不需零線的三相交流源相序檢測保護器集成電路TH221A

摘要：介紹了不需零線的三相交流電源相序檢測保護集成電路TH221A的內部結構，引腳功能，設計特點和參數限制。給出了由兩只TH221A組成的三相二重逆變橋輸出的缺相和錯相保護電路。

關鍵詞：TH221A 缺相保護 集成電路 相序檢測

自從1840年電磁感應現象被人類發現以及交流發電機的發明，人類基本上都使用三相交流電。由于三相交流電彼此相位互差120°，因而在每一時刻三相電壓的瞬間值之和為零，所以交流輸出電及生產機械供電都采用三線制，但是若發生三相中一相斷線或接觸不良，便會產生缺相（又稱斷盯）的不正常狀態，三相交流缺一相長期，輕則導致系統工作不正常，征則燒毀用電設備（如變壓器，三相電動機等）， 正由于此，三相交流電缺相錯相的保護一直是電力系統、供電系統研究的重點。陜西高科電力電子有限責任公司生產的TH221A三相缺相錯相保護器集成電路，一改傳統的應用電流互感器檢測三相缺相的方法，從而把三相缺相的保護技術提高到了一個新的水平。

1 TH221A的引腳功能

交流三相電源厚膜相序保護器TH221A采用先進SMT工藝制成。該保護器性能優良、使用方便可靠、體積小并具有防潮、防腐等優點，同時還能自動檢測和指示三相電源是否錯相或缺相，而不需要三相零線，其輸出可直接驅動直接繼電器。當三相缺相或相序不正常時，利用TH221A可及時的切斷電源以達到保護電源裝置的目的。

TH221A的引腳排列如圖1所示。它采用單列直插式標準17引腳封裝，各引腳的功能及用法說明見表1所列。

表1 TH221A的引腳說明

2 內部結構及工作原理

TH211A的內部結構原理如圖2所示。由圖可知，它內部由取樣電路、相序邏輯鑒別電路、缺相判斷電路、功率放大電路四部分組成。TH221A與TH201不同的是：TH201采用的是相電壓，而TH221A則采用線電壓來進行錯相或缺相的判別。

2.1 取樣電路

取樣電路的作用是將引腳1、3、5引入的較高三相交流電壓降低為適合集成電路輸入鑒別的單相直流電壓。此直流電壓的大小不受輸入電壓波動的影響，是國個穩定且紋流很小的信號電壓。如果三相電壓中有一相或一相以上缺少為零時，取樣電路將輸出部分電壓為零的方波電壓或全部為零電壓，而這種輸出與三相正常時輸出的理想直流電壓完全不同。

2.2 相序邏輯鑒別電路

圖3所示是由兩個TH221A組成的三相二重橋逆變輸出的缺相和錯相保護電路。該電路可通過TH221A將取樣電路輸出的信號進行邏輯鑒別。若相序正確，則缺相判斷電路、功率電路和直流繼電器均不動作。如果發生錯相，則輸出信號經功放電路放大后輸出低電平，從而使外接直接電路動作，并按用戶的使用狀況封鎖脈沖或切斷電源裝置的供電。

2.3 缺相判斷電路

當三相電源缺相時，取樣電路輸出的直流電壓將降為零電壓，以使缺相判斷電路工作，同時功放電路輸出低電平而使外接直流繼電器動作，并按用戶的狀況關斷主電路或封鎖脈沖。

2.4 功率放大電路

該電路用于將相序邏輯鑒別電路和錯相判斷電路輸出的故障信號進行放大，以推動外接繼電器工作。如無故障信號，則該部分電路不工作。

3 主要參數

TH221A主要電參數如下：

●繼電器工作電壓：最大24V；

●工作電源電壓范圍為：15～18V；

●輸入交流線電壓：直接接入時為30V，若串入750kΩ～1MΩ電阻則可接入380V;

●各引腳最大負載電流小于10mA；

●外形尺寸為：50mm×20mm×6mm。

4 應用舉例

TH221A的上述特點使其可方便地用于三相缺相或錯相保護電路中。圖3所示的交流電力回收裝置原理電路中的輸出為二重橋逆變輸出。為了防止某個逆變橋輸出缺相，圖中應用了兩片TH221A進行缺相或錯相保護。實際上應用一片TH221A集成電路并外接繼電器即可完成三相交流電的相序檢測，并可進行缺相保護，所以它具有使用方便，成本低廉等特性，可以預見，TH221A的應用前景將十分廣闊。