一種數(shù)字控制的三相移相觸發(fā)電路的設(shè)計

1、一種數(shù)字控制的三相移相觸發(fā)電路的設(shè)計目前，我國的觸發(fā)分為三類：第一類是模擬型。該類型是80年月初浮現(xiàn)的專用集成觸發(fā)電路產(chǎn)品，此類可控硅觸發(fā)電路易受元件參數(shù)簇擁性、同步波形畸變、溫度變幻等因數(shù)影響，電路較為復(fù)雜，牢靠性低，抗干擾性差，而且輸出不穩(wěn)定，裝置功率大等缺點；其次類是可編程數(shù)字型。此類型采納、等設(shè)計，采納編程設(shè)置同步和移相但該類型觸發(fā)電路具有電路規(guī)模較大，技術(shù)要求高，軟件抗干擾能力差等缺點，而且不易實現(xiàn)小型化、小量產(chǎn)，限制了其廣泛應(yīng)用；第三類是采納數(shù)字移相的。該類觸發(fā)電路克服了以上兩類的一些缺點，大大提高了移相精度和對稱度，且易于控制，提高電路的穩(wěn)定性和牢靠性。這里給出一款用于可控硅的集

2、成電路數(shù)字控制的三相移相觸發(fā)電路。針對點電網(wǎng)及現(xiàn)場浮現(xiàn)的噪聲干擾問題，提出一種去顫動電路設(shè)計計劃闡述了移相電路的基本設(shè)計思路。2 電路設(shè)計21 電路框架三相正弦輸入(ac1ac3)經(jīng)，轉(zhuǎn)換成與輸入同步的方波信號，再經(jīng)去顫動電路消退輸入信號噪聲，生成整潔的同步方波信號，進入移相電路。移相控制信號由外部電壓輸入提供，移相控制電壓經(jīng)9 bit ad轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，作為移相電路中計數(shù)器的初始值，當計數(shù)器計數(shù)滿時，產(chǎn)生一個移相脈沖，該移相脈沖再次觸發(fā)脈寬發(fā)生電路，產(chǎn)生所需的脈寬信號，經(jīng)調(diào)制后輸出。該電路框圖1所示。表l給出了各引腳功能解釋。22 噪聲消退電路圖2是去顫動電路。三相溝通電同步信號經(jīng)比較器后，通

3、過觸發(fā)器使其與內(nèi)部時鐘同步，同步信號ab和c分離對應(yīng)圖3中的net63net58和net43，可見這3個信號的升高沿和下降沿都具有毛刺顫動信號。圖2中的電路a部分是邊沿檢測電路，其功能是利用a，b和c全部升高沿和下降沿產(chǎn)生小脈沖。電路a部分的輸出作為時鐘信號進入電路b，實現(xiàn)去顫動電路。當?shù)谝粋€脈沖到來時，觸發(fā)器輸出高電平，同時啟動的充電電路，電容充電，當充電達到使其后面的反相器翻轉(zhuǎn)，觸發(fā)器復(fù)位，觸發(fā)器輸出低電平。電容充電波形3中的net90，觸發(fā)器輸出信號波形為net52。再利用該輸出信號作為時鐘信號對同步信號a，b和c采樣，濾除信號中的全部毛刺顫動成分，終于輸出信號為out3，out2和ou

4、t1。23 移相電路移相電路是數(shù)字三相移相觸發(fā)電路的主要部分。其原理4所示，同步信號、正弦信號通過過零比較器變?yōu)橄辔慌c周期全都的同步方波，升高沿和下降沿檢驗電路檢驗出同步方波的升高沿和下降沿，產(chǎn)生的兩個尖脈沖分離對應(yīng)同步信號正負半周的的觸發(fā)信號。采納該觸發(fā)信號啟動計數(shù)器舉行減法計數(shù)，a/d轉(zhuǎn)換器輸出置為計數(shù)器的初值，當減法計數(shù)器為零時則產(chǎn)生移相后的尖脈沖，減法計數(shù)器的啟動和停止脈沖之間的相位差，即對應(yīng)于脈沖群與正弦波之間的相位差。231 移相范圍計數(shù)器的時鐘clk(晶體)是由晶體振蕩器提供的恒定值。假設(shè)a/d轉(zhuǎn)換器的位數(shù)為n，辨別率即為2n。滯后時光最大值為：時可以挑選適當?shù)膎和晶振，晶體振蕩

