专利名称：一种基于igbt交流斩波器的脉冲控制电路的制作方法
技术领域：
本实用新型属于照明节电控制技术领域，涉及一种交流斩波器的触发装置，特别是基于IGBT交流斩波器的脉冲控制电路。
背景技术：
在照明用电供电系统中，特别是路灯供电线路中，为了避免送电过程中的线路损耗及用电高峰造成的末端电压过低，导致路灯点不亮的情况出现，往往都是因为以较高的电压传输，超出了用电设备的额定电压。而且由于照明用电时间多在夜间电网波谷段，所以供电电压往往偏高，而此时道路上的交通流量很少，必然导致路灯的光通量增大，使路面照度升高。这不仅浪费电能，而且严重影响照明灯具的使用寿命。因此，照明节电设备的工作原理主要是稳定或适当降低供电电压。以最常用的250W高压钠灯为例，有资料表明200V是半夜灯的最佳供电电压，此时电流比额定降低6. 3%，节电率为16. 1%，同时可以延长I倍的灯具使用寿命，降低维护成本。综合来看，目前有两类技术手段一类是以交流变压器为核心的调压、降压手段，包括多抽头、自耦等，但是存在体积大、笨重、调节精度低或有级调节、可靠性差等缺点 ’另一类以电力电子技术为核心的静止调压器，其中利用晶闸管相控调压的调压器曾广泛使用，但是因采用相控方式存在功率因数低、谐波大、动态响应慢、滤波器体积大等缺点。随着电力电子技术和微电子技术的发展，交流斩波技术(也叫矩阵变换器)作为交流调压手段已日臻成熟，可广泛应用于照明、电机拖动、工业加热等领域。该技术具有仅取决于负载的功率因数、动态响应速度快、线性调压范围宽以及输入、输出易于滤波等优点。根据交流斩波电路的特点，斩波管与续流管交替工作，由于负载为感性，电流和电压相位不一致，会造成短路故障。因此，结合实际研制出一种基于IGBT交流斩波器的触发装置，完全解决上述问题，具有明显的应用价值。
发明内容本实用新型目的是解决现有IGBT交流斩波器的电流和电压相位不一致，会造成短路故障的问题，提供一种基于IGBT交流斩波器的独特简单实用脉冲控制电路。本实用新型所述的基于IGBT交流斩波器的脉冲控制电路，由四部分组成，包括电源部分，振荡器部分，信号部分和逻辑控制部分，电源部分分别连接振荡器部分和信号部分，振荡器部分和信号部分的输出同时连接逻辑控制部分。所述的电源部分主要由变压器(Tl)和整流桥(BI)组成，变压器(Tl)原边通过开关(K)和保险(FU)接交流220V电源，变压器副边设有两个线圈，其中第一线圈连接用于将交流电变为直流电的整流桥(BI)；振荡器部分经滤波电容(Cl)连接电源部分，振荡器部分主要由555集成电路(UDl)和外围器件构成可变宽度的脉冲发生器(PWM)，由555集成电路(UDl)的3脚输出；其中，依次由第一电阻(Rl)、第一电位器(RPl)、第二电阻(R2)、反向第二二极管(D2)和第二电容(C2)构成的串联支路并接在555集成电路(UDl)的第8管脚和第I管脚之间，第7管脚和第6管脚之间并接正向第一二极管(Dl)，同时，第7管脚连接第一电位器(RPl)的中间接点，第6管脚和第2管脚共同连接第二二极管正向端和第二电容之间的节点，第5管脚经第三电容(C3)接地，第4、8管脚接电源部分的正极，第3管脚为振荡器部分的输出端；信号部分包括变压器副边的第二线圈，第二电位器(RP2)和第四电容(C4)串接后并联在第二线圈6V输出，第二电位器(RP2)的中间接点与第二电位器(RP2)中的一端同时接第二线圈的一端，构成移相电路；第四电容(C4)与第二电位器(RP2)的连接节点即移相端分别连接到第一反向器(UAl)和第二与门(UB2)的输入端；第四电容(C4)没有移相的另一端分别连接第二反向器(UA2)和第二与门(UB2)的输入端，第二线圈6V输出的另一端接地，这样就构成了两个不同相位的信号输出；逻辑控制部分包括第一至第三反向器(UAl UA3)、第一至第五与门(UBl UB5)、第一和第二或门(UC1、UC2)组成；其中第一反向器(UAl)和第二反向器(UA2)的输 出分别连接第一与门(UBl)的输入端；第一与门(UBl)的输出端分别连接第一或门(UCl)和第四与门(UB4)的输入端；第二与门(UB2)的输出端分别连接第一或门(UCl)和第五与门(UB5)的输入端；第一或门(UCl)的输出端经第三反向器(UA3)连接第二或门(UC2)的输入端,第二或门(UC2)的另一输入端连接振荡器部分的输出端555集成电路(UDl)的第3管脚；第二或门(UC2)的输出端连接第三与门(UB3)的输入端，第三与门(UB3)的另一输入端以及第四与门(UB4)和第五与门(UB5)的另一输入端同时连接换向开关(HKl)的中间接点，换向开关(HKl)的一个连接位置经第三电阻(R3)连接电源部分的正极即高电平，换向开关(HKl)的另一个连接位置接地；第三与门(UB3)、第四与门(UB4)和第五与门(UB5)的输出端分别连接S0、SI和S2。换向开关(HKl)有两个位置，其中一个位置连接R3，为高电平；另一个位置接地，为低电平；连接电阻(R3)时，与门(UB3、UB4、UB5)的一端输入分别接高电平，其输出取决于另一端输入，即打开输出；若换向开关(HKl)接地,贝U与门(UB3、UB4、UB5)的一端输入分别接低电平，输出为零，即封锁输出。反向器(UAl)、与门(UB2)的输入端分别接移相信号，反向器(UA2)、与门(UB2)的输入端分别接不移相信号。反向器(UA1、UA2)输出接与门(UBl)输入端，反向器(UA1、UA2)的输入端同时接与门(UB2)输入端。与门(UBl)输出接或门(UCl)和与门(UB4)的输入端，与门(UB2)输出接或门(UCl)和与门(UB5)的输入端。或门(UCl)输出接反向器(UA3)输入端，反向器(UA3)输出接或门(UC2)输入端，或门(UC2)输出接与门(UB3)输入端。与门(UB3、UB4、UB5)输出分别接 SO、SI 和 S2。本实用新型的优点和积极效果本实用新型提供的电路中的控制方式只有一个开关管工作于斩波状态，成本降低，开关损耗减小，同时控制简单，易于实现，可靠性高。
