专利名称:可控硅控制方法和设备的制作方法
本发明涉及可控硅控制方法和设备，特别是涉及可控硅触发的数控方法及相应的设备。
现有的各种可控硅控制方法通常采用模拟信号控制或产生触发脉冲，或者，把数字信号经数/模转换后再用于控制或产生触发脉冲，在美国专利US54435677和中国专利申请85205036中公开了两种可控硅稳压器。但是，迄今为止，还未见有将数字信号直接用于控制可控硅的触发，这样，各种数字设备、数字计算机等与可控硅设备无法直接连接，在使用中带来了不便。
此外，涉及到具体的触发方式，已有技术中通常采用移相触发或过零触发，前者对电讯设备干扰很大，后者虽然具有许多优点，但输出电压随时间分布不如前者均匀。
本发明的目的之一是提出一种采用数字信号直接控制可控硅触发的方法;
本发明的另一目的是提出一种采用上述方法的可控硅控制设备。
在本发明中，可控硅的触发方式为过零触发，通过产生和控制触发脉冲，使可控硅按一定规律交替导通360°或180°，产生波形为若干个全波和半波复合而成的输出，这一方法包括1.从电源取得一同相位、同频率的低压交流信号;
2.对上述低压交流信号的波形进行变换，得到一上升沿和下降沿与交流信号的零点相对应的基准矩形波;
3.按上述基准矩形波的上升沿或下降沿对其进行2、22、23、……2n分频操作，连同上述基准矩形波，共得到n+1个不同频率的矩形波;
4.对每一个矩形波进行微分，产生与其对应的脉冲信号;
5.用一组数字信号与步骤3中的上升沿或下降沿相对应地选择若干路脉冲信号的负脉冲或正脉冲;
6.对所选择的负脉冲或正脉冲进行逻辑“或”运算，得到用于触发可控硅的触发脉冲。
在本发明中，触发脉冲与电源同步，而且每一触发脉冲对应于电源的过零点，因此，可控硅为过零触发，导通角至少为180°，连续两个触发脉冲可使可控硅导通360°。由于触发脉冲来源于各路不同的脉冲信号，因此数字信号对于脉冲信号的不同选择也就产生了不同的触发脉冲，由此在负载上得到不同的电压，实现了电压调节。
数字信号可以来源于外部设备，如计算机和数字仪表等，或者，也可以利用一组控制开关产生。
显然，上述方法中的每一步骤可以利用现有的技术手段来实现，在图1中画出了用于实现上述方法的可控硅控制设备的一般框图。电源直接送至电压变换器降压，然后由过零比较器把正弦或余弦波变换为矩形波，并用多路分频器对其进行多路分频，再由多路微分器对每一矩形波进行微分，得到的脉冲信号经数控选择后送至逻辑“或”运算器，进行或运算，最后产生触发脉冲。
由此可见，本发明实现了用数字信号控制可控硅的触发，作为一种新的方法，为可控硅设备与计算机等数字设备的连接提供了方便，而且结构简单，又降低成本，由于采用了过零触发方式，因此对电网不会带来公害，而且，在本发明中，负载上的电压随时间分布也比较均匀。
图1是本发明的一般方框图;
图2是本发明的一个实施例的方框图;
图3是该实施例中过零触发器的线路图;
图4是该实施例中七位二进制串行分频器至八输入端或门的线路图;
图5是该实施例中输出放大器的线路图;
图6、图6A至图6E是描述各点波形的同一幅波形图;
图7是可控硅及其负载的连接图。
在附图中，由相同的标号表明的线端均互相连接。
下面结合附图给出本发明的一个例子。
首先参见图2，按照本发明提出的方法，本例中的可控硅控制设备包括变压器、过零比较器、七位二进制串行分频器、八位微分网络、八位与非门控制器、八输入端或门以及一个输出放大器。图1中的电压变换器可以用各种装置实现，例如变压器或电阻分压器，它与电源直接相联，输出一低压交流信号，同时保持相位和频率不变。在本例中，采用一个变压器将电源电压降至5伏左右送至过零比较器。
参见图3，本例中的过零比较器由运算放大器G1和电阻R1～R9、电位器W1和电容C1～C4组成。5伏左右的交流信号送到(05)、(06)端，经阻容网络后送至运算放大器G1，它是通用双运算放大器F158，其中的两个运算放大器的输入端分别为2、3和8、6，每个运算放大器各有一个输入端3或6分别经电阻R4或R8接地，如众所周知的那样，在输出端7可以得到对应于(05)、(06)端的交流信号的过零点发生电压跃变的基准矩形波，经限流电阻R9输出。
参见图4、图5。七位二进制串行分频器G2采用CC4024，它对1端输入的基准矩形波按其下降沿进行7次二分频，Q1～Q7分别表示对基准矩形波进行1～7次二分频后得到的各个矩形波。这些信号连同基准矩形波一起由电阻R10～R17和电容C5～C12组成的八位微分网终进行微分，产生一系列与矩形波的上升沿和下降沿相对应的正负脉冲。G3、G4是两个四-2输入端施密特触发器，与接地电阻R18～R25一起组成八位与非门控制器。
