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三相全數(shù)字移相觸發(fā)電路原理
2013-03-07
介紹了一種具有單脈沖和雙脈沖模式,并具餓缺相保護(hù)功能和三相全數(shù)字移相觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)方案,該移相觸發(fā)電路的相移由輸入直流電平連續(xù)調(diào)節(jié),而輸出脈沖則使用100～125kHz方波調(diào)制。文中闡述了電路工作原理,并給出了部分模擬結(jié)果。
移相觸發(fā)電路可廣泛應(yīng)用在各種控制電路中。但傳統(tǒng)的模擬多相觸發(fā)電路存在著電路復(fù)雜、線性差、精度低于螽等缺點(diǎn)。本文介紹了一種三相全數(shù)字移相觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)方案。該電路由一個(gè)直流電平控制,輸出的脈制沖對應(yīng)于輸入正弦信號的正負(fù)半周平滑地由0°到180°。其主要電路特點(diǎn)如下：
●相移可由輸入直流電平連續(xù)調(diào)節(jié);
●輸出脈沖用100～125kHz方波調(diào)制,具餓雙窄脈沖和單窄脈沖兩種模式;
●具餓缺相保護(hù)功能。
1 移相觸發(fā)電路工作原理
整個(gè)電路按功能可分為A/D轉(zhuǎn)換模塊（9bit-A/D）、移相模塊（phase-shift）、脈沖產(chǎn)生模塊（pulse-gen）、缺相保護(hù)模塊（portect）、時(shí)鐘模塊（clock）、輸出模塊（out）等六個(gè)模塊。其電路原理框圖如圖1所示。
該電路在工作時(shí),首先使正弦交流電壓經(jīng)過過零比較器以產(chǎn)生工頻方波A并進(jìn)入移相模塊,同時(shí)將外部控制電壓經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字量也送入移相模塊,然后由移相電路根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果和相對于工頻方波的正負(fù)半周移動(dòng)相應(yīng)的角度后產(chǎn)生一窄脈沖PA（PA1、PA2）;再在PA的上升沿來觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路以在相同的位置產(chǎn)生要求的脈寬的脈沖GA（GA1、GA2）;此脈沖經(jīng)過時(shí)鐘電路調(diào)制后產(chǎn)生要求的輸出OUT（OA1,OA2）。其工作波形如圖2所示（移相150°,雙窄脈沖模式）。
2.2 具體電路
具體的移相模塊觸發(fā)電路如圖3所示。圖4所示是其工作濾形。工作時(shí),工頻方波從A點(diǎn)進(jìn)入,在A出現(xiàn)上升沿之前,電容C2已充滿電,這使得C2上的電壓為VDD,并在擇相后與A異或,以使A1點(diǎn)為低電平。當(dāng)A上跳為高電平時(shí),NMOS管導(dǎo)通,電容C2通過NMOS管放電。由于C2放電需要一段時(shí)間,因此C2上還要維持一段時(shí)間的高電平,在這段時(shí)間內(nèi),由于A仍為高電平,所以A1點(diǎn)輸出低電平。當(dāng)C2放電完畢后,C2上為低電平,反相反與A異或,A1點(diǎn)又變?yōu)榈碗娖?。因此在A上升沿的附近,A1點(diǎn)將輸出一個(gè)正脈沖。同樣的道理,在A的下降沿附近,A1點(diǎn)也會(huì)輸出一個(gè)正脈沖。在A1正脈沖的作用下,來自9bit A/D的數(shù)據(jù)被送放減少計(jì)數(shù)器,由于此時(shí)A2為低電平,從而將或門144打開,計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)完成后,A2輸出高電平,并封鎖或門I44而停止計(jì)數(shù)。與A1點(diǎn)的情況類似,在A2出現(xiàn)上升沿時(shí),A3又輸出一個(gè)正脈沖（見圖4所示）。最后A3分別與A和A與非,這樣就得到了相對與A點(diǎn)方波正負(fù)半周移動(dòng)一定角度后的觸發(fā)脈沖A+和A-。
另外,電路中的ON為零相移控制端,當(dāng)ON為低電平時(shí),電路處于正常移相狀態(tài);當(dāng)ON為高電平時(shí),電路處于零相狀態(tài)。
3 結(jié)論
本文介紹了一種三相全數(shù)字移相觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)方案。其電路的輸出對應(yīng)于輸入正弦信號的正負(fù)半周在0～180°的范圍內(nèi)平滑地移動(dòng),分辨率為0.6°。另外,電路中還設(shè)置了缺相保護(hù)模塊,從而使電路工作更加可靠。由于電路中絕大部分是數(shù)字電路,因此該電路還具有精度高、穩(wěn)定性好、便于集成等特點(diǎn)。來源：電能質(zhì)量分析儀 http://rengken.cn/
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