图I是基于IGBT交流斩波器的主电路结构图；图2是斩波器的脉冲控制波形；[0018]图3是脉冲控制电路基本结构框图；图4是脉冲控制电路原理图。
具体实施方式
实施例I :一、基本原理I.主电路及控制逻辑主电路结构图如图I所示，斩波开关只使用一个开关管跨接在桥式二极管整流两端。该交流斩波方案采用非互补的控制方式，其控制波形图如图2所示。其中Ui表示输入电压，Utl表不输出电压，L表不输出电流。Stl和SpS2分别代表3个开关管的驱动信号。该 控制方式只有一个开关管工作于斩波状态，成本降低，开关损耗减小，同时控制简单，易于实现，可靠性高。由图2可知，根据输入电压和输出电流的相位关系，将一个工作周期分为4个区间。各区间的开关管工作状态如表I所示。表I、开关管工作状态表
权利要求1.一种基于IGBT交流斩波器的脉冲控制电路，其特征在于该电路由四部分组成，包括电源部分，振荡器部分，信号部分和逻辑控制部分，电源部分分别连接振荡器部分和信号部分，振荡器部分和信号部分的输出同时连接逻辑控制部分。
2.根据权利要求I所述的电路，其特征在于所述的电源部分主要由变压器(Tl)和整流桥(BI)组成，变压器(Tl)原边通过开关(K)和保险(FU)接交流220V电源，变压器副边设有两个线圈，其中第一线圈连接用于将交流电变为直流电的整流桥(BI)； 振荡器部分经滤波电容(Cl)连接电源部分，振荡器部分主要由555集成电路(UDl)和外围器件构成可变宽度的脉冲发生器(PWM)，由555集成电路(UDl)的3脚输出；其中，依次由第一电阻(R1)、第一电位器(RP1)、第二电阻(R2)、反向第二二极管(D2)和第二电容(C2)构成的串联支路并接在555集成电路(UDI)的第8管脚和第I管脚之间，第7管脚和第6管脚之间并接正向第一二极管(Dl)，同时，第7管脚连接第一电位器(RPl)的中间接点，第6管脚和第2管脚共同连接第二二极管正向端和第二电容之间的节点，第5管脚经第三电容(C3)接地，第4、8管脚接电源部分的正极，第3管脚为振荡器部分的输出端； 信号部分包括变压器副边的第二线圈，第二电位器(RP2)和第四电容(C4)串接后并联在第二线圈6V输出，第二电位器(RP2)的中间接点与第二电位器(RP2)中的一端同时接第二线圈的一端，构成移相电路；第四电容(C4)与第二电位器(RP2)的连接节点即移相端分别连接到第一反向器(UAl)和第二与门(UB2)的输入端；第四电容(C4)没有移相的另一端分别连接第二反向器(UA2)和第二与门(UB2)的输入端，第二线圈6V输出的另一端接地，这样就构成了两个不同相位的信号输出； 逻辑控制部分包括第一至第三反向器(UAl UA3)、第一至第五与门(UBl UB5)、第一和第二或门(UCl、UC2)组成；其中第一反向器(UAl)和第二反向器(UA2)的输出分别连接第一与门(UBl)的输入端；第一与门(UBl)的输出端分别连接第一或门(UCl)和第四与门(UB4)的输入端；第二与门(UB2)的输出端分别连接第一或门(UCl)和第五与门(UB5)的输入端；第一或门(UCl)的输出端经第三反向器(UA3)连接第二或门(UC2)的输入端，第二或门(UC2)的另一输入端连接振荡器部分的输出端555集成电路(UDl)的第3管脚；第二或门(UC2)的输出端连接第三与门(UB3)的输入端，第三与门(UB3)的另一输入端以及第四与门(UB4)和第五与门(UB5)的另一输入端同时连接换向开关(HKl)的中间接点，换向开关(HKl)的一个连接位置经第三电阻(R3)连接电源部分的正极即高电平，换向开关(HKl)的另一个连接位置接地；第三与门(UB3)的输出端连接开关管的驱动信号SO、第四与门(UB4)的输出端连接开关管的驱动信号SI和第五与门(UB5)的输出端连接开关管的驱动信号S2。
专利摘要一种基于IGBT交流斩波器的脉冲控制电路。该电路由四部分组成，包括电源部分，振荡器部分，信号部分和逻辑控制部分，电源部分分别连接振荡器部分和信号部分，振荡器部分和信号部分的输出同时连接逻辑控制部分。本实用新型提供的电路中的控制方式只有一个开关管工作于斩波状态，成本降低，开关损耗减小，同时控制简单，易于实现，可靠性高。
文档编号H02M5/458GK202550896SQ20112053811
公开日2012年11月21日 申请日期2011年12月20日 优先权日2011年12月20日
发明者吴作明, 王栋业, 蒋坤 申请人:天津理工大学