5、器，使2n/f晶振t工頻/2(10 ms)。因此，當直流控制電平vcon從5一ov調(diào)整時，脈沖群與正弦波之間的相位差對應(yīng)于o(t工頻/2)。因此，普通狀況下，觸發(fā)電路的相移范圍為：0，(t工頻/2)。但因為集成電路的制作工藝的差異、電網(wǎng)的頻率波動和比較器檢測過零點的精確度不高實際移相范圍要比以上的范圍窄一些，只要移相范圍不小于178即可滿足較高的要求。232 控制精度控制精度是指ad轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字量變幻一位時。輸出角度的變幻值，設(shè)ad轉(zhuǎn)換器的位數(shù)為n位，那么a/d轉(zhuǎn)換器輸出最大的數(shù)字量為2n，故觸發(fā)器的控制精度若ad轉(zhuǎn)換器的位數(shù)為9位(n=9)，那么控制精度為1802=0.35l 6bit。

6、24 ad轉(zhuǎn)換電路考慮到設(shè)計要求，因為處理時鐘頻率不高，因此采納中速逐次靠近式ad轉(zhuǎn)換器，其工作原理5所示，包含比較器、da轉(zhuǎn)換器、寄存器、時鐘信號源和控制規(guī)律等5部分。轉(zhuǎn)換周期從采樣所需轉(zhuǎn)換的輸入模擬信號開頭。數(shù)字控制規(guī)律電路假設(shè)msb為1，其他全部碼元為0。將此數(shù)字字作為分壓電阻網(wǎng)絡(luò)的輸入，產(chǎn)生05uref的模擬信號，6所示。比較該模擬信號和采樣模擬信號。假如比較器輸出高電平，數(shù)字控制規(guī)律電路則令msb為1；假如輸出低電平，則msb為0。這樣實現(xiàn)逐次靠近的第一步并確定msb值。然后猜測次高位為1，其余位為0，并和已知數(shù)值的msb位組成數(shù)字量，輸入分壓電阻網(wǎng)絡(luò)。再比較分壓電阻網(wǎng)絡(luò)輸出和采樣輸

7、入信號，假如比較器輸出高電平，則次高位為1；反之則為0。直到全部數(shù)字量的位在逐次靠近中確定為止。25 電路布局移相觸發(fā)集成電路采納12m n阱雙層多晶單層金屬集成電路設(shè)計規(guī)章設(shè)計電路布局。采納全定制的布局設(shè)計辦法。其特點是針對每個晶體管優(yōu)化電路參數(shù)和布局以獲得最佳性能以及最小面積。布局設(shè)計需解決的關(guān)鍵問題是削減襯底耦合噪聲的影響，可通過以下途徑解決：(1)阱隔離環(huán)低摻雜的襯底中，物理隔離通過增強注入孔和感應(yīng)孔間的距離來增強兩者間的電阻，增加隔離效果。(2)用p+蔓延層形成隔離 p+蔓延層通過汲取數(shù)字器件注入襯底的噪聲達到隔離效果，隔離環(huán)用于包圍數(shù)字電路或者是。從另一個角度看，引入了p+隔離環(huán)后

8、，削減環(huán)內(nèi)的那部分襯底區(qū)域到地的電阻，也相應(yīng)減小該區(qū)域受到的耦合噪聲干擾。(3)數(shù)字電路地與襯底分別將數(shù)字電路的n管的源極通過metal接地，而不與襯底相連。襯底為模擬地，因此通過這種措施將模擬電路和數(shù)字電路地分開模擬和數(shù)字電路通過地線耦合抑制噪聲。26 結(jié)果仿真結(jié)果7所示，輸入為三相正弦信號，輸出為6路移相觸發(fā)脈沖。3 測試結(jié)果圖8給出該系統(tǒng)測試結(jié)果。其中，其基本電參數(shù)測試結(jié)果如下：靜態(tài)電源電流ido8 ma，輸入端漏電流iilla，輸入端漏電流iihla，輸出汲取電0流iol1(vol=08 v)25 ma，輸出驅(qū)動電流ioh1(voh=4 v)一25 ma，輸出汲取電流iol2(vol=05 v)3 ma，高阻態(tài)漏電流iozla。其功能測試結(jié)果為：移相范圍為0178，移相精度為035mv。4 結(jié)語設(shè)計了一款用于可控硅控制的三相移相觸發(fā)電路。針對點電網(wǎng)及現(xiàn)場浮現(xiàn)的問題，提出了一種去顫動電路解決計劃，給