比例控制雙向可控硅觸發(fā)電路設(shè)計(jì)

零電壓開(kāi)關(guān)控制器集成電路可用作控制電阻性加熱器負(fù)載。這類控制器在市電過(guò)零時(shí)產(chǎn)生輸出脈沖、來(lái)觸發(fā)與加熱器串接在一起的雙向可控硅，因而有最低化的射頻干擾和市電電壓瞬變。溫度或功率零電壓開(kāi)關(guān)控制器有許多品種和型號(hào)，本文僅以飛利浦公司生產(chǎn)的TDA1023為例，來(lái)說(shuō)明此類IC的工作原理及應(yīng)用。

一、TDA1023的基本結(jié)構(gòu)、引腳功能及其特點(diǎn)

TDA1023采用16引腳DIL封裝，引腳排列如圖1所示。

TDA1023芯片電路主要由電源電路、輸入緩沖器、定時(shí)電路、故障一安全電路、過(guò)零檢測(cè)器和輸出脈沖放大器組成，如圖2所示。

TDA1023的引腳功能如附表所列。

1.電源電壓Vcc直接從市電線路上獲得，典型值是13.7V，平均電源電流（IRX）為10mA，并為外部溫度傳感橋路提供8V的穩(wěn)定電壓（Vz）；

2.觸發(fā)脈沖寬度tw（典型值為200μs）、觸發(fā)脈沖串重復(fù)時(shí)間Tb（在CT=68μF下的典型值是41s）及比例區(qū)間寬度均可調(diào)節(jié)，輸出電流不大于150mA（平均電流不大于30mA）；

3.滯后電壓及相應(yīng)的滯后溫度可以調(diào)節(jié)。

二、工作原理

1.電源及其操作

TDA1023的電源電路及外部元件連接如圖3所示。220V市電經(jīng)二極管D1和電阻RD加至IC腳16與腳13之間，其中IC腳13（VEE）連接市電零線。在市電正半周，通過(guò)RD的電流對(duì)外部平滑電容器CS充電，直到IC腳16從內(nèi)部穩(wěn)壓二極管獲得穩(wěn)定電壓為止。RD的選擇應(yīng)能為IC正常工作提供電流。在市電工作負(fù)半周，電容Cs上存貯的電荷放電為電路提供工作電流。Cs容量的選擇，必須能維持Vcc最低電壓值（12V）。

2.溫度控制

負(fù)載平均功率通過(guò)變更觸發(fā)脈沖串的持續(xù)時(shí)間變化，而觸發(fā)脈沖串的持續(xù)時(shí)間取決于控制輸入C1（⑥腳）與參考輸入U(xiǎn)R（⑦腳）或BR（⑨腳）之間的電位差。對(duì)于5℃～30℃的最佳化室溫控制可利用IC轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)。當(dāng)IC的QR（⑧）腳連接到URC（⑦腳）時(shí)，BR（⑨）腳用作參考輸入，保證有一個(gè)精確的線性室溫設(shè)置。若不需用轉(zhuǎn)換電路，UR（⑦腳）用作參考輸入，BR（⑨腳）必須連接到Vz（{11}腳）。對(duì)于比例功率控制，UR（{7}腳）必須連接到TB（腳{12}），BR（{9}腳）必須連接到Vz（{11}腳）。

3.比例范圍控制

如果比例范圍控制輸入PR（{5}腳）開(kāi)路，在C1（{6}腳）上的80mV信號(hào)變化，可使占空比從0%到100%變化，相應(yīng)的溫度差為1K。如果{5}腳接地，比例范圍增加到400mV（即5K）。如果在{5}腳與地之間連接一只電阻，當(dāng)其為3.3kΩ時(shí)，比例范圍為160mV；若電阻阻值是430Ω，比例范圍則為320mV。

4.滯后控制

當(dāng)滯后控制輸入HYS（{4}腳）開(kāi)路時(shí)，器件內(nèi)部帶一個(gè)20mV的滯后，相應(yīng)的溫度控制為0.25K。若{4}腳接地，滯后增加到320mV（相應(yīng)的溫度增加到4K）。如果在{4}腳與地之間連接一支1.8kΩ到9.1kΩ的電阻，滯后則從100mV變化到40mV。

5.觸發(fā)脈沖寬度調(diào)節(jié)

TDA1023的輸出觸發(fā)脈沖寬度tw可以通過(guò){10}腳外部同步電阻Rs來(lái)調(diào)節(jié)。在市電電壓（Vs）一定時(shí)，tw隨Rs增加而增大，與{10}腳上的輸入電流成反比。圖4示出了tw隨Rs和Vs變化而變化的關(guān)系曲線。