具體電路 具體的移相模塊觸發(fā)電路如圖3所示。圖4所示是其工作濾形。工作時(shí)，工頻方波從a點(diǎn)進(jìn)入，在a出現(xiàn)上升沿之前，電容c2已充滿電，這使得c2上的電壓為vdd，并在擇相后與a異或，以使a1點(diǎn)為低電平。當(dāng)a上跳為高電平時(shí)，nmos管導(dǎo)通，電容c2通過nmos管放電。由于c2放電需要一段時(shí)間，因此c2上還要維持一段時(shí)間的高電平，在這段時(shí)間內(nèi)，由于a仍為高電平，所以a1點(diǎn)輸出低電平。當(dāng)c2放電完畢后