專利名稱:可控硅控制方法和設備的制作方法
本發(fā)明涉及可控硅控制方法和設備，特別是涉及可控硅觸發(fā)的數控方法及相應的設備。
現有的各種可控硅控制方法通常采用模擬信號控制或產生觸發(fā)脈沖，或者，把數字信號經數/模轉換后再用于控制或產生觸發(fā)脈沖，在美國專利US54435677和中國專利申請85205036中公開了兩種可控硅穩(wěn)壓器。但是，迄今為止，還未見有將數字信號直接用于控制可控硅的觸發(fā)，這樣，各種數字設備、數字計算機等與可控硅設備無法直接連接，在使用中帶來了不便。
此外，涉及到具體的觸發(fā)方式，已有技術中通常采用移相觸發(fā)或過零觸發(fā)，前者對電訊設備干擾很大，后者雖然具有許多優(yōu)點，但輸出電壓隨時間分布不如前者均勻。
本發(fā)明的目的之一是提出一種采用數字信號直接控制可控硅觸發(fā)的方法;
本發(fā)明的另一目的是提出一種采用上述方法的可控硅控制設備。
在本發(fā)明中，可控硅的觸發(fā)方式為過零觸發(fā)，通過產生和控制觸發(fā)脈沖，使可控硅按一定規(guī)律交替導通360°或180°，產生波形為若干個全波和半波復合而成的輸出，這一方法包括1.從電源取得一同相位、同頻率的低壓交流信號;
2.對上述低壓交流信號的波形進行變換，得到一上升沿和下降沿與交流信號的零點相對應的基準矩形波;
3.按上述基準矩形波的上升沿或下降沿對其進行2、22、23、……2n分頻操作，連同上述基準矩形波，共得到n+1個不同頻率的矩形波;
4.對每一個矩形波進行微分，產生與其對應的脈沖信號;
5.用一組數字信號與步驟3中的上升沿或下降沿相對應地選擇若干路脈沖信號的負脈沖或正脈沖;
6.對所選擇的負脈沖或正脈沖進行邏輯“或”運算，得到用于觸發(fā)可控硅的觸發(fā)脈沖。
在本發(fā)明中，觸發(fā)脈沖與電源同步，而且每一觸發(fā)脈沖對應于電源的過零點，因此，可控硅為過零觸發(fā)，導通角至少為180°，連續(xù)兩個觸發(fā)脈沖可使可控硅導通360°。由于觸發(fā)脈沖來源于各路不同的脈沖信號，因此數字信號對于脈沖信號的不同選擇也就產生了不同的觸發(fā)脈沖，由此在負載上得到不同的電壓，實現了電壓調節(jié)。
數字信號可以來源于外部設備，如計算機和數字儀表等，或者，也可以利用一組控制開關產生。
顯然，上述方法中的每一步驟可以利用現有的技術手段來實現，在圖1中畫出了用于實現上述方法的可控硅控制設備的一般框圖。電源直接送至電壓變換器降壓，然后由過零比較器把正弦或余弦波變換為矩形波，并用多路分頻器對其進行多路分頻，再由多路微分器對每一矩形波進行微分，得到的脈沖信號經數控選擇后送至邏輯“或”運算器，進行或運算，最后產生觸發(fā)脈沖。
由此可見，本發(fā)明實現了用數字信號控制可控硅的觸發(fā)，作為一種新的方法，為可控硅設備與計算機等數字設備的連接提供了方便，而且結構簡單，又降低成本，由于采用了過零觸發(fā)方式，因此對電網不會帶來公害，而且，在本發(fā)明中，負載上的電壓隨時間分布也比較均勻。
圖1是本發(fā)明的一般方框圖;
圖2是本發(fā)明的一個實施例的方框圖;
圖3是該實施例中過零觸發(fā)器的線路圖;
圖4是該實施例中七位二進制串行分頻器至八輸入端或門的線路圖;
圖5是該實施例中輸出放大器的線路圖;
圖6、圖6A至圖6E是描述各點波形的同一幅波形圖;
