JP-SSY01數(shù)字移相式集成電路的原理及應用

摘要：介紹了臨淄銀河公司的新型全數(shù)字移相觸發(fā)集成電路JP-SSY01的功能特點、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理及典型應用。最后給出了它在單相、三相交流調(diào)壓和其它應用方面的多種應用電路。

關(guān)鍵詞：移相觸發(fā) 過零觸發(fā) A/D變換 固態(tài)繼電器 JP-SSY01

作為電力電子核心技術(shù)之一的控制技術(shù)，近年來得到了飛速發(fā)展，各種控制集成電路相繼出現(xiàn)。目前的晶閘管移相觸發(fā)電路主要有兩類：第一類為模擬產(chǎn)品，如較早的KC系列和近期的T787系列等。模擬電路在使用上比較復雜，可靠性低、難調(diào)試、易受干擾；第二類為供助計算機技術(shù)完成的移相觸發(fā)電路，這類產(chǎn)品用單片機和通用電路設計而成，因此功能完善，可靠性高，但電路體積龐大、技術(shù)要求高、難推廣，不易實現(xiàn)產(chǎn)品的小型化。

銀河公司獨立開的JP-SSY01數(shù)字移相式集成電路克服了對上兩類電路缺點，同時融合了它們的優(yōu)點，因而是高性能的移相互補脈沖產(chǎn)生電路。它內(nèi)部含有三路相同的信號處理通道和完善實用的功能，當屬第三類產(chǎn)品。

普通模擬式移相電路通常用控制信號同鋸齒波進行比較或者控制信號與同步電壓疊加的方法進行移相，此方式易受元件參數(shù)分散性、同步電壓信號波形畸變、溫度變化等因素的影響，因而精度較低，當同步電壓不對稱度為±1°時，移相脈沖的對稱度將達4%～6%。從而造成輸出的不穩(wěn)定。且裝置功率越大，這種狀況就越明顯。

JP-SSY01移相電路由于采用了全數(shù)字化處理方法，因而克服了模擬電路的上述缺點，并使得移相精度和對稱度大大提高，同時使控制電路及外圍器件大大減少，從而提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，降低了產(chǎn)品的復雜性和離散性。

1 JP-SSY01的基本功能

JP-SSY01的主要功能特點如下：

●可通過0～10V的電平信號業(yè)平滑改變兩個相位差為180°且與輸入同步的脈沖的相位，其相移范圍為178°；

●有兩種寬度的輸出脈沖（寬脈沖和雙窄脈沖）；

●外部預留有三個TTL電平保護輸入端，可方便地擴充保護功能，且有相應的LED指示；

●具有缺相保護功能；

●帶有過零觸發(fā)功能。

JP-SSY01電路采用SOP-28腳封裝，單5V電源供電，各種邏輯電平均符合TTL電路要求，同計算機、儀表接口簡單，只用簡單的外圍元件即可方便地完成各種單相、三相晶閘管功能電路的控制，并且效率高，可靠性強。

2 JP-SSY01主要管腳功能和原理

2.1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能

JP-SSY01的內(nèi)部原理框圖如圖1所示?，F(xiàn)將其主要的引腳功能說明如下：

WS：脈沖寬度選擇端，可通過高、低電平的選擇來確定調(diào)制輸出脈沖寬度是單寬脈沖還是雙窄脈沖，這兩種寬度脈沖的功能基本相同，但雙窄脈沖可降低電路功耗。其中單寬脈沖寬度為87°，雙窄脈沖寬度為27°，兩脈沖前沿間隔為60°；

ON：0°相位鎖定引腳；

OFF：180°相位鎖定引腳，該腳無脈沖輸出；

Vcom：0～10V電平控制信號輸入端；

RES：復位端。JP-SSY01在上電時無需復位，如出現(xiàn)故障，可通過此端手動復位，高電平有效；

AC1-AC3：三路同步信號輸入端；

PRT1～PRT3：三路保護電平輸入端，與TTL電平兼容；

OUT+、OUT-：100kHz～150kHz移相調(diào)制互補脈沖輸出端，該端具25mA的驅(qū)動能力，可直接驅(qū)動小功率晶閘管；

J1、J2：外接晶體振蕩器。

2.2 工作原理

50～60Hz的同步信號A經(jīng)過整形電路后變成邊沿陡峭的基準信號B作為移相基準點，0～10V控制電平信號經(jīng)過9位A/D變換器后轉(zhuǎn)換為對應于移相信號大小的數(shù)字值信號C，B，C兩信號經(jīng)移相處理電路后形成移相脈沖前沿位置信號D，然后脈寬形成電路將根據(jù)WS電平的高低及位置信號D來產(chǎn)生未調(diào)制脈沖E，最后由E信號經(jīng)調(diào)制電路調(diào)制和功率推動后輸出調(diào)制脈沖。

3 JP-SSY01在晶閘管模塊中的應用

JP-SSY01的應用電路非常簡單，利用它可方便地完成對晶閘管電路的控制，并完成缺相、過流、過熱等故障保護功能。下面列舉幾例JP-SSY01的應用電路。

圖2所示是JP-SSY01的典型應用連接電路。另外，利用JP-SSY01還可對晶閘管進行調(diào)壓。圖3是一種三相交流調(diào)壓電路的連接圖。當然，如果需要進行單相交流調(diào)壓，那么，只需將SSY01手工藝AC1～AC3中的任意兩端相連接即可。在圖3的基礎(chǔ)上把ON端接至高電平即可組成過零觸發(fā)固態(tài)繼電器。圖4是單相固態(tài)繼電器的連接電路。

圖5是一種過流保護電路，把電流傳感器的信號經(jīng)比較器處理即可方便地實現(xiàn)過流保護。如果簡單地把電流傳感器換成溫度傳感器就可方便地實現(xiàn)過熱保護。

4 結(jié)束語

JP-SSY01數(shù)字式移相電路是一種性能優(yōu)異、功能完善、使用方便、擴充性強的新一代移相電路。與大功率電力電子器件組合可組成大功率一體化功能模塊，是自動化、電源、工業(yè)控制、電機調(diào)整等眾多行業(yè)更新?lián)Q代的最佳產(chǎn)品。

JP-SSY01集成電路的應用非常簡單，用JP-SSY01和幾支電阻電容及一驅(qū)動電路即可非常簡單地完成晶閘管的控制。該電路非常穩(wěn)定、可靠，并具有強大的可擴充性，使用該集成電路可比第一、二類移相電路減少60～80%的元器件數(shù)量，而穩(wěn)定性卻提高了數(shù)倍，從而為電力電子產(chǎn)品的小型化、高功率密度和高可靠性提供了非常有力的支持。

JP-SSY01數(shù)字移相集成電路現(xiàn)已作為銀河公司第二代集成控制電路應用于各種晶閘管智能模塊中，從而進一步提高了智能模塊的可靠性，增強了智能模塊的功能，減化了功能電路的設計。通過JP-SSY01，銀河公司現(xiàn)已成功開發(fā)了電機調(diào)速模塊、恒流恒壓電流模塊、電機控制模塊等功能更多、結(jié)構(gòu)更復雜的一體化功能模塊。