正如本领域的中等技术人员所熟知的那样，与非门由各输入端的所有信号共同决定输出信号，当输入信号均为“1”时，输出为“0”，否则输出为“1”。在本例中，用作与非门控制器的是施密特触发器，如图中所示，两个输入端之一输入数字信号，另一输入脉冲信号，这样，数字信号就被用作与非门的控制信号，某一位数字信号为“1”时，由通常的与非门逻辑关系可知加有该数字信号的与非门被打开，加到该与非门的另一端的脉冲信号通过与非门送出，若该位的数字信号为“0”时，与该位上相对应的脉冲信号就无法通过。这样，数字信号各位上的电平为“1”或“0”就分别控制着与这些位相对应的脉冲能否通过，由此，选择出若干列正脉冲，并加以反相，经反相器G5、G6再次反相后，为了得到所需的触发脉冲，将各列正脉冲送至采用CC4078的八输入端或门G7进行或运算，按照本领域的中等以及初级技术人员熟知的或逻辑，其输出当然是各路正脉冲的合成，即当有任一路正脉冲输入时，都输出正脉冲信号，而不管其它各位的状态如何。最后，经图5中电阻R26、R27，晶体管T1、T2以及输出变压器CB组成的输出放大器放大后得到两组输出信号，用作可控硅的触发脉冲。
参见图6至图6E的波形图，图中画出了各点的波形。上面所述的工作过程的另一叙述方法是参照波形图进行，这样更易于理解，甚至对本技术领域：
略有所知的人员也能直观地理解。
是变压器降压后得到的交流信号，它被送入过零触发器，就成了在它每次过零时上升或下降的基准矩形波Uo，Uo再送入串行分频器G2，以便产生多个脉冲到供选择使用，这一串行分频器G2对Uo进行七次二进制分频，每次产生一路矩形波共7路，即图中的UQ1～UQ7，连同原基准矩形波Uo一起送到八位微分网络进行微分，结果输出为脉冲信号，如上所述，用数字信号A7～A。对Uo和UQ1～UQ7进行选择，UA7～UA0分别表示由数字信号A7～A。从Uo和UQ1～UQ7选出的正脉冲序列，当数字信号为“1”时选中，否则不选中。例如，A7～A0为10110101时，选中UA7、UA5、UA4、UA2和UA0，经八输入端或门合成为一路触发脉冲U1，如图中所示，对应的负载波形如UL1所示。同样，A7～A0为01010110时，合成后得到的触发脉冲为U2，负载波形如UL2所示。由图中还可以看到，分频是按U。的下降沿进行的，因此正脉冲序列UA7～UA0互相迭加时不会因重迭而丢失某些脉冲。在按上升沿分频时，则选出负脉冲序列互相迭加，这只要对电路作相应的改变就可以了，例如，可以先把负脉冲互相为正脉冲，在选出后再使其反相成为负脉冲。
图7中画出了可控硅及其负载，对照图5中名称相同的标号可以看到触发脉冲分别提供给两个反向并联的单向可控硅，两个可控硅可以轮流导通，正如通常的控制方式那样。
改变数字信号即可改变负载电压的大小，起到了调压作用。数字信号的位数可按照需要确定，当位数较多时，可得到相当高的控制精度。
这种控制设备也可以用来控制双向可控硅，此时只要任意选用一组触发脉冲即可。
在这种控制设备上还可以装有数字显示器，例如常用的数字式仪表，以指示负载电压的相对值或绝对值。
当然，对于本发明还可以作出种种不同的变化，例如，每一步骤的实现方式、线路结构的改变，元器件的选择等，显然也都属于本发明的范围之内。
权利要求
1.一种可控硅触发的数控方法，特别是产生和控制触发脉冲的方法，其特征在于包括下列步骤(1)从电源取得一同相位、同频率的低压交流信号；(2)对上述低压交流信号的波形进行变换，得到一上升沿和下降沿与交流信号的零点相对应的基准矩形波；(3)按上述基准矩形波的上升沿或下降沿对其进行2、22、23、……、2n分频操作，连同上述基准矩形波，共得到n+1个不同频率的矩形波；(4)对每一个矩形波进行微分，产生一路与其对应的脉冲信号；(5)用一组数字信号与步骤(3)中的上升沿或下降沿相对应地选择若干路脉冲信号的负脉冲或正脉冲；(6)对所选择的负脉冲或正脉冲进行逻辑“或”运算，得到用于触发可控硅的触发脉冲。
2.一种产生和控制可控硅触发脉冲的设备，其特征在于包括(1)从电源取得低压交流信号的电压变换器;(2)将上述低压交流信号变换为基准矩形波的过零比较器;(3)对上述基准矩形波进行多路分频的多路分频器;(4)对各矩形波进行微分的多路微分器;(5)用数字信号对微分后得到的脉冲信号进行选择的数控选择器;(6)将选出的各路脉冲信号合成为触发脉冲的逻辑“或”运算器。
3.如权利要求
2所述的设备，其特征在于，进一步包括一个对触发脉冲进行放大的输出放大器。
4.如权利要求
2或3所述的设备，其特征在于，进一步包括用于显示负载电压的值的数字显示器。
专利摘要
一种产生和控制可控硅触发脉冲的方法和设备，将来自电源的正弦波信号变换为矩形波，经多次二分频及微分后得到各组脉冲序列，用数字信号选择若干个上述脉冲序列加以复合，得到用于控制可控硅的触发脉冲。
文档编号H03K3/02GK87106772SQ87106772
公开日1988年6月1日 申请日期1987年10月3日
发明者金恩光 申请人:金恩光导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan