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、多相功率系統的邏輯隔離，消除了交流噪聲對敏感的數字邏輯電路的干擾，是一種常用的電路技術。本文介紹一個功率三端可控器件的相位控制電路。隨機相位可控硅驅動器采用Fairchild MOS3023。該器件的LED觸發電流IFT 5mA，閉態輸出端電壓VDRM 400V。可控硅在Tc=80℃下通態電流(RMS)為15A。負載是三分之一匹馬力單相感應電機，用來驅動最大轉速為1750rpm的風扇。設計目標是對可控硅進行相位控制來調整臨時性機的轉速，應用于風扇、攪拌機、地板拋光機和其它電動工具，當然也可用來調節燈光的亮暗。

　　該電路(圖1)由過零檢測電路、邏輯隔離電路、變脈寬振蕩器、隔離的可控硅觸發電路、緩沖網絡組成。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通時間，從而對負載進行相位的控制。詳細的電路描述如下：

　　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的正向電流設定在10-50mA之間，產生的紅外輻射將高速schmitt輸出級觸發到通導狀態。這個過程每隔交流電壓半周期重復一次，接近于過零狀態。

　　限流電路。R1是穩壓二極管與光耦合器輸入LED兩者的限流電阻。R2為穩壓二極管提供一個小的偏流，確保它工作在拐點以上的線性區，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。HIILI輸出產生一個720?S脈寬的直流信號，Q1NPN晶體管則產生一個倒相信號，以符合LM555定時電路觸發輸入的要求。

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

　　t=1.1×(VR1+R5)×C1

　　電容C1上電壓與輸入觸發信號的波形示于圖2。