概述:TCA785是德国西门子(Siemens)公司开发的第三代晶闸管单片移相触发集成电路,与其它芯片相比,TCA785具有温度适用范围宽,对过零点的识别更加可靠,输出脉冲的整齐度更好,移相范围更宽等优点。另外,由于它输出脉冲的宽度可手动自由调节,所以适用范围更为广泛。 TCA785的基本引脚波形如图1所示。其中5脚为外接同步信号端,用于检测交流电压过零点。10脚为片内产生的同步锯齿波,其斜坡最大及最小值由9、10两脚的外接电阻与电容决定。通过与11脚的控制电压相比较,在15和14脚可输出同步的脉冲信号,因此,改变11脚的控制电压,就可以实现移相控制,脉冲的宽度则由12脚外接电容值决定[1],当选择双窄脉冲的驱动方式时,12脚应接150pF电容。实际上,有几十个微秒的脉冲宽度即可使晶闸管正常导通。
TCA785是德国西门子(Siemens)公司于1988年前后开发的第三代晶闸管单片移相触 发集成电路,它是取代TCA780及TCA780D的更新换代产品,其引脚排列与TCA780、TCA780D和国产的KJ785完全相同,因此可以互换。目前,它在国内变流行业中已广泛应用。与原有的KJ系列或KC系列晶闸管移相触发电路相比,它对零点的识别更加可靠,输出脉冲的齐整度更好,而移相范围更宽,且由于它输出脉冲的宽度可人为自由调节,所以适用范围较广。
一、TCA785引脚功能
各引脚的名称、功能及用法如下: 引脚16(VS):电源端。使用中直接接用户为该集成电路工作提供的工作电源正端。 引脚1(OS):接地端。应用中与直流电源VS、同步电压VSYNC及移相控制信号V11的地端相连接。 引脚4(Q1)和2(Q2):输出脉冲1与2的非端。该两端可输出宽度变化的脉冲信号,其相位互差180°,两路脉冲的宽度均受非脉冲宽度控制端引脚13(L)的控制。它们的高电平最高幅值为电源电压VS,允许最大负载电流为10mA。若该两端输出脉冲在系统中不用时,电路自身结构允许其开路。 引脚14(Q1)和15(Q2):输出脉冲1和2端。该两端也可输出宽度变化的脉冲,相位同样互差180°,脉冲宽度受它们的脉宽控制端引脚12(C12)的控制。两路脉冲输出高电平的最高幅值为VS。引脚13(L):非输出脉冲宽度控制端。该端允许施加电平的范围为-0.5V~VS,当该端接地时,Q1、Q2为最宽脉冲输出,而当该端接电源电压VS时,Q1、Q2为最窄脉冲输出。 引脚12(C12):输出Q1、Q2脉宽控制端。应用中,通过一电容接地,电容C12的电容量范围为150~4700pF,当C12在150~1000pF范围内变化时,Q1、Q2输出脉冲的宽度亦在变化,该两端输出窄脉冲的最窄宽度为100μs,而输出宽脉冲的最宽宽度为2000μs。引脚11(V11):输出脉冲Q1、Q2或Q1、Q2移相控制直流电压输入端。应用中,通过输
入电阻接用户控制电路输出,当TCA785工作于50Hz,且自身工作电源电压Vs为15V时,则该电阻的典型值为15kΩ,移相控制电压V11的有效范围为0.2V~Vs-2V,当其在此范围内连续变化时,输出脉冲Q1、Q2及Q1,Q2的相位便在整个移相范围内变化,其触发脉冲出现的时刻为 trr=(V11R9C10)/(VREFK) 式中R9、C10、VREF──分别为连接到TCA785引脚9的电阻、引脚10的电容及引脚8输出的基准电压。
二、TCA785基本设计特点和极限参数
1.主要设计特点
TCA785的基本设计特点有:能可靠地对同步交流电源的过零点进行识别,因而可方便地用作过零触发而构成零点开关;它具有宽的应用范围,可用来触发普通晶闸管、快速晶闸管、双向晶闸管及作为功率晶体管的控制脉冲,故可用于由这些电力电子器件组成的单管斩波、单相半波、半控桥、全控桥或三相半控、全控整流电路及单相或三相逆变系统或其它拓扑结构电路的变流系统;它的输入、输出与CMOS及TTL电平兼容,具有较宽的应用电压范围和较大的负载驱动能力,每路可直接输出250mA的驱动电流;其电路结构决定了自身锯齿波电压的范围较宽,对环境温度的适应性较强,可应用于较宽的环境温度范围(-25~+85°C)和工作电源电压范围(-0.5~+18V)。
2.极限参数
(1)电源电压:+8~18V或±4~9V;
(2)移相电压范围:0.2V~VS-2V;
(3)输出脉冲最大宽度:180°;
(4)最高工作频率:10~500Hz;
(5)高电平脉冲负载电流:400mA;
(6)低电平允许最大灌电流:250mA;
(7)输出脉冲高、低电平幅值分别为VS和0.3V;
(8)同步电压随限流电阻不同可为任意值;
(9)最高工作频率:10~500Hz;
(10)工作温度范围:军品-55~+125℃工业品-25~+85℃民品0~+70℃
三、TCA785典型应用电路
由于TCA785自身的优良性能,决定了它可以方便地用于主电路为单个晶闸管或晶体管,单相半控桥、全控桥和三相半控桥、全控桥及其它主电路形式的电力电子设备中触发晶闸管或晶体管,进而实现用户需要的控温、调压、直流调速、交流调速及直流输电等目的。使用中应当注意TCA785的工作为负逻辑,即控制电压V11增加,输出脉冲的α角增大,相当于晶闸管的导通角减小。以其用于温控系统为例。温度控制在电力电子技术领域中有着广泛的应用,如晶闸管和晶体管等电力电子器件制造工艺中的扩散、烧结,晶闸管出厂寿命测试的热疲劳、高温阻断试验等,都需要精确的温度控制。图2给出了TCA785用于这类系统中触发双向晶闸管来控温的详细电路图。
图中应用TCA785输出的Q1及Q2脉冲分别在交流电源的正负半周来直接触发晶闸管,移相控制电压V11来自温度调节器TA的输出,TCA785自身的工作电源直接由电网电压半波整流滤波、稳压管稳压后得到。这种结构省去了常规需要的控制变压器,使整个电路得以简化,温度反馈应用温度传感器
得到,故这种温控系统有较高的控温精度。
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