一种无人制管控设备用电源变换驱动信号产生电路的制作方法

本发明涉及一种信号产生电路，尤其是一种无人制管控设备用电源变换驱动信号产生电路。

背景技术：

随着无人机技术的发展和人们对无人机使用需求的提高，小型遥控无人机由于尺寸小、噪音小、携带方便、操纵简便，已成为一种非常热门的消费产品。然而随着商用无人机使用者的大面积爆发，很多没有无人机使用经验或错误使用方式的用户使商用无人机成为了一种非常可怕的安全问题。

无人机虽然在监测体育赛事、空中调查等使用上给使用者带来方便，同时也给“被偷看者”或执法人员带来很大的麻烦和安全隐患。为此各国已经对相应的无人机飞行规则进行了制定，并成立了相关管理部门，但这并未有效的防范无人机对社会安全的侵害。在近两年各国无人机擅闯军事禁地、政府办公区、机场起降航线、名胜古迹、学校等危险事件依然层出不穷。

目前无人机对社会的不良影响，引起人们对无人机负面情绪也日渐增加，对于如何打掉无人机已成为一个重要问题，虽然采用枪械对于打掉无人机并不是一件难事，但在闹事区和人员密集地方，这样处理会给人群带来紧张气氛也会引起不必要的意外伤害。

为此，研究一种小型非伤害性的反无人机装备作为安全保障装备具有重大的安保价值。作为反无人机装备的关键，如何确保反无人机装备供电与工作的稳定性十分必要。

整流电路是电力电子电路中最常见的一种。随着电子技术、微电技术的快速发展，以晶闸管为代表的各类高电压、大电流半导体开关器件相继研究成功并得到了广泛的应用，也因此促进了电力电子技术的广泛应用，由于传统的整流方式已经不能满足电气设备控制对直流电源的要求，因此，对整流电路的要求也越来越高。

整流电路按组成的器件分为不可控、半控和全控三种，按交流输入相数分为单相电路和多相电路，此外，还可根据电路结构或变压器二次侧电流的方向来进行分类。

在目前的已有技术中，单相桥式整流电源的半控电路控制系统通常设计复杂，硬件成本高，体积大，不适合推广使用。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种无人制管控设备用电源变换驱动信号产生电路，其结构紧凑，能实现所需的控制波形，电路简单，能有效减小系统的体积。

按照本发明提供的技术方案，所述无人制管控设备用电源变换驱动信号产生电路，包括用于连接220V交流电的交流降压电路以及与所述交流降压电路连接的整流电路及电压采样电路，所述电压采样电路与用于生成与220V交流电同相位的同步信号生成电路；整流电路的输出端与过零脉冲电路连接，过零脉冲电路与SCR触发角生成电路连接；

所述交流降压电路包括变压器T，所述整流电路包括同步整流芯片U4，所述同步整流芯片U4采用型号为IR1167的芯片；变压器T的原边线圈与220V交流电连接，变压器T的副边线圈的一端与电阻R1的一端、电容C2的一端、运算放大器芯片U5的IN1+端以及电压采样电路内电阻R4的一端连接，运算放大器U5采用型号为LF353的芯片；

电阻R1的另一端与同步整流芯片U4的VCC端、OUT端以及EN端、电容C1的一端连接，电容C1的另一端与同步整流芯片U4的GND端连接，同步整流芯片U4的NOT端通过电阻R2接地，同步整流芯片U4的VS端接地，同步整流芯片U4的Vgate端通过电阻R3的一端与三极管Q1的基极端连接，三极管Q1的发射极端连接，三极管Q1的集电极端与变压器T副边线圈的另一端连接；电阻R4的另一端与运算放大器U5的IN2+端以及电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端接地，运算放大器U5的GND端接地，运算放大器U5的VCC端与电压VCC连接，运算放大器U5的OUT2端以及IN2-端与过零脉冲电路连接。