圖7是可控硅及其負載的連接圖。
在附圖中，由相同的標號表明的線端均互相連接。
下面結合附圖給出本發(fā)明的一個例子。
首先參見圖2，按照本發(fā)明提出的方法，本例中的可控硅控制設備包括變壓器、過零比較器、七位二進制串行分頻器、八位微分網絡、八位與非門控制器、八輸入端或門以及一個輸出放大器。圖1中的電壓變換器可以用各種裝置實現，例如變壓器或電阻分壓器，它與電源直接相聯，輸出一低壓交流信號，同時保持相位和頻率不變。在本例中，采用一個變壓器將電源電壓降至5伏左右送至過零比較器。
參見圖3，本例中的過零比較器由運算放大器G1和電阻R1～R9、電位器W1和電容C1～C4組成。5伏左右的交流信號送到(05)、(06)端，經阻容網絡后送至運算放大器G1，它是通用雙運算放大器F158，其中的兩個運算放大器的輸入端分別為2、3和8、6，每個運算放大器各有一個輸入端3或6分別經電阻R4或R8接地，如眾所周知的那樣，在輸出端7可以得到對應于(05)、(06)端的交流信號的過零點發(fā)生電壓躍變的基準矩形波，經限流電阻R9輸出。
參見圖4、圖5。七位二進制串行分頻器G2采用CC4024，它對1端輸入的基準矩形波按其下降沿進行7次二分頻，Q1～Q7分別表示對基準矩形波進行1～7次二分頻后得到的各個矩形波。這些信號連同基準矩形波一起由電阻R10～R17和電容C5～C12組成的八位微分網終進行微分，產生一系列與矩形波的上升沿和下降沿相對應的正負脈沖。G3、G4是兩個四-2輸入端施密特觸發(fā)器，與接地電阻R18～R25一起組成八位與非門控制器。
正如本領域的中等技術人員所熟知的那樣，與非門由各輸入端的所有信號共同決定輸出信號，當輸入信號均為“1”時，輸出為“0”，否則輸出為“1”。在本例中，用作與非門控制器的是施密特觸發(fā)器，如圖中所示，兩個輸入端之一輸入數字信號，另一輸入脈沖信號，這樣，數字信號就被用作與非門的控制信號，某一位數字信號為“1”時，由通常的與非門邏輯關系可知加有該數字信號的與非門被打開，加到該與非門的另一端的脈沖信號通過與非門送出，若該位的數字信號為“0”時，與該位上相對應的脈沖信號就無法通過。這樣，數字信號各位上的電平為“1”或“0”就分別控制著與這些位相對應的脈沖能否通過，由此，選擇出若干列正脈沖，并加以反相，經反相器G5、G6再次反相后，為了得到所需的觸發(fā)脈沖，將各列正脈沖送至采用CC4078的八輸入端或門G7進行或運算，按照本領域的中等以及初級技術人員熟知的或邏輯，其輸出當然是各路正脈沖的合成，即當有任一路正脈沖輸入時，都輸出正脈沖信號，而不管其它各位的狀態(tài)如何。最后，經圖5中電阻R26、R27，晶體管T1、T2以及輸出變壓器CB組成的輸出放大器放大后得到兩組輸出信號，用作可控硅的觸發(fā)脈沖。
參見圖6至圖6E的波形圖，圖中畫出了各點的波形。上面所述的工作過程的另一敘述方法是參照波形圖進行，這樣更易于理解，甚至對本技術領域：
略有所知的人員也能直觀地理解。
