逆變器時序觸發脈衝產生電路

逆變器時序觸發脈衝產生電路

在大功率直流-交流三相逆變電源系統中，為達到將直流逆變為三相交流電的目的，對可控硅組系列的觸發脈衝是有嚴格要求的。如：要求每隻可控硅的導通角相等，以保持相與相之間的波形一致；觸發脈衝占空比為0．5，以保持波形的對稱性；觸發脈衝的時序相差為T／6（即60°），以保證其相位差為120°；觸發脈衝的波形為方波並有足夠的脈寬，以滿足大電流可控硅的觸發需要；以及觸發脈衝應用隔離方式輸出，來實現可控硅的不同聯接方式等。

鑒於對觸發脈衝的要求條件十分苛刻，一般的時序觸發脈衝產生電路都較複雜，可靠性也差，故採用時基電路555為核心組成的逆變時序觸發脈衝產生電路，不僅時序準確，工作可靠性高、功耗小，而且電路簡單、元件少、成本低，適於批量生產和新產品開發。

逆變時序觸發脈衝產生電路如圖39-17所示。


ͼ39-17

（1）電路組成

IC1時基電路組成50Hz方波發生器；

BG1、C2、D2形成線性鋸齒波；

IC2、IC3時基電路組成脈衝移相；

IC4、IC5時基電路組成脈衝展寬；

三極體BG2～BG7組成脈衝功率放大。

（2）工作原理

①50Hz方波發生器

當電容C1以τ1＝R1·C1速率充電，且充電電壓＜2／3電源電壓時，IC1處於置位狀態，其③腳輸出高電平；當C1上的充電電壓上升到2／3電源電壓時，IC1由置位狀態轉為複位狀態，則③腳輸出低電平，電容C1經IC1內部的放電管，以τ＝R2·C1的速率放電。當電容C1的放電電壓降至1／3電源電壓時，IC1又由複位狀態轉為置位狀態，開始周而復始地循環，IC1③腳便輸出與電源電壓高低無關的50Hz方波。

②鋸齒波的形成

場效應管BG1與電位器W組成恆流源，提供一個恆定的漏極電流，隨時間增加，電容C2上的充電電壓以K·t（斜率K＝漏極電流 C2）的直線規律上升。當時間達到方波結束財，輸入電壓躍變為零，C2又以K·T充的速率經二極體D2和IC1內部的RS觸發器迅速放電，使電容C2兩端形成與輸入脈衝寬度，頻率均相等的50Hz斜率為K的鋸齒波形。

③脈衝移相

時基電路IC2、IC3為移相電路。其中IC2時基移相電路，其電源是取自穩壓管D3、D4，穩壓值為十10V。當鋸齒波電壓＜2／3穩壓值時，IC2處於置位狀態，③腳輸出高電平；當鋸齒波電壓≥2／3穩壓值時，IC2由置位狀態轉為複位狀態，③腳輸出低電平。

對於IC3時基移相電路，電源電壓是取自穩壓管D4，穩壓值為十5V。當鋸齒波電壓＜2／3穩壓值時，IC3處於置位狀態，③腳輸出高電平；當鋸齒波電壓≥2／3穩壓值時，IC3由置位狀態轉為複位狀態，③腳輸出低電平。

顯而易見，IC2的③腳輸出脈衝下降沿比IC3③腳輸出脈衝下降沿滯后T／6時間（相當60°），而IC1③腳輸出脈衝下降沿又滯后IC2③腳輸出脈衝下降沿T／6時間，故完成三脈衝移相任務。

④脈衝展寬

脈衝展寬，是為了實現每個系列脈衝串的寬度及占空比的一致性。IC2、IC3輸出的脈衝下降沿為後一級的觸發信號，使IC4、IC5輸出相應的脈衝寬度，IC4、IC5時基電路均工作在單穩狀態。

對於IC5單穩電路，當鋸齒波電壓＜2／3穩壓值時，由於電容C5不與IC5的②腳相連，③腳輸出高電平的時間裡，IC5是處於複位狀態，而電容C5處於充電狀態時，則IC5的③腳輸出低電平。當時間到達一定時刻時，輸出的脈衝產生負跳變，使IC5由複位轉為置位，③腳輸出高電平，電容C5以τ=R9·C5的速率充電，待C5上的充電電壓達到2／3電源電壓時，IC3又轉為複位狀態，③腳輸出低電平，達到脈衝展寬的目的。

對於IC4單穩電路，所不同的是IC4被置位的時間滯后T／6，IC4的②腳置位輸入端接的是分壓器R6、R7，以獲得與IC5一致的觸發脈衝幅度。

⑤脈衝功率放大及脈衝分配





（3）元件作用

電位器W，用來調整場效管恆流值，控制充電速度，確保可靠移相。

電阻R4、R5，分別用來改變IC2、IC3的觸發靈敏度，以補償穩壓管D3、D4的參數不一致性。

二極體D5～D10，是用來吸收脈衝變壓器產生的反峰電壓，保護三極體BG2～BG7。



電容C6、C7，是確保在電源接通后，時基電路IC4、IC5工作在複位狀態。

電容C3、C4，為電源去耦電容。

（4）元件選擇

IC為時基集成電路，選用NE555或5G1555。

二極體D1、D2，選用反向電壓大於20V、反向電流小於20μA型的2AK2開關管。

D3、D4為穩壓管，穩壓值為5V，溫度係數小於士0．04％的2CW12。

電容C1、C2、C4、C5為CA型鉭電容，切記勿使用電解電容。

BG1為場效應管，選用IDSS＞2mA的3DJ6F。

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

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