所述过零脉冲电路包括电压比较器U2，所述电压比较器U2采用型号为LM393的芯片；运算放大器U5的OUT2端与电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端与电压比较器U2的3N-端以及二极管D1的阴极端连接，二极管D1的阳极端接地；电压比较器U2的VCC端与电压VCC、电阻R7的一端以及电阻R6的一端连接，电阻R7的另一端与电压比较器U2的OUT1端连接，且所述电压比较器U2的OUT1端输出过零脉冲信号；电阻R6的另一端与电阻R9的一端、电容C4的一端以及运算放大器U2的1N+端连接，电阻R9的另一端以及电容C4的另一端接地；

电压比较器U2的3N+端接地，电压比较器U2的4N-端与电容C11的一端、电阻R15的一端以及电阻R16的一端连接，电阻R15的另一端与电压VCC连接，电容C11的另一端以及电阻R16的另一端均接地，电压比较器U2的OUT3端与电阻R17的一端连接，电压比较器U2的OUT4端与电阻R18的一端连接，电阻R17的另一端以及电阻R18的另一端与电压VCC连接。

所述SCR触发角生成电路包括运算放大器U1以及用于接收过零脉冲信号的模拟开关，所述运算放大器U1采用型号为LF353的芯片，模拟开关的一端与运算放大器U1的IN1-端、电容C5的一端以及电阻R10的一端连接，运算放大器U1的OUT1端与模拟开关的另一端以及电压比较器U2的4N+端连接，电压比较器U2的OUT4端输出SCR触发角信号；

电阻R10的另一端与电阻R11的一端、电容C6的一端以及电阻R12的一端连接，电阻R11的另一端以及电容C6的另一端接地，电阻R12的另一端与电压VCC连接。

所述同步信号生产电路包括反相器U3，所述反相器U3采用型号为74LS04的芯片，反相器U3的A1端与电压比较器U2的OUT3端连接，反相器U3的Y1端与反相器U3的A2端相互连接，并输出同步信号D+；反相器U3的Y2端输出同步信号D-，反相器U3的GND端接地，反相器U3的VCC端与电压VCC连接。

所述SCR触发角生成电路、同步信号生成电路与驱动信号生成电路连接，驱动信号生成电路还与方波生成电路连接，驱动信号生成电路与SCR驱动电路连接。

本发明的优点：通过交流降压电路将220V交流电降低，并生成所需的同步信号以及SCR触发角信号，电路结构简单，体积小，全部采用硬件电路实现，抗干扰性强，成本低。扩展性、移植性好，可根据负载需要更换不同功率的可控硅和整流二极管，而不需要对电路做较大的改动。

附图说明

图1为本发明的结构框图。

图2为本发明SCR触发角生成电路的部分电路原理图。

图3为本发明过零脉冲电路与同步信号生成电路的电路原理图。

图4为本发明交流降压电路、整流电路以及电压采用电路的电路原理图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1和图4所示：为了能实现所需的控制波形，电路简单，能有效减小系统的体积，本发明包括用于连接220V交流电的交流降压电路以及与所述交流降压电路连接的整流电路及电压采样电路，所述电压采样电路与用于生成与220V交流电同相位的同步信号生成电路；整流电路的输出端与过零脉冲电路连接，过零脉冲电路与SCR触发角生成电路连接；

所述交流降压电路包括变压器T，所述整流电路包括同步整流芯片U4，所述同步整流芯片U4采用型号为IR1167的芯片；变压器T的原边线圈与220V交流电连接，变压器T的副边线圈的一端与电阻R1的一端、电容C2的一端、运算放大器芯片U5的IN1+端以及电压采样电路内电阻R4的一端连接，运算放大器U5采用型号为LF353的芯片；

