光隔離相位控制電路解決方案(08-100)

　　光隔離器簡化了交流電源線、變壓器、多相功率系統(tǒng)的邏輯隔離，消除了交流噪聲對敏感的數(shù)字邏輯電路的干擾，是一種常用的電路技術(shù)。本文介紹一個功率三端可控器件的相位控制電路。隨機(jī)相位可控硅驅(qū)動器采用Fairchild MOS3023。該器件的LED觸發(fā)電流IFT 5mA，閉態(tài)輸出端電壓VDRM 400V。可控硅在Tc=80℃下通態(tài)電流(RMS)為15A。負(fù)載是三分之一匹馬力單相感應(yīng)電機(jī)，用來驅(qū)動最大轉(zhuǎn)速為1750rpm的風(fēng)扇。設(shè)計(jì)目標(biāo)是對可控硅進(jìn)行相位控制來調(diào)整臨時性機(jī)的轉(zhuǎn)速，應(yīng)用于風(fēng)扇、攪拌機(jī)、地板拋光機(jī)和其它電動工具，當(dāng)然也可用來調(diào)節(jié)燈光的亮暗。

　　該電路(圖1)由過零檢測電路、邏輯隔離電路、變脈寬振蕩器、隔離的可控硅觸發(fā)電路、緩沖網(wǎng)絡(luò)組成。全波過零檢測器連接至一個光隔離的變脈寬振蕩器，振蕩器控制光隔離可控硅的導(dǎo)通時間，從而對負(fù)載進(jìn)行相位的控制。詳細(xì)的電路描述如下：

　　圖1 功率可控硅光隔離相位控制電路

　　全波交流至邏輯電路耦合器。市供交流電壓徑IN4001二極管橋管整流后，連接至HIILI邏輯輸出光耦合器的鎵砷LED。LED的正向電流設(shè)定在10-50mA之間，產(chǎn)生的紅外輻射將高速schmitt輸出級觸發(fā)到通導(dǎo)狀態(tài)。這個過程每隔交流電壓半周期重復(fù)一次，接近于過零狀態(tài)。

　　限流電路。R1是穩(wěn)壓二極管與光耦合器輸入LED兩者的限流電阻。R2為穩(wěn)壓二極管提供一個小的偏流，確保它工作在拐點(diǎn)以上的線性區(qū)，也為LED提供一條泄漏電流的路徑。

　　R1=(VIN-VF)/IF

　　上式中，VF為二極管正向電壓，IF為正向電流。

　　變脈寬振蕩器的老隔離觸發(fā)。HIILI輸出產(chǎn)生一個720?S脈寬的直流信號，Q1NPN晶體管則產(chǎn)生一個倒相信號，以符合LM555定時電路觸發(fā)輸入的要求。

　　變脈寬振蕩器。在輸入觸發(fā)信號的每個下降沿，LM555單片定時電路產(chǎn)生一個正向脈沖，脈沖占空比由C1、R5和R1控制，脈沖持續(xù)時間為:

　　t=1.1×(VR1+R5)×C1

　　電容C1上電壓與輸入觸發(fā)信號的波形示于圖2。