基于单正激驱动变压器的磁通复位问题的研究

时间:2013-09-09来源:网络

图2 采用脉冲变压器隔离的两种晶闸管触发驱动控制方式:(a)宽脉冲触发;(b)正常脉冲列触发;

(c)磁通不能复位对脉冲列触发的影响

为了改变这种情况,使副边输出触发脉冲的持续时间符合输入控制信号的要求,实际当中往往采用对输入宽脉冲信号进行高频调制的脉冲列触发方式,如图 2(b)所示。调制频率一般在数kHz至数10 kHz范围,这一方面可以减小脉冲变压器铁芯的体积,另一方面也有利于减小触发驱动功率和提高触发的可靠性。图中输入脉冲控制信号uB1的持续作用时间与图(a)中相同,只是按一定占空比经过了高频调制。在每一个窄脉冲高电平期间,V2管导通,励磁电流的上升率为正,i0近直线上升。在V2管关断时,由于原边反电势作用使u1为负压,由VD1和R3支路为i0提供续流通路,同时,由式(1)得知其变化率为负值,i0开始下降,其下降速度决定于负压的大小。该负压由i0在R3上的压降提供(也可以用齐纳稳压二极管来代替R3,与VD1背靠背串联)。

磁通复位及波形畸变问题

若R3取值较大,反电势作用产生的u1负值也较大,可以使i0的下降速度较快。其下降速度应保证在下一个窄脉冲到来之前,i0下降到零,从而使铁芯磁通减小到零,通常称为磁通复位。图2(b)所示,为V2管关断时的u1负值与其导通时的u1正值相等,均等于电源电压E2时对应的波形(此时V2管关断时的集电极电位应比电源电压E2高出一倍),要求此时输入脉冲列的占空比最大不能超过50%.图中uGK可以理解为u2经过整流之后的波形。若R3取值较小,u1负值较小,对降低V2管所承受的集电极电压有利,但会使i0的下降速度很慢。若脉冲列的占空比较大,在下一个窄脉冲到来时,可能i0并不能下降到零,这样就会导致铁芯磁通不能复位到零,经过若干个窄脉冲作用之后,就会越积累越大,逐渐饱和,副边电压u2及SCR触发脉冲列的幅度会逐渐变小,甚至衰减到零,如图2(c)所示。可见R3的取值应该合理地选择,取值过大对磁通加快复位有利,但对V2管的耐压要求提高。实际上VD1和R3就是为了 V1、V2管由导通变为截止时,脉冲变压器TM释放其储存能量而设置的。

结束语

本文对采用变压器隔离的单端正激式晶闸管驱动电路进行了分析研究,主要讨论了其传递宽脉冲触发存在的问题,采用高频调制脉冲列触发带来的优点,高频调制脉冲列触发所涉及的磁通复位、波形畸变及有关参数设计问题。

需要指出,上述有关线圈驱动及磁通复位原理的分析,在实际当中非常有用,其应用场合远远超出了晶闸管触发驱动的范围,比如各种微处理器、微计算机、PLC、变频器等数字化控制系统与其外围被控对象之间的继电器接口,以及多种开关电源等等。

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关键词: 控制 电源

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