电阻R1的另一端与同步整流芯片U4的VCC端、OUT端以及EN端、电容C1的一端连接，电容C1的另一端与同步整流芯片U4的GND端连接，同步整流芯片U4的NOT端通过电阻R2接地，同步整流芯片U4的VS端接地，同步整流芯片U4的Vgate端通过电阻R3的一端与三极管Q1的基极端连接，三极管Q1的发射极端连接，三极管Q1的集电极端与变压器T副边线圈的另一端连接；电阻R4的另一端与运算放大器U5的IN2+端以及电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端接地，运算放大器U5的GND端接地，运算放大器U5的VCC端与电压VCC连接，运算放大器U5的OUT2端以及IN2-端与过零脉冲电路连接。

具体地，所述控制波形是针对可控整流而言，本发明的可控整流主电路包括两条由SCR管以及二极管构成的整流支路，通过波形的控制能控制SCR管的导通角，从而能实现所需的整流输出，具体过程为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。交流降压电路中，能将220V交流电降低得到6V的电压，以供后续的电路使用。

具体实施时，所述SCR触发角生成电路、同步信号生成电路与驱动信号生成电路连接，驱动信号生成电路还与方波生成电路连接，驱动信号生成电路与SCR驱动电路连接。本发明实施例中，通过电压采样电路获得与电网相位相同但幅值不同的正弦波形，经同步信号生成电路得到电网正负半周的同步信号，整流电路将降压后的电压进行整流，经过过零脉冲电路生成过零点脉冲，过零脉冲与SCR触发角生成电路连接，通过SCR触发角生成电路生成的SCR触发角信号调节可控硅的触发角，由同步信号、SCR触发角信号和方波信号进行逻辑关系生成驱动信号，最后由可控硅(SCR)驱动电路驱动相应的可控硅，实现对可控整流主电路的导通控制。

如图3所示，所述过零脉冲电路包括电压比较器U2，所述电压比较器U2采用型号为LM393的芯片；运算放大器U5的OUT2端与电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端与电压比较器U2的3N-端以及二极管D1的阴极端连接，二极管D1的阳极端接地；电压比较器U2的VCC端与电压VCC、电阻R7的一端以及电阻R6的一端连接，电阻R7的另一端与电压比较器U2的OUT1端连接，且所述电压比较器U2的OUT1端输出过零脉冲信号；电阻R6的另一端与电阻R9的一端、电容C4的一端以及运算放大器U2的1N+端连接，电阻R9的另一端以及电容C4的另一端接地；

电压比较器U2的3N+端接地，电压比较器U2的4N-端与电容C11的一端、电阻R15的一端以及电阻R16的一端连接，电阻R15的另一端与电压VCC连接，电容C11的另一端以及电阻R16的另一端均接地，电压比较器U2的OUT3端与电阻R17的一端连接，电压比较器U2的OUT4端与电阻R18的一端连接，电阻R17的另一端以及电阻R18的另一端与电压VCC连接。

所述SCR触发角生成电路包括运算放大器U1以及用于接收过零脉冲信号的模拟开关，所述运算放大器U1采用型号为LF353的芯片，模拟开关的一端与运算放大器U1的IN1-端、电容C5的一端以及电阻R10的一端连接，运算放大器U1的OUT1端与模拟开关的另一端以及电压比较器U2的4N+端连接，电压比较器U2的OUT4端输出SCR触发角信号；

电阻R10的另一端与电阻R11的一端、电容C6的一端以及电阻R12的一端连接，电阻R11的另一端以及电容C6的另一端接地，电阻R12的另一端与电压VCC连接。

如图4所示，所述同步信号生产电路包括反相器U3，所述反相器U3采用型号为74LS04的芯片，反相器U3的A1端与电压比较器U2的OUT3端连接，反相器U3的Y1端与反相器U3的A2端相互连接，并输出同步信号D+；反相器U3的Y2端输出同步信号D-，反相器U3的GND端接地，反相器U3的VCC端与电压VCC连接。

本发明实施例中，电压VCC需要外部提供，以满足上述芯片的供电工作需要。运算放大器U5的OUT1端与运算放大器U5的IN1-端相互连接，并与电压比较器U2的1N1-端连接。过零脉冲控制模拟开关的打开和闭合，从而控制电容C5的充放电，模拟开关可以采用集成芯片cd4066。