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大電流無變壓器電源的電源設計方案

電子設計 ? 2021-06-11 16:44 ? 次閱讀

無變壓器電源廣泛用于控制交流應用中的電子元件,例如 TRIAC 和 SCR。在這些應用中使用的整流器電路類型(半波或全波)至關重要。事實上,在半波整流器的情況下,交流電壓的兩根導線中的一根應連接到輸出端可用的直流電壓的接地端。在全波整流器的情況下,接地端子將在半個周期連接到零線,在另一個周期連接到交流輸入電壓的線路。

可控硅和可控硅控制電路

圖 1 顯示了帶有全波整流器的電容式無變壓器電源的典型圖。該電路不適合直接驅動可控硅和可控硅,因為直流輸出電壓的負端沒有連接到交流輸入電壓的零線。

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圖 1:帶全波整流器的無變壓器電容電源

相反,圖 2 中的電路(帶半波整流器的電容式無變壓器電源)非常適合此用途。相同類型的考慮可以應用于電阻式無變壓器電源的情況。

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圖 2:帶半波整流器的無變壓器電容式電源

為克服使用全波整流器時出現的上述問題,TRIAC或SCR控制電路設有隔離級,例如光電三極管。圖 3 中顯示了一個示例,其中光控可控硅允許將控制電路與交流負載隔離。該電路的典型應用包括電磁閥和閥門控制、燈鎮流器、靜態交流電源開關、微處理器與 240 VAC 外圍設備的接口、固態繼電器、白熾燈調光器、溫度控制和電機控制。

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圖 3:帶有光可控硅的電路驅動器

這種控制方法意味著 TRIAC 或 SCR 的觸發是由通過柵極限流電阻和光可控硅的交流電流直接執行的。然而,控制信號的時序和分配給限流電阻的值必須適當地確定,以避免元件過熱。特別是,門極應保持激活足夠長的時間以觸發 TRIAC 或 SCR,但不要使門極電阻過度過熱,門極電阻必須在“開啟”的整個持續時間內承受交流電壓的施加狀態。對于帶半波整流的電路,總是有可能直接用直流電壓驅動可控硅或可控硅。由于該電壓的負端(地)與交流輸入電壓的中性點耦合,DC 電壓可以提供使 TRIAC 或 SCR 導通所需的柵極電流。在這種情況下,獲得了一種廉價(不需要光控)、簡單且更好的散熱解決方案。通過使用降低值的直流電壓,柵極信號可以無限期地保持活動狀態,這相當于使用 TRIAC 或 SCR,就好像它們是繼電器一樣,簡化了電路的時序。

正負電源

要驅動 TRIAC 或 SCR,應向柵極引腳施加電流,使其在 SCR 的情況下在柵極和陰極 (K) 之間或在 TRIAC 的情況下在柵極和端子 A1 之間流動。 對于非隔離控制電路(例如目前提出的無變壓器控制電路),可以區分正電源,即控制電路 (VSS) 的接地連接到 K 或 A1,和負電源,由此控制電路的正電源(VDD)連接到A1。我們可以在圖 4 中看到第一種拓撲,而圖 5 顯示了負電源的解決方案。

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圖 4:帶正電源的驅動電路

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圖5:負電源驅動電路

正電源更適合觸發可控硅,而負電源更適合驅動可控硅。前幾篇文章中已經介紹過的負電源拓撲示例是線性電源(由降壓變壓器、二極管橋、線性穩壓器和一些濾波電容器組成)、電容電源和電阻電源供應。當引入開關模式電源時,將添加更多拓撲。

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