是變壓器降壓后得到的交流信號，它被送入過零觸發(fā)器，就成了在它每次過零時上升或下降的基準矩形波Uo，Uo再送入串行分頻器G2，以便產生多個脈沖到供選擇使用，這一串行分頻器G2對Uo進行七次二進制分頻，每次產生一路矩形波共7路，即圖中的UQ1～UQ7，連同原基準矩形波Uo一起送到八位微分網絡進行微分，結果輸出為脈沖信號，如上所述，用數字信號A7～A。對Uo和UQ1～UQ7進行選擇，UA7～UA0分別表示由數字信號A7～A。從Uo和UQ1～UQ7選出的正脈沖序列，當數字信號為“1”時選中，否則不選中。例如，A7～A0為10110101時，選中UA7、UA5、UA4、UA2和UA0，經八輸入端或門合成為一路觸發(fā)脈沖U1，如圖中所示，對應的負載波形如UL1所示。同樣，A7～A0為01010110時，合成后得到的觸發(fā)脈沖為U2，負載波形如UL2所示。由圖中還可以看到，分頻是按U。的下降沿進行的，因此正脈沖序列UA7～UA0互相迭加時不會因重迭而丟失某些脈沖。在按上升沿分頻時，則選出負脈沖序列互相迭加，這只要對電路作相應的改變就可以了，例如，可以先把負脈沖互相為正脈沖，在選出后再使其反相成為負脈沖。
圖7中畫出了可控硅及其負載，對照圖5中名稱相同的標號可以看到觸發(fā)脈沖分別提供給兩個反向并聯的單向可控硅，兩個可控硅可以輪流導通，正如通常的控制方式那樣。
改變數字信號即可改變負載電壓的大小，起到了調壓作用。數字信號的位數可按照需要確定，當位數較多時，可得到相當高的控制精度。
這種控制設備也可以用來控制雙向可控硅，此時只要任意選用一組觸發(fā)脈沖即可。
在這種控制設備上還可以裝有數字顯示器，例如常用的數字式儀表，以指示負載電壓的相對值或絕對值。
當然，對于本發(fā)明還可以作出種種不同的變化，例如，每一步驟的實現方式、線路結構的改變，元器件的選擇等，顯然也都屬于本發(fā)明的范圍之內。
權利要求
1.一種可控硅觸發(fā)的數控方法，特別是產生和控制觸發(fā)脈沖的方法，其特征在于包括下列步驟(1)從電源取得一同相位、同頻率的低壓交流信號；(2)對上述低壓交流信號的波形進行變換，得到一上升沿和下降沿與交流信號的零點相對應的基準矩形波；(3)按上述基準矩形波的上升沿或下降沿對其進行2、22、23、……、2n分頻操作，連同上述基準矩形波，共得到n+1個不同頻率的矩形波；(4)對每一個矩形波進行微分，產生一路與其對應的脈沖信號；(5)用一組數字信號與步驟(3)中的上升沿或下降沿相對應地選擇若干路脈沖信號的負脈沖或正脈沖；(6)對所選擇的負脈沖或正脈沖進行邏輯“或”運算，得到用于觸發(fā)可控硅的觸發(fā)脈沖。
2.一種產生和控制可控硅觸發(fā)脈沖的設備，其特征在于包括(1)從電源取得低壓交流信號的電壓變換器;(2)將上述低壓交流信號變換為基準矩形波的過零比較器;(3)對上述基準矩形波進行多路分頻的多路分頻器;(4)對各矩形波進行微分的多路微分器;(5)用數字信號對微分后得到的脈沖信號進行選擇的數控選擇器;(6)將選出的各路脈沖信號合成為觸發(fā)脈沖的邏輯“或”運算器。
3.如權利要求
2所述的設備，其特征在于，進一步包括一個對觸發(fā)脈沖進行放大的輸出放大器。
4.如權利要求
2或3所述的設備，其特征在于，進一步包括用于顯示負載電壓的值的數字顯示器。
專利摘要
一種產生和控制可控硅觸發(fā)脈沖的方法和設備，將來自電源的正弦波信號變換為矩形波，經多次二分頻及微分后得到各組脈沖序列，用數字信號選擇若干個上述脈沖序列加以復合，得到用于控制可控硅的觸發(fā)脈沖。
文檔編號H03K3/02GK87106772SQ87106772
公開日1988年6月1日 申請日期1987年10月3日
發(fā)明者金恩光 申請人:金